給水管道工作壓力的計算方法

1、給水管道工作壓力的計算方法摘要：PVC-U管材因其重量輕、水力條件好、使用壽命長、安裝簡單等優(yōu)點在各種供水管網(wǎng)中應(yīng)用日益普及。但是，大口徑PVC-U管材與傳統(tǒng)管材相比因價格較高，建設(shè)期投資較多，而當今工程方案比選往往忽略動態(tài)費用（例日常運行費用等），影響了其推廣應(yīng)用。為此，通過對PVC-U管材與傳統(tǒng)管材的技術(shù)經(jīng)濟比較，為大口徑PVC-U給水管的推廣應(yīng)用創(chuàng)造條件。一、引言以傳統(tǒng)管材（球墨鑄鐵管、混凝土管道）為計算準則，在傳統(tǒng)管材最優(yōu)實用流速下，以相同輸水能力為基準，結(jié)合同規(guī)格PVC-U管材進行分析比較。原始數(shù)據(jù)：管線流量取Q總=50000m3/d=0.5787m3/s；管材選擇：球墨鑄鐵管材DN

2、800（K9級）；混凝土管DN800PVC-U管材e800x19.6mm管線長度：L=19000m參考依據(jù)：室外給水設(shè)計規(guī)范中華人民共和國國家標準埋地硬聚氯乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程中國工程建設(shè)標準化協(xié)會標準二、管道的技術(shù)可行性分析1、流速計算：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）流速=1.15m/s混凝土管DN800流速=1.15m/sPVC-U管材流速800X19.6mm（0.63Mpa）管材=1.27米/秒結(jié)果表明,三種管材流速均在經(jīng)濟流速范圍之內(nèi),是可行的。2、水力計算：球墨鑄鐵管水力計算球墨鑄鐵管內(nèi)流速1.2m/

3、s時，單位水頭損失可由下式計算。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算流速系數(shù)C可按下式計算式中:：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=0.00222mPVC-U管材水力計算塑料管的沿程損失可計算如下：水力摩阻系數(shù)入由下式計算先確定管內(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）U:水在20°C下的粘度=1X10-6（m2/s）故800X19.6m

4、m管材入=0.011沿程水頭損失由下式計算：=0.0012米水柱結(jié)果表明，PVC-U管材由于內(nèi)壁相當光滑，單位長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程，節(jié)約運行成本。3、水錘壓力計算：對停泵水錘壓力增值可由以下公式計算：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10X103N/m3K：水的體積模量取2200X106N/m2Ep：管材的彈性模量，PVC-U管材取3000X106N/m2,球墨鑄鐵管材取160000X106N/m2,混凝土管取206000X106N/m2di：管材內(nèi)徑en：管材壁厚壓力波回流速度計

5、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0800X19.6mm：=267m/s水錘壓力增值=35米水柱計算結(jié)果表明：因為PVC-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對管材本身造成的危害，提高管道運行的安全性能。4、PVC-U管材最大埋深計算管道在外壓荷載作用下的豎向變形計算公式：式中DL：變形滯后系數(shù)，取1.2Kb：管底弧型土基的基床系數(shù)，當土基支撐角三90°時，一般采用0.1EP：管材彈性系數(shù)，取3KN/mm2IP：管壁單位長度慣性矩e3/12(e為管材壁厚)Ed：回填土綜合變形模量，取3X10-3KN/mm2D：管材外徑mmr0：PVC管計算半徑(D-e)/2mmW：作用在管頂?shù)淖畲笸凛d荷KN/mY:土的容重取18X10-9KN/mm3H：管頂最大埋深mmF：作用在管頂?shù)淖畲髣虞d荷，當埋深大于3米時不考慮動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%，當計算管材的最大埋深時，取F=0，計算80