鋼塑復合管供熱管沿程阻力系數的研究

蘇曉彬

(太原市熱力公司，山西太原 030012)

0 引言

熱水網路水力計算成果，不僅能確定網路各管段的管徑，而且還可確定網路循環水泵的流量和揚程，故網路水力計算不僅涉及到管網的初投資，還涉及到管網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，具有重要的經濟效益和社會效益［1，2］。

1 流動狀態

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

2 復合管沿程阻力系數的確定

在管徑和流量一定的情況下，沿程阻力系數是影響管道沿程阻力損失的主要因素，并且沿程阻力系數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，是適合于紊流狀態的綜合公式:

2)勃拉修斯光滑區計算公式［5］。

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

前蘇聯水力地質研究所針對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)《地面輻射供暖技術規程》水力計算公式。

JGJ 142-2004地面輻射供暖技術規程中的摩阻系數λ的計算公式［6］:

其中，b為水的流動相似系數;Res為實際雷諾數;v為熱媒在管道內的流速，m/s;μt為與溫度有關的運行粘度，m2/s;Rez為阻力平方區的臨界雷諾數;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為管子的計算內徑，m。

6)成都航空職業技術學院水力計算公式。

成都航空職業技術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擬合的計算公式，忽略了流體實際所處的流動狀態。

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

表2 流速為3.0m/s時的沿程阻力系數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量級內變化，如果以式(1)計算值為基準值，其誤差在20%以內。

考慮到流體流動的狀態、管道材質、管道規格，再考慮到隨著使用時間的推移，管道內表面的絕對粗糙度會有一定的增加，采用式(1)最適合供熱系統二次網鋼塑復合管的沿程阻力系數的計算。

3 結語

供熱二次網采用鋼塑復合管時，流體大多處于紊流過渡區，與采用鋼管輸送流體，流體大多處于阻力平方區內，流動狀態發生了變化，且隨著使用時間的推移，管道內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的計算公式。準確的水力計算會對供熱管網設計、管網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:中國建筑工業出版社，2009.

［2］石兆玉.供熱系統運行調節與控制［M］.北京:清華大學出版社，1994.

［3］蔡增基，龍天渝.流體力學泵與風機［M］.第5版.北京:中國建筑工業出版社，2009.

［4］趙啟輝，左壽華.工業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］.建筑技術通訊(給水排水)，1990(3):2-4.

［6］JGJ 142-2004，地面輻射供暖技術規程［S］.

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