求文档: 管路与水泵及简易计算
管道流速流量计算:
(基准线)
如上图示,建立水箱水面1与管道出口断面2的能量方程:
Z1+P1/(ρg)+V1^2/(2g)=
Z2+P2/(ρg)+V2^2/(2g)+(λL/D)V^2/(2g)+ζV^2/(2g)
Z1——第一断面的位置高度,单位m;P1——第一断面的压强;单位Pa;V1——第一断面的平均流速;
Z2——第二断面的位置高度,单位m;P2——第二断面的压强;单位Pa;V2——第二断面的平均流速;H——1、2两个断面的高差,单位m。
ρ——密度,对于水ρ=1000kg/m^3g——重力加速度,可取9.8m/s^2λ——管道的沿程阻力系数,对于旧钢管、旧铸铁管,可用公式λ=0.021/D^0.3计算;L——管道总长度,单位m
ζ——管道上的局部阻力系数,转弯、阀门、大小头等配件都有局部阻力,可查M《水力手册》。
D——管道内径,单位m;
Z——位置水头,重力势能;P/(ρg)——压力水头,压力势能;V^2/(2g)——流速水头,动能;
(λL/D)V^2/(2g)——沿程水头损失;ζV^2/(2g)——局部水头损失。
能量方程中的各项单位均为m,都可以用一段高度来表示。在方程中压强一般都用相对压强(表压强)代入,通大气的水面压强为0,基准线位置可以任选,但两个计算断面必须相对于同一个基准面。
求管道流速或流量还要配合水流的连续方程:A1V1=A2V2,A1、A2分别为第一个和第二个断面的面积,对于圆管A=3.1416D^2/4.
对于本图示管道,P1=P2=0,近似有V1=0,Z1=Z2+H,V2等于管道中的流速V,代入上式并整理得:
H=V^2/(2g)+(λL/D)V^2/(2g)+ζV^2/(2g)
解得管道流速:V=√(2gH)/√(1+ζ+λL/d)
管道流量:Q=VA=A√(2gH)/√(1+ζ+λL/d)
令μ=1/√(1+ζ+λL/d),得
Q=μA√(2gH)
式中μ称为有压管流的流量系数,无单位,其值由计算得到。局部阻力系数ζ有多个的,应求其和后再代入。如果已知的是两断面的压力(强)差P,式中H以P/(ρg)代入,下同。
根据管道的实际情况,可以进行简化计算:
对于长管,沿程阻力是主要的,局部阻力和流速水头可忽略不计,只考虑沿程水头损失,则有:
H=
(λL/D)V^2/(2g)
V=
Q/A=4Q/(πD^2)代入上式得:
H=[8λ/(gπ^2D^5)]LQ^2
令S=8λ/(gπ^2D^5),简化为
H=SLQ^2
所以
Q=[H/(SL)]^(1/2)
水泵安装高度算例:
设水泵的最大真空度为7.2mH20
水泵的工作流量为36m³/h
吸水管直径为100mm
长度L=10m
水流摩擦阻力系数λ=0.038
局部阻力系数:ζ弯头=0.6
ζ底阀=7
求水泵的最大允许高度
解:
流量Q=36m³/h=0.01
m³/s
吸水管流速V=4Q/(3.1416d^2)=4*0.01/(3.1416*0.1^2)=1.27
m³/s
水泵的最大允许高度:
Hs=hv-(1+λL/d+ζ弯头+ζ底阀)V^2/(2g)
=7.2-(1+0.038*10/0.1+0.6+7)*1.27^2/(2*9.8)
=7.2-0.39
=6.81m
i——管道的单位长度水头损失(MPa/m)
V——管道内的平均流速(M/S)
dj——管道的计算内径(m)
一般用于计算采用普通钢管或镀锌钢管时,管道盐城水头损失。管道内的水平均流速不宜大于5m/S
我厂某处有若干废旧钢管因已失去使用价值,已废置该处多时。近期又因需要清理出该废旧钢管所占地方(或其它原因),请示对此批废旧钢管进行处理,处理方法一,出售;二,另摆地方;三,其它处理方法。如何处理请领导批示,我处将切按领导意见处理。
某某某某
年月日
请示人物:
请示内容(请示事件、期限、)
请示人或部门
为提高钢管的耐腐蚀性能,对一般钢管进行镀锌。镀锌钢管分热镀锌和电镀锌两种,热镀锌镀锌层厚,电镀锌成本低,表面不是很光滑。吹氧焊管:用作炼钢吹氧用管,一般用小口径的焊接钢管,规格由3/8-2寸八种。用08、10、15、20或者195-Q235的钢带制作成的,为了防腐蚀,有的要进行渗铝处理。 老房子大部分用的都是镀锌管,现在煤气、暖气用的那种铁管也是镀锌管,镀锌管作为水管,使用几年后,管内产生大量锈垢,流出的黄水不仅污染洁具,而且夹杂着不光滑内壁滋生的细菌,锈蚀造成水中重金属含量过高,严重危害人体的健康。六七十年代,国际上发达国家开始开发新型管材,并陆续禁用镀锌管。中国建设部等四部委也发文明确从二000年起禁用镀锌管,目前新建小区的冷水管已经很少使用镀锌管了,有些小区的热水管使用的是镀锌管。
1、新钢管外表涂层(或镀层)完整,旧钢管却有太多划痕。
2、相同长度、相同壁厚的钢管,新钢管比旧钢管重一些(但要排除旧管内壁粘有附着污物的情况)。
3、新钢管内壁涂层(镀层)完好,旧钢管却存在许多腐蚀造成的坑洼不平,这也是旧管比新管轻的原因之一。
。无缝钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管,然后经热轧、冷轧或冷拨制成。无缝钢管具有中空截面,大量用作输送流体的管道,钢管与圆钢等实心钢材相比,在抗弯抗扭强度相同时,重量较轻,是一种经济截面钢材,广泛用于制造结构件和机械零件,如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等。
