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赫茲-威廉方程式(英語:Hazen-Williams Equation)又稱作海生–威廉公式是一個水力學經驗公式,計算不可壓縮流於壓力管渠之水頭損失、流速;該公式應用於給水工程之輸水、配水工程、管網設計[1],且只能用於水流。以西元1905年發表者Allen Hazen與Gardner Stewart Williams命名[2]。
赫茲-威廉方程式之管流流速公式:
其中
水力半徑:管流橫斷面積 A 與濕周之比值,常以 R 表示,
- 濕周:管壁橫斷面上,水與之接觸部分之總長度,常以 P 表示,滿管時,D為管徑
水力坡度:又稱摩擦坡降(英語:friction slope)表示單位管流長度的摩擦水頭損失,常以 S 表示,
管渠材料 | C值 |
---|---|
丙烯晴-丁-二烯-苯乙烯塑膠管(ABSP) | 130 |
鋁管 | 130-150 |
石綿水泥管 | 140 |
瀝青襯裏 | 130-140 |
黃銅管 | 130-140 |
塑膠管(PP)
聚氯乙烯塑膠硬直管(PVCP) |
150 |
鋼管(SP)新、無襯裏 | 140-150 |
鉚接鋼管、新 | 110 |
焊接鋼管、新 | 120 |
鋼筋混凝土管(RCP) | 140 |
延性鑄鐵管(DIP) | 140 |
鑄鐵管(CIP)新 | 130 |
鑄鐵管(CIP)
|
107-113 |
鑄鐵管(CIP)
|
89-100 |
鑄鐵管(CIP)
|
75-90 |
鑄鐵管(CIP)
|
64-83 |
玻璃纖維管(FRP) | 150 |
鍍鋅鐵管(GIP) | 120 |
若使用 C=100 之 赫茲-威廉方程式圖解法,當 C 不為100時可依以下式子轉換
其中
摩擦水頭損失之計算
原式:
因為,由方程式移向、取S倒數次方:
又因為 ,得到:
其中
水頭損失(英語:head loss)包含
- 摩擦損失(英語:friction loss):運送流體時,因為黏滯性或邊界摩擦導致的能量耗損。
- 次要損失(英語:minor loss):流體遇到接管處管徑突增、減或是轉彎處所造成的耗損。
一般而言,水頭損失=摩擦損失
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