目 錄

一、幾點說明. 1

第一題 這本書有什麼用處？... 1

第二題 管道的直徑怎樣叫法？... 1

第三題 怎樣選擇管道材料？... 3

二、管道水力計算. 5

第四題 什麼叫做管道的流量？怎樣計算管道的流量？... 5

第五題 在流速相等的條件下，Dg200管子的流量是Dg100管子的流量的幾倍？... 6

第六題 有沒有簡單的方法，可以記住各種管子的大致流量？... 7

第七題 管道里的流速有沒有限制？... 7

第八題 管道里的流量不變，他的流速會不會變化？... 8

第九題 壓力和流速究竟有什麼關(guān)系？... 8

第十題 壓力表上的壓力大小用公斤表示（例如2公斤的壓力），另外，我們又常說多少高水柱壓力（例如5米高水柱的壓力），它們之間有什么關(guān)系？... 9

第十一題 壓力差和管道的阻力有什么不同？... 9

第十二題 管子的阻力怎樣計算？... 10

第十三題 怎樣使用鑄鐵管水力計算表？... 11

第十四題 表4的鑄鐵管水力計算表做了哪些簡化，會不會影響計算的準(zhǔn)確度？... 13

第十五題 從鑄鐵管水力計算表可以找到那些規(guī)律?. 14

第十六題 知道管道阻力的規(guī)律有什么用處？... 15

第十七題 怎樣具體利用表4進(jìn)行計算？... 15

第十八題 表4查不到的流量、流速和阻力，應(yīng)該怎樣計算？... 16

第十九題 在實際工作中，究竟怎樣體現(xiàn)一段管道的壓力差產(chǎn)生一定的管道流速？... 18

第二十題 管道的總阻力包括哪些部分？... 19

第二十一題 管道的局部阻力應(yīng)該怎樣計算？... 19

第二十二題 究竟實際管道的阻力應(yīng)該怎樣計算？... 20

第二十三題 局部水頭損失(局部阻力)的計算比較麻煩，有沒有簡化的計算方法？... 24

第二十四題 在一條用口徑的管道上，兩頭的壓力差定了后，管道里的流量和流速也就定了。 24

那么，管道兩頭真正的壓力究竟反映什么要求？... 24

第二十五題 鋼管的阻力能不能用表4來計算？... 25

第二十六題 小管徑鋼管的阻力怎樣計算？... 26

第二十七題 鑄鐵管水力計算表(表4)對于其它的管材和流動物資的阻力計算由沒有用處？ 27

第二十八題 蒸汽管的流量和阻力怎樣計算？... 28

第三十題 混凝土排水管道的流量和流速怎樣計算？... 31

三、水泵選擇. 33

第三十一題 什么叫作水泵的總揚程？... 33

第三十二題 什么叫作水泵的吸水揚程？... 33

第三十三題 水泵的型號怎樣表示法？... 34

第三十四題 水泵的性能包括哪些項目？... 35

第三十五題 怎樣從水泵型號，估計出水泵的流量？... 39

第三十六題 怎樣選擇水泵的型號？... 40

第三十七題 再作設(shè)備計劃的時候，管線還未定，怎樣選水泵？... 41

第三十八題 離心式水泵為什么能吸水？... 42

四、管件. 44

第三十九題 光滑萬頭的長度(即彎曲部分)怎樣定？怎樣計算？... 44

第四十題 焊接彎頭的尺寸是怎樣定的？下料總長度怎樣計算？... 45

第四十一題 斷節(jié)的長度怎樣計算？... 47

第四十二題 為了在鋼管上畫出斷節(jié)，必須先畫出斷節(jié)的展開圖來，展開圖是怎樣畫出來的？ 49

