夹砂玻璃钢管结构计算书

夹砂玻璃钢管结构计算书

1.玻璃钢管的水力学特点

玻璃钢内表面光滑，本身防腐、防污，因此它在输送液体方面具有明显的特点。流体流量一定时，可以减少泵功率，这样，在管路的寿命期内可以降低使用费用。

2.管道尺寸的初步确定 2.1纯净流体的最大流速：

33

.048

ρ

=

V

式中：V-流速，ft/sec ρ-流体密度，lb/ft 3 2.2腐蚀或侵蚀性流体的最大流速：

33

.024

ρ

=

V

2.3纯净流体所需最小管径：

33

.05

.01

73.0ρ⎪

⎭

⎫

⎝⎛=SG Q d

式中：Q-流量，gal/min.(gpm) d-管道内径，in SG-流体比重 无量纲 2.4腐蚀或侵蚀性流体所需最小管径：

33

.05

.01

03.1ρ

Q d =

式中：Q-流速，gal/min.(gpm) d-管道内径，in SG-流体比重 无量纲 3.标准管径

玻璃钢压力管和吸水管的标准管径。 3.1压力管的标准管径

434

.02321.0⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=SG Q d

3.2吸水管的标准管径

434

.02434.0⎥⎥

⎦⎤

⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛=SG Q d

3.3流量换算成流速

⎪⎭

⎫

⎝⎛=2409.0d Q V

4.压力损失计算

由于标高的变化、电机输出功率的改变、管道方向改变引起的湍流以及管道管件的摩擦阻力等，因此在所有管道系统中存在压头损失或压降。 4.1 Hazen-williams 方程

Hazen-williams 方程适用于满流水管.对于湍流，因此方程计算的玻璃钢压头损失一般偏于保守。

H f =⎪⎪⎭

⎫

⎝⎛⎪

⎭

⎫

⎝⎛87.485.185

.11002083.0d Q C 式中：

H f -摩擦损失，H FH2O /100ft.

C-Hazen-williams 粗糙度系数＝150（玻璃钢管的 标准值） d-管道内径，in Q-流量，gal/min.(gpm) 4.2简化的Hazen-williams 方程

H f =852

.163.27.42⎥

⎦⎤

⎢⎣⎡d C Q

式中符号同上

注：新玻璃钢管的Hazen-williams 粗糙度系数C 值为160-165，其保守设计值为150。

新碳素钢管的C 值为120，经使用降为C=65，C 值降低是由于钢管内表面氧化结垢造成的.

4.3压头损失换算压力降

采用下列方程可将任意流体的压头损失换算成压降

31.2/f SGH P =∆

式中：P ∆-压降，Psi SG-流体比重

100

L h H f f =

Hf-总压头损失，ftH 2O L-管线长度。ft

4.4 Manning 方程

Manning 方程使用于非满流水管。它以压头损失或坡度这一术语表示。Manning 方程为：

Q=667.05.0486.1AR

S n ⎪⎭

⎫ ⎝⎛ 式中：S-水力坡度

n-Manning 粗糙度系数=0.009（玻璃钢管的标准数据） R-水力半径（A/WP ）.ft

A- 管的横截面积，ft 2 WP-管道的浸润周长，ft Q-流量，ft 3/sec

排水管线或污水管的坡度通常是按2～3ft/s 的流速设定的，这样，可使管道在最小流量时有自身清洁作用。

4.5 Darcy-weibach 方程

Darcy-weibach 方程适用于所有流体的满流管道。方程指出，压降与流速的平方及管道长度成正比，与管子直径成反比。该方程的最大优点是，它即适用于层流又适用于湍流的所有流体。其缺点是Darcy-weibach 摩擦系数是一个数量。管子直径初步确定之后，要确定管中流体的流体类型是层流还是湍流。应用Darcy-weibach 方程时，要选择合适的摩擦系数，必须知道其流动特性。下面给出著名的雷诺数方程的几种表达式，

（1） Re=

u

V

ID ∙ 式中：Re-雷诺数，无量纲 u-流体动力粘度,ft 2/sec ID-管内径，ft V-速度ft/s (2)根据雷诺数判断流体类型

层流：Re<2100 过渡流动：2100

简化方程：Darcy-weibach 方程为

H f =g

V ID L f 22

式中：f- Darcy-weibach 摩擦系数，无量纲 L-管道总长,ft

g-重力加速度, 32.2ft/sec 2

若管中流体的流态为层流（即Re<2100）则摩擦系数按下式估算： f=

e

R 64 若管中流体的流态为湍流（即Re >3000）时，湍流状态的摩擦系数可从 Colebrook 方程计算：

5

.05

.0Re 51

.27.3log 21Cf

D e f +⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-= 式中：e 表面粗糙度系数，玻璃钢e 取f 5107.1-⨯ 其简化方程如下：

()2

53.1Re log 8.1--=f

5.管件的压头损失

用管件的系数“K ”乘以流体的速度，即可得到管件的压头损失，计算

公式：h=g

V K 22

式中：K-各玻璃钢管件的K 系数

各种管件的压头损失系数（见后表）