| 球墨鑄鐵管的水力計算的探討 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 杭州鑄誠科技有限公司 發(fā)布時(shí)間：2008/10/16 來(lái)源：圣戈班管道系統有限公司 瀏覽次數： 114 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 1）當流速≥1.2 m/s ，
2）當流速<1.2 m/s， 這里， J：水力坡度（m/m） V：流速 (m/s) D：管道內徑（m） 2． 圣戈班穆松橋的水力計算方法：采用達西公式和柯?tīng)柌蹇?– 懷特公式，參見(jiàn)圣戈班穆松橋的技術(shù)手冊《供水管線(xiàn)》。
達西公式：
柯?tīng)柌蹇斯剑?/div> 這里， Ｊ：水力坡度（每米長(cháng)管道的水頭損失，以m計） λ：阻力系數 D：管道內徑(m) V：流速 (m/s) g：重力加速度 (m/s2) Re= VD/μ（雷諾數） μ：在一定溫度下的液體的運動(dòng)粘滯系數(m2/s) k：管道粗糙度(m) 在水力計算時(shí)，其他的參數很容易就可以確定，管道粗糙度k的取值尤為關(guān)鍵。 球墨鑄鐵管采用旋轉噴涂的工藝，得到一個(gè)光滑的、均勻的水泥砂漿內襯。圣戈班穆松 橋進(jìn)行了一系列的試驗，已經(jīng)得出了內襯的粗糙度k值。其平均值為 0.03 mm，當和絕對光滑的管道k = 0比較時(shí)（計算流速為1 m/s），對應的額外水頭損失為 5 ~ 7%。 不管怎樣，管道的相關(guān)表面粗糙度不僅依賴(lài)于管道表面的均勻性，而且特別依賴(lài)于彎頭、三通和其他連接形式的數量，如管線(xiàn)縱剖面的不規則性。經(jīng)驗顯示k = 0.1對于配水管線(xiàn)來(lái)說(shuō)是一個(gè)合理的數值。對于每公里只有幾個(gè)管件的長(cháng)距離的管線(xiàn)來(lái)說(shuō)，k 的取值可以稍微地降低（= 0.6 ~ 0.8）。 當然，k的取值還應當包括其它因素的影響，如，水質(zhì)的不同。 下列表格為圣戈班穆松橋進(jìn)行k值試驗時(shí)的部分管道數據：
四、兩種水力計算方法結果的比較 假設條件：輸送城鎮自來(lái)水的球墨鑄鐵管，管線(xiàn)長(cháng)度為10公里，管線(xiàn)使用時(shí)間為10年，水溫為10℃，局部水頭損失為沿程水頭損失的10%。
從表中的數據可以看出，國內與圣戈班穆松橋的計算方法的結果差異很大。 兩種水力計算方法的比較： 1） 國內的方法適用于舊鋼管和舊鑄鐵管，圣戈班穆松橋的方法主要針對的是供水用球墨鑄鐵管。 2） 國內的方法并沒(méi)有考慮水泥內襯，其考慮的是管壁腐蝕或沉垢之后的粗糙度，圣戈班穆松橋的方法考慮了水泥內襯，其中k值的選取就是水泥內襯粗糙度。 3） 圣戈班穆松橋的方法中參數的取值是在大量試驗和實(shí)際工程跟蹤檢測的基礎上得出的。 所以，對于球墨鑄鐵管的計算，圣戈班穆松橋的方法更接近于實(shí)際值；而套用舊鋼管和舊灰口管的方法來(lái)計算球墨鑄鐵管，其結果是不準確的，也是不可取的。 五、管線(xiàn)實(shí)際運行效益影響的估算 由于計算方法的選用不當，對水泵的選型及管線(xiàn)的實(shí)際運行都帶來(lái)很大影響，這一點(diǎn)應當 引起足夠的重視。 1． 水泵的選型 由于國內還缺乏球墨鑄鐵管的標準計算方法，設計部門(mén)往往采用舍維列夫公式，由此計算出的管線(xiàn)的水頭損失要高出實(shí)際值很多，選用的水泵揚程也就偏高很多，所以，水泵的運行嚴重偏離最佳工況點(diǎn)，水泵的運行效率也不可能在最佳運行區間范圍內，造成能源浪費。 2． 動(dòng)力差額的估算 假設條件： - 圣戈班穆松橋的方法接近于實(shí)際值，兩種方法的差異假定為國內計算方法與實(shí)際值的差異。 - 流量恒定，多余的揚程通過(guò)調節消耗在管線(xiàn)的損失上。 一年管線(xiàn)運行后，所產(chǎn)生的動(dòng)力差額的計算公式： M = 24 ×365×Q·Δh/（102η） M：一年動(dòng)力差額 ，kW·h Q：管道流量，l/s Δh：水頭損失差，m，Δh = h1 – h2 η：水泵效率，這里取值為0.8
上表可知，由于計算公式的不正確，造成水泵的選型不當，導致多余的動(dòng)力輸出也是相當巨大的。 六、結論 通過(guò)本文分析可以得出，水力計算公式的選用不當，會(huì )給管徑的選擇、水泵的選型、管線(xiàn)的運行帶來(lái)很大的不合理性，同時(shí)也造成能源的巨大浪費。這種狀況不可以聽(tīng)之任之下去，及時(shí)的更正和解決才能促進(jìn)球墨鑄鐵管更健康的發(fā)展。 圣戈班穆松橋的球墨鑄鐵管的計算方法可以做為一個(gè)很好的借鑒。圣戈班穆松橋生產(chǎn)球墨鑄鐵管已經(jīng)有五十多年的歷史，也是世界上最早、最大的球墨鑄鐵管的生產(chǎn)廠(chǎng)家，為球墨鑄鐵管的發(fā)展作出了巨大的貢獻。其水力計算方法在大量的試驗和工程實(shí)踐中得出的，結果也是十分真實(shí)可信的。 有關(guān)規范的制定部門(mén)應當十分正視球墨鑄鐵管的水力計算的問(wèn)題。套用灰口鑄鐵管的做法，由于差距過(guò)大，已不適用。由此產(chǎn)生的實(shí)際后果也是相當嚴重的，這一問(wèn)題的解決是頗為急切的。當然，水力計算的方法仍需要慎之又慎，大量的科學(xué)試驗是成功的基礎。 圣戈班穆松橋的方法有著(zhù)十分有用的參考價(jià)值，其參數的取值應是科學(xué)的，可信的。在我國新的球墨鑄鐵管的水力計算公式出臺之前，在圣戈班穆松橋的計算公式的基礎上，設計施工單位進(jìn)行適當的安全系數的調整，也許是一種最切實(shí)可行的做法。圣戈班穆松橋來(lái)到中國，不是來(lái)壟斷中國的球墨鑄鐵管的市場(chǎng)，而是帶來(lái)先進(jìn)的生產(chǎn)工藝、先進(jìn)工程技術(shù)、先進(jìn)的管理經(jīng)驗，與國內生產(chǎn)廠(chǎng)家、供水企事業(yè)協(xié)心合作，共同促進(jìn)球墨鑄鐵管在中國的繁榮與發(fā)展。 |
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