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論文--“管道及配件阻力系數(shù)的取值對虹吸排水系統(tǒng)計算結(jié)果的影響”

時間：2010-11-4

管道及配件阻力系數(shù)的取值對虹吸排水系統(tǒng)計算結(jié)果的影響

趙力軍1 Goh(吳俊汐)2 艾旭3 廖國健3 （1.廣州市設(shè)計院 2.Fast Flow LTD 3.捷流技術(shù)工程（廣州）有限公司）

摘要:

隨著虹吸排水系統(tǒng)在國內(nèi)建筑行業(yè)內(nèi)的廣泛應(yīng)用，眾多虹吸排水系統(tǒng)廠商應(yīng)運而生，同時帶來一些問題及思考。其中虹吸系統(tǒng)應(yīng)用的管材種類及配件的規(guī)格繁多，其阻力系數(shù)的確立及使用會對系統(tǒng)設(shè)計的成敗造成一定影響。目前，大多數(shù)計算為圖方便或缺少實測數(shù)據(jù)往往只采用教科書上提供的經(jīng)驗常數(shù)，從而導(dǎo)致計算結(jié)果與實際情況產(chǎn)生偏差。因此，除了計算公式及軟件模型的建立外，所使用材料及配件的實測阻力系數(shù)也是決定虹吸系統(tǒng)計算結(jié)果是否準(zhǔn)確可靠的一個關(guān)鍵因素。

關(guān)鍵詞:阻力系數(shù),沿程水頭損失,局部水頭損失,虹吸,伯努利方程。

1.虹吸排水系統(tǒng)設(shè)計計算的原理

虹吸雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計是以滿管流作為理論基礎(chǔ)，使用流體不可壓縮的能量守衡定律伯努利方程進行系統(tǒng)設(shè)計計算，利用建筑高度為有效工作水頭，雨水通過排水管道排水產(chǎn)生壓力在立管段產(chǎn)生負(fù)壓帶動整個系統(tǒng)持續(xù)排水。如下面的伯努利方程計算所示，方程中壓力和水頭損失兩大因素為未知數(shù)，而水頭損失中包含沿程損失和局部損失兩方面因素。

伯努利方程：

2.水頭損失的計算

按既定的設(shè)計排水量為條件設(shè)計虹吸雨水排水系統(tǒng)的管徑，需要明確計算出系統(tǒng)中沿程損失及局部損失，沿程水頭損失計算公式與局部水頭損失計算公式（如公式1和2所示）。計算的關(guān)鍵在于 和 的數(shù)據(jù)，這可從國家現(xiàn)行規(guī)范及技術(shù)手冊中查得一般管道材質(zhì)的摩阻系數(shù)和簡單的局部阻力系數(shù)。

公式1： ； 公式2： ；

3. 阻力系數(shù)的常規(guī)取值

管道系統(tǒng)中的阻力系數(shù)包含管道的摩阻系數(shù)和配件的局部阻力系數(shù)。目前設(shè)計采用的虹吸雨水排水管材及管件五花八門，除個別廠家可提供專用的虹吸雨水排水管材及配件外，大多數(shù)都采用其它管材及配件來替代。現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范中對這些種類繁多的不同排水管材的摩阻系數(shù)和配件的局部阻力系數(shù)多為一筆帶過，只在設(shè)計技術(shù)手冊中略為提供一部分?jǐn)?shù)據(jù)供參考。

4.阻力系數(shù)的正確取值

虹吸雨水排水系統(tǒng)的設(shè)計依據(jù)為不可壓縮流體的伯努利方程，精確阻力系數(shù)的使用是系統(tǒng)設(shè)計成敗的關(guān)鍵因數(shù)之一。從設(shè)計技術(shù)手冊及規(guī)范獲得的部分阻力系數(shù)值，只能用于一般的粗略計算，虹吸供應(yīng)商使用的所有管道及配件的實測阻力系數(shù)才可作為深化設(shè)計計算的依據(jù)。

5.計算結(jié)果差異的實例

要使虹吸雨水排水系統(tǒng)設(shè)計計算安全可靠，則需要強而有力的數(shù)據(jù)作后盾支持。阻力系數(shù)的正確使用在虹吸系統(tǒng)中的重要性體現(xiàn)在每個節(jié)點的計算，阻力系數(shù)稍有不正確，各節(jié)點累計偏差的傳遞會影響系統(tǒng)最終的效果。以下列出的例子可說明選用不同的異阻力參數(shù)，經(jīng)計算后兩系統(tǒng)的工況將會出現(xiàn)截然不同的結(jié)果。

6.結(jié)論

現(xiàn)國內(nèi)正興起建筑屋面虹吸雨水排水技術(shù)的應(yīng)用。若虹吸廠家的系統(tǒng)設(shè)計中未能提供準(zhǔn)確的阻力參數(shù)及可靠的依據(jù)的話，則其使用管道及配件的阻力參數(shù)的可靠性存在著質(zhì)疑。

綜上所述，虹吸雨水排水系統(tǒng)應(yīng)用的管材及管件是多樣性的，依據(jù)系統(tǒng)設(shè)計的特點及精確要求，使用的阻力參數(shù)必須可靠并準(zhǔn)確。在虹吸系統(tǒng)設(shè)計計算的過程中，通過大量的實驗測量獲得準(zhǔn)確的管道及配件阻力數(shù)據(jù)是最基礎(chǔ)的工作之一，這個工作繁復(fù)、耗時和耗資巨大，有沒有做這樣細致的基礎(chǔ)工作是衡量一個設(shè)計是否可靠的非常關(guān)鍵的依據(jù)之一。

上述內(nèi)容為論文的部分，更詳細的內(nèi)容請咨詢捷流技術(shù)工程（廣州）有限公司。

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