PIPE HEAD LOSS / EGL · HGL / PUMP POWER
算清楚管損，看泵還剩多少壓力。
逐段設定管材、管徑、管長與管件，計算主要(摩擦)與次要(局部)損失、管末剩餘壓力、抽水機馬力與電費，畫出能量線與水力坡降線。
01共同條件
02抽水站(加壓站)
每座抽水站裝在所選管段的起點，揚程為固定值，未套用泵性能曲線；揚程填0即為重力流。泵前管段為吸水側，自水源水面起算損失。
03管段
從Excel貼上「里程、高程」建立管段
每列貼兩個數字：里程(m)與管中心高程(m)，可用Tab、逗號或空白分隔。第一列為起點；之後每列建立一段，管長為里程差，管徑與管材沿用第1段。
依目標流速估管徑
m/s
所需內徑D=√(4Q/πV)—
管件K值取自EPANET表3.3；入口、閥類、彎頭在該段起點扣除，出口在該段終點扣除。
04試算結果
管末剩餘壓力水頭—m
主要損失(摩擦)ΣHf—m
次要損失(局部)ΣHm—m
總水頭損失—m
沿線最高壓力—kPa
管末壓力為0所需總揚程—m
能量線EGL水力坡降線HGL管中心線負壓區(HGL低於管中心)
Excel內所有計算格皆為公式，改黃底輸入格會自動重算。
| 管段 | V(m/s) | V²/2g(m) | Re | ε/D | f | 流況 | Hf(m) | ΣK | Hm(m) | 終點壓力水頭(m) |
|---|
f依EPANET 2.2第12章自動計算，公式見下方「公式與出處」；表中Re與ε/D可用來自行查Moody圖比對。
05抽水機功率與電費
| 抽水站 | 揚程(m) | 水功率(kW) | 軸功率(kW) | 馬達功率(kW) | 英制馬力(hp) | 公制馬力(PS) |
|---|
馬達功率合計—kW
年用電量—度(kWh)
年電費—元
06公式與出處
主要損失：Darcy-WeisbachHf = f × (L/D) × V²/2gEPANET表3.1以英制寫為0.0252·f·d⁻⁵·L·q²，與上式相同。雷諾數 Re = VD/ν = 4Q/(πDν)，ν=μ/ρ(EPANET式12.18)。
摩擦係數f(自動)
Re < 2,000：f = 64/Re(層流)
Re > 4,000：f = 0.25 / [log₁₀(ε/3.7D + 5.74/Re^0.9)]²
出處：US EPA《EPANET 2.2 Online User's Manual》第12章。Re>4,000用Swamee-Jain式，EPANET註明其為Colebrook-White式的近似；2,000–4,000之間用Dunlop(1991)由Moody圖導出的三次內插。以5個參考案例比對Colebrook-White迭代解，差約0.3%–0.7%(本工具驗算)。
主要損失：Hazen-WilliamsHf = 10.67 × L × Q^1.852 / (C^1.852 × D^4.871)由EPANET表3.1英制式4.727C⁻¹·⁸⁵²d⁻⁴·⁸⁷¹Lq¹·⁸⁵²換算公制，係數計算值10.67(程式使用未取捨值)。
次要損失逐項：Hm = ΣK × V²/2g 概估：Hm = 比例 × Hf能量與壓力EGL = 水源水面 + ΣHp − 累計損失；HGL = EGL − V²/2g；壓力水頭 = HGL − 管中心高程；壓力(kPa) = ρg × 壓力水頭 / 1,000
抽水機功率水功率 Pw = ρgQH / 1,000 (kW)；軸功率 Ps = Pw / ηp；馬達功率 P = Ps / ηm英制馬力 = P(kW)×1,000 / 745.6999；公制馬力 = P(kW)×1,000 / 735.4988馬力換算依NIST SP 811附錄B.9：horsepower(550 ft·lbf/s)=745.6999W、horsepower(metric)=735.4988W。年用電量 = 馬達功率 × 每日時數 × 年天數。
資料來源、管材與管件表 EPANET表3.2、3.3
- US EPA《EPANET 2.2 Online User's Manual》第3章：表3.1管線水頭損失公式、表3.2新管粗糙係數、表3.3管件局部損失係數，及EPANET依Re選用f的方法。管材係數會隨管齡明顯改變。
- 同手冊第12章Analysis Algorithms：式(12.18) Re=4|q|/(πdν)，層流f=64/Re，紊流Swamee-Jain，過渡區Dunlop內插式與常數。
- 同手冊第8章：20°C水的動黏滯係數為1.0 centistoke。
- NIST CODATA：standard atmosphere：101,325Pa(定義值)。除以ρg得一大氣壓水頭(清水約10.33m)，壓力水頭低於其負值時絕對壓力小於0，本工具判為計算不成立。
- NIST SP 811 Appendix B.9：馬力換算係數。
| 管材(表3.2) | Hazen-Williams C | ε(×10⁻³ft) | ε(mm) |
|---|
| 管件(表3.3) | K |
|---|
管材範圍的預設值取損失較大的一端(C取小值、ε取大值)，可按按鈕改用另一端。
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