钢塑复合管供热管沿程阻力系数的研究

苏晓彬

(太原市热力公司，山西太原 030012)

0 引言

热水网路水力计算成果，不仅能确定网路各管段的管径，而且还可确定网路循环水泵的流量和扬程，故网路水力计算不仅涉及到管网的初投资，还涉及到管网的水力平衡和运行能耗，从而正确掌握钢塑复合管的水力特性，具有重要的经济效益和社会效益［1，2］。

1 流动状态

钢塑复合管绝对粗糙度为 0.01mm［3，4］，根据供热管道设计经验，流速大都处于0.25m/s～3m/s，设计温度下水的运动粘滞系数为0.367×10－6m2/s时，流体流动状态处于紊流过渡区。

2 复合管沿程阻力系数的确定

在管径和流量一定的情况下，沿程阻力系数是影响管道沿程阻力损失的主要因素，并且沿程阻力系数与管道比摩阻成正比。

下面针对不同文献提出的管道沿程阻力系数计算方法，确定出适合钢塑复合管道的计算方法。

1)阿里特苏里公式［3］。该式形式简单，计算方便，是适合于紊流状态的综合公式:

2)勃拉修斯光滑区计算公式［5］。

阿里特苏里公式中当Re很小时括号内的第一项可忽略，公式实际上成为勃拉修斯光滑区计算公式:3)前苏联水力计算公式［5］。

前苏联水力地质研究所针对UPVC管，试验得到的计算公式:

4)上海市政工程设计院水力计算公式［5］。

上海市政工程设计院利用同济大学水力实验室，也针对UPVC管，进行水力试验得到的公式:

5)《地面辐射供暖技术规程》水力计算公式。

JGJ 142-2004地面辐射供暖技术规程中的摩阻系数λ的计算公式［6］:

其中，b为水的流动相似系数;Res为实际雷诺数;v为热媒在管道内的流速，m/s;μt为与温度有关的运行粘度，m2/s;Rez为阻力平方区的临界雷诺数;kd为管子的当量粗糙度，m，对于铝塑复合管及塑料管，kd=1×10－5m，dn为管子的计算内径，m。

6)成都航空职业技术学院水力计算公式。

成都航空职业技术学院针对钢塑复合管进行水力试验得到的计算公式［7］:

表1 流速为0.5m/s时的沿程阻力系数λ

这是目前唯一针对钢塑复合管做的水力试验得到的计算公式，很显然公式是按照流体处于紊流粗糙区拟合的计算公式，忽略了流体实际所处的流动状态。

下面针对以上公式计算出不同流速对应的沿程阻力系数，钢塑复合管绝对粗糙度K=0.01mm，运动粘滞系数为0.367×10－6m2/s，其沿程阻力系数计算值见表1，表2。

表2 流速为3.0m/s时的沿程阻力系数λ

由表1，表2可知:综合所述6种不同计算公式，其计算值都在一个数量级内变化，如果以式(1)计算值为基准值，其误差在20%以内。

考虑到流体流动的状态、管道材质、管道规格，再考虑到随着使用时间的推移，管道内表面的绝对粗糙度会有一定的增加，采用式(1)最适合供热系统二次网钢塑复合管的沿程阻力系数的计算。

3 结语

供热二次网采用钢塑复合管时，流体大多处于紊流过渡区，与采用钢管输送流体，流体大多处于阻力平方区内，流动状态发生了变化，且随着使用时间的推移，管道内表面的绝对粗糙度会有一定的增加，同时考虑到工程计算方便，故确定阿里特苏里计算公式为钢塑复合管的沿程阻力系数的计算公式。准确的水力计算会对供热管网设计、管网的初投资和运行费用都有较大的影响，具有重要的工程应用价值。

［1］贺 平，孙 刚.供热工程［M］.第4版.北京:中国建筑工业出版社，2009.

［2］石兆玉.供热系统运行调节与控制［M］.北京:清华大学出版社，1994.

［3］蔡增基，龙天渝.流体力学泵与风机［M］.第5版.北京:中国建筑工业出版社，2009.

［4］赵启辉，左寿华.工业常用塑料管道设计手册［M］.北京:中国标准出版社，2008.

［5］卞启良，胡泽敏.UPVC给水管的水力计算公式［J］.建筑技术通讯(给水排水)，1990(3):2-4.

［6］JGJ 142-2004，地面辐射供暖技术规程［S］.

［7］龚明树，刘黔蜀.孔网钢带塑料复合管沿程阻力系数的研究［J］.成都航空职业技术学院学报，2008(74):35-38.