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《中國(guó)給水排水》2019年中國(guó)污水處理廠提標(biāo)改造(污水處理提質(zhì)增效)高級(jí)研討會(huì)  (第三屆)邀請(qǐng)函暨征稿啟事   2019年中國(guó)排水系統(tǒng)提質(zhì)增效大會(huì)——鼎力打造高質(zhì)量、高效能,與城市水環(huán)境相融合,網(wǎng)廠
 
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給水管道壓力計(jì)算方法

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2015-06-18  瀏覽次數(shù):98
核心提示:給水管道壓力計(jì)算方法
青島歐仁環(huán)境科技有限公司

2019年中國(guó)排水系統(tǒng)提質(zhì)增效大會(huì)
 

 
給水管道壓力計(jì)算方法
一、引言
以傳統(tǒng)管材(球墨鑄鐵管、混凝土管道)為計(jì)算準(zhǔn)則,在傳統(tǒng)管材最優(yōu)實(shí)用流速下,以相同輸水能力為基準(zhǔn),結(jié)合同規(guī)格PVC-U管材進(jìn)行分析比較。
原始數(shù)據(jù):管線流量取Q總=50000 m3/d =0.5787 m3/s;
管材選擇:球墨鑄鐵管材DN800(K9級(jí));
混凝土管DN800
PVC-U管材Φ800×19.6mm
管線長(zhǎng)度:L =19000m
參考依據(jù):《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
《埋地硬聚氯乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程》中國(guó)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)
 
二、管道的技術(shù)可行性分析
1、流速計(jì)算:
式中  di:管材內(nèi)徑(m)
u:管內(nèi)水的平均流速(m/s) 
Q:管材輸水量(m3/s)
球墨鑄鐵管DN800(K9級(jí))流速=1.15 m/s
混凝土管DN800 流速=1.15 m/s
PVC-U管材 流速
Φ800×19.6mm(0.63Mpa)管材=1.27米/秒
結(jié)果表明,三種管材流速均在經(jīng)濟(jì)流速范圍之內(nèi),是可行的。
2、水力計(jì)算:
球墨鑄鐵管水力計(jì)算
球墨鑄鐵管內(nèi)流速<1.2 m/s時(shí),單位水頭損失可由下式計(jì)算。
式中: :每米管道的水頭損失(米)
:管材內(nèi)徑(m)
:管內(nèi)水的流速(m/s)
代入得水力坡降系數(shù)=0.0029m
鋼筋混凝土管水力計(jì)算
流速系數(shù)C可按下式計(jì)算
式中: :每米管道的水頭損失(米);
:管材內(nèi)徑(m);
R:水力半徑 滿流取d/4;
:管內(nèi)水的流速(m/s);
C:流速系數(shù)。
代入得單位水頭損失=0.00222m
PVC-U管材水力計(jì)算
塑料管的沿程損失可計(jì)算如下:
水力摩阻系數(shù)λ由下式計(jì)算
先確定管內(nèi)流體的雷諾數(shù)Re =966216
式中 Re:管內(nèi)流體的雷諾數(shù)
di:管材內(nèi)徑(m)
u:管內(nèi)水的流速(m/s)
υ:水在20℃下的粘度=1×10-6  (m2/s)
故Φ800×19.6mm管材λ=0.011
沿程水頭損失由下式計(jì)算:=0.0012米水柱
結(jié)果表明,PVC-U管材由于內(nèi)壁相當(dāng)光滑,單位長(zhǎng)度水頭損失小于同口徑鑄鐵管材或混凝土管,可有效降低水泵的揚(yáng)程,節(jié)約運(yùn)行成本。
3、水錘壓力計(jì)算:
對(duì)停泵水錘壓力增值可由以下公式計(jì)算:其中壓力波回流速度式中:水錘壓力(m):流速變化,取平均流速
a:壓力波回流的速度(m/s):水的重力密度取10×103N/m3 
K:水的體積模量取2200×106 N/m2
Ep:管材的彈性模量,PVC-U管材取3000×106 N/m2,球墨鑄鐵管材取160000×106 N/m2,混凝土管取206000×106 N/m2
di:管材內(nèi)徑
en:管材壁厚
壓力波回流速度計(jì)算:
球墨鑄鐵管材=889.8m/s
則水錘壓力增值=104.4米水柱
鋼筋混凝土管=1374m/s
則水錘壓力增值=161米水柱
PVC-U管材 Φ800×19.6mm:=267m/s
水錘壓力增值=35米水柱
計(jì)算結(jié)果表明:因?yàn)镻VC-U管材較球墨鑄鐵管材、鋼筋混凝土管材具有更低的彈性模量,水錘壓力的增值明顯降低,可有效防止水錘壓力波動(dòng)對(duì)管材本身造成的危害,提高管道運(yùn)行的安全性能。
4、PVC-U管材最大埋深計(jì)算
管道在外壓荷載作用下的豎向變形計(jì)算公式:
式中   DL:變形滯后系數(shù),取1.2
Kb:管底弧型土基的基床系數(shù),當(dāng)土基支撐角≥90°時(shí),一般采用0.1
EP:管材彈性系數(shù),取3KN/mm2
IP:管壁單位長(zhǎng)度慣性矩e3/12(e為管材壁厚)
Ed:回填土綜合變形模量,取3×10-3KN/mm2
D:管材外徑mm
r0:PVC管計(jì)算半徑 (D-e)/2  mm
W:作用在管頂?shù)淖畲笸凛d荷KN/m
γ:土的容重取18×10-9KN/mm3 
H:管頂最大埋深mm
F:作用在管頂?shù)淖畲髣?dòng)載荷,當(dāng)埋深大于3米時(shí)不考慮動(dòng)載荷
塑料管材在外壓載荷作用下的豎向變形量不宜大于管直徑的5%,當(dāng)計(jì)算管材的最大埋深時(shí),取F=0,計(jì)算Φ800×19.6mmPVC-U管材的最大埋深=5m
以上計(jì)算均為保守計(jì)算,如考慮柔性管“管-土共同作用”,實(shí)際最大埋深可大于理論計(jì)算埋深。不難看出,PVC-U管材具有良好的抗外壓性能。


給水管道壓力計(jì)算方法
發(fā)布時(shí)間:2014-01-18  
 
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