公建快速计算管径的方法

内容摘要一种快速计算给水系统设计管段管径的方法---当量转化计算法在一般的公建给水管道的水力计算时，传统上采用的方法是在计算出设计管段所连接的所有卫生器具当量总数后，由设计秒流量公式计算出其设计流量，对照水力计算表，根据适宜的水阻，流速，来确定相应的管径。上述的方法是常规的做法，也是最普遍的给水系统水力计算方法。由于这种方法需要计算出每一设计管段的设计流量才可以确定其流速，管径等，在实际工作中显得较为繁琐。所以我们试图省去计算设计管段的设计流量这一步骤而由设计管段连接的当量总数和与之对应的最佳管径来建立表格以达到计算简单，快捷的目的。根据公建的设计秒流量公式：q=0.2α（1）q-计算管段设计秒流量，（L/s）α-根据建筑物用途而定的系数Ng-计算管段卫生器具当量总数我们将不同的设计流量所对应的当量总数与该设计流量下最佳的水阻，流速所对应的管径制成了表格(a)。即：确定设计管段的管径时，不需计算设计流量，而直接由设计管段所连接的卫生器具当量总数由表格(a)来确定该管段的最优管径。这样在确定给水系统的每一管段管径的工作时，就大大提高了工作效率。表格(a)给水管径计算表医院宾馆公共厕所流速水阻流量当量当量当量DN151.173540.20.250.16DN200.931530.30.56250.360.25DN250.941130.51.562510.69444444DN320.9578.70.95.06253.242.25DN400.9971.61.259.7656256.254.34027778DN500.9950.32.127.562517.6412.25DN701.0842.53.890.2557.7640.1111111DN801.0733.45.3175.5625112.3678.0277778DN1001.2129.510.5689.0625441306.25DN1251.222.11616001024711.111111DN1501.2218233306.2521161469.4但这个表格存在一个很棘手的问题：如果在给水管道系统中，存在大便器的延时自闭阀，就不能使上述的方法直接应用。因为我们知道一个大便器延时自闭阀的给水当量是6，故不能直接采用公式（1）直接计算，传统上在计算含有大便器延时自闭阀的计算管段时，将该管段的大便器延时自闭阀的给水当量以0.5记，而在公式（1）后面加上一个1.10L/s的附加流量，其结果再作为计算管段的设计流量，即：q=0.2α+1.1（2）q-计算管段设计秒流量，（L/s）α-根据建筑物用途而定的系数Ng-计算管段卫生器具当量总数如果直接把大便器延时自闭阀当量记为6而应用公式（1）计算设计秒流量时，在延时自闭阀个数较多时，就会得到很大的设计流量流量，形成很大的偏差。据计算当系统有10个延时自闭阀时，设计流量的偏差已经接近一倍。可见对于存在大便器的延时自闭阀的计算管段是不能应用公式（1）来计算设计流量的，这样也就无法采用我们的表格(a)，使得我们由当量总数直接确定管段管径的简化方法在系统含有大便器延时自闭阀时没法得以进行。针对这个问题，我们试图找到一种方法使得即使对存在大便器的延时自闭阀的设计管段，仍可以应用我们的表格(a)来进行快速选管径。我们称之为：延时自闭阀当量转化计算法。即：寻找一种方法把计算管段所连接的大便器的延时自闭阀真实个数转化为一个虚拟的计算个数，将此计算个数作为公式（1）的计算数据。即仍然采用公式（1）来计算设计流量。如果可以找到这种合适的虚拟大便器延时自闭阀计算个数的计算方法，我们在今后的计算工作中就可以利用这个转化后得到的大便器延时自闭阀虚拟个数，直接将其乘以6，再与该设计管段连接的其它卫生器具当量数相加得到而该设计管段当量总数。这样根据此当量总数就可以再由我们的表格(a)来确定管径了。设某设计管段上所连接的大便器的延时自闭阀真实的个数为X,转化后虚拟的延时自闭阀的个数为Y,由设计秒流量公式：q1=0.2αq2=0.2α+1.1其中：Ng1=6y,Ng2=0.5X，令q1=q2得到：0.2α=0.2α+1.1（3）=Y=0.17(0.71+)2(4)我们将公式（4）的函数关系制成了表格b，由此可以根据某计算管段上连接的大便器延时自闭阀真实个数利用我们的表格（b）查到与之对应的大便器延时自闭阀的虚拟个数，将此虚拟个数乘以6作为该设计管段上连接的大便器延时自闭阀的当量总数加到该设计管段连接的其他卫生器具的当量总数里，然后就可以再应用我们的表格a来确定其管径了。