Qual è la Hazen-Williams equazione?

L'equazione Hazen-Williams è una formula per calcolare quanta la pressione ambiente scende in un fluido che scorre attraverso un tubo per attrito con la superficie interna del tubo, il diametro interno del tubo, e la velocità di flusso del fluido . Questa riduzione della portata è stato comunemente utilizzato da ingegneri in passato, quando il flusso di fluido era turbolenta, in quanto ha dato una buona approssimazione della perdita di velocità. La formula è relativamente semplice, ma ha diversi fattori limitanti per l'utilizzo efficace e l'avvento dei personal computer ha reso ampiamente obsoleto.

Sistemi di tubazioni di acqua per il trasferimento di fluido tutti hanno la cosiddetta perdita di carico, che è una somma di elevazione, velocità, e la perdita di pressione del fluido che si muove per attrito all'interno del fluido, che interagisce con la parete del tubo e altro ostruzioni dei tubi, e come effetto collaterale della turbolenza che causano queste interazioni. Perdita di carico si basa anche sul fattore di attrito presenti, che viene calcolato dal tipo di materiale del tubo utilizzato e la velocità di flusso del fluido. Fattori attrito può variare da 80 a 130 o più, e questa variabilità rende l'equazione Hazen-Williams solo una stima approssimativa per caduta di pressione.

Tipici fattori limitanti per il calcolo della portata volumetrica con l'equazione di Hazen-Williams sono accettate da ingegneri. Questi fattori includono la limitazione che il fluido deve avere una viscosità di almeno 1,13 centistoke, che è ciò che mostra acqua ad una temperatura ambiente di 60 ° Fahrenheit (15,5 ° C). Il tubo deve essere maggiore di 2 pollici (5,08 centimetri) di diametro, e la portata non può superare i 10 piedi al secondo (3,05 metri al secondo).

Ci sono due formule tipicamente utilizzati nell'equazione Hazen-Williams, uno basato su dati empirici o sperimentale e unità imperiale, e uno che utilizza unità internazionali standard. La formula imperiale è scritto come h f = 0.002083 L (100 / C) x 1,85 (gpm 1.85 / d 4,8655) dove "h f" è uguale alla perdita di carico sia fissato in piedi, "L" rappresenta la lunghezza di tubo in misurazione piedi, e "C" è il coefficiente di attrito per il tipo di materiale del tubo. "Gpm" rappresenta galloni al minuto calcolato come galloni misurati del flusso attraverso il tubo, e "d" rappresenta il diametro iniziale interno del tubo prima accumulo o corrosione sulla parete del tubo avviene. Qui, il valore 100 nella formula rappresenta un fattore Hazen-Williams adimensionale.

La formula unità internazionali standard è un altro modo di calcolare le perdite di carico, noto anche come una caduta di pressione di attrito, con unità metriche. Si afferma come Ap = 1.1101 x 10 10 (Q / C) 1,85 1 / D 4,87 dove "Ap" è la caduta di pressione in kilopascal per metro, "Q" è la portata di fluido in metri cubi per ora, "D "è il diametro del tubo interno, e" C ", ecco il fattore adimensionale Hazen-Williams. Mentre si utilizza lo standard di 100 per il fattore di Hazen-Williams è di routine, se il tubo è di 10 a 15 anni di età, spesso un valore di 75 può essere sostituito invece a causa di depositi minerali e la corrosione del tubo che aumentano il livello di attrito e turbolenza .

L'utilizzo dell'equazione Hazen-Williams in assenza di calcoli basati su computer più accurati è ancora possibile per molti tipi di sistemi di portata di liquido. Può essere utilizzato per i sistemi antincendio sprinkler ai sistemi di irrigazione, o reti di approvvigionamento idrico per gli edifici o dei comuni. Questo è perché ora esistono diversi fattori attrito stabiliti per tipologia di materiale tubo che vengono immessi nella formula, come tubi in ottone e rame a 130, cloruro di polivinile (PVC) tubo 150, il tubo d'acciaio a 120, e più. Ogni valore ha anche un certo margine di manovra, in quanto è un'approssimazione basata sulla presenza di deformazioni nella superficie interna del tubo che si accumulano nel tempo con l'invecchiamento del tubo. Quando sono necessari per la perdita di testa o un flusso di fluido per una sostanza diversa da acqua che viene misurato valori più precisi, l'equazione Darcy-Weisbach è impiegato, che utilizza un coefficiente di attrito più accuratamente calcolata da un diagramma Moody incorpora numeri di Reynolds.

  • L'equazione Hazen-Williams può essere utilizzato per impianti di irrigazione.