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关于室外输配水管道水力计算的探讨
时间: 2019-12-13 17:37:57   作者:陆旭  来源: 俊通设计院  点击次数:

输配水管道设计的核心是水力计算,水力计算的原则是在保证用户用水安全、质量的前提下,通过科学计算的方式,站在经济最优化的角度上,确定管材、管径,是管道在建设投资决策合理化的有效手段之一,因此,对输配水管道的深入研究是非常有必要的。输配水管道总水头损失宜按沿程水头损失与局部水头损失之和计算。石嘴山市输配水管道近年来常用的管材包括塑料管、混凝土管(渠)等,下面就针对这两种管材展开讨论。

沿程水头损失产生的原因是由于摩擦阻力做负功导致的水流能量的减少,不同的水流状态,摩擦阻力做功不同。输配水管道的水流状态基本处在紊流区,紊流区根据阻力特征分为水力光滑区、紊流过渡区、紊流粗糙区,对于不同区域管道沿程水头损失计算方法有所不同,半理论半经验的达西公式适用于以上三种不同区域的水流状态的沿程水头损失计算,是基本公式。

首先,对于塑料管道来讲,管道内壁较光滑,水流一般处在紊流过渡区,水流阻力大小主要受雷诺数的大小以及管壁粗糙程度影响,沿程水头损失宜采用半理论半经验的达西公式,数值的大小与沿程阻力系数、管段长度、过水断面平均流速的平方成正比,与管道计算内径、重力加速度成反比,其中,沿程阻力系数采用柯尔勃洛克-怀特紊流过渡区公式计算。

其次,对于混凝土管(渠)来讲,管道内壁较粗糙,水流一般处在紊流粗糙区,水流阻力大小主要管壁粗糙程度影响,沿程水头损失宜采用谢才经验公式,数值大小与管段长度、过水断面平均流速的平方成正比,与流速系数、水力半径成反比,其中,流速系数采用巴浦洛夫斯基公式以及曼宁公式计算确定。

局部水头损失产生的原因是由于局部边界急剧改变导致水流结构改变、流速分布改变并产生旋涡区而引起的水头损失

对于塑料管及采用塑料内衬的管道、混凝土管(渠)及采用水泥砂浆内衬管道来讲,局部水头损失计算可根据管道水流的边界条件,按照相关实测的局部阻力系数计算,数值的大小与局部水头损失阻力系数、过水断面平均流速的平方成正比,与重力加速度成反比。同时,对于水平向和竖向顺直管线而言局部水头损失一般占沿程水头损失的5%-10%

正确地选用计算公式进行水头损失的计算至关重要,运用合理的公式计算出的结果能够真实地反映管道的水力特性,能够在满足水量、水压的前提下,最大限度地兼顾经济合理性。

 
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