鋼塑復合管供熱管沿程阻力系數(shù)的研究

蘇曉彬

(太原市熱力公司，山西太原 030012)

0 引言

熱水網(wǎng)路水力計算成果，不僅能確定網(wǎng)路各管段的管徑，而且還可確定網(wǎng)路循環(huán)水泵的流量和揚程，故網(wǎng)路水力計算不僅涉及到管網(wǎng)的初投資，還涉及到管網(wǎng)的水力平衡和運行能耗，從而正確掌握鋼塑復合管的水力特性，具有重要的經(jīng)濟效益和社會效益［1，2］。

1 流動狀態(tài)

鋼塑復合管絕對粗糙度為 0.01mm［3，4］，根據(jù)供熱管道設計經(jīng)驗，流速大都處于0.25m/s～3m/s，設計溫度下水的運動粘滯系數(shù)為0.367×10－6m2/s時，流體流動狀態(tài)處于紊流過渡區(qū)。

2 復合管沿程阻力系數(shù)的確定

在管徑和流量一定的情況下，沿程阻力系數(shù)是影響管道沿程阻力損失的主要因素，并且沿程阻力系數(shù)與管道比摩阻成正比。

下面針對不同文獻提出的管道沿程阻力系數(shù)計算方法，確定出適合鋼塑復合管道的計算方法。

1)阿里特蘇里公式［3］。該式形式簡單，計算方便，是適合于紊流狀態(tài)的綜合公式:

2)勃拉修斯光滑區(qū)計算公式［5］。

阿里特蘇里公式中當Re很小時括號內(nèi)的第一項可忽略，公式實際上成為勃拉修斯光滑區(qū)計算公式:3)前蘇聯(lián)水力計算公式［5］。

前蘇聯(lián)水力地質(zhì)研究所針對UPVC管，試驗得到的計算公式:

4)上海市政工程設計院水力計算公式［5］。

上海市政工程設計院利用同濟大學水力實驗室，也針對UPVC管，進行水力試驗得到的公式:

5)《地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程》水力計算公式。

JGJ 142-2004地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程中的摩阻系數(shù)λ的計算公式［6］:

其中，b為水的流動相似系數(shù);Res為實際雷諾數(shù);v為熱媒在管道內(nèi)的流速，m/s;μt為與溫度有關(guān)的運行粘度，m2/s;Rez為阻力平方區(qū)的臨界雷諾數(shù);kd為管子的當量粗糙度，m，對于鋁塑復合管及塑料管，kd=1×10－5m，dn為管子的計算內(nèi)徑，m。

6)成都航空職業(yè)技術(shù)學院水力計算公式。

成都航空職業(yè)技術(shù)學院針對鋼塑復合管進行水力試驗得到的計算公式［7］:

表1 流速為0.5m/s時的沿程阻力系數(shù)λ

這是目前唯一針對鋼塑復合管做的水力試驗得到的計算公式，很顯然公式是按照流體處于紊流粗糙區(qū)擬合的計算公式，忽略了流體實際所處的流動狀態(tài)。

下面針對以上公式計算出不同流速對應的沿程阻力系數(shù)，鋼塑復合管絕對粗糙度K=0.01mm，運動粘滯系數(shù)為0.367×10－6m2/s，其沿程阻力系數(shù)計算值見表1，表2。

表2 流速為3.0m/s時的沿程阻力系數(shù)λ

由表1，表2可知:綜合所述6種不同計算公式，其計算值都在一個數(shù)量級內(nèi)變化，如果以式(1)計算值為基準值，其誤差在20%以內(nèi)。

考慮到流體流動的狀態(tài)、管道材質(zhì)、管道規(guī)格，再考慮到隨著使用時間的推移，管道內(nèi)表面的絕對粗糙度會有一定的增加，采用式(1)最適合供熱系統(tǒng)二次網(wǎng)鋼塑復合管的沿程阻力系數(shù)的計算。

3 結(jié)語

供熱二次網(wǎng)采用鋼塑復合管時，流體大多處于紊流過渡區(qū)，與采用鋼管輸送流體，流體大多處于阻力平方區(qū)內(nèi)，流動狀態(tài)發(fā)生了變化，且隨著使用時間的推移，管道內(nèi)表面的絕對粗糙度會有一定的增加，同時考慮到工程計算方便，故確定阿里特蘇里計算公式為鋼塑復合管的沿程阻力系數(shù)的計算公式。準確的水力計算會對供熱管網(wǎng)設計、管網(wǎng)的初投資和運行費用都有較大的影響，具有重要的工程應用價值。

［1］賀 平，孫 剛.供熱工程［M］.第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［2］石兆玉.供熱系統(tǒng)運行調(diào)節(jié)與控制［M］.北京:清華大學出版社，1994.

［3］蔡增基，龍?zhí)煊?流體力學泵與風機［M］.第5版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［4］趙啟輝，左壽華.工業(yè)常用塑料管道設計手冊［M］.北京:中國標準出版社，2008.

［5］卞啟良，胡澤敏.UPVC給水管的水力計算公式［J］.建筑技術(shù)通訊(給水排水)，1990(3):2-4.

［6］JGJ 142-2004，地面輻射供暖技術(shù)規(guī)程［S］.

［7］龔明樹，劉黔蜀.孔網(wǎng)鋼帶塑料復合管沿程阻力系數(shù)的研究［J］.成都航空職業(yè)技術(shù)學院學報，2008(74):35-38.