談供熱直埋熱水管道摩擦力的計(jì)算

閆 永 波

(太原理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024)

談供熱直埋熱水管道摩擦力的計(jì)算

閆 永 波

(太原理工大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024)

通過對(duì)新舊規(guī)程中供熱直埋熱水管道摩擦力的計(jì)算分析，得出同條件下新規(guī)程單長(zhǎng)摩擦力減小了很多，且考慮了地下水位對(duì)管道摩擦力的影響，指出摩擦力的變化直接影響到管道過渡段長(zhǎng)度、自由端熱伸長(zhǎng)以及補(bǔ)償器的選擇等，其計(jì)算數(shù)據(jù)關(guān)系到管網(wǎng)的安全運(yùn)行，具有重要的實(shí)用價(jià)值。

供熱直埋管道，摩擦力，過渡段，熱伸長(zhǎng)

0 引言

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJJ/T 81-2013城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程于2014年2月1日正式實(shí)施。

對(duì)供熱直埋熱水管道摩擦力的計(jì)算進(jìn)行了調(diào)整，摩擦力大小與CJJ/T 81-98城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程中同樣條件下計(jì)算數(shù)值有了很大的變化，并且考慮了地下水位對(duì)管道摩擦力的影響。摩擦力的大小直接影響著過渡段長(zhǎng)度和管道自由端的熱伸長(zhǎng)等，關(guān)系到管網(wǎng)的安全運(yùn)行。

1 CJJ/T 81-2013單長(zhǎng)摩擦力的計(jì)算[1]

保溫管外殼與土壤之間的單位長(zhǎng)度摩擦力應(yīng)按下式計(jì)算：

(1)

K0=1-sinφ

(2)

其中，F(xiàn)為單位長(zhǎng)度摩擦力，N/m；μ為摩擦系數(shù)；Dc為外護(hù)管外徑，m；σv為管道中心線處土壤應(yīng)力，Pa；G為包括介質(zhì)在內(nèi)的保溫管單位長(zhǎng)度自重，N/m；ρ為土壤密度，可取1 800 kg/m3；g為重力加速度，m/s2；K0為土壤靜壓力系數(shù)；φ為回填土內(nèi)摩擦角，砂土可取30°。

土壤應(yīng)力應(yīng)按下列公式計(jì)算：

1)當(dāng)管道中心線位于地下水位以上時(shí)的土壤應(yīng)力：

σv=ρ×g×H

(3)

2)當(dāng)管道中心線位于地下水位以下時(shí)的土壤應(yīng)力：

σv=ρ×g×Hw+ρsw×g(H-Hw)

(4)

式中：ρsw——地下水位線以下的土壤有效密度，可取1 000 kg/m3；H——管道中心線覆土深度，m；Hw——地下水位線覆土深度，m；其余符號(hào)同上。

保溫管外殼與土壤之間的摩擦系數(shù)應(yīng)根據(jù)回填條件確定，可按表1采用。

表1 保溫管外殼與土壤間的摩擦系數(shù)

2 CJJ/T 81-98單長(zhǎng)摩擦力的計(jì)算[2]

CJJ/T 81-98城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程規(guī)定，直埋敷設(shè)預(yù)制保溫管與土壤的摩擦力采用式(5)計(jì)算：

F=(h+Dc/2)ρgμπDc

(5)

其中，h為管頂埋深，m；其余符號(hào)同上。

3 單長(zhǎng)摩擦力計(jì)算對(duì)比

(6)

表2 舊規(guī)程單長(zhǎng)摩擦力計(jì)算數(shù)值表

表3 新規(guī)程單長(zhǎng)摩擦力計(jì)算數(shù)值表

計(jì)算結(jié)果顯示：當(dāng)h=1.5m時(shí)，比值為1.424。當(dāng)h取值在0.6 m～3 m時(shí)，比值為1.511～1.424。隨著埋深的增加比值減小，且隨著管徑的增加比值增大。由此可見，新規(guī)程單長(zhǎng)摩擦力比原規(guī)程單長(zhǎng)摩擦力減小了很多。

下面對(duì)埋深0.6 m～1.5 m，管徑40～500，摩擦系數(shù)為0.2的供熱直埋熱水管道，分別采用CJJ/T 81-98和CJJ/T 81-2013計(jì)算管道的單長(zhǎng)摩擦力，見表2和表3。

由表2和表3可知，新規(guī)程單長(zhǎng)摩擦力減小了很多，管徑越大埋深越淺，單長(zhǎng)摩擦力減小的幅度越大。

4 結(jié)語(yǔ)

從新舊規(guī)程單長(zhǎng)摩擦力計(jì)算數(shù)值可知，單長(zhǎng)摩擦力有很大的改變，其直接影響到過渡段長(zhǎng)度、管道自由端的伸長(zhǎng)量、補(bǔ)償器的選擇、固定墩的受力以及彎頭、變徑、折點(diǎn)、三通的壽命。故摩擦力值的大小關(guān)系到管網(wǎng)的安全運(yùn)行，其具有重要的意義。

[1] CJJ/T 81-2013，城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程[S].

[2] CJJ/T 81-98，城鎮(zhèn)直埋供熱管道工程技術(shù)規(guī)程[S].

[3] [丹麥]蘭德勞夫皮.區(qū)域供熱手冊(cè)[M].賀 平,王 剛，譯.哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社,1998:119-120.

Discussion on the friction computation of directly buried heat supply pipeline

YAN Yong-bo

(Taiyuan Technology University Building Design Academy, Taiyuan 030024, China)

Through analyzing friction computation of directly buried heat supply pipeline in old and new norms, the paper concludes that: single friction reduces by considering the impact of underground water level for pipeline friction， friction alteration directly influences pipeline transition section length, free heat elongation and compensator selecting and so on， the computation data will be some relationship with pipeline safety operation. Thus, it has important application value.

directly buried heat supply pipeline, friction, transition section, thermal elongation

1009-6825(2014)36-0127-02

2014-10-16

閆永波(1981- )，男，工程師

TU833.12

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