无缝钢管概况
无缝钢管的规格用外径*壁厚毫米数表示。无缝钢管分热轧和冷轧(拨)无缝钢管两类。 热轧无缝钢
管分一般钢管,低、中压锅炉钢管,高压锅炉钢管、合金钢管、不锈钢管、石油裂化管、地质钢管和其它钢管等。冷轧(拨)无缝钢管除分一般钢管、低中压锅炉钢管、高压锅炉钢管、合金钢管、不锈钢管、石油裂化管、其它钢管外,还包括碳素薄壁钢管、合金薄壁钢管、不锈薄壁钢管、异型钢管。热轧无缝管外径一般大于32mm,壁厚2.5-75mm,冷轧无缝钢管外径可以到6mm,壁厚可到0.25mm,薄壁管外径可到5mm壁厚小于0.25mm,冷轧比热轧尺寸精度高。
一般用无缝钢管是用10、20、30、35、45等优质碳结钢16Mn、5MnV等低合金结构钢或40Cr、30CrMnSi、45Mn2、40MnB等合结钢热轧或冷轧制成的。10、20等低碳钢制造的无缝管主要用于流体输送管道。45、40Cr等中碳钢制成的无缝管用来制造机械零件,如汽车、拖拉机的受力零件。一般用无缝钢管要保证强度和压扁试验。热轧钢管以热轧状态或热处理状态交货;冷轧以热处理状态交货。
热轧,顾名思义,轧件的温度高,因此变形抗力小,可以实现大的变形量。以钢板的轧制为例,一般连铸坯厚度在230mm左右,而经过粗轧和精轧,最终厚度为1~20mm。同时,由于钢板的宽厚比小,尺寸精度要求相对低,不容易出现板形问题,以控制凸度为主。对于组织有要求的,一般通过控轧控冷来实现,即控制精轧的开轧温度、终轧温度和卷曲温度来控制带钢的微观组织和机械性能。
钢管具有中空截面,大量用作输送流体的管道,如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。钢管与圆钢等实心钢材相比,在抗弯抗扭强度相同时,重量较轻,是一种经济截面钢材,广泛用于制造结构件和机械零件,如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等
用钢管制造环形零件,可提高材料利用率,简化制造工序,节约材料和加工工时,如滚动轴承套圈、千斤顶套等,目前已广泛用钢管来制造。钢管还是各种常规武器不可缺少的材料,枪管、炮筒等都要钢管来制造。钢管按横截面积形状的不同可分为圆管和异型管。由于在周长相等的条件下,圆面积最大,用圆形管可以输送更多的流体。此外,圆环截面在承受内部或外部径向压力时,受力较均匀,因此,绝大多数钢管是圆管。
钢管具有中空截面,大量用作输送流体的管道,如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。钢管与圆钢等实心钢材相比,在抗弯抗扭强度相同时,重量较轻,是一种经济截面钢材,广泛用于制造结构件和机械零件,如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等
用钢管制造环形零件,可提高材料利用率,简化制造工序,节约材料和加工工时,如滚动轴承套圈、千斤顶套等,目前已广泛用钢管来制造。钢管还是各种常规武器不可缺少的材料,枪管、炮筒等都要钢管来制造。钢管按横截面积形状的不同可分为圆管和异型管。由于在周长相等的条件下,圆面积最大,用圆形管可以输送更多的流体。此外,圆环截面在承受内部或外部径向压力时,受力较均匀,因此,绝大多数钢管是圆管。
但是,圆管也有一定的局限性,如在受平面弯曲的条件下,圆管就不如方、矩形管抗弯强度大,一些农机具骨架、钢木家具等就常用方、矩形管。根据不同用途还需有其他截面形状的异型钢管。
回收无缝钢管方法:
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钢管和铸铁管水力计算沿用甫·阿·舍维列夫著水力计算表。表中所采用的两种计算水头公式如下:
(1)按水力坡降计算水头损失:水管的水力计算,一般采用公式(1-1):
(1-1)
式中i ――水力坡降;
λ ――摩阻系数;
d j ――管子的计算内径(m);
υ――平均水流速度(m/s);
g ――重力加速度,为9.81(m/s2)
应用公式(1-1)时,必须先确定求取系数λ值的依据。对于旧的钢管和铸铁管:
当ν/v≥9.2×105/m时,ν――液体的运动粘滞度,(m2/s),则
(1-2)
当ν/v<9.2×105/m时,则
(1-3)
或采用ν=1.3×10-6m2/s(水温为10℃)时,则
(1-4)
管壁如发生锈蚀或沉垢,管壁的粗糙度就增加,从而使系数λ值增大。公式(1-2)和公式(1-3)适合于旧钢将公式(1-2)和公式(1-4)中求得的λ值,代入(1-1)中,得出的旧钢管和铸铁管的计算公式为:
当v≥1.2m/s 时,
(1-5)
当v<1.2m/s 时,
(1-6)
钢管和铸铁管水力计算表即按公式(1-5)和公式(1-6)制成。
(2)按比阻计算水头损失:由公式(1-5)求得比阻公式(1-7)为:
(1-7)
钢管和铸铁管的A 值,按公式(1-7),列表于1-4、5。由于钢管和铸铁管的计算内径d j 不同,