第四十三題 應(yīng)用表18焊接彎頭尺寸和表19斷節(jié)展開尺寸時，應(yīng)注意哪些問題？... 51

第四十四題 三通和四通的管件展開圖怎樣畫法？... 52

第四十五題 異徑管(同圓心的大小頭)的展開圖怎樣畫法？... 55

第四十六題 偏心異徑管(偏心的大小頭)的展開圖怎樣畫法？... 56

第四十七題 為什么要計算鋼管受熱后膨脹的長度？應(yīng)該怎樣計算？... 58

第四＋八題 方形伸縮器的尺寸是怎樣決定的？怎樣選用？... 58

一、幾點說明

第一題 這本書有什麼用處？

管道工人和新參加管道設(shè)計、施工人員、在實際工作中，經(jīng)常碰到一些管道和水泵方面的設(shè)計和計算問題，但在這方面還沒有比較通俗的參考書。作者針對這一情況編寫了這本書。書中除介紹有關(guān)管道和水泵的基本知識外，還列出了有關(guān)管道和水泵設(shè)計、計算的基本數(shù)據(jù)。可作為一本簡易參考資料使用。

全書共有四十八個題例，包括三個基本內(nèi)容：第一、管道簡易設(shè)計和計算方法，以室外給水鑄鐵管為主，但也介紹了工業(yè)鍋爐蒸汽管及其它一些常用管道的計算知識；跌入、水泵的選型；第三、在管道安裝過程中經(jīng)常碰到的一些問題，如鋼制管道零件的加工尺寸及蒸汽管道伸縮器的選用數(shù)據(jù)等，鋼制管件包括彎頭管、三通管、四通管（以下簡稱彎頭、三通、四通）以及同心、偏心大小頭異徑管等。

第二題 管道的直徑怎樣叫法？

管道的直徑有兩種叫法，一種叫它的內(nèi)徑，一種叫它的外徑。

鑄鐵管和一般的鋼管（指白鐵管或黑鐵管，又稱水、煤氣管）的內(nèi)徑又叫做公稱通徑，用Dg表示，D是代表直徑的意思，g是“公”字拼音的第一個字母。一般說，管子直徑是它的內(nèi)徑，用毫米表示。例如：直徑100毫米的管子，可以表示成Dg100管子。但要注意管子的真正內(nèi)徑和它的公稱通徑往往是不相等的，有的相差比較大。當(dāng)我們計算管子橫斷面的準(zhǔn)確面積時，就應(yīng)該用真正的內(nèi)徑，不能用公稱通徑。

另外，還有一種叫法，把管子叫成幾吋的管子。吋，讀稱英寸。1吋可以折合成25毫米，所以Dg100的管子也叫做4吋管。

表1-1列出白鐵管和黑鐵管管徑的對照尺寸（白鐵管指鍍鋅鋼管，黑鐵管指一般鋼管）。從表中看出Dg100的管子，真正的內(nèi)徑為106毫米，Dg150毫米的管子，真正內(nèi)徑為156毫米。表1-2為普通壓力鑄鐵管（簡稱普壓鑄鐵管）的部分管徑的尺寸對照。由表中可以看出，這種鑄鐵管的公稱通徑和它們的真正內(nèi)徑是一致的。

白鐵管和黑鐵管尺寸 表1-1

鑄鐵管（普通壓力）尺寸 表1-2

表1-1和表1-2列出的各種管道，承受的工作壓力都是7.5公斤/厘米2,是一種常用的管道，所以叫做普壓管。當(dāng)工作壓力增加或減少，管壁就要相應(yīng)地加厚或減薄。但這種高壓和低壓的管道，它們的外徑和公稱通徑相同的普壓管的外徑是一樣的，所以，管壁的加厚或減薄只是引起真正內(nèi)徑的縮小和加大。

內(nèi)徑大致相同的同一種管道，它們的外徑都是相同的，這使管道尺寸的一般規(guī)律。這也就是公稱通徑和真正內(nèi)徑不一致的原因。再鑄鐵管和一幫昂觀眾，由于壁厚變化不大，公稱通徑的數(shù)值比較簡單，用起來也方便，所以采用公稱通徑的叫法。但由于管壁變化幅度較大的管道，一般就不采用公稱通徑的叫法了。無縫鋼管就是典型例子。

