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9.2 管道水力计算


9.2.1 管道内的水流速度宜采用经济流速,必要时可超过5m/s,但不应大于10m/s。
9.2.2 管道单位长度的沿程阻力损失应按下式计算:
式中:i——管道单位长度的水头损失(KPa/m);
         dj——管道计算内径(mm);
        qg——管道设计流量(L/min);
        Ch——海澄—威廉系数,见表9.2.2。
不同类型管道的海澄—威廉系数
9.2.3 管道的局部水头损失宜采用当量长度法计算,且应符合本规范附录C 的规定。
9.2.4 水泵扬程或系统入口的供水压力应按下式计算:
式中:H——水泵扬程或系统入口的供水压力(MPa);
      ΣPp——管道沿程和局部水头损失的累计值(MPa),报警阀的局部水头损失应按照产品样本或检测数据确定。当无上述数据时,湿式报警阀取值0.04MPa、干式报警阀取值0.02MPa、预作用装置取值0.08MPa、雨淋报警阀取值0.07MPa、水流指示器取值0.02MPa;
        P0——最不利点处喷头的工作压力(MPa);
          Z——最不利点处喷头与凯发体育下载水池的最低水位或系统入口管水平中心线之间的高程差,当系统入口管或凯发体育下载水池最低水位高于最不利点处喷头时,Z应取负值(MPa);
         hc——从城市市政管网直接抽水时城市管网的最低水压(MPa);当从凯发体育下载水池吸水时,hc取0。

 
条文说明
9.2 管道水力计算
9.2.1 采用经济流速是给水系统设计的基础要素,本条规定宜采用经济流速,必要时可采用较高流速。采用较高的管道流速,不利于均衡系统管道的水力特性并加大能耗;为降低管道摩阻而放大管径、采用低流速,将导致管道重量的增加,使设计的经济性能降低。
    我国《给排水设计手册》(第三册)建议,钢管内水的平均流速允许不大于5m/s,铸铁管的允许值为3m/s;
    德国规范规定,必须保证在报警阀与喷头之间的管道内,水流速度不超过10m/s,在组件配件内不超过5m/s。
9.2.2 本条是对原条文的修改。
    管道沿程水头损失的计算,国内外采用的公式有以下几种:
    我国现行国家标准《建筑给水排水设计规范》GB50015和《室外给水设计规范》GB 50013采用Hazen-Williams(海澄-威廉)公式,即公式(3):
式中: i——管道单位长度水头损失(kPa/m);
dj——管道计算内径(m);
qg——设计流量(m3/s);
Ch——海登-威廉系数
    英、美、日、德等国的自动喷水灭火系统规范,也采用海澄-威廉公式,即式(4):
式中:pm——管道每米阻力损失(bar);
Qm——流量(L/min);
C——管道材质系数;
dm——管道实际内径(mm)。
    原规范采用舍维列夫公式,即式(5)。1953年,舍维列夫根据其对旧铸铁管和旧钢管所进行的试验,提出了该经验公式,因此该公式主要适用于旧铸铁管和旧钢管。
式中:i —— 管道的单位长度水头损失(MPa/m);
V —— 管道内水或泡沫混合液的平均流速(m/s);
dj —— 管道的计算内径(m)。
    为便于比较两计算式计算结果的差异,将式(5)除以式(3)得公式(6):
    对于镀锌钢管,取C=100,此时(式7):
    对于铜管和不锈钢管,取C=130,此时(式8):
    结合本规范规定,对管径为25mm~200mm,流速为2.5m/s~10m/s的情况,计算得:对于普通钢管,k1介于1.1292~1.8217之间;对于铜管和不锈钢管,k2介于2.1233~2.9600之间。
    当系统采用镀锌钢管时,两个公式的计算结果相差不是很大。当系统采用铜管和不锈钢管时,公式(3)的计算结果要远大于公式(1),若此时还用公式(3)进行计算,势必会造成不必要的经济浪费。而且,对于不锈钢管和铜管,在使用过程中内壁粗糙度增大的情况并不十分明显。因此,宜用公式(1)进行计算。

9.2.3 局部水头损失的计算,英、美、日、德等国规范均采用当量长度法。为与国际惯例保持一致,本规范规定采用当量长度法计算。由于我国缺乏实验数据,故仍采用原规范条文说明中推荐的数据。美国凯发体育下载协会《自动喷水灭火系统安装标准》的规定见表10。
    日本、德国规范的当量长度表与表10相同。表10中的数据是按管道材质系数C=120计算,当C=100时,需乘以修正系数0.713。
美国规范当量长度表(m)
9.2.4 本条是对原条文的修改和补充。
    本条规定了水泵扬程或系统入口供水压力的计算方法。计算中对报警阀、水流指示器局部水头损失的取值,按照相关的现行标准作了规定,其中湿式报警阀局部水头损失的取值,随产品标准修订后的要求进行了修改。要求生产厂在产品样本中说明此项指标是否符合现行标准的规定,当不符合时,要求提出相应的数据。
    报警阀的局部水头损失,系参照国家标准《自动喷水灭火系统第4部分 干式报警阀》GB5135.4-2003和《自动喷水灭火系统第14部分 预作用装置》GB5135.14-2011的规定。

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