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微型水电压力管道尺寸计算——水头损失、功率与流速

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注释

水头损失

总损失 h_L = h_f + h_m，其中 h_f = f(L/D)(v²/2g) 为达西-魏斯巴赫沿程摩擦损失，h_m = k_m·v²/2g 包含进口、弯管与阀门损失。净水头 H_net = H_gross − h_L。

流速

目标 1–3 m/s。低于 1 m/s 表明管道过大；高于 3 m/s 将增大摩擦损失和水锤风险。

水头损失目标

压力管道损失低于毛水头的 10% 一般是经济的。管道费用与损失电量之间的最优权衡通常在高价值发电站约 4–6% 处。

局部损失 k_m

典型参考值：锐边进口 0.5，每个 45° 弯头 0.2–0.3，闸阀（全开）0.1，蝶阀 0.2。累加所有管件得到总 k_m。默认值 1.5 假设一个进口和两个弯头。

管道粗糙度 e

典型绝对粗糙度：钢管（新）0.046 mm，钢管（旧）0.15 mm，HDPE 0.003 mm，PVC/uPVC 0.0015 mm，混凝土 0.3–3 mm。HDPE 常用于小型微水电压力管道。

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