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    系統設計

      同其它種類的管道一樣,PE管道系統在設計時應綜合考慮埋理條件、流體性質、工作條件、溫度范圍、安裝技術和工種費用等多種設計因素,但是其中重要的設計為強度設計和水力計算兩個部分。

    強度計算

    聚乙烯管道的工作壓力可由下式計算
    PN二2σse/(D—e)二2σs/(SDR—1)
    其中
    σs=MRS/Fd
    這里:
    PN二管材公稱壓力
    σs=設計應力,MPa
    D=平均外徑,mm
    e=小壁厚,mm
    SDR=標準尺寸化
    MRS=小要求強度(20℃,50年),MPa
    Fd=設計系數

    20℃時,MRS設計應力σs和設計系數之間的對應關系如下表:


    小要求強度MRS(MPa)


    設計應力σs
    (MPa)

    10

    8

    6.3

    設計系數Fd

    8

    1.25



    6.3

    1.6



    5

    2


    1.25

    4

    2.5


    1.6

    3.2

    3.2


    2

      作為供水用PE管道系統,設計系數Fd一般選擇1.25,對于PE80級別的PE管材,對應的設計應力Qs為6.3MPa。例如-SDR17的PE100管道,由上述計算可知,該管道的公稱壓力為PN10.此外,聚乙烯管道的耐壓強度與溫度有關,當管道的工作溫度偏離20℃時,大工 作壓力(MOP)應按下列公式計算: MOP=PN*Ft Ft為溫度折減系數

    溫度

    20℃

    30℃

    40℃

    折減系數Ft

    1.00

    0.87

    0.74

    水力計算

    壓力損失計算

     管道的壓力可按照達西—威斯巴赫公式進行計算:hf=入(Lj/d)(V2/2g)
    式中:
     hf=摩擦損失:L=管道長度:dj=管道計算內徑 g=重力加速度;V=平均流速; 入二摩阻系數
     紊流狀態下,摩阻系數入可由阿里特蘇里公式計算:入=0.11(K/dj+68/Re)0.25
    式中:
     K=管內壁粗糙度(mm),對于PE管;K=0.01mm Re=雷諾數;dj=管道計算內徑(mm)
     管件局部阻力水頭損失按下式計算:h=KV2/2g
    式中:
     h=局部水頭損失:m v=水流速度,m/s g=重力加速度,m/s2 K=各種管件的摩阻系數

    常見管件摩阻系數K值如下:

    管件類型

    K值

    管件類型

    K值

    90彎頭

    1.00

    閘閥:開

    0.12

    45彎頭

    0.4

    閘閥:1/4關閉

    1.00

    22.5彎頭

    0.2

    閘閥:1/2關閉

    6.00

    90°正三通(主流管方向)

    0.35

    閘閥:3/4關閉

    24,00

    90°正三通(主流管方向)

    1.20

    蝶閥(關)

    0.30

    通常在設計過程中,為了簡化設計,局部水頭損失宜按下列管網沿途水頭損失的百分數采用:
    生活給水管網25—30%;
    生產給水管網,生活、消防共用給水管網,生活、生產、消防共用給水管網均為20%。
    消火栓系統消防給水管網為10%;
    生產、消防共用給水管網為15%。

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