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論文--“管道及配件阻力系數(shù)的取值對(duì)虹吸排水系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果的影響”
時(shí)間：2010-11-4
管道及配件阻力系數(shù)的取值對(duì)虹吸排水系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果的影響
趙力軍1 Goh(吳俊汐)2 艾旭3 廖國(guó)健3 （1.廣州市設(shè)計(jì)院 2.Fast Flow LTD 3.捷流技術(shù)工程（廣州）有限公司）
摘要:
隨著虹吸排水系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)內(nèi)的廣泛應(yīng)用，眾多虹吸排水系統(tǒng)廠商應(yīng)運(yùn)而生，同時(shí)帶來一些問題及思考。其中虹吸系統(tǒng)應(yīng)用的管材種類及配件的規(guī)格繁多，其阻力系數(shù)的確立及使用會(huì)對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成敗造成一定影響。目前，大多數(shù)計(jì)算為圖方便或缺少實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)往往只采用教科書上提供的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，從而導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果與實(shí)際情況產(chǎn)生偏差。因此，除了計(jì)算公式及軟件模型的建立外，所使用材料及配件的實(shí)測(cè)阻力系數(shù)也是決定虹吸系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果是否準(zhǔn)確可靠的一個(gè)關(guān)鍵因素。
關(guān)鍵詞:阻力系數(shù),沿程水頭損失,局部水頭損失,虹吸,伯努利方程。
1.虹吸排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的原理
虹吸雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以滿管流作為理論基礎(chǔ)，使用流體不可壓縮的能量守衡定律伯努利方程進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算，利用建筑高度為有效工作水頭，雨水通過排水管道排水產(chǎn)生壓力在立管段產(chǎn)生負(fù)壓帶動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)持續(xù)排水。如下面的伯努利方程計(jì)算所示，方程中壓力和水頭損失兩大因素為未知數(shù)，而水頭損失中包含沿程損失和局部損失兩方面因素。
伯努利方程：
2.水頭損失的計(jì)算
按既定的設(shè)計(jì)排水量為條件設(shè)計(jì)虹吸雨水排水系統(tǒng)的管徑，需要明確計(jì)算出系統(tǒng)中沿程損失及局部損失，沿程水頭損失計(jì)算公式與局部水頭損失計(jì)算公式（如公式1和2所示）。計(jì)算的關(guān)鍵在于 和 的數(shù)據(jù)，這可從國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范及技術(shù)手冊(cè)中查得一般管道材質(zhì)的摩阻系數(shù)和簡(jiǎn)單的局部阻力系數(shù)。
公式1： ； 公式2： ；
3. 阻力系數(shù)的常規(guī)取值
管道系統(tǒng)中的阻力系數(shù)包含管道的摩阻系數(shù)和配件的局部阻力系數(shù)。目前設(shè)計(jì)采用的虹吸雨水排水管材及管件五花八門，除個(gè)別廠家可提供專用的虹吸雨水排水管材及配件外，大多數(shù)都采用其它管材及配件來替代。現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范中對(duì)這些種類繁多的不同排水管材的摩阻系數(shù)和配件的局部阻力系數(shù)多為一筆帶過，只在設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)中略為提供一部分?jǐn)?shù)據(jù)供參考。
4.阻力系數(shù)的正確取值
虹吸雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)為不可壓縮流體的伯努利方程，精確阻力系數(shù)的使用是系統(tǒng)設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵因數(shù)之一。從設(shè)計(jì)技術(shù)手冊(cè)及規(guī)范獲得的部分阻力系數(shù)值，只能用于一般的粗略計(jì)算，虹吸供應(yīng)商使用的所有管道及配件的實(shí)測(cè)阻力系數(shù)才可作為深化設(shè)計(jì)計(jì)算的依據(jù)。
5.計(jì)算結(jié)果差異的實(shí)例
要使虹吸雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算安全可靠，則需要強(qiáng)而有力的數(shù)據(jù)作后盾支持。阻力系數(shù)的正確使用在虹吸系統(tǒng)中的重要性體現(xiàn)在每個(gè)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算，阻力系數(shù)稍有不正確，各節(jié)點(diǎn)累計(jì)偏差的傳遞會(huì)影響系統(tǒng)最終的效果。以下列出的例子可說明選用不同的異阻力參數(shù)，經(jīng)計(jì)算后兩系統(tǒng)的工況將會(huì)出現(xiàn)截然不同的結(jié)果。
6.結(jié)論
現(xiàn)國(guó)內(nèi)正興起建筑屋面虹吸雨水排水技術(shù)的應(yīng)用。若虹吸廠家的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中未能提供準(zhǔn)確的阻力參數(shù)及可靠的依據(jù)的話，則其使用管道及配件的阻力參數(shù)的可靠性存在著質(zhì)疑。
綜上所述，虹吸雨水排水系統(tǒng)應(yīng)用的管材及管件是多樣性的，依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的特點(diǎn)及精確要求，使用的阻力參數(shù)必須可靠并準(zhǔn)確。在虹吸系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算的過程中，通過大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)量獲得準(zhǔn)確的管道及配件阻力數(shù)據(jù)是最基礎(chǔ)的工作之一，這個(gè)工作繁復(fù)、耗時(shí)和耗資巨大，有沒有做這樣細(xì)致的基礎(chǔ)工作是衡量一個(gè)設(shè)計(jì)是否可靠的非常關(guān)鍵的依據(jù)之一。
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