Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Справочное руководство по трубам ПВХ. Часть 29

9 сентября 2020
Справочное руководство по трубам ПВХ. Часть 29
Автор
Автор статьи: Александр Костромицкий

Эту часть начнем с описания основ гидравлических расчетов трубопроводных систем из ПВХ, а конкретно — с теории потока. Было разработано множество эмпирических формул для решения множества задач, связанных с потоком в трубах. Уравнения, разработанные инженерами-гидротехниками, ежедневно используются для решения проблем, с которыми сталкиваются инженеры водоснабжения и канализации. Относительно небольшое количество конкретных проблем в гидравлике трубопроводов, таких как ламинарный поток, могут быть решены полностью теоретически с помощью математических средств. При этом решения большинства проблем потока зависят до некоторой степени от экспериментально определенных коэффициентов. Таким образом, обычно используемые формулы потока были разработаны в результате теоретических исследований групп специалистов.

Гидравлический радиус, первое важное значение, используется для гидравлических расчетов как для труб под давлением, так и для безнапорных труб. Гидравлический радиус получается путем деления площади поперечного сечения потока на периметр трубы (а точнее, периметр, по которому поток контактирует со стенками трубы). Значение гидравлического радиуса зависит от уровня потока. Исследования и анализ гидравлического потока показали, что условия потока в системах напорных трубопроводов из ПВХ могут быть рассчитаны консервативно с использованием формулы Хазена – Вильямса. Условия потока также могут быть разработаны с более подробным анализом с помощью формулы Дарси – Вейсбаха. Коэффициенты расхода труб из ПВХ были обнаружены в результате исследований и анализа различных специалистов. Коэффициент расхода Хазена – Вильямса (или «C-фактор») обычно рассчитывается как диапазон значений от 155 до 165 как для новых, так и для уже находящихся в эксплуатации труб из ПВХ. Коэффициент был установлен консервативно на уровне C = 150 для конструкции трубопроводной системы из ПВХ с уплотнениями. Исследования также установили, что внутреннее наплавление, образуемое стыковым сплавлением ПВХ, также адекватно обрабатывается с помощью C-фактора, равного 150. Теперь рассмотрим характеристики потока в безнапорных трубопроводах из ПВХ.

Справочное руководство по трубам ПВХ. Часть 29

Исследования гидравлического потока в этом случае показали, что условия потока в самотечных канализационных трубах из ПВХ можно проектировать консервативно, используя формулу Мэннинга. Хотя для определения потока в открытом канале с начала 1900-х годов использовалась формула Куттера, она была достаточно громоздкой и трудной для практического применения. Поэтому из-за своей относительной простоты формула Мэннинга стала предпочтительным методом проектирования. Подобно обычной воде, сточные воды будут формировать свой собственный уровень потока при попадании в трубу с наклоном, что вызывает движение сточных вод (это движение известно как «гравитационный поток»). Для упрощения решения проблемы проектирования канализации необходимо принять «устойчивые» условия потока, даже если большинство канализационных сетей работают с постоянно меняющимся расходом. Кроме того, до тех пор, пока поверхность сточных вод может расширяться или сжиматься, это считается потоком «открытого канала». Если поток в открытом канале не является условием, то считается, что канализационная система «течет полностью под напором» или «течет полностью под внутренним давлением». Уравнение Маннинга основано на приведенных выше предположениях о постоянном потоке и потоке в открытом канале для расчета расхода канализационной линии.

Справочное руководство по трубам ПВХ. Часть 29

В этом уравнении коэффициент шероховатости, n (о нем мы уже много говорили в других наших статьях), определяется исследованиями и анализом, но по сути он представляет характеристики внутренней поверхности трубы. Коэффициент шероховатости (часто также называемый «n-фактором Мэннинга») помогает определить потери на трение в уравнении Мэннинга: чем больше потери, тем выше значение «n». Наклон в большинстве случаев равен наклону обратной стороны и наклону текущей поверхности. Значение «n» было экспериментально определено для всех распространенных материалов канализационных трубопроводов. Значение может составлять всего 0,007 в лабораторных условиях, в которых используется чистая вода, или выше 0,015 в менее благоприятных условиях и с трубами с шероховатой поверхностью. Исторически сложилось так, что большинство инженеров выбирали коэффициент шероховатости «n» равным 0,013 для всех канализационных изделий, которые были доступны до появления канализационных труб из ПВХ. Нет никаких оснований для использования однозначного подхода для «n». Такой подход не позволяет распознать значительный разброс значений «n» для различных материалов труб в канализационных коллекторах, работающих при скорости потока 60 м/с или приближенной к ней.

Как лабораторные, так и полевые исследования подтверждают вариабельность значений «n» в зависимости от материала трубы, количества стыков и качества каждого стыка с жесткими допусками. Наиболее распространенная ошибка в отношении критерия минимального уклона возникает в результате использования средней скорости потока, рассчитанной на основе широкого диапазона измерений скорости. Использование среднего значения не рекомендуется, поскольку значения «n» меняются в зависимости от условий потока. По мере увеличения скоростей соответствующее значение «n» будет уменьшаться, поскольку высокие скорости будут удерживать твердые частицы во взвешенном состоянии и минимизировать рост наслоений. Также по мере уменьшения скорости твердые частицы оседают, а наслоения становятся более густыми и неравномерными. Это означает, что параметры, используемые для определения минимальных уклонов канализационных коллекторов, должны основываться на данных, полученных при аналогичных скоростных условиях, то есть при скоростях потока не более 75 см / с. Ни в одном опубликованном техническом исследовании никогда не сообщалось о значении «n» выше 0,013 для канализационного трубопровода из ПВХ, работающего с рекомендованными минимальными скоростями, как во время эксплуатации, так и в лаборатории.

Справочное руководство по трубам ПВХ. Часть 29

Лабораторные исследования и, что более важно, практические выводы показали, что значение «n» для ПВХ находится в диапазоне от 0,007 до 0,011. Эти относительно низкие значения можно отнести к не пористой гладкой поверхности трубы ПВХ, малому зазору на стыках, большой длине уложенных труб из ПВХ, что приводит к меньшему количеству стыков, а также химической стойкости и стойкости к истиранию ПВХ. Большая длина труб из ПВХ приводит к меньшему количеству стыков, чем это необходимо для продукции из конкурентных материалов трубопроводов. Это приводит к снижению потерь на трение для труб из ПВХ и более низкому значению коэффициента шероховатости «n». Ассоциация производителей труб из ПВХ Uni Bell рекомендует использовать коэффициент Мэннинга n = 0,009 для гидравлических расчетов канализационных труб из ПВХ. В специальной литературе на различных примерах показано, как уравнение Мэннинга используется при проектировании самотечной канализационной системы из ПВХ, мы же ограничимся указанной выше информацией, поскольку конкретные расчеты всегда можно найти в литературе.

Справочное руководство по трубам ПВХ. Часть 29

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.

комментарии
Комментариев нет

Прежде, чем Вы сможете добавить свой комментарий, он будет проверен администратором.
вернуться назад