给水系统中PE管与钢管-铸铁管-水泥管的应用比较分析研究.doc

给水系统中PE管与钢管、铸铁管、水泥管的应用比较PE管。 PE管又称聚乙烯管。国外从20世纪40年代初就已大规模应用PE管输送城市自来水。PE管现已发展成为一种成熟的管材，国外发达国家聚乙烯自来水管道应用率已达95%以上。我国从80年代初期开始这方面的研究工作。目前，全国已有上百个城市不同程度采用PE管输送自来水，并取得了良好的效果，同时也积累了成熟的经验。PE管的优势越来越受到关注，传统的钢管、铸铁管、水泥管受到了挑战。下面就PE管，钢管、铸铁管、水泥管在给水系统中的应用作一下简单的比较。 1． 1．1????PE 钢管耐腐蚀性能差，敷设在地下时需要采取防腐措施，如沥青玻璃布，环氧煤沥青，牺牲阳极保护法等，而PE管则同铸铁管、水泥管一样无须采取防腐措施，施工时既节约了资金又节省了时间。钢管使用寿命为20年，铸铁管为40年，水泥管使用寿命为30年，PE管则为50年，因此使用PE管可使管网改造时间延长，其一次性投资的经济效果好于钢管和铸铁管、水泥管。 PE管的耐腐蚀性非常好。例如：在20℃条件下，它可以安全输送浓度为98%的硫酸。这在球墨铸铁管是不可想象的。球墨铸铁管的耐腐蚀性相对较差，从使用寿命来看它无法达到PE管的水平。而且在整个管道系统的使用维护方面球墨铸铁管必须付出防腐处理费，后期维护费用等。由此可见，维护费用为零的PE管时管材使用的最佳选择。 1．2????PE 自来水管网在施工过程中，根据策划，设计的要求，需要设置坡度和角度。钢管为保持坡度和角度，需要采用三通及45°，90°，135°弯头等标准管件，从而增加了管件和接口数量。铸铁管、水泥管接口虽具有一定的可挠性，但其可挠度只允许在≥6°的范围内进行调节。PE管由于其自身具有较好的柔韧性，可以蜿蜒敷设，在允许的弯曲半径内无须弯头即可绕开障碍物，减少弯头，利用PE管的柔韧性进行转弯，可有效得降低节点水头损失。PE管容许弯曲半径见表1。由于其柔韧性好，较之钢管、铸铁管、水泥管对由于路面载荷的变化及地震等因素，有更好的适应性。 表1 PE管道容许弯曲半径 管道公称外径D（mm） 容许弯曲半径R（mm） D≤50 mm R≥30D 50D≤160 mm R≥50D 160D≤250 mm R≥70D 注：表1为常温下，当管上无承接头时，PE管的容许弯曲半径。当管道上有承插接头时，容许弯曲半径不小于125D。 1．管道的技术可行性分析 流速计算：式中??di:管材内径（m）u：管内水的平均流速（m/s）?Q：管材输水量（m3/s） 球墨铸铁管DN800（K9级）流速=1.15?m/s混凝土管DN800?流速=1.15?m/s PE管材流速 Φ800×19.6mm（0.63Mpa）管材=1.27米/秒结果表明,三种管材流速均在经济流速范围之内,是可行的。水力计算：球墨铸铁管水力计算球墨铸铁管内流速＜1.2?m/s时，单位水头损失可由下式计算。 式中:：每米管道的水头损失(米)：管材内径（m）：管内水的流速（m/s）代入得水力坡降系数??=0.0029m钢筋混凝土管水力计算 流速系数C可按下式计算 式中:：每米管道的水头损失(米)；：管材内径（m）；R：水力半径?满流取d/4；：管内水的流速（m/s）；C：流速系数。代入得单位水头损失??=0.00222m PE管材水力计算 塑料管的沿程损失可计算如下：水力摩阻系数λ由下式计算 先确定管内流体的雷诺数Re=966216式中???Re：管内流体的雷诺数di:管材内径（m）u：管内水的流速（m/s）υ：水在20℃下的粘度=1×10-6??（m2/s） 故Φ800×19.6mm管材λ=0.011 沿程水头损失由下式计算：=0.0012米水柱结果表明，P管材由于内壁相当光滑，单位长度水头损失小于同口径铸铁管材或混凝土管，可有效降低水泵的扬程，节约运行成本。水锤压力计算：对停泵水锤压力增值可由以下公式计算： 其中压力波回流速度 式中：水锤压力（m）?????????：流速变化，取平均流速a：压力波回流的速度（m/s）：水的重力密度取10×103N/m3?K：水的体积模量取2200×106N/m2Ep：管材的弹性模量，P管材取3000×106N/m2，球墨铸铁管材160000×106N/m2，混凝土管取206000×106N/m2di：管材内径en：管材壁厚压力波回流速度计算：球墨铸铁管材=889.8m/s 则水锤压力增值?=104.4米水柱钢筋混凝土管??????=1374m/s 则水锤压力增值=161米水柱PE管材??Φ800×19.6mm：??=267m/s水锤压力增值=35米水柱计算结果表明：因为P管材较球墨铸铁管材、钢筋混凝土管材具有更低的弹性模量，水锤压力的增值明显降低，可有效防止水锤压力波动对管材本身造成的危害，提高