如公称直径DN=50mm 时,钢管的计算内径dj=52mm;铸铁管的计算内径dj=49mm。因此同一公称直径,钢管
2 水力计算表制表和使用说明
(1)钢管及铸铁管水力计算表采用管子计算内径内的尺寸,见表2-1。在确定计算内径d j 时,直径小于300m
公称直径外径内径计算内径
公称直径外径计算内径
公称直径外径DN D d dj DN D dj DN D 813.598125146125400426101712.511.51501681474504781521.2515.7514.751751941735005292026.7521.2420.252002191986006302533.527262252452247007203242.2535.7534.752502732528008204048414027529927990092050605352300325305100010207075.56867325351331120012208088.580.579.5350
377
357
130013201001141061051400142012514013113015001520150
165
156
155
16001620180018202000202022002220240024202600
2620
①为壁厚10mm 的管子。
(2)表2-2、3(中等管径和大管径钢管水力计算表)管壁厚均采用10mm 。使用时如需精确计算,应根据所选用的管子1000i 值和A 值的修正系数K 1 采用式(2-1)计算:
式中d j ――壁厚10mm 时管子的计算内径(m);
d j ′――选用管子的计算内径(m)。
修正系数K 1 值,见表2-2。
4567891011125
0.61
0.66
0.72
0.78
0.85
0.92
1
1.09
钢管(毫米)
普通水煤气管
中等管径大管径编制钢管和铸铁管水力计算表时所用的计算内径尺寸 表2-1
(2-1)
公称直径DN (mm)
壁厚δ(毫米)
中等管径与大管径的钢管1000i 值与A 值的修正系数K 1 表2-2
1500.660.70.760.810.880.931 1.081750.70.740.790.830.890.941 1.062000.730.770.810.850.90.951 1.062250.760.790.830.870.910.951 1.052500.780.810.860.880.920.961 1.042750.80.830.860.890.930.961 1.043000.810.840.870.90.930.971 1.033250.830.850.880.910.940.971 1.033500.840.860.890.920.950.971 1.03400-0.880.930.930.950.971 1.03450-0.890.930.930.950.981 1.02500-0.90.940.940.960.981 1.02600-0.910.950.950.970.981 1.02700-----0.981 1.02800-----0.991 1.01900-----0.991 1.011000-----0.991 1.011200------1 1.011300------1 1.011400------1 1.01
1500------11600------11800------12000------12200------12400------12600
-
-
-
-
-
-
1
平均水流速度v 的修正系数K 2 采用下式计算:
修正系数K 2 值,见表2-3。
45678910111250.830.860.880.910.940.971 1.031500.850.880.90.920.950.971 1.031750.870.890.910.930.960.981 1.022000.890.910.920.940.970.981 1.022250.90.920.930.950.970.981 1.022500.910.930.940.950.970.981 1.022750.920.930.940.960.970.991 1.013000.930.940.950.960.970.991 1.01325
0.93
0.94
0.95
0.96
0.98
0.99
1
1.01
(2-2)
公称直径DN (mm)
壁厚δ(毫米)
中等管径与大管径钢管v 值修正系数K 2 表2-3
3500.940.950.960.970.980.991 1.01
400-0.950.960.970.980.991 1.01
450-0.960.970.970.980.991 1.01
500-0.960.970.980.980.991 1.01
600-0.970.970.980.990.991 1.01
700-----0.991 1.01
800-----111
900-----111
1000-----111
1200------11
1300------11
1400------11
1500------1
1600------1
