HDPE管材系统设计要点解析

2022-04-13


高密度聚乙烯管材系统在设计时应综合考虑埋地条件、流体性质、工作条件、温度范围、安装技术和工程费用等多种设计因素,但其中最重要的设计为强度设计和水力计算两个部分。

强度计算

聚乙烯管材的工作压力可由下式计算:

20℃时,MRS设计应力和设计系数之间的对应关系如下表:

作为供水用HDPE管材系统,设计系数Fd一般选择1.25,对于PE80级别的HDPE管材,对应的设计应力为6.3MPa。例如SDR13.6的PE80管材,由上式计算可知,该管材的公称压力为PN1.0。此外聚乙烯管材的耐压强度与温度有关,当管材的工作温度偏离20℃时,最大工作压力(MOP)应按下列公式计算:MOP=PN*Ft

水力计算

压力损失计算

管材的压力可按照达西一威斯巴赫公式进行计算:

紊流状态下,摩阻系数λ可由阿里特苏里公式计算:

管件局部阻力水头损失按下式计算:

通常在设计过程中,为了简化设计,局部水头损失宜按照下列管网沿水头损失的百分数采用:生活给水管网25-30%;生产给水管网,生活、消防共用给水官网,生活、生产、消防共用给水管网均为20%;消火栓系统消防给水管网为10%;生产、消防共用给水管网为15%。

流量计算

流量可采用海登-威廉公式计算:
系数C本质上是一个摩擦因子,下表给出了不同类型和使用年限的管材的C值的大小,由下表可知在相同的设计条件下,HDPE管材的输送能力大于其它传统管材。设计人员可根据设计流量的要求确定管材的尺寸大小。
海登-威廉方程中的C值
其它关于HDPE管材系统的设计参数见下表: