大口徑硬聚氯乙烯(PVC-U)纏繞管的流速和流量可按曼寧(Maning)公式計(jì)算:
Q=vA v=R2/3i1/2/n
式中:Q——流量,m3/s;
v----流速,m/s;
A——水流斷面面積,m2;
i——水力坡降;
n——粗糙系數(shù);
R——水力半徑,m,
R=A/ρ ρ----濕周(流水有水部分弧長(zhǎng)),m。
一、 滿流條件時(shí): A=πD2/4 ρ=πD 則R=A/ρ=D/4 流速 v=(D/4)2/3i1/2/n 流量 Q=VA 式中:D----管徑,m;
二、 非滿流條件時(shí):先根據(jù)充滿度(h/D)求出管道斷面水深圓心角θ。
則cos(θ/2)=(D/2-h)/(D/2) θ=2*acos[(D/2-h)/(D/2)]
非滿流時(shí)的流速比: β0.667=[(1-sinθ/θ)/4]0.667
非滿流時(shí)的流量比: α?β0.667=[(θ-sinθ)/8]×[(1-sinθ/θ)/4]0.667 見(jiàn)下圖
計(jì)算時(shí)根據(jù)不同充滿度計(jì)算出流速比和流量比,乘以滿流時(shí)的流速和流量。就得到了不同充滿度的流速和流量。計(jì)算示例:某工程采用DN1000的PVC纏繞管,管道的充滿度為0.75,水力坡降為1‰,計(jì)算流速和流量。
解: PVC纏繞管的粗糙系數(shù)n=0.009
(1) 滿流時(shí)的流速和流量 v=(D/4)2/3i1/2/n =(1/4)2/3×0.0011/2/0.009 =1.3944 m/s Q=vA =v×πD2/4 =1.3944×3.14×1/4 =1.095 m3/s
(2) 充滿度為0.75時(shí)的流速和流量
管道斷面水深圓心角 θ=2*acos[(D/2-h)/(D/2)] =4.189
流速比: β0.667=[(1-sinθ/θ)/4]0.667 =1.1335
流量比: α?β0.667=[(θ-sinθ)/8]×[(1-sinθ/θ)/4]0.667 =0.9119
所以充滿度為0.75時(shí)的流速為: v?β0.667= 1.3944×1.1335 = 1.58 m/s
流量: Q ?v?β0.667 = 1.095×0.9119 = 0.9985 m3/s