某特殊單立管排水性能試驗(yàn)研究

　　 摘要：通過(guò)模擬建筑內(nèi)部某特殊單立管排水系統(tǒng)，并對(duì)其排水性能進(jìn)行試驗(yàn)。研究在相同流量下，某特殊單立管上部特制配件和下部特制配件不同組合下系統(tǒng)內(nèi)的壓力變化值，存水彎水封損失變化情況比較；在不同流量下，某特殊單立管系統(tǒng)的壓力變化值，存水彎水封損失變化情況。
　　關(guān)鍵詞：特殊單立管；排水性能；壓力變化；水封損失
　　中圖分類號(hào)：TU7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791 （2010)6(b)-0000-00
　　1 引言
　　特殊單立管排水系統(tǒng)即一根立管同時(shí)具有排水與通氣的雙重功能，它具有節(jié)省管材、減少占用面積、維護(hù)方便、縮短工期、造價(jià)低等諸多優(yōu)點(diǎn)[1-2]。由于管道的一些特殊構(gòu)造有效地改善了立管的水力工況，減少管內(nèi)壓力波動(dòng)和避免水封破壞，噪聲也得到了有效控制，因而深受廣大建設(shè)者青睞。國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者也非常重視特殊單立管排水系統(tǒng)的研究，并取得了一定的成果和經(jīng)驗(yàn)，特殊單立管排水系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　2 試驗(yàn)裝置
　　本次試驗(yàn)裝置主要參考日本的“HASS218-1999集合住宅的排水立管系統(tǒng)的排水能力試驗(yàn)法”的試驗(yàn)裝置[3]，并結(jié)合我國(guó)在建筑內(nèi)排水方面實(shí)際應(yīng)用情況和國(guó)內(nèi)進(jìn)行的試驗(yàn)而設(shè)計(jì)，見(jiàn)圖1所示。
　　本試驗(yàn)裝置總高度為34.75m（最高排水支管與排水橫干管高差為31.55mm），所用的管材主要為D110的PVC-U塑料排水管和鑄鐵管。各層排水橫支管上均設(shè)D110的P型存水彎、 D75的P型存水彎，存水彎的水封深度均在50mm。存水彎上嵌入玻璃水位計(jì)，以測(cè)量因壓力導(dǎo)致存水彎內(nèi)水位上升或下降的數(shù)值。橫管上各測(cè)壓點(diǎn)玻璃短管垂直插入橫支管管內(nèi)壁約2~3mm。由圖1中的試驗(yàn)裝置可知，其具有下述一定的優(yōu)勢(shì)：
　　（1）排水系統(tǒng)內(nèi)壓力采用壓力測(cè)定器測(cè)量，能夠準(zhǔn)確地反映排水系統(tǒng)壓力極值和瞬時(shí)值；
　　（2）流量在給水點(diǎn)處采用流量計(jì)測(cè)量，最大限度使排水立管內(nèi)流量值得到逼近；
　　（3）水封損失采用封水位測(cè)定器測(cè)量，能夠反映瞬時(shí)水封水位的變化。
　　
　　圖1 模擬住樓宅的排水立管系統(tǒng)的排水能力試驗(yàn)裝置
　　
　　3 試驗(yàn)結(jié)果與討論
　　該特殊單立管排水系統(tǒng)是由鑄鐵特殊接頭、底部變徑接頭及光壁管組成的，通過(guò)接頭內(nèi)部的葉片，管內(nèi)水流沿管內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)下落，管中心形成通暢的空氣柱，使立管內(nèi)的氣壓通過(guò)伸頂通氣管排出室外，不用再設(shè)專用通氣立管，有效降低了立管內(nèi)的壓力波動(dòng)，減弱因系統(tǒng)內(nèi)壓力變化從水中排水空氣時(shí)產(chǎn)生的氣泡對(duì)橫向排水支管的壓力影響，提高了排水能力，達(dá)到穩(wěn)定各樓層水封水位的效果。
　　上部特殊配件的作用：通過(guò)在接頭主管和支管接口處管壁內(nèi)部漏斗狀（A型）或擋板裝置（B型）的引導(dǎo)能夠?qū)闹Ч芰鬟^(guò)的橫向水流和立管流過(guò)的垂直水流進(jìn)行分流，避免相互沖擊形成水舌對(duì)排水的影響。