同一外徑的無縫鋼管，它的壁厚有十幾種的規(guī)格。例如，外徑108毫米的無縫鋼管，壁厚從3毫米一直到9毫米，真正的內(nèi)徑在102～90毫米范圍內(nèi)變化，這樣，就沒有一個合適的尺寸可以代表內(nèi)徑。所以無縫鋼管的規(guī)格一般用“外徑ⅹ壁厚”來表示。例如108ⅹ4和108ⅹ6的無縫鋼管，外徑皆為108毫米，壁厚分別為4及6毫米。管壁很厚的無縫鋼管只用在壓力很高的管道上。其管壁厚度都在3.5～8毫米范圍內(nèi)，而且只應(yīng)用于蒸汽管道和制造管道零件。可參考表10及表18等的無縫鋼管尺寸。

為什麼不按公稱通徑加工管子的內(nèi)徑呢？因為，加工管子時把管子的外徑制造成一樣大小好做接頭，但當(dāng)管子承受的壓力不同的時候，就要改變管壁的厚度，這樣，管子的內(nèi)徑就相應(yīng)地發(fā)生變化了。所以，不要按公稱通徑加工管子的內(nèi)徑。

第三題 怎樣選擇管道材料？

表2是一個選擇管道的參考資料。表中：白鐵管指鍍鋅鋼管，黑鐵管指一般鋼管；Pg表示公稱壓力（P代表壓力，g代表“公”字拼音的第一個字母），單位為公斤/厘米2；t表示攝氏溫度的度數(shù)；Pg最高為13公斤/厘米2，指一般工業(yè)鍋爐的壓力。某一種管材所適用的范圍，在表中由不同的面積形狀反映出來。例如，室外管道輸送公稱壓力9～13公斤/厘米2的飽和蒸汽，從Dg25到Dg150應(yīng)用無縫鋼管；從Dg25到Dg150的白鐵管和黑鐵管可以用于室內(nèi)、外的凝結(jié)水和室內(nèi)給水；Dg25和Dg50的白鐵管和黑鐵管可以用于室內(nèi)、外的熱水和給水;Dg80以上的室外給水管應(yīng)用鑄鐵管和石棉水泥管；Dg80到Dg150的熱水管應(yīng)用無縫鋼管。

管道材料的選擇 表2

二、管道水力計算

第四題 什麼叫做管道的流量？怎樣計算管道的流量？

一根水管，在一定的時間內(nèi)，流過一定體積的水，這個水的立方米的數(shù)值就是管子的流量。例如，在一小時內(nèi)流過1立方米的水，就叫做1小時1立方米的流量，用米3/時表示流量的單位（時間也可改用1秒，1分甚至1天，體積也可以改用升或毫升等，這樣可以組成其它的流量單位，如米3/秒、升/秒等）。管子里的流量，是由管子的橫斷面的面積和水流的速度相乘得來的。每小時的流量公式如下：

流量=3600ⅹ管子面積ⅹ流速

管子面積=3.14ⅹ(半徑)2

或 管子面積=0.785ⅹ(半徑)2

式中 流量單位為米3/時；流速單位為米/秒；半徑或直徑單位為米；3600是1小時折合成的秒數(shù)。因為面積(米2)ⅹ流速（米/秒）的結(jié)果得米3/秒，指1秒鐘內(nèi)的流量，因此，折合成1小時的流量米3/時，就要乘上3600這個數(shù)。

例1 Dg100的管子，流速為1米/秒時，流量是多少？

解 流量=3600ⅹ管子面積ⅹ流速。先把直徑換算成米，管子面積= 0.785*(100/1000)平方=0.785*0.1平方＝0.00785平方米。

則 流量=3600ⅹ0.00785ⅹ1=28.3米3/時

注意，上式不僅適用于水，也適用于其它液體或氣體。如果管道里流的是水，我們計算的就是多少米3/時的水，如果流的是蒸汽，我們算得的就是多少米3/時的蒸汽。

流量，也可以用重量來表示。因為1米3的水恰好是1噸，所以我們又把水管的1米3/時的流量，說成1噸/時的流量。例1，如果說的是水管，28.3噸/時。但如果說的是蒸汽管，就不能把1米3/時說成1噸/時了，因為1立方米蒸汽只有幾公斤重，而且蒸汽的重量是隨它的壓力變化的，例如，壓力為10公斤/厘米2的蒸汽，每立方米只有3.5公斤重，1米3/時的蒸汽流量只合5.5公斤/時。因此，如果28.3米3/時，是蒸汽流量，就應(yīng)該說成28.3ⅹ5.5=156公斤/時。

