管径计算（重力流/压力流）

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🎚️ Pipe Diameter Calculator (Gravity / Pressure Flow)

Determine the required pipe diameter for pressure flow (Hazen-Williams) or gravity flow (Manning) from design flow, water temperature, pipe length and material, and recommend the next standard DN.

📐 计算公式 / 原理
压力流（Hazen-Williams）：D = [10.67·L·Q^1.852 ÷ (C^1.852·hf)]^(1/4.87)；重力流（Manning）：D = [Q·4·n·4^(2/3) ÷ (π·√S)]^(3/8)；流速 V = Q ÷ (πD²/4)；雷诺数 Re = V·D ÷ ν
由设计流量反算管径，分两类工况：压力流按 Hazen-Williams 公式以流量、管长、粗糙系数 C 与允许水头损失求直径；重力流按 Manning 公式以流量、糙率 n 与底坡 S 求直径。算出理论内径后按标准 DN 序列向上取整，并给出流速与雷诺数用于复核流态。水温用于查运动粘度以计算雷诺数。
💡 压力流采用 Hazen-Williams 公式：hf = 10.67·L·Q^1.852 / (C^1.852·D^4.87)；重力流采用 Manning 公式：Q = (1/n)·(D/4)^(2/3)·S^(1/2)·(πD²/4)。雷诺数 Re = V·D/ν。

Formula & Standard References

Item Formula / Note Source / Standard
Pipe diameter and velocity d = sqrt( 4 · Q / ( pi · v ) ), where Q is flow and v the design velocity GB 50013-2018, Standard for design of outdoor water supply engineering
Economic velocity Water supply pipelines are commonly designed for a velocity of about 0.6 to 1.5 m/s GB 50013-2018, Standard for design of outdoor water supply engineering
Gravity flow hydraulics Gravity sewers are sized using open-channel formulas such as Manning's Manning R. (1891), On the flow of water in open channels and pipes
Pressure flow hydraulics Pressure pipes use the Darcy-Weisbach relation for friction loss Weisbach J. (1845), Lehrbuch der Ingenieur- und Maschinen-Mechanik
⚠️ 使用说明
  • 流量单位为 L/s，计算内部自动转换为 m³/s
  • 压力流输入允许水头损失 hf（m），重力流输入管道坡度 S（‰）
  • 管材粗糙系数影响计算结果，请根据实际管材选择
  • 推荐流速范围：给水 0.6～1.5 m/s，排水 0.6～1.2 m/s
  • 雷诺数 Re<2300 为层流，Re>4000 为湍流，中间为过渡流
  • 计算结果仅供参考，实际工程设计请查阅相关规范

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📚 深度解析：管径计算（重力流/压力流）

💡 常见使用场景

压力流管道选径（铸铁管）
流量 30 L/s、管长 500 m、水温 20 ℃、旧铸铁管 C = 100、允许水头损失 5 m：按 Hazen-Williams 算得理论内径 ≈ 191 mm，向上取标准 DN200；对应管内流速 = 0.03 ÷ (π × 0.2²/4) ≈ 0.96 m/s，落在 0.6~1.5 m/s 经济流速区间内，选径合理。

❓ 常见问题（FAQ）

压力流与重力流怎么选？
有泵加压输送选压力流，按 Hazen-Williams 以允许水头损失反算管径；靠地形高差自流选重力流，按 Manning 以底坡反算管径。两者粗糙系数含义不同：前者用 C（越大越光滑），后者用 n（越小越光滑）。
粗糙系数怎么取？
与管材和新旧程度有关：新铸铁管 C≈130、旧铸铁管 C≈100、PVC 约 140~150、混凝土管约 100~120；Manning 糙率 n 新管约 0.011~0.013、旧管可达 0.015 以上。工具按所选管材自动带入。
为什么推荐取相邻标准 DN？
算得的理论内径通常不是标准值，实际需按 DN 序列选取；选小会提高流速、增大水头损失与噪声，选大会增加投资，故给出相邻标准规格并附流速供权衡。