　　下部特殊配件的作用：在立管底部使用C型接頭，使排水立管急速落下的水，流入橫主管之前，先通過(guò)接頭內(nèi)部直流葉片的整流，降低最下層排水立管的旋流趨勢(shì)，使排水順利通過(guò)。再經(jīng)由90°腳部接頭彎曲部斷面作用，使立管和橫主管的泄流能力平衡，氣流不致在轉(zhuǎn)彎處被阻塞，達(dá)到了防止立管底部水躍現(xiàn)象造成的正壓?jiǎn)栴}。下部主要配件有C型接頭和90°底部彎頭組成。
　　以下通過(guò)多組對(duì)比試驗(yàn)對(duì)該特殊單立管鑄鐵管材與鑄鐵配件的組合進(jìn)行通水試驗(yàn)分析。
　　3.1 鑄鐵管材與鑄鐵特制配件（A型）組合
　　試驗(yàn)步驟如下：待試驗(yàn)裝置安裝完畢后，進(jìn)行系統(tǒng)氣密試驗(yàn)性；將試驗(yàn)裝置中的存水彎補(bǔ)滿水，調(diào)整水封液面刻度為零；開啟高位水箱提升泵，打開閘閥從最高層開始放水。伸頂通氣方式下該系統(tǒng)在放水流量6.5L/S時(shí)多種工況下的壓力值和水封損失記錄，見(jiàn)表1、2、3。
　　從以上數(shù)據(jù)可以看出，相同的排水負(fù)荷下，下部特制配件C接口、大曲率變徑彎頭對(duì)系統(tǒng)內(nèi)最大負(fù)壓，水封損失的改善狀態(tài)不明顯；但通過(guò)最大正壓曲線，配置大曲率變徑彎頭和C接口的特殊單立管系統(tǒng)最大正壓波動(dòng)曲線較其余兩種平緩，且最大正壓相對(duì)于只配置大曲率彎頭的系統(tǒng)減少了7.89pa，較只配置C接口的特殊單立管系統(tǒng)減少了50.26pa，這說(shuō)明在流量6.5L/S的排水負(fù)荷下，大曲率變徑彎頭的正壓衰減作用優(yōu)于C接口。
　　
　　3.2 鑄鐵管材與鑄鐵特制配件（B型）組合
　　試驗(yàn)得到的伸頂通氣方式下該系統(tǒng)在放水流量9.5L/S、9.0L/S、8.0L/S時(shí)多種工況下的壓力值和水封損失記錄（上部B型接頭、下部C接口，底部大曲率變徑，最低橫支管與立管底部垂自距離為1.2m），見(jiàn)表4、5、6。
　　隔層相接特殊接頭，進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，得到放水流量9.5L/S、8.0 L/S、5.5 L/S工況下的壓力和水封記錄（上部B型接頭、下部C接口，底部大曲率變徑），如表7、8、9。
　　
　　從以上數(shù)據(jù)可以得出，相同的排水負(fù)荷下，每層設(shè)置鑄鐵特殊接頭（B型）的鑄鐵單立管系統(tǒng)通水能力明顯大于隔層設(shè)置特殊接頭的系統(tǒng)，根據(jù)通水能力判定原則，每層連接特殊接頭的系統(tǒng)其通水能力達(dá)到9.5L/S，隔層連接特殊接頭的系統(tǒng)其通水能力為5.5L/S，在相同排水負(fù)荷9.5L/S、8.0L/S下，后者的水封損失完全被負(fù)壓抽吸破壞，系統(tǒng)進(jìn)氣，且底層最大正壓超出判定標(biāo)準(zhǔn)。因此，對(duì)于同樣的特殊單立管系統(tǒng)，特殊接頭的設(shè)置位置不同，其通水能力和系統(tǒng)壓力波動(dòng)情況也會(huì)出現(xiàn)較大的變化。這說(shuō)明特殊接頭在改善立管水流狀態(tài)方面的效果有局限性，必須隔一定距離設(shè)置一個(gè)，以維持立管水流處于水膜流狀態(tài)。
　　
　　4 小結(jié)
　　特殊鑄鐵接頭對(duì)單立管排水能力的提高主要取決于接頭的結(jié)構(gòu)形式（A型和B型）、特殊接頭設(shè)置方式（每層設(shè)置或隔層設(shè)置）、底部特殊結(jié)構(gòu)（大曲率變徑彎頭和C接口）等因素。在同等的試驗(yàn)條件下，對(duì)該特殊單立管的各種工況在邊界流量下進(jìn)行通水試驗(yàn)，得到了提高CHT特殊單立管排水能力的最優(yōu)化組合，上部采用鑄鐵管與特殊接頭B型每層設(shè)置，下部采用大曲率變徑彎頭和C接口，這種特殊單立管系統(tǒng)經(jīng)重復(fù)試驗(yàn)，通水能力達(dá)到9.5L/S。
　　
　　參考文獻(xiàn)
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