從上式可知，在管子直徑已定的情況下，如果管子里的流速變化的時候，流量也要跟著變化。變化的關(guān)系如下式：

例2 Dg100的管子，當(dāng)流速為1米/秒，流量為28.3噸/時，求流速2米/秒時，流量是多少？

解：

則：

第五題 在流速相等的條件下，Dg200管子的流量是Dg100管子的流量的幾倍？

由于直徑200是直徑100的兩倍，所以，有人往往會誤認(rèn)為Dg200管子的流量也是Dg100管子流量的兩倍，這是錯誤的。正確答案：Dg200管子的流量是Dg100管子流量的4倍。這是從下列公式推算出來的：

Dg200管子和Dg100管子分別代表大管子和小管子，所以：

上面公式，實際是管道流量公式的一個應(yīng)用，因為從流量公式可得

大管子流量=3600ⅹ0.785ⅹ(大管子直徑)2ⅹ流速

小管子流量=3600ⅹ0.785ⅹ(小管子直徑)2ⅹ流速

利用數(shù)學(xué)的演算方法，把兩個公式的兩邊相除，得：

然后再用小管子流量乘等式的兩邊，就得大管子流量的計算公式。這一公式還可以寫成：

因此，我們知道，在流速相等的情況下，一根Dg200管子可以頂4根Dg100管子使用，一根

Dg500管子可以頂4根Dg250管子使用(這里沒有考慮阻力不相等的問題,參看第十五題)。同樣計算：

這也就是說，一根Dg200管子可以頂16根Dg50管子使用。從上述情況看出，當(dāng)兩根管子流速相等時，兩根管子的流量各自與其直徑的平方成正比。

第六題 有沒有簡單的方法，可以記住各種管子的大致流量？

有的，如果我們記住Dg100為30噸/時，再利用管徑與流量的關(guān)系，其他管徑的管子流量就可以推算出來了。如Dg200管子的流量為22ⅹ30=120噸/時，Dg300管子的流量為32ⅹ30=270噸/時，Dg50管子的流量為 Dg25的管子流量為

這30噸/時的流量是怎樣來的？我們已知，當(dāng)流速為1米/秒時，Dg100管子的流量是28.8噸/時，那麼流量30噸/時的流速，只比1米/秒稍大一些，因此粗算時，我們可以認(rèn)為流速也是1米/秒，這樣好記又好算。

同樣，記住Dg100管子流量30噸/時的流速是1米/秒，其他流速的流量，也可以利用流速和流量的關(guān)系算出來。例如，當(dāng)流速提高為2米/秒時，流量就是2/1*30=60T/時，當(dāng)流速降為0.5米/秒時，流量就是0.5/1*30=15T/時， 因此，Dg100管子的流量算出來，其它管徑的流量也就同樣可以算出來。

第七題 管道里的流速有沒有限制？

管道里流速的大小是一個經(jīng)濟(jì)問題，同樣的管子，管子大流速就小，這時雖然輸送水的電費低了（參看下面流速與阻力的關(guān)系），但管子的費用就高了。相反，如果管子很小，雖然管子價錢低了，但經(jīng)常輸送水的電費高了。所以，這中間有一個最合算的流速（見表3）。

流速一般限制范圍 表3

表3的流量限制反映兩條規(guī)律，第一、管徑大的，流速可以用得高一點；第二、管道短的，流速也可以用得高一點。這時在一般條件下的參考。在特殊的情況下無論大官或小管，流速最大可以到2米/秒～3米/秒，也可以小到0.3米/秒。這要結(jié)合施工情況和管道長度以及水泵等具體工程條件靈活掌握。

第八題 管道里的流量不變，他的流速會不會變化？

這個問題應(yīng)該附加兩個條件才提得明確，第一、管子直徑?jīng)]有變化；跌入、在管道上沒有支管進(jìn)水，也沒有支管出水。有了這兩個條件可以得出答案：在這條管道上，任何一處的流速都是相等的，并且不會變化。

