水力坡度計算機

水力坡度描述水頭沿流動路徑變化的快慢。在直管中，通常表示為水頭損失除以管道長度。數值0.01代表流體每流動一百公尺損失一公尺水頭。由於它是兩個長度的比值，坡度本身無因次。工程師用它比較管段、估算泵浦所需提供的能量，並評估重力是否能使水流通過規劃中的系統。 本計算機將輸入的兩點高程差視為可用水頭損失，並除以管道長度。也會利用流體密度與標準重力加速度，將水頭差換算成壓力損失。壓力損失等於密度、重力加速度及水頭損失的乘積。結果以帕斯卡表示，方便將高程剖面與壓力計讀值及設備額定值對照。正負號很重要：負值表示第二點高於第一點，因此需要額外能量才能維持該方向的流動。 流況對實際管道行為影響很大，因此計算機也會依密度、流速、直徑與動力黏度求出雷諾數。雷諾數低於約2,300通常表示層流，高於約4,000通常表示紊流。介於兩者之間的過渡區對擾動與管道狀況很敏感。層流時，顯示的達西摩擦係數為64除以雷諾數。紊流時，採用布拉修斯光滑管近似式，最適合中等雷諾數及水力光滑的管道。 以高程為基礎的坡度與摩擦係數估算有關，但不能互相替代。實際系統可能包含粗糙管壁、管件、閥門、入口、出口、變徑與泵浦。這些因素會增加局部損失或能量增益，並非簡單的兩點高程差能呈現。若有量測的壓力水頭與高程水頭總和，應使用該資料；詳細紊流設計宜採用Colebrook–White等考慮粗糙度的關係式。本工具最適合過程清楚的初步計算、課堂核算及管流情境的快速比較。