什麼是達西-韋斯巴赫水頭損失計算器?
本計算器運用流體力學中最可靠的方法之一──達西-韋斯巴赫公式,求出流體流經一段直管時的摩擦水頭損失。水頭損失代表流動的流體與管壁之間因摩擦而耗散的能量,並以等效的流體柱高度(公尺)來表示。工程師常用它來選定泵浦規格、決定管徑大小,並驗證系統是否能達到所需的流量與壓力。
如何使用
請輸入五個數值:無因次的達西摩擦係數(f)、管長 L(公尺)、管內徑 D(公尺)、平均流速 v(m/s),以及重力加速度 g(預設 9.81 m/s²)。計算器會回傳以流體公尺為單位的水頭損失 hf。若要換算成壓力降,只需乘上流體密度與 g:Δ p = \rho · g · h_f。
公式解析
公式為
h_f = f · ((L) ÷ (D)) · ((v^{2}) ÷ (2 · g))
比值 L/D 表示損失會隨管子愈長、愈細而增加。v^2/2g 這一項是速度水頭──也就是把流動的動能以高度表示。摩擦係數 f 綜合反映了雷諾數(層流或紊流)與相對粗糙度的影響,通常可從莫迪圖(Moody chart)查得,或以柯爾布魯克(Colebrook)或 Swamee-Jain 公式計算(紊流狀態下的水流多落在 0.015~0.04 之間)。
範例計算
當 f = 0.02、L = 100 m、D = 0.1 m、v = 2 m/s、g = 9.81 m/s² 時:L/D = 1000,v^2/2g = 4 / 19.62 = 0.2039。因此
h_f = 0.02 × 1000 × 0.2039 = 4.077 m
的水頭損失。
使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)
📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位
輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。
🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障
所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。
📊 3. 符合公認學術與產業計算模型
演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。
📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出
支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。
🔄 5. 多情景敏感度動態對比
建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。
🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明
本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。
常見問題 (FAQ)
摩擦係數要從哪裡取得?
可使用莫迪圖(Moody diagram),或由雷諾數與相對粗糙度(ε/D)代入 Swamee-Jain 公式求解。
這個計算器使用什麼單位?
全程採用國際單位制(SI)──公尺、m/s 與 m/s²──因此水頭損失以流體公尺表示。
有包含管件損失嗎?
沒有。本計算僅求主要(摩擦)損失。閥件、彎頭與配件造成的次要損失,需另以局部損失係數分別計算後再加總。