穿孔管配水系统能量变化及布水均匀性问题的探讨_金成清

1993年第9期节能穿孔管配水系统能量变化及布水均匀性问题的探讨沈阳建工学院城建系金成清傅全祥摘要提出了`穿孔管配水系统压力计算公式,并在对系统进行能全变化分析的墓础上,论证了系统的布水均匀性与干管始端流速无关,而仅与支管始端流速有关.从而提出干管始端设计流速应根据经济性和结构合理性原则确定,即应与总管流速相等。关键词:给水处理过涟反冲洗穿孔管1前言穿孔管配水系统由于布水均匀性较好,因而做为滤池配水(集水)系统的主要形式之一,为使该系统的设计更加合理,本文拟对其能量变化及布水均匀性间题作进一步的探讨分析。2穿孔管配水系统中的能量变化2.,沿途均匀泄流管路中压力变化普通快滤池采用的穿孔管大阻力配水系统是由中间为一根干管或干渠,两侧等间距接出若干根相互平行的支管所组成,见图1。支管下方等间距开两排等径小孔。滤池反冲洗时,水流自干管配入各支管,然后由支管孔口流出分布整个滤池,经承托层和滤料层流入排水槽。穿孔管配水系统中的干管和支管,均可近似简化成沿途均匀泄流管道。穿孔管内的压力可用下式表示:1,,、~,,,1.,,H=H。+AX(L一专X)一BX(令Xz一LZ一一“’-一、一2一`一一、3`-一LX)(l)式中H—穿孔管中任意断面X处的压力水头(m);H。—穿孔管始端的压力水头(m);L—穿孔管管长;A—压头恢复系数;B—水头损失系数。*_1692_l__2Z飞—一一1一了万一一二一飞Vngrd’g七“-(2)式中g—穿孔管单位泄流水量(m丫m.s);d—穿孔管直径(m);v。—穿孔管始端流速(ms/)。41·33n292兀2d5`33J而吞v恋(3)图l穿孔管大阻力配水系统式中n—管道粗糙系数,给水排水用普通钢管和铸铁管n=0.012一0.013。由式(l)可知,影响穿孔管压力变化的主要参数有始端流速v。(或单位泄流量g)、管长L和管径d。当L和d一定时,v,,越大,管中压力变化幅度也越大。因此,v。成为穿孔管配水系统均匀布水的制约因素。根据式(l)作图,可得穿孔管中压力变化曲线。图2为管长L一sm,始端流速v。一Zm/5.粗节能1993年第9期糙系数n~0.013条件下,分别取管径d为0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.10、0.11、0.1Zm(L/d变化范围为42一100)一组穿孔管压力变化曲线,反映了其压力变化规律。头与末端压头Hl的关系式:Hl一H。+矗一告·LQ(7)式中a—管道的比阻;Q—管道始端流量(m,/s);且一儡,C一告Rl/。`谢才系数,;管径(m)一尸声口~~a,2护尸二户一一91洲乙》叮二一一一以10一己耳七二产产J尹尸户-a因硬攀墓升任三7一尽留一.H爷老一一一一”·踌斗一临、、~一一尸尸一认仍`R一毕(水力半径).任6甘长(爪)式(6)与水力学〔3)的结果是完全一致的。但式(l)反映了沿途均匀泄流管道中压力变化的一般规律,可以作为研究穿孔管配水系统均匀性的基础。2.2穿孔管配水系统的能最变化假定普通快滤池穿孔管大阻力配水系统的干管和支管的长度和直径均满足式(4)条件,因此,末端压头大于始端压头。下面在此基础上给出穿孔管配水系统的能量变化图(见图3)。图2压力变化曲线通过对式(1)和图2的分析可知,若穿孔管符合下式条件:慈水头线dl·3鑫一_L—弋;-;犷--飞冬,U4“一gn`查国犷扮井夜件}一’一}丫釜(4)则穿孔管内任意断面处(X簇L)的压力H都大于始端压力H。(H>H。),即压力变化曲线为增函数。否则,压力变化曲线呈凹形,其压力最低点的管道断面处Xl`为:H。IH-坑1I.Ho一a局部O一I干骨’I一b局邵b一c支于Xxi。~L一dl·3341`33gn2(5)并当穿孔管符合下式条件:41·33nL,_毛丁万了飞”(6)则h。:二=h。即穿孔管始端压力最大。显然文献〔幻所给出的沿途均匀泄流管道中压力变化规律:穿孔管任意断面处压力都木于始端压力(H>H。),只是本研究中的一种特例,即满足式(4)条件的压力变化规律。将X~L代入式(l)中,可得穿孔管始端压图3能量变化图图中符号:H。—干管始端。点压头;H。—支管a点压头;H、一支管b点压头;H。—支管C点压头;H`—干管末端压头;h.—O一a处局部水头损失;h、—I一b处局部水头损失;ho,—干管。一I段沿程水头损失;h*—支管b一。段沿程水头损失;1993年第9期节能v。—干管始端O点处流速;v.—始端支管进口流速;v`—末端支管进口流速。由图3或分别列o一o断面与a一a断面和c一c断面的伯努里方程,并假定动能修正系数。均为1,得:、少、.产只UO口了.、子了、v蕊__v于.H。十护一H.十娇十h.乙g乙g=cH+h0丁十hb+hbc一端2g+将式(8)和(9)联立得:一v子aH+子+h一H。十hor十Hb+h*喻一(10)一