為什麼流速不變呢？因為流量是由流速和面積決定的，流量、流速和面積是互相配套的，這三個因素中，流量和面積不變，流速也不會發(fā)生變化。

這個問題的提出是因為：當(dāng)管子流水的時候，管道上每一處的壓力都是不同的（從壓力表上可以看出來），往往會使人錯誤認(rèn)為，流速和壓力一樣，也會跟著變化。

第九題 壓力和流速究竟有什麼關(guān)系？

管道里的壓力是順著水流的方向逐漸變小的。但是，管道的流速在流量不變的時候卻是不變的。我們討論壓力與流速的關(guān)系，實際是指管道上兩點間的壓力差和兩點間流速的關(guān)系。因為，當(dāng)管道兩點間的長度固定不變后，決定管道兩點間的流速是兩點的壓力差，而不是某一出單獨的壓力絕對大小值。壓力差大的時候，流速就一定大。反之，流速減小，壓力差也一定變小了。在弄清楚壓力差和流速的關(guān)系前，應(yīng)該先把壓力的概念和單位搞清。

第十題 壓力表上的壓力大小用公斤表示（例如2公斤的壓力），另外，我們又常說多少高水柱壓力（例如5米高水柱的壓力），它們之間有什么關(guān)系？

我們一般說2公斤壓力，這只是為了說起來方便，但不確切，嚴(yán)格地說，應(yīng)該是2公斤/厘米2，這是指在一個平方厘米的面積上壓有2公斤的力量，包括了一個面積的因素在里面。說得更確切一點，這是一個壓力強度。知道這個壓力強度之后，在任何大小面積上，壓的力量就可以算出來了。例如，在2厘米2上就有2ⅹ2=4公斤力量，在10厘米2的面積上就有2ⅹ10=20公斤力量。

水柱的高度，怎樣能折合成公斤/厘米2的壓力單位呢？這只要把壓在1厘米2面積上水柱的重量算出來就成了。例如，5米水柱在1厘米2面積上的體積為500(厘米)ⅹ1(厘米2)=500厘米3，重量為0.5公斤(因為1000厘米3水就是1升水，中1公斤)，所以5米水柱就折合成0.5公斤/厘米2的壓力。

這里提出了一個重要的換算問題，10米水柱壓力折合成多少公斤/厘米2？10米水柱在1厘米2面積上的體積為10ⅹ100厘米ⅹ1厘米2=1000厘米3=1升，重1公斤，所以10水柱壓力恰好折合為1公斤/厘米2的壓力。

1公斤/厘米2的壓力相當(dāng)于10米水柱的壓力，這時一個重要換算關(guān)系。根據(jù)這個關(guān)系，我們就可以進(jìn)行許多壓力的換算。例如，0.1公斤壓力折合成0.1ⅹ10米=1水柱的壓力，100毫米水柱(即為0.1米水柱)的壓力折合成0.1ⅹ1/10=0.01公斤的壓力。

為什麼要用水柱高來表示壓力呢？這有兩個原因：一個是為了便于計算阻力(這在以下問題中解答)。另一個是使我們對于壓力有一個概念。例如，一個10米水深的池子，池子底上的壓力就是10米水柱。同樣，如果水管的壓力是1公斤/厘米2，也就是10米水柱的壓力。這個10米水柱高怎樣體現(xiàn)呢？我們?nèi)绻谒艿拇怪狈较蚪右桓茏?，就可以看見這根垂直管子里的水位上升到10米的高度。這就給出了一個形象的概念。

總的說來，公斤/厘米2這個壓力單位給的是一個抽象的概念。米(水柱)這個壓力單位給出了一個形象的概念。水力學(xué)上又把水柱高度叫做水頭，所以，把5米水柱的壓力也就說成5米水頭。

第十一題 壓力差和管道的阻力有什么不同？

我們在管道上某一點接一個壓力表，所測得的讀數(shù)就是那一點的壓力。在水流動的時候，管道上的壓力是沿著水流的方向逐漸變小的。例如，在水泵的Dg150出水管上壓力是2公斤/厘米2，但到距這點200米遠(yuǎn)的地方壓力，可能下降成1.5公斤/厘米2。這2-1.5=0.5公斤/厘米2就是兩點間的壓力差。這個壓力差相當(dāng)于5米水柱，所以，把5米水柱的壓力也就說成5米水頭。

