Heizena-Viljamsa vienādojums ir formula, lai aprēķinātu, cik daudz apkārtējā spiediena pazeminās šķidrumā, kad tas plūst cauri caurulei berzes dēļ ar caurules iekšējo virsmu, caurules iekšējo diametru un šķidruma plūsmas ātruma dēļ. . Šo plūsmas ātruma samazināšanu inženieri parasti izmantoja agrāk, kad šķidruma plūsma bija turbulenta, jo tas sniedza labu ātruma zuduma aptuvenu rādītāju. Formula ir salīdzinoši vienkārša, taču tās efektīvu izmantošanu ierobežo vairāki faktori, un personālo datoru parādīšanās ir padarījusi to lielā mērā novecojušu.
Visām ūdens cauruļu sistēmām šķidruma pārvadīšanai ir tā sauktais spiediena zudums, kas ir šķidruma pacēluma, ātruma un spiediena zuduma summa, kad tas pārvietojas berzes dēļ šķidrumā, jo tas mijiedarbojas ar caurules sieniņu un citiem. cauruļu šķēršļi un kā šīs mijiedarbības izraisītās turbulences blakusparādība. Galvas zudumu nosaka arī esošais berzes koeficients, ko aprēķina no izmantotā caurules materiāla veida un šķidruma plūsmas ātruma. Berzes koeficienti var svārstīties no 80 līdz 130 vai vairāk, un šī mainīgums padara Hazena-Viljamsa vienādojumu tikai aptuvenu spiediena krituma aprēķinu.
Tipiskos ierobežojošos faktorus tilpuma plūsmas ātruma aprēķināšanai, izmantojot Hezena-Viljamsa vienādojumu, inženieri pieņem. Šie faktori ietver ierobežojumu, ka šķidruma viskozitātei ir jābūt vismaz 1.13 centistokus, kas ir ūdens, kas tiek rādīts istabas temperatūrā 60 ° Fārenheita (15.5 ° C). Caurules diametram jābūt arī lielākam par 2 collām (5.08 centimetriem), un plūsmas ātrums nedrīkst pārsniegt 10 pēdas sekundē (3.05 metri sekundē).
Hazena-Viljamsa vienādojumā parasti tiek izmantotas divas formulas, no kurām viena ir balstīta uz empīriskiem vai eksperimentāliem datiem un impērijas vienībām, un otra, kurā tiek izmantotas standarta starptautiskās vienības. Imperiālā formula ir uzrakstīta kā hf = 0.002083 L (100/C)1.85 x (gpm1.85/d4.8655), kur “hf” ir vienāds ar galvas zudumu, kas noteikts pēdās, bet “L” apzīmē caurules garumu mērījumā pēdas, un “C” ir caurules materiāla veida berzes koeficients. “Gpm” apzīmē galonus minūtē, ko aprēķina kā ASV izmērītos galonos plūsmas caur cauruli, un “d” apzīmē caurules iekšējo sākotnējo diametru, pirms uz caurules sienas veidojas vai korozija. Šeit formulas vērtība 100 ir bezdimensijas Hazena-Viljamsa koeficients.
Standarta starptautisko vienību formula ir tikai vēl viens veids, kā ar metriskajām vienībām aprēķināt galvas zudumu, kas pazīstams arī kā berzes spiediena kritums. Tas ir norādīts kā ΔP = 1.1101 x 1010 (Q/C) 1.85 1/D4.87 kur “ΔP” ir spiediena kritums kilopaskālos uz metru, “Q” ir šķidruma plūsmas ātrums metros kubos stundā, “D ” ir caurules iekšējais diametrs, un “C” šeit ir bezizmēra Hazen-Williams koeficients. Lai gan Hazen-Williams faktora standarta 100 izmantošana ir ierasta lieta, ja caurule ir 10 līdz 15 gadus veca, bieži vien tā vietā var aizstāt vērtību 75, jo caurulē ir minerālu nogulsnes un korozija, kas palielina berzes līmeni un turbulenci. .
Hazen-Williams vienādojuma izmantošana, ja nav precīzāku datorizētu aprēķinu, joprojām ir iespējama daudzu veidu šķidruma plūsmas ātruma sistēmām. To var izmantot ugunsdzēsības sprinkleru sistēmām līdz apūdeņošanas sistēmām vai ūdensapgādes tīkliem ēkām vai pašvaldībām. Tas ir tāpēc, ka formulā ievadītajiem cauruļu materiālu veidiem, piemēram, misiņa un vara caurulēm 130, polivinilhlorīda (PVC) caurulēm 150, tērauda caurulēm 120 un citiem, tagad ir vairāki noteikti berzes faktori. Katrai vērtībai ir arī zināma rīcības brīvība, jo tā ir aptuvens aprēķins, kas balstīts uz deformācijām caurules iekšējā virsmā, kas laika gaitā veidojas, caurulei novecojot. Ja ir vajadzīgas precīzākas vērtības galvas zudumam vai tiek mērīta šķidruma plūsma citai vielai, nevis ūdenim, tiek izmantots Darcy-Weisbach vienādojums, kas izmanto berzes koeficientu, kas precīzāk aprēķināts no Mūdija diagrammas, kurā iekļauti Reinoldsa skaitļi.