以前對水泵、水管直徑及走向、過濾流量等在魚缸設計時常常采用估算，往往誤差較大，最近一段時間小弟潛心鉆研工程流體力學，收獲頗多，在此與大家一起分享。
管道水頭損失的計算方法：
    水在管道內(nèi)流動會產(chǎn)生機械能的損耗，即水頭損失。水頭損失可分為沿程摩阻力損失和局部阻力損失兩種類型。沿程水頭損失為水流過一定管道距離后由于水分子的內(nèi)部摩檫而引起的損失，局部水頭損失為水流經(jīng)過各種管件、閥門等設備時因流態(tài)的變化而產(chǎn)生的損失。沿程水頭損失與局部水頭損失之和即為管道的總水頭損失。
    沿程水頭損失的經(jīng)驗公式。對于硬質塑料管道（PVC），目前常用的計算公式：Hf = 9.48×104×L×Q1.77/ d4.77 式中：Hf為沿程水頭損失（m）；L、Q、d分別為管道長度（m）、流量（m3/h）和管道內(nèi)徑（mm）。局部水頭損失計算公式為：Hj =ξV2/2g 式中：Hj為局部水頭損失（m）；ξ為局部阻力損失系數(shù)，與管件、閥門的類型與大小有關；v、g分別為管道中水的流速（m/s）和重力加速度（<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />9.81m/s2）。
    首先確定要達到多少過濾量，也就是每小時過濾幾遍主缸的水，從而得出過濾流量。通過計算得出水頭損失，再加上提水高度（主缸與過濾缸水位差）得到實際揚程，此時再根據(jù)實際揚程和實際流量查找適合的水泵。
下面為一個計算實例：
    主缸水體：197×67×55（長寬高），每小時過濾3遍。上水使用外徑25mm、內(nèi)徑21mm的PVC硬質水管，直管長度3m，彎頭3個，手動閥門一個。通過計算水頭損失為1.424m，考慮到運行一段時間管線內(nèi)部會附著硝化細菌菌尸和其他垃圾，為此再加上1.15的保險系數(shù)，得出實際揚程為1.64m。提水高度為1.2m，因此得到實際揚程為2.84m。設計流量為2179L/H。找到某款水泵的標稱流量為5500L/H，標稱揚程為4.5m，查此水泵的“揚程－流量”曲線得到在實際揚程為2.84m處的流量為2100L/H，基本符合要求。魚缸管線的粗細、長度以及管線里水的流速對水頭損失影響很大，這個設計如果將管子從25mm改成32mm則水頭損失從1.424m下降到0.573m，可減少管子一半以上的機械能損耗。（附計算程序文件）