表格（b）实际自闭阀个数（X）宾馆α=2.5公厕α=3.0医院α=2.0转化自闭阀个(Y)转化自闭阀个(Y)转化自闭阀个(Y)11.411.081.9921.711.342.3531.961.562.6442.181.762.952.391.953.1462.592.133.3672.772.303.5782.952.463.7893.132.623.97103.292.774.16113.462.924.35123.623.074.53133.783.224.70143.933.364.88154.093.505.05164.243.645.2174.393.785.38184.533.925.54194.684.055.70204.824.185.86214.964.326.10225.104.456.17235.244.586.32245.384.716.47255.524.836.62265.654.966.77275.795.096.92285.925.217.07296.055.347.21306.195.467.36以后再计算给水系统的管经时，我们可以利用表格a，b配合使用而迅速的得到各计算管段的管径。但我们在用设计流量检验时却发现这样计算的流量结果偏小，有时会达到近5%的误差。这是因为我们在利用公式(3)确定某计算管段上大便器的延时自闭阀真实的个数X与转化后虚拟的延时自闭阀的个数Y的函数关系时，忽略了计算管段上其它卫生器具当量总数C对转化后虚拟的延时自闭阀的个数Y的影响，如果将其考虑进来应得到：0.2α=0.2α+1.1（5）Y=0.17(0.71+)2–0.71C（6）由6可见：我们需要的转化后虚拟的延时自闭阀的个数Y除了与延时自闭阀真实的个数X有关以外，还与计算管段上其它卫生器具当量总数C有关。如果将C作为第2个参数考虑进来，表格b的形式将十分繁琐，也不方便我们在工作中的应用。为了解决此问题，我们在大量的计算比较后，在应用表格b的基础上，提出了表格b的一套修正方法，以求达到我们需要的精确度与准确度。修正方法如下：计算管段上其它卫生器具当量数C转化后虚拟的延时自闭阀的个数修正值10C30+130C50+350C100+4100C200+6200C500+8500C1000+151000C2000+202000C3000+30这样，利用经过修正的表格b，即将修正值加到原表格b查到的转化后虚拟的延时自闭阀的个数上就终于得到了最精确的转化后虚拟的延时自闭阀的个数Y1，将Y1乘以6加上计算管段上其它卫生器具当量总数C，就可以应用表格a直接确定计算管段的管径了。所有问题终于得到了解决。例如：对下图的设计管段：1-2：当量数:5x0.5=2.5查表a，确定管径为DN25。2-3:该管段有6个大便器的延时自闭阀，查表b确定转化后虚拟的延时自闭阀的个数为2.59，再加上上游5个洗脸盆当量数：则2-3段的当量总数为：2.59x6+5x0.5=18.04,查表a，确定管径为DN50。3-8:当量数：18.04+3x1=21.04查表a，确定管径为DN50.7—8:管段7-8上的大便器的延时自闭阀个数为7个，查表b确定转化后虚拟的延时自闭阀的个数为2.78，其它卫生器具当量为10个浴盆10个洗脸盆：10x1+10x0.5=15.101530，所以转化后虚拟的延时自闭阀的个数再加上修正值+1后为3.78，8-5上的的当量总数为3.78x6+15=37.68,，查表a，确定管径为DN70。8-9:当量数：37.68+21.04=58.72查表a，确定管径为DN70.某宾馆给水系统示意图由上示例可见，用这种方法来确定给水系统的管径可以达到简单快捷的目的。该方法同时还可以达到我们计算所需精确度的要求。表C是在设计管段自闭阀个数为15个，其它器具当量数分别为1—2000时传统计算结果与我们的转化计算结果的对比较。表C15（自闭阀个数）C(计算管段其它器具当量数)q1（传统计算结果，L/s）q2（转化计算结果,L/s）12.562.5332.722.6352.872.72103.193.19304.164.26504.894.961006.286.342008.38.2650012.3612.40100016.9716.92200023.523.48可见由两种方法计算出的设计流量结果十分接近，完全满足我们在计算管径时的精度要求。同理我们也对设计管段自闭阀个数从1—300范围内也进行了验证，结果同样是令人满意的的。转化计算的设计流量与传统公式计算的设计流量仅在器具很少（其它当量C小于5）时仅有不到2%的偏差。随着设计管段其它当量数增大，偏差减小。基本都在0.5%以下。完全满足计算管径工作的要求。不失为给水系统水力计算的一种简单快捷的有利工具。（文章来源Gotoread.com浏览网作者马宁）