球墨铸铁管水力计算探讨

《球墨铸铁管水力计算探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、球墨铸铁管的水力计算的探讨球墨铸铁管的水力计算的探讨圣戈班管道系统有限公司李华成一、前言在二十世纪九十年代以前，绝大多数供水管材都是灰口铸铁管，依据我国27个大中城市的给水管材的调查数据，灰口铸铁管所占的比例为84.72%。在长期的使用过程中，灰口铸铁管有着十分成熟的设计规范、设计标准图集和施工规范。这些都给管道生产商、设计单位、施工单位带来了很大的便利。球墨铸铁管是在灰口铸铁管基础上的一次新的革命。它不但继承了灰口管抗腐蚀、耐磨等优点，而且其机械性能远大于灰口管，更接近于钢管。随着球墨铸铁管进入中国市场，越来越多的自来水公司和建设单位了解和掌握球墨铸铁管的性

2、能,球墨铸铁管成为供水管材的主导产品，并逐步取代灰口铸铁管，这已成为不争的事实。但是遗憾的是，我国许多关于球墨铸铁管的设计、施工、验收规范都没有及时地推出，给管线的建设带来了无法可依的局面。由于标准的缺乏，现行的做法是只能套用灰口铸铁管的规范。我们知道，球墨铸铁管与灰口铸铁管相比，无论是管材的本身、接口防腐层、管线设计、安装、验收都有很大的不同，直接套用所产生的误差也是相当大的，对管线的正常运行，经济效益都带来了重大影响。主要的问题如下：管线的设计，由于球墨铸铁管内喷涂一层光滑的水泥内衬，粗糙度k约为0.03；而灰口铸铁管没有内衬保护，在管线运行一段时间后，会

3、有一层腐蚀，粗糙度k约为0.2~0.3。由此，两种管道的水力阻力系数会有很大的不同。由于这类的问题非常突出，本文就此进行了详细的阐述，并进行了技术、经济上的比较。管道的安装，球墨铸铁管一般采用T型滑入式柔性接口，灰口铸铁管接口比较多，如，青铅接口、膨胀水泥接口、石棉水泥接口等，这些均属于刚性接口。球墨铸铁管的安装相对简单得多，在生产厂家提供技术安装手册或技术人员亲临指导下，很容易掌握，所以安装问题并没有给建设单位造成多大的困难。但应当说明是，球墨铸铁管的安装标准，包括一些特殊接头的安装，在现行的大多数设计施工规范中都没有体现，这样的形势是无法另人满意的。水泥支

4、墩，我国给排水标准图集S3中，有对水泥支墩的定义，它的设计依据是由1965年北京、上海、成都三个地区灰口铸铁管的试验做出的。由于管材、接口形式等不同，图集中的支墩尺寸并不适合于球墨铸铁管。如果能推出一系列球墨铸铁管水泥支墩的安装图集，将给管线的设计、施工带来很大的便利。工程的水压试验，现行的GB50268-97《给水排水管道工程施工及验收规范》的水压试验中一些方法及一些参数的取值均不合理，已经不适应于球墨铸铁管的验收要求。目前，郑州自来水公司在工程建设中积累了大量的试验数据，对水压试验的修订提供了许多宝贵的建议，这些都为球墨铸铁管在中国的发展有着积极地推动作用

5、。产品标准的陈旧与错误，GB13295-91及GB13294-91历经了十几年没有更新，已不能跟上球墨铸铁管的发展。另外，GB13295-91还包含着一些错误，例如，DN700管道的重量（K9级，标准工作长度6m）为1126kg，如果按照承口部分的重量加上直管部分的重量计算，其结果是1123kg。两者的结果相差3kg，显然是不合理的。新的国家标准GB/T13295-200X已经出台了报批稿，那么新版本也将正式推出，这无疑是个值得庆贺的好消息。总之，一方面，球墨铸铁管的使用得到了供水行业决大多数技术专家的认同；另一方面，由于球墨铸铁管规范没有跟上，使得球墨铸铁管

6、的建设出现了一种无所适从的窘况，阻碍了球墨铸铁管的发展。因此，及时更新我国的设计、施工、验收规范及产品标准的要求显得十分急迫，也势在必行。二、供水管线的水力计算的原理依据《给排水设计手册》，城市供水输配水管道的水流速度限定为：V=0.6~2.5m/s。依据ISO2531，球墨铸铁管的管径范围为：DN40~DN2600。水温为10℃的运动粘滞系数为：1.301×10-6m2/s经计算得出管线的雷诺数的范围为：Re=VD/μ=1.84×104~5×106根据尼古拉兹的试验成果，可以将供水管线的水流状态划归为光滑区转变为粗糙区的过渡区，亦称过渡粗糙区。在这个区域，阻

7、力系数λ随着Re和k/D而变化，即λ=?（Re，k/D）。这是因为随着雷诺数的增大，液体紊动加剧，粘滞底层逐渐减薄，以至不能覆盖壁面绝对粗糙度k，因此壁面粗糙对λ发生影响。过渡粗糙区的阻力系数计算公式为柯尔勃洛克–怀特（Colebrook-White）公式，圣戈班穆松桥的水力计算也正是采用了这一公式。关于压力管线上的水头损失有如下三点说明：在管线输水过程中必须增加能量来克服水头损失。它有三个因素：a–水的内部摩擦（与粘性有关），b–水沿着管壁的摩擦，c–地形改变水流（弯头、接头等）。实际中，水头损失的大小主要是水的内部摩擦引起的（因素a）。水与管壁的摩擦是唯一

8、的与管道类型有关的因素，它所占的比例非