Hazen-Williams ekvation är en formel för att beräkna hur mycket det omgivande trycket sjunker i en vätska när den strömmar genom ett rör på grund av friktion med rörets inre yta, rörets innerdiameter och flödeshastigheten för vätskan . Denna flödesreduktion har använts ofta av ingenjörer tidigare när vätskeflödet var turbulent, eftersom det gav en bra approximation av hastighetsförlusten. Formeln är relativt enkel, men den har flera begränsande faktorer för dess effektiva användning, och tillkomsten av persondatorer har gjort den till stor del föråldrad.
Vattenledningssystem för överföring av vätska har alla vad som kallas tryckförlust, vilket är summan av vätskans höjd, hastighet och tryckförlust när den rör sig på grund av friktion i vätskan, eftersom den interagerar med rörväggen och andra rörhinder, och som en bieffekt av den turbulens som dessa interaktioner orsakar. Tryckförlust baseras också på den närvarande friktionsfaktorn, vilken beräknas från typen av rörmaterial som används och vätskeflödets hastighet. Friktionsfaktorer kan variera från 80 till 130 eller mer, och denna variation gör Hazen-Williams ekvation endast till en grov beräkning för tryckfall.
Typiska begränsande faktorer vid beräkning av volymetrisk flöde med Hazen-Williams ekvation accepteras av ingenjörer. Dessa faktorer inkluderar begränsningen att vätskan måste ha en viskositet på minst 1.13 centistokes, vilket är vad vatten visar vid en rumstemperatur på 60 ° Fahrenheit (15.5 ° Celsius). Röret måste också vara större än 2 tum (5.08 centimeter) i diameter och flödeshastigheten får inte överstiga 10 meter per sekund (3.05 fot per sekund).
Det finns två formler som vanligtvis används i Hazen-Williams ekvation, en baserad på empiriska eller experimentella data och imperialistiska enheter, och en som använder internationella standardenheter. Imperialformeln skrivs som hf = 0.002083 L (100/C)1.85 x (gpm1.85/d4.8655) där ”hf” är lika med tryckförlusten som bestäms i fot, ”L” representerar längden på röret i mätning med fot, och ”C” är friktionskoefficienten för typen av rörmaterial. ”Gpm” representerar gallon per minut beräknat som US uppmätt gallon av flöde genom röret, och ”d” representerar den inre initiala diametern på röret innan uppbyggnad eller korrosion på rörväggen äger rum. Här representerar värdet 100 i formeln en dimensionslös Hazen-Williams-faktor.
Standardformeln för internationella enheter är bara ett annat sätt att beräkna tryckförlust, även känd som ett friktionstryckfall, med metriska enheter. Det anges som ΔP = 1.1101 x 1010 (Q/C)1.85 1/D4.87 där ”ΔP” är tryckfallet i kiloPascal per meter, ”Q” är flödeshastigheten för vätska i meter i kubik per timme, ”D ” är den inre rördiametern och ”C” här är den dimensionslösa Hazen-Williams-faktorn. Även om det är rutin att använda standarden 100 för Hazen-Williams-faktorn, om röret är 10 till 15 år gammalt, kan ofta ett värde på 75 ersättas istället på grund av mineralavlagringar och korrosion i röret som ökar friktionsnivån och turbulensen .
Användningen av Hazen-Williams ekvation i avsaknad av mer exakta datorbaserade beräkningar är fortfarande möjligt för många typer av vätskeflödessystem. Den kan användas för brandsprinklersystem till bevattningssystem, eller vattenförsörjningsnät för byggnader eller kommuner. Detta beror på att flera etablerade friktionsfaktorer nu finns för rörmaterialtyper som matas in i formeln, såsom mässing och kopparrör vid 130, polyvinylklorid (PVC) rör vid 150, stålrör vid 120 och mer. Varje värde har också ett visst spelrum genom att det är en approximation baserad på förekomsten av deformationer i den inre rörytan som byggs upp med tiden när röret åldras. När mer exakta värden är nödvändiga för tryckförlust eller ett vätskeflöde för en annan substans än vatten mäts, används Darcy-Weisbach-ekvationen, som använder en friktionskoefficient som mer exakt beräknas från ett Moody-diagram som innehåller Reynolds-tal.