球墨铸铁管的水力计算的探讨 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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杭州铸诚科技有限公司 发布时间:2008/10/16 来源:圣戈班管道系统有限公司 浏览次数: 114 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
1)当流速≥1.2 m/s ,
2)当流速<1.2 m/s, 这里, J:水力坡度(m/m) V:流速 (m/s) D:管道内径(m) 2. 圣戈班穆松桥的水力计算方法:采用达西公式和柯尔勃洛克 – 怀特公式,参见圣戈班穆松桥的技术手册《供水管线》。
达西公式:
柯尔勃洛克公式: 这里, J:水力坡度(每米长管道的水头损失,以m计) λ:阻力系数 D:管道内径(m) V:流速 (m/s) g:重力加速度 (m/s2) Re= VD/μ(雷诺数) μ:在一定温度下的液体的运动粘滞系数(m2/s) k:管道粗糙度(m) 在水力计算时,其他的参数很容易就可以确定,管道粗糙度k的取值尤为关键。 球墨铸铁管采用旋转喷涂的工艺,得到一个光滑的、均匀的水泥砂浆内衬。圣戈班穆松 桥进行了一系列的试验,已经得出了内衬的粗糙度k值。其平均值为 0.03 mm,当和绝对光滑的管道k = 0比较时(计算流速为1 m/s),对应的额外水头损失为 5 ~ 7%。 不管怎样,管道的相关表面粗糙度不仅依赖于管道表面的均匀性,而且特别依赖于弯头、三通和其他连接形式的数量,如管线纵剖面的不规则性。经验显示k = 0.1对于配水管线来说是一个合理的数值。对于每公里只有几个管件的长距离的管线来说,k 的取值可以稍微地降低(= 0.6 ~ 0.8)。 当然,k的取值还应当包括其它因素的影响,如,水质的不同。 下列表格为圣戈班穆松桥进行k值试验时的部分管道数据:
四、两种水力计算方法结果的比较 假设条件:输送城镇自来水的球墨铸铁管,管线长度为10公里,管线使用时间为10年,水温为10℃,局部水头损失为沿程水头损失的10%。
从表中的数据可以看出,国内与圣戈班穆松桥的计算方法的结果差异很大。 两种水力计算方法的比较: 1) 国内的方法适用于旧钢管和旧铸铁管,圣戈班穆松桥的方法主要针对的是供水用球墨铸铁管。 2) 国内的方法并没有考虑水泥内衬,其考虑的是管壁腐蚀或沉垢之后的粗糙度,圣戈班穆松桥的方法考虑了水泥内衬,其中k值的选取就是水泥内衬粗糙度。 3) 圣戈班穆松桥的方法中参数的取值是在大量试验和实际工程跟踪检测的基础上得出的。 所以,对于球墨铸铁管的计算,圣戈班穆松桥的方法更接近于实际值;而套用旧钢管和旧灰口管的方法来计算球墨铸铁管,其结果是不准确的,也是不可取的。 五、管线实际运行效益影响的估算 由于计算方法的选用不当,对水泵的选型及管线的实际运行都带来很大影响,这一点应当 引起足够的重视。 1. 水泵的选型 由于国内还缺乏球墨铸铁管的标准计算方法,设计部门往往采用舍维列夫公式,由此计算出的管线的水头损失要高出实际值很多,选用的水泵扬程也就偏高很多,所以,水泵的运行严重偏离最佳工况点,水泵的运行效率也不可能在最佳运行区间范围内,造成能源浪费。 2. 动力差额的估算 假设条件: - 圣戈班穆松桥的方法接近于实际值,两种方法的差异假定为国内计算方法与实际值的差异。 - 流量恒定,多余的扬程通过调节消耗在管线的损失上。 一年管线运行后,所产生的动力差额的计算公式: M = 24 ×365×Q·Δh/(102η) M:一年动力差额 ,kW·h Q:管道流量,l/s Δh:水头损失差,m,Δh = h1 – h2 η:水泵效率,这里取值为0.8
上表可知,由于计算公式的不正确,造成水泵的选型不当,导致多余的动力输出也是相当巨大的。 六、结论 通过本文分析可以得出,水力计算公式的选用不当,会给管径的选择、水泵的选型、管线的运行带来很大的不合理性,同时也造成能源的巨大浪费。这种状况不可以听之任之下去,及时的更正和解决才能促进球墨铸铁管更健康的发展。 圣戈班穆松桥的球墨铸铁管的计算方法可以做为一个很好的借鉴。圣戈班穆松桥生产球墨铸铁管已经有五十多年的历史,也是世界上最早、最大的球墨铸铁管的生产厂家,为球墨铸铁管的发展作出了巨大的贡献。其水力计算方法在大量的试验和工程实践中得出的,结果也是十分真实可信的。 有关规范的制定部门应当十分正视球墨铸铁管的水力计算的问题。套用灰口铸铁管的做法,由于差距过大,已不适用。由此产生的实际后果也是相当严重的,这一问题的解决是颇为急切的。当然,水力计算的方法仍需要慎之又慎,大量的科学试验是成功的基础。 圣戈班穆松桥的方法有着十分有用的参考价值,其参数的取值应是科学的,可信的。在我国新的球墨铸铁管的水力计算公式出台之前,在圣戈班穆松桥的计算公式的基础上,设计施工单位进行适当的安全系数的调整,也许是一种最切实可行的做法。圣戈班穆松桥来到中国,不是来垄断中国的球墨铸铁管的市场,而是带来先进的生产工艺、先进工程技术、先进的管理经验,与国内生产厂家、供水企事业协心合作,共同促进球墨铸铁管在中国的繁荣与发展。 |
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