管徑計算（重力流/壓力流）

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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.

📐 計算公式 / 原理
壓力流（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)；雷諾數 Re = V·D ÷ ν
由設計流量反算管徑，分兩類工況：壓力流按 Hazen-Williams 公式以流量、管長、粗糙係數 C 與允許水頭損失求直徑；重力流按 Manning 公式以流量、糙率 n 與底坡 S 求直徑。算出理論內徑後按標準 DN 序列向上取整，並給出流速與雷諾數用於複核流態。水溫用於查運動粘度以計算雷諾數。
💡 壓力流採用 Hazen-Williams 公式：hf = 10.67·L·Q^1.852 / (C^1.852·D^4.87)；重力流採用 Manning 公式：Q = (1/n)·(D/4)^(2/3)·S^(1/2)·(πD²/4)。雷諾數 Re = V·D/ν。
⚠️ 使用說明
  • 流量單位為 L/s，計算內部自動轉換為 m³/s
  • 壓力流輸入允許水頭損失 hf（m），重力流輸入管道坡度 S（‰）
  • 管材粗糙係數影響計算結果，請根據實際管材選擇
  • 推薦流速範圍：給水 0.6～1.5 m/s，排水 0.6～1.2 m/s
  • 雷諾數 Re<2300 為層流，Re>4000 為湍流，中間為過渡流
  • 計算結果僅供參考，實際工程設計請查閱相關規範

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📚 深度解析：管徑計算（重力流/壓力流）

💡 常見使用場景

壓力流管道選徑（鑄鐵管）
流量 30 L/s、管長 500 m、水溫 20 ℃、舊鑄鐵管 C = 100、允許水頭損失 5 m：按 Hazen-Williams 算得理論內徑 ≈ 191 mm，向上取標準 DN200；對應管內流速 = 0.03 ÷ (π × 0.2²/4) ≈ 0.96 m/s，落在 0.6~1.5 m/s 經濟流速區間內，選徑合理。

❓ 常見問題（FAQ）

壓力流與重力流怎麼選？
有泵加壓輸送選壓力流，按 Hazen-Williams 以允許水頭損失反算管徑；靠地形高差自流選重力流，按 Manning 以底坡反算管徑。兩者粗糙係數含義不同：前者用 C（越大越光滑），後者用 n（越小越光滑）。
粗糙係數怎麼取？
與管材和新舊程度有關：新鑄鐵管 C≈130、舊鑄鐵管 C≈100、PVC 約 140~150、混凝土管約 100~120；Manning 糙率 n 新管約 0.011~0.013、舊管可達 0.015 以上。工具按所選管材自動帶入。
為什麼推薦取相鄰標準 DN？
算得的理論內徑通常不是標準值，實際需按 DN 序列選取；選小會提高流速、增大水頭損失與噪聲，選大會增加投資，故給出相鄰標準規格並附流速供權衡。