塑料管道水力损失的简便计算

作者:河北宝硕管材有限公司 马云龙 马彩芹 文章来源:PT塑料网 发布时间:2019-03-04
本文从计算PVC、PE给水管道水力损失的最根本公式出发,通过一系列公式推导,得出了计算水头损失的简便公式。

在输水工程中经常要用到塑料管道水力损失的计算公式,一般情况下计算水力损失都是从水力摩阻系数λ等基本参数出发。其实各个公式之间是有一定的联系的,有的参数在计算当中可以抵消。笔者在此充分利用了各参数之间的关系,将公式整理简化,供业内人士参考。

根据相关规定,PVC、PE给水管道的沿程水力损失hf应按下式计算:

                         QQ截图20190304153518.jpg                                             (1)

式中     λ——水力摩阻系数;

            L——管段长度,单位为m;

           di——管道内径,单位为m;

           υ——平均流速,单位为m/s;

           g——重力加速度,为9.81mm/s2

因考虑到在通常的流速条件下,常用的PVC、PE给水管一般处于水力光滑区,管壁绝对当量粗糙度△对结果的影响非常小或没有影响,故水力摩阻系数λ可按下式计算:

                           QQ截图20190304154220.jpg                                                     (2)

式中 Re——雷诺数,按下式计算:

                            QQ截图20190304154447.jpg                                                       (3)

式中 γ——水的运动粘滞度,单位为m3/s,不同温度时的γ值见表1。

表1 水在不同温度时的γ值(×10-6)
QQ截图20190304154932.jpg

 

从公式1可知,若要计算水头损失,需将表1中的数据代入,并逐步计算,最少需要3个公式,计算较为繁琐。为将公式和计算简化,以减少工作量,特推导如下:

 

因具体工程水温的变化较大,水力损失计算中通常按照基准温度计算,然后根据具体情况,决定是否进行校正。冷水管的基准温度多选择10℃。

将水温为10℃时的γ=1.31×10-6 m3/s,代入式3,得            

                                         QQ截图20190304155330.jpg                                 (4)

将式4代入式2,得                                                         

                                 QQ截图20190304155545.jpg             (5)

再将式5代入式1,得                                                      

                                         QQ截图20190304155812.jpg                     (6)

取L=1m时的水头损失hf =i,所以                                            

                               QQ截图20190304155958.jpg                                                          (7)

又因    

                                   QQ截图20190304160148.jpg                                                                         (8)

                                   QQ截图20190304160325.jpg                                                                             (9)

得                                                        

   QQ截图20190304160430.jpg                                               (10)

式中       q——单位时间通过管道截面的流体体积流量,单位为m3/s。

现可用式7或式10来代替式1、式2和式3。式7适用于流速已知的条件下,式10适用于规定流量的条件下。通过简化公式,大大减少了计算量,计算起来更加方便快捷。

请注意,以上公式中的i值均为水温为10℃时的水头损失;如果水温不是10℃,i值均应乘以修正系数K1,见表2:

表 2 水温修正系数表
QQ截图20190304160637.jpg

       以上是笔者在多年工作中的经验总结,希望能对从事水力工程计算的设计人员有所帮助。

最后需要再次强调的是,笔者提出的简化公式是按PVC、PE给水管处于水力光滑区考虑的。随着计算机的应用,在精确计算时,有时也考虑热塑性塑料管的管壁绝对当量粗糙度△,△值一般为0.0015~0.015mm之间,多采用0.005mm,或为保险计,采用0.010mm。这时,水力摩阻系数λ要按公式:QQ截图20190304160822.jpg 来计算。

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