這5米水柱到哪里去了呢？因為，水在這200米管道里流動的過程中，水與管壁的摩擦以及水域水之間的摩擦而消耗掉了。所以，水力學(xué)把這5米水柱的壓力差叫做水頭損失。它反映了長200米管道的阻力，或者說，在長200米的Dg150管道的水流過程中，由于管道的阻力，產(chǎn)生了5米的水頭損失。管道的阻力和壓力差(或水頭損失)在數(shù)值大小上是相等的，但管道阻力指的是本質(zhì)的東西，壓力差指的是阻力所產(chǎn)生的現(xiàn)象。由于管道阻力只能通過壓力差才能測出來，所以說，壓力差與流速的關(guān)系，實際是指管子阻力與流速的關(guān)系。也就是說，必須知道一段管道兩頭的壓力差和這段管道的長度，才能算出管子每1米的阻力和這段管道里的流速來。

必須指出，決定流速是管道兩點間的壓力差，而不是某一處的壓力大小。因此，如果壓力差不變(也就是管道的阻力不變)，流速也就不變。如上例，這段長200米的Dg150管道兩頭的壓力，如果分別換成4公斤/厘米2及3.5公斤/厘米2或者10公斤/厘米2及9.5公斤/厘米2，由于壓力差仍然是0.5公斤/厘米2，所以管子里的流速也就保持不變。至于2公斤/厘米2、4公斤/厘米2及10公斤/厘米2這些壓力本身所引起的差異，我們在第二十三題討論

第十二題 管子的阻力怎樣計算？

管子的阻力是用試驗求得的，如公式：

管道阻力=管道長度ⅹ管道1米的阻力

管道1米的阻力=阻力系數(shù)ⅹ(流速)2

第一個公式，說明管道的阻力和它的長度成正比例。10米管子的阻力就是1米管子的10倍。所以，1米管子的阻力知道了，乘上管長，就得出管道的總阻力。

第二個公式，說明怎樣計算1米管子的阻力。從公式可以看出1米管子的阻力與流速的平方成正比例。阻力系數(shù)是通過試驗求得的，它本身可以寫成一個復(fù)雜的公式。如兩根管子的材料(包括管壁粗糙度相同)、管徑和在館子里流動的物質(zhì)(例如都是水)以及溫度都是一樣的話，那么用試驗求出的阻力系數(shù)大小也是不變的。如果管子里流動的物質(zhì)不變，管徑變了或者管子里面管壁的粗糙程度也變了，那么阻力系數(shù)也就變了。同樣一根管子，雖然它的管徑和管壁的粗糙程度式固定了的如果用來輸送蒸汽，那么，它的阻力系數(shù)就和輸送水時的阻力系數(shù)不一樣。阻力系數(shù)的公式為什么復(fù)雜呢？就因為它必須反映這些變化的規(guī)律。

在設(shè)計時，我們不是從頭去計算每根管子的阻力系數(shù)，而是從已經(jīng)計算好的表格中，查出管子1米的阻力(見表4-1及表4-2)。

第十三題 怎樣使用鑄鐵管水力計算表？

表4，是從1968年中國工業(yè)出版社出版的《給水排水設(shè)計手冊第四冊，室外給排水──管渠水力計算圖表》編制成的，包括Dg500管徑以下的管子，可供一般計算使用。

表4中的流量，列出了兩種單位，一種是升/秒，一種是米3/時。表4-1的流量按升/秒成整數(shù)排列的，表4-2的流量按米3/時成整數(shù)排列的，以便于查用。1升/秒合3.6米3/時，所以，表4-1的第一個流量2升/秒=2ⅹ3.6=7.2米3/時。

從表4第一豎行，某一管徑向右查，就可以在某一個流量的下面，找到相應(yīng)的流速和阻力。

在本書以后的敘述中，表4都是指表4-1說的，個別處引用表4-2時，則特別注明。

例 查Dg100鑄鐵管，在流量25.2米3/時及50.4米3/時的流速和阻力？

解 有Dg100一行向表的右方找，在流量25.2米3/時的下面查到流速為0.91米/秒，每米阻力為18.6毫米水柱，在50.4噸/時流量下查到流速為1.8米/秒，阻力為71.6毫米水柱。