1800------1
2000------1
2200------1
2400------1
2600------1
(3)按比阻计算水头损失时,公式(1-7)只适用于平均水流速度v≥1.2m/s 的情况。当v<1.2m/s 时,表2-4、5 中的
公称直径A A公称直径A公称直径A
DN (mm)(Qm 3/s)(QL/s)DN (mm)(Qm 3/s)DN (mm)(Qm 3/s)8225500000225.5125106.24000.2062 103295000032.9515044.954500.1089 1588090008.80917518.965000.06222 201643000 1.6432009.2736000.02384 254367000.4367225 4.8227000.0115 32938600.09386250 2.5838000.005665 40445300.04453275 1.5359000.003034 50110800.011083000.939210000.001736 7028930.0028933250.608812000.0006605 8011680.0011683500.407813000.0004322 100267.40.000267414000.0002918 12586.230.0000862315000.0002024 15033.950.0000339516000.0001438
18000.00007702
20000.00004406
0.00002659
0.00001677(2-3)
水煤气管中等管径大管径钢管的比阻A 值表2-4
0.00001097
铸铁管的比阻A 值表2-5
内径(mm)A(Qm 3/s)内径(mm)A(Qm3/s)
50151905000.06839
7517096000.02602
100365.37000.0115
125110.88000.005665
15041.859000.003034
2009.02910000.001736
250 2.75211000.001048
300 1.02512000.0006605
3500.452913000.0004322
4000.223214000.0002918
4500.119515000.0002024
修正系数K3 值,见表2-6。
正系数K3 表2-6
v(m/s)0.20.250.30.350.40.450.50.55
K3 1.41 1.33 1.28 1.24 1.2 1.175 1.15 1.13(4)钢管(水煤气管)的1000i 和v 值,钢管DN=125~2000mm 的1000i 和v 值,铸铁管DN=50~1500mm 的1000i 和
3 计算示例:
【例】当流量Q=14L/s=0.014m3/s 时,求管长l=3500m,外径×壁厚=194mm×6mm 的钢管的水头损失。
【解】由表2-1 中查得外径D194mm 的钢管公称直径为DN=175mm,又由表8 中DN175mm 一栏内查得1000i= 4
因为管壁厚度不等于10 毫米(为6 毫米),故须对1000i 值加以修正。由表4 中查得修正系数K1=0.79。
故水头损失为:
h=9.8i K1l=9.8×(4.15/1000)×0.79×3500=112.41kPa
按照比阻求水头损失时,由表2-4 中查得A=18.96(Q 以m3/s 计),因为平均水流速度v=0.60m/s(小于1.2m/s)
由表2-6 查得修正系数K s=1.115。修正系数K1=0.79。
故水头损失为:
h=9.8A K1K3lQ2=9.8×18.96×0.79×1.115×3500×0.0142=112.31kPa
同样,因为管壁厚度不等于10mm,也应对平均水流速度v 值加以修正,由表2-3 查得修正系数K2=0.91。
则求得:
v=0.60×0.91=0.55m/s
【例2】当流量Q=7L/s=0.007m3/s 时,求DN150mm,管长l=2000m 的铸铁管的水头损失。
【解】由水力计算表中查到:1000i=2.46;υ=0.40m/s,
故水头损失为:
h=9.8il=9.8×2.46×2000/1000=48.22kPa
按比阻A 值求水头损失时,由表2-4 中查得A=41.85(Q 以m3/s 计)。因为平均流速小于1.2m/s,故必须计入修
故水头损失为:
h=9.8AK3lQ2=9.8×41.85×1.20×2000×0.0072=48.22kPa
如下:
和公式(1-3)适合于旧钢管和铸铁管这类管材的自然粗糙度。的计算公式为:
内径d j 不同,
公称直径,钢管和铸铁管的A 值不同。
内径d j 时,直径小于300mm 的钢管及铸铁管考虑锈蚀和沉垢的影响,其内径应减去1mm 计算。对于直径300 毫米和
租赁钢管属于有形动产租赁,应开具国税发票,在地税涉及:城市维护建税为增值税额百分之七,教育费附加增值税额百分之三,地方教育附加增值税额百分之二,印花税租赁金额千分之一、水利建设基金万分之八,如租赁站为企业性质,企业所得税年终汇算清缴,如租赁站为个体工商户,应按“个体工商户生产经营所得”缴纳个人所得税。