Η εξίσωση Hazen-Williams είναι ένας τύπος για τον υπολογισμό του πόσο πέφτει η πίεση περιβάλλοντος σε ένα ρευστό καθώς ρέει μέσα από έναν σωλήνα λόγω τριβής με την εσωτερική επιφάνεια του σωλήνα, την εσωτερική διάμετρο του σωλήνα και την ταχύτητα του ρυθμού ροής για το ρευστό. . Αυτή η μείωση του ρυθμού ροής χρησιμοποιήθηκε συνήθως από μηχανικούς στο παρελθόν όταν η ροή του ρευστού ήταν τυρβώδης, καθώς έδωσε μια καλή προσέγγιση της απώλειας ταχύτητας. Η φόρμουλα είναι σχετικά απλή, αλλά έχει αρκετούς περιοριστικούς παράγοντες για την αποτελεσματική χρήση της και η έλευση των προσωπικών υπολογιστών την έχει καταστήσει σε μεγάλο βαθμό ξεπερασμένη.
Τα συστήματα σωλήνων νερού για τη μεταφορά ρευστού έχουν όλα αυτό που είναι γνωστό ως απώλεια κεφαλής, που είναι ένα άθροισμα της απώλειας ανύψωσης, ταχύτητας και πίεσης του ρευστού καθώς κινείται λόγω τριβής μέσα στο υγρό, καθώς αλληλεπιδρά με το τοίχωμα του σωλήνα και άλλα εμπόδια σωληνώσεων και ως παρενέργεια των αναταράξεων που προκαλούν αυτές οι αλληλεπιδράσεις. Η απώλεια κεφαλής βασίζεται επίσης στον συντελεστή τριβής που υπάρχει, ο οποίος υπολογίζεται από τον τύπο του υλικού του σωλήνα που χρησιμοποιείται και την ταχύτητα ροής του ρευστού. Οι συντελεστές τριβής μπορεί να κυμαίνονται από 80 έως 130 ή περισσότερο, και αυτή η μεταβλητότητα κάνει την εξίσωση Hazen-Williams μόνο έναν πρόχειρο υπολογισμό για την πτώση πίεσης.
Τυπικοί περιοριστικοί παράγοντες για τον υπολογισμό του ογκομετρικού ρυθμού ροής χρησιμοποιώντας την εξίσωση Hazen-Williams είναι αποδεκτοί από τους μηχανικούς. Αυτοί οι παράγοντες περιλαμβάνουν τον περιορισμό ότι το ρευστό πρέπει να έχει ιξώδες τουλάχιστον 1.13 centistokes, που είναι αυτό που εμφανίζει το νερό σε θερμοκρασία δωματίου 60° Fahrenheit (15.5° Κελσίου). Ο σωλήνας πρέπει επίσης να είναι μεγαλύτερος από 2 ίντσες (5.08 εκατοστά) σε διάμετρο και ο ρυθμός ροής δεν μπορεί να υπερβαίνει τα 10 πόδια ανά δευτερόλεπτο (3.05 μέτρα ανά δευτερόλεπτο).
Υπάρχουν δύο τύποι που χρησιμοποιούνται συνήθως στην εξίσωση Hazen-Williams, ένας που βασίζεται σε εμπειρικά ή πειραματικά δεδομένα και αυτοκρατορικές μονάδες και ένας που χρησιμοποιεί τυπικές διεθνείς μονάδες. Ο αυτοκρατορικός τύπος γράφεται ως hf = 0.002083 L (100/C) 1.85 x (gpm1.85/d4.8655) όπου το “hf” ισούται με την απώλεια κεφαλής που προσδιορίζεται σε πόδια, το “L” αντιπροσωπεύει το μήκος του σωλήνα στη μέτρηση με πόδια, και το “C” είναι ο συντελεστής τριβής για τον τύπο του υλικού του σωλήνα. Το “Gpm” αντιπροσωπεύει τα γαλόνια ανά λεπτό που υπολογίζονται ως μετρούμενα γαλόνια ροής μέσω του σωλήνα από τις ΗΠΑ και το “d” αντιπροσωπεύει την εσωτερική αρχική διάμετρο του σωλήνα πριν από τη συσσώρευση ή τη διάβρωση στο τοίχωμα του σωλήνα. Εδώ, η τιμή 100 στον τύπο αντιπροσωπεύει έναν αδιάστατο παράγοντα Hazen-Williams.
Ο τυπικός τύπος διεθνών μονάδων είναι απλώς ένας άλλος τρόπος υπολογισμού της απώλειας κεφαλής, γνωστός και ως πτώση πίεσης τριβής, με μετρικές μονάδες. Αναφέρεται ως ΔP = 1.1101 x 1010 (Q/C) 1.85 1/D4.87 όπου «ΔP» είναι η πτώση πίεσης σε kiloPascals ανά μέτρο, «Q» είναι ο ρυθμός ροής του ρευστού σε μέτρα σε κυβάκια ανά ώρα, «D ” είναι η εσωτερική διάμετρος του σωλήνα και “C” εδώ είναι ο αδιάστατος παράγοντας Hazen-Williams. Ενώ η χρήση του προτύπου 100 για τον παράγοντα Hazen-Williams είναι ρουτίνα, εάν ο σωλήνας είναι ηλικίας 10 έως 15 ετών, συχνά η τιμή 75 μπορεί να αντικατασταθεί λόγω εναποθέσεων ορυκτών και διάβρωσης στον σωλήνα που αυξάνουν το επίπεδο τριβής και αναταράξεων .
Η χρήση της εξίσωσης Hazen-Williams απουσία ακριβέστερων υπολογισμών που βασίζονται σε υπολογιστή είναι ακόμα δυνατή για πολλούς τύπους συστημάτων παροχής υγρού. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για συστήματα πυρόσβεσης σε συστήματα άρδευσης ή δίκτυα ύδρευσης για κτίρια ή δήμους. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι υπάρχουν πλέον πολλοί καθιερωμένοι παράγοντες τριβής για τους τύπους υλικών σωλήνων που εισάγονται στον τύπο, όπως οι σωλήνες ορείχαλκου και χαλκού στο 130, ο σωλήνας πολυβινυλοχλωριδίου (PVC) στο 150, ο χαλύβδινος σωλήνας στο 120 και άλλα. Κάθε τιμή έχει επίσης κάποιο περιθώριο, καθώς είναι μια προσέγγιση που βασίζεται στην παρουσία παραμορφώσεων στην εσωτερική επιφάνεια του σωλήνα που συσσωρεύονται με την πάροδο του χρόνου καθώς ο σωλήνας γερνάει. Όπου απαιτούνται ακριβέστερες τιμές για την απώλεια κεφαλής ή μετράται η ροή ρευστού για μια ουσία διαφορετική από το νερό, χρησιμοποιείται η εξίσωση Darcy-Weisbach, η οποία χρησιμοποιεί έναν συντελεστή τριβής που υπολογίζεται με μεγαλύτερη ακρίβεια από ένα διάγραμμα Moody που ενσωματώνει αριθμούς Reynolds.