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水頭損失

head loss

苟淵博
何興亞
2002年12月
力學名詞辭典

名詞解釋:  流動中之流體,因摩擦、擾動或產生渦漩等因素,造成能量損失,此能量損失除以單位體積之流體重量,可得長度之因次。早期之流體力學與水力學均以水流為主要研究對象,將流動中流體單位重量之能量損失,稱為水頭損失,其定義如下:      式中,Δh為水頭損失;ΔE/ 為單位體積流體之能量損失;γ為流體比重F/L3。   在水動力學中,對於複雜的二維流,甚至三維流,也有一項為簡化的一維分析法(one-dimensional method of flow analysis),不計橫向加速之效應而僅計及主流縱向流速之變化,此法可以使動量原理及能量原理,配合連續原理,方便的將管流及明渠水流得出一簡化的初步分析結果。定態的理想流體,因而有能量方程:      角號1,2 示上下游之兩個斷面,ρ為密度(M/L3),γ為比重(F/L3),V 為斷面中流向平均速度(L/T);z 為高程(L);ρV2/2 為每單位體積之動能;γz為每單位體積之位能;p 為壓力(當注意p 若可以做功,必須有壓力差的環境條件存在)。將此式除以γ,則得      各項皆化為長度(L)之因次,V2/2g 及p/γ分別稱為流速水頭及壓力水頭。H 為平均總水頭。此式表示在定態流時,在整個系統之各斷面中H 皆相等,此式即為柏努利方程式(Bernoulli equation)。   一維法之方便處,即在其可以將上述之流動特性,沿著系統以圖示一目了然的表示之。而實際上柏努利方程應包括其應用範圍內各項能量水頭損失(參見total drag),即:      ΣHL即是總能量水頭之損失,包括:   1.每段管流之摩阻水頭損hf=f(L/D)(V2/2g),L 為管長;D 為管徑;f 為摩阻係數,可根據雷諾數選得。   2.屬管型方面如:管路引水口、管斷面擴大或縮小、彎管及閘閥等所造成的能量水頭損失ΣCLV2/2g,各 CL 值見下表。   

水頭損失

head loss

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