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大口径PVC-U缠绕管的水力计算

  大口径硬聚氯乙烯(PVC-U)缠绕管的流速和流量可按曼宁(Maning)公式计算:
   Q=vA v=R2/3i1/2/n
   式中:Q——流量,m3/s;
      v----流速,m/s;
      A——水流断面面积,m2;
      i——水力坡降;
      n——粗糙系数;
      R——水力半径,m,
      R=A/ρ ρ----湿周(流水有水部分弧长),m。
   一、 满流条件时: A=πD2/4 ρ=πD 则R=A/ρ=D/4 流速 v=(D/4)2/3i1/2/n 流量 Q=VA 式中:D----管径,m;
   二、 非满流条件时: 先根据充满度(h/D)求出管道断面水深圆心角θ。
      则cos(θ/2)=(D/2-h)/(D/2) θ=2*acos[(D/2-h)/(D/2)]
      非满流时的流速比: β0.667=[(1-sinθ/θ)/4]0.667
      非满流时的流量比: α?β0.667=[(θ-sinθ)/8]×[(1-sinθ/θ)/4]0.667 见下图



  计算时根据不同充满度计算出流速比和流量比,乘以满流时的流速和流量。就得到了不同充满度的流速和流量。 计算示例: 某工程采用DN1000的PVC缠绕管,管道的充满度为0.75,水力坡降为1‰,计算流速和流量。
   解: PVC缠绕管的粗糙系数n=0.009
   (1) 满流时的流速和流量 v=(D/4)2/3i1/2/n =(1/4)2/3×0.0011/2/0.009 =1.3944 m/s Q=vA =v×πD2/4 =1.3944×3.14×1/4 =1.095 m3/s
   (2) 充满度为0.75时的流速和流量
      管道断面水深圆心角 θ=2*acos[(D/2-h)/(D/2)] =4.189

      流速比: β0.667=[(1-sinθ/θ)/4]0.667 =1.1335
      流量比: α?β0.667=[(θ-sinθ)/8]×[(1-sinθ/θ)/4]0.667 =0.9119
      所以充满度为0.75时的流速为: v?β0.667= 1.3944×1.1335 = 1.58 m/s
      流量: Q ?v?β0.667 = 1.095×0.9119 = 0.9985 m3/s

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