在線即時計算器 · 純前端本地秒算 · 零數據上傳

⚙️ Water Friction Loss 計算機

專業免費的 Water Friction Loss 計算機。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
4.90 公尺水頭
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

什麼是摩擦水頭損失?

水在管內流動時,流體與管壁之間的摩擦會消耗能量,造成壓力下降,這部分能量損失就稱為「摩擦水頭損失」。本計算器採用 Hazen-Williams(海森-威廉斯)公式估算此損失;這是一條在常溫、有壓水管系統中被廣泛採用的經驗公式,常見於自來水管網、消防管線與灌溉輸水的設計評估。

計算公式

水頭損失 h_f(單位:公尺)為:

h_f = ((10.67 L Q^{1.852}) ÷ (C^{1.852} D^{4.8704}))

其中 L 為管長(公尺)、Q 為流量(立方公尺/秒)、D 為管內徑(公尺)、C 則是 Hazen-Williams 粗糙係數(全新鋼管或塑膠管約為 130,使用多年的舊管約為 100)。

使用方式

請依序輸入流量(公升/分鐘)、管長(公尺)、管內徑(公釐)與粗糙係數 C。工具會自動完成單位換算、算出摩擦水頭損失,並一併回報平均流速 v = Q / (\tfrac{π}{4}D^2)。實務上建議把平均流速控制在合理範圍(一般給水管約 1~3 m/s),流速過高不僅損失大,也容易產生噪音與水錘。

實例演算

假設 Q = 1000 L/min = 0.01667\ m^3/s、L = 100 m、D = 0.1 m,且 C = 130:

h_f = ((10.67 × 100 × 0.01667^{1.852}) ÷ (130^{1.852}× 0.1^{4.8704})) ≈ 4.90\ m

平均流速則為 v = 0.01667 / (0.7854 × 0.01) ≈ 2.12\ m/s。也就是說,這段 100 公尺的管線大約會吃掉 4.9 公尺的水頭(約 0.48 bar)。

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)

Hazen-Williams 公式適用於哪些情況?
它適用於接近常溫、處於紊流狀態的「水」。若輸送的是其他流體,或溫度變化範圍很大,請改用適用性更廣的 Darcy-Weisbach 公式。
C 值該怎麼選?
光滑的塑膠管(如 PVC、PE)約取 150,全新鋼管約 130,老舊或已鏽蝕結垢的管路則取 100 或更低。管齡與水質都會讓 C 值隨時間下降,設計時建議保留餘裕。
管徑的影響很大嗎?
非常大。損失與 \(D^{-4.87}\) 成正比,也就是說只要把管徑放大一點點,摩擦損失就會急遽下降;當壓力不足時,換大一級管徑往往比加大泵浦更划算。