钢塑复合管输送流体的经济性分析

郭 震 环

(太原市热力公司，山西 太原 030012)

钢塑复合管输送流体的经济性分析

郭 震 环

(太原市热力公司，山西 太原 030012)

利用公式对钢塑复合管与钢管的沿程阻力系数及单长沿程阻力损失进行了计算，通过分析得出阿里特苏里公式适合钢塑复合管水力计算，指出在内径、流量、比摩阻一定的情况下，钢塑复合管与钢管相比，输送能耗可减小一半，输送能力可增加34.2%～54.3%。

钢塑复合管，输送，系数，钢管

钢塑复合管与钢管的内表面粗糙度不同，且耐腐蚀和耐摩擦性能有很大区别，所以掌握钢塑复合管的水力特性具有重要的经济效益和社会效益。

1 沿程阻力系数

阿里特苏里公式中当Re很小时括号内的第一项可忽略，公式实际上成为勃拉修斯光滑区计算公式[1]：

(1)

对室外热水网路，水在钢管热水网路中的流动状态，大多处于阻力平方区内。除式(1)外，普遍使用的是希弗林松计算公式[1]：

(2)

从式(2)可得，钢管摩擦阻力系数只与钢管的相对粗糙度有关，而与雷诺数无关。由于它的形式简单，计算方便，因此，工程常采用。下面对不同流速下，式(1)计算摩擦阻力系数值与式(2)计算值进行比较，见表1。

表1 不同流速下的摩擦阻力系数λ(一)

由表1可得，随着流速的增加式(1)的摩擦阻力系数值减小，且趋于式(2)计算值。从式(1)和式(2)可知，当雷诺数达到一定程度时，两式计算值相等，在流速0.5 m/s及以上时，其误差在2.5%以内，且随着流速的增加，其误差越小，根据流体的流动规律，流动状态处于紊流粗糙区(阻力平方区)的流体，其摩擦阻力系数只与相对粗糙度有关，故选择式(2)作为供热系统二次网钢管的摩擦阻力系数的计算公式比较适合。

下面对供热系统二次网钢管的摩擦阻力系数与复合管的摩擦阻力系数进行对比分析，其计算值见表2。由于管径，流量一定的情况下，摩擦阻力系数之比也是单为管长摩擦阻力(比摩阻)之比。由表2可得，流速0.5 m/s下，钢塑复合管沿程阻力损失大约是钢管的58.9%；流速1.0 m/s下，钢塑复合管沿程阻力损失大约是钢管的51.3%；流速1.5 m/s下，钢塑复合管沿程阻力损失大约是钢管的48.1%；流速2.0 m/s下，钢塑复合管沿程阻力损失大约是钢管的46.0%；流速2.5 m/s下，钢塑复合管沿程阻力损失大约是钢管的44.7%；流速3.0 m/s下，钢塑复合管沿程阻力损失大约是钢管的43.8%。从以上分析可得随着流速的增加钢塑复合管的水力输送能力的优势也在扩大。在内径、流量一定的情况下，其输送能耗大约能减小一半。当钢塑复合管和钢管都处于阻力平方区时，根据式(2)计算摩擦阻力系数，钢管摩擦阻力系数是钢塑复合管的2.659倍，故钢塑复合管具有巨大的节能潜力。

表2 不同流速下的摩擦阻力系数λ(二)

2 单长沿程阻力损失

在相同单长摩擦阻力下，钢塑复合管和钢管输送量的增加能力。每米管长的沿程损失(比摩阻)，可用流体力学的达西·维斯巴赫公式进行计算[2，3]：

(3)

其中，λ为管段的摩擦阻力系数；ρ为热媒的密度，kg/m3。

从式(3)中可以看出，在管径和流量一定的情况下，摩擦阻力系数是影响管道沿程阻力损失的主要因素，并且摩擦阻力系数与管道比摩阻成正比。

由式(1)和式(3)可得钢塑复合管每米管长的沿程损失见式(4)：

(4)

由式(2)和式(3)可得钢管每米管长的沿程损失见式(5)：

(5)

根据式(4)和式(5)得相同比摩阻下，钢管与复合管流速对应值，见表3。

表3 相同比摩阻下，钢管与复合管流速对应值 m/s

由表3可得，在相同比摩阻下，钢管流速0.5 m/s时，钢塑复合管流速流量比钢管流量增加34.2%；钢管流速1.0 m/s时，钢塑复合管流速流量比钢管流量增加43.8%；钢管流速1.5 m/s时，钢塑复合管流速流量比钢管流量增加48.5%；钢管流速2.0 m/s时，钢塑复合管流速流量比钢管流量增加51.3%；钢管流速2.5 m/s时，钢塑复合管流速流量比钢管流量增加53.1%；钢管流速3.0 m/s时，钢塑复合管流速流量比钢管流量增加54.3%；从以上分析可得随着流速的增加钢塑复合管的水力输送能力的优势也在扩大。在内径、比摩阻一定的情况下，其输送能力增加34.2%～54.3%。

3 结语

钢塑复合管用于供热二次网，其流体流动状态处于紊流过渡区，与钢管输送热水处于紊流粗糙区不同，故摩擦阻力系数计算也不同。通过对比分析得阿里特苏里公式适合钢塑复合管水力计算，经过与钢管的水力计算对比分析得，在内径、流量一定的情况下，其输送能耗大约能减小一半；在内径、比摩阻一定的情况下，其输送能力增加34.2%～54.3%。

[1] 蔡增基,龙天渝.流体力学泵与风机[M].第5版.北京：中国建筑工业出版社,2009.

[2] 石兆玉.供热系统运行调节与控制[M].北京：清华大学出版社,1994.

[3] 贺 平,孙 刚.供热工程[M].第4版.北京：中国建筑工业出版社,2009.

Economic analysis of steel plastic composite pipe conveying fluid

GUO Zhen-huan

(TaiyuanHeatingPowerCo.,Ltd,Taiyuan030012,China)

This paper calculated the frictional resistance coefficient of steel plastic composite pipe and the single long frictional resistance loss using the formula, through the analysis gained the Alite Soviet formula suitable for steel plastic composite pipe hydraulic calculation, pointed out that under the situation of specific diameter, flow, frictional resistance, compared with steel plastic composite pipe and steel pipe, the transport energy consumption reduced by half, the conveying capacity could be increased by 34.2%～54.3%.

steel plastic composite pipe, conveying, coefficient, steel pipe

1009-6825(2014)03-0144-02

2013-11-18

郭震环(1970- ),男,工程师

TU833

A