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供水管道的比选方案
一、管材选择原则
目前国内可用于埋地水的管道产品和各种热塑性、热固性树脂高分子等有机材料制造的管道。每一种管材都有各自优点和缺点。所以工程选择管材时必须考虑各种管材的材质、使用条件。根据以往工程经验采用符合要求、经济合理、安全可靠的管材,应考虑满足以下要求:
安全可靠性好,能承受一定的内外荷载具有良好的封闭性和抗震性,漏损率低耐腐蚀使用年限长,运行成本低,运输方便,维护管理简单。水力条件好,内壁光滑不易结垢,管路畅通。,。综合造价,不仅管材本身的造价还应包括运输、施工、安装等等。
1、水力条件及运营成本分析
以下使用两种对应规格:供水用球墨铸铁管与钢丝网骨架塑料复合管(以下简称:钢丝网管)在相同流量下进行水力坡降的比较,借以比较两种管材的运营成本。
1.1对应流速的计算
一般干线给水系统管内水的经济流速为1.5~3.0m/s,现假定球墨铸铁管流速V铁=2m/s,在流量相等的情况下,相应规格PSP管对应流速见表:
.DN400、DN600球墨铸铁管与dn400、dn450、dn630 钢丝网管参数对比表
规格 种类 外径
(mm) 壁厚
(mm) 米重
(Kg/m) 内径di(mm) 流速(Vi m/s) 流量m3/h DN600\dn630 球墨铸铁管\DN600 635 9.9 147 615.2 2 2160 钢丝网管\dn630 630 23 51 584 2.2 2160 DN400\dn400\
dn450 球墨铸铁管\DN400 429 8.1 80.3 412.8 2 963 钢丝网管\dn400 400 15.5 22 369 2.50 963 钢丝网管\dn450 450 16 26 418 1.96 963 注:计算公式:
1.2根据下列公式计算:10℃时各管材作为供水管的水力坡降i(m/m)
(计算所得的值见下表)
达西-魏斯巴赫公式
因Re的值均相当大(4.69×107~9.75×107)可用下列公式计算
阿里特苏里公式
Re——雷诺数. V——流速m/s
d——管内径m γ——流体运动粘度m2/s (10℃的水取值为1.3×10-6m2/s)
λ—— 水力摩阻系数 g——重力加速度,取9.8m2/s
Δ————绝对当量粗糙度(mm)(其中:球墨铸铁取0.6mm、钢丝网管取0.01mm)
规 格 种类 内 径
(mm) 流 速
(m/s) 水头损失i
(m/1000m) DN600\dn630 球墨铸铁管\DN600 615.2 2 6.69 钢丝网管\dn630 584 2.2 4.57 DN400\dn400\
dn450 球墨铸铁管\DN400 412.8 2 10.65 钢丝网管\dn400 369 2.50 9.55 钢丝网管\dn450 418 1.96 5.48 1.3结果分析
综上所述:水力条件方面,在实现同等流量前提下,钢丝网管与球墨铸铁管流速度相差不大;但在水力坡度方面,在同等流量前提下,球墨铸铁管每公里水头损失明显比钢丝网管大(具体为:1、DN600球墨铸铁管每公里水头损失比dn630钢丝网管高出46%;2、DN400球墨铸铁管每公里水头损失比dn400钢丝网管高出11.5%;3、DN400球墨铸铁管每公里水头损失比dn450钢丝网管高出94.3%;),这将直接影响管网建成后的长期运营成本,同时需要说明的是:(1)、dn400钢丝网管完全可替换DN400球墨铸铁管;(2)钢丝网管在运营过程中不结垢、不腐蚀,其绝对当量粗糙度不会增加;而球墨铸铁管在运营过程中易结垢,其绝对当量粗糙度会增加,从而进一步增加运营成本。故从水力条件与运营成本比较考虑,钢丝网管应用于供水管道优于球墨铸铁管。
2、管材物理技术性能比选
以下为钢丝网骨架塑料复合管与球墨铸铁管性能比较:
对比项 钢丝网骨架塑料复合管 球墨铸铁管 材 质 聚乙烯/镀铜钢丝/粘接树脂 生铁/碳硅合金 卫生性能 管道基体材料为卫生无毒的高密度聚乙烯树脂,符合饮用水卫生水平。且环保可回收利用,无二次污染。 管道本体材料主要为生铁、碳硅合金,易因介质作用与土壤电化学反应等造成管网腐蚀,长期使用易产生“黄水”现象。存在二次污染问题。 防腐性能 管道基体材料聚乙烯树脂为惰性材料,内外层防腐,具有良好的耐酸、耐碱、耐化学腐蚀性能 ,良好的抗环境土壤电化学腐蚀性能以及耐海水腐蚀性能。 由于材质决定,管道防腐性能差,以往常规做法为做水泥砂浆内防腐、热沥青二度外防腐处理,但往往达不到预期效果,极易造成腐蚀穿孔并导致泄漏。 水力特性 管道基体材料高密度聚乙烯树脂为非极性物质,管道内壁光滑,长期使用管内壁不结垢,相对流通能力较强。较同规格球墨铸铁
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