知道每1米阻力后，管道的總阻力就可以用管子的長度乘每1米的阻力求得。例如，在流量25.2米3/時，管長100米，求Dg100管道阻力為：

100ⅹ18.6=1860毫米=1.86米

在流量為50.4噸/時，管長100米時，求Dg100管道的阻力為：

100ⅹ71.6=7160毫米=7.16米

注意，表4中阻力損失單位為毫米，計算時要換算成米。

說明: 1、流速單位：米/秒；阻力(指每米管子的壓力損耗)單位：毫米水柱/米

2、應(yīng)用表4-1和表4-2時，請將下半部分拼在上半部分的右邊，即組成一個整表，便于查看。

第十四題 表4的鑄鐵管水力計算表做了哪些簡化，會不會影響計算的準(zhǔn)確度？

表4，是從給水排水設(shè)計手冊的管渠水力計算圖表上，做了以下簡化：

（一）精簡了Dg50以下管子和Dg600以上管子的資料，因為一般不常用這些管子。

（二）精簡了流量的資料。例如Dg75管子流量，原書從0.9升/秒起到13.0升/秒，每隔0.1升/秒有一個流量。表4簡化為每隔1升/秒一個流量，而且限于2升/秒到11升/秒的范圍內(nèi)。這樣的表，在一般設(shè)計中是夠用了。因為流速包括0.5米/秒到2.6米/秒這個范圍，復(fù)合管道流速的一般要求。Dg75管子的流量每隔1升/秒也是合適的，因為在流速方面只有約0.2米/秒的變化。

（三）對于流速，表4中只取兩位數(shù)，阻力只取一位小數(shù)。是由原表按四舍五入的辦法得來的。這對一般計算的影響很小，可以簡化。

第十五題 從鑄鐵管水力計算表可以找到那些規(guī)律?

可以找到兩條規(guī)律:

第一、阻力和流速之間的關(guān)系。從表4的資料,可以計算出管子的主力系數(shù)，因為

管子1米長的阻力=阻力系數(shù)ⅹ(流速)2

所以

例如，Dg100管子在流速0.91米/秒(流量25.2米3／時)，阻力為18.6毫米，

則

在流速為1.4米/秒時，阻力44.2毫米(流量38.7米3/時)，

則

這證明了阻力系數(shù)是不變的(參考第十二題)。然后，用流速的變化推算阻力，得下列公式：

例 Dg100管子，流速在0.7米/秒時的阻力為10毫米，求流速1.4米/秒時的阻力。

解

第二、阻力和管徑間的規(guī)律。兩根管子在長度和流速都相等的情況下，究竟大管徑的管子阻力大，還是小管徑的管子阻力大？我們從表4中的數(shù)據(jù)，可以找出規(guī)律，如下式：

或

上式告訴我們，流速相等和長度一樣的兩根管子，管徑越小，阻力越大。在選用小管徑的管子時，要注意這一點

第十六題 知道管道阻力的規(guī)律有什么用處？

有下列三個方面的用處：

第一、在設(shè)計時，可以幫助我們選擇經(jīng)濟(jì)合理的管徑。如第七題提出的限制流速的原因。

為什麼一般流速都在1.5米/秒以下呢？因為在流速大的時候，阻力就增加的快。例如，2米/流速的阻力，就是1米/秒流速阻力的4倍，因此，電費也是4倍，這就不合算了。

為什麼Dg500以上大管子的允許流速可以高一些，而小管徑的允許流速卻要低一些呢？因為在同樣的流速下，小管徑的阻力比大管徑的阻力大得多，如Dg250管子的阻力比Dg500管子的阻力至少大一倍，Dg100管子的阻力比Dg200的管子的阻力也至少大一倍，所以，管子越小，越要用低流速。

第二、在維修或更換管子時，可以幫助我們估計不同管徑的阻力變化。

例 同樣的流量如果用Dg100管子代替Dg150管子，阻力增加多少倍呢？

解 (1)先求Dg150管子及Dg100管子的面積比，計算出阻力因流速加大而增加的倍數(shù)。

管子的妙計減少2.25倍，流速就增大2.25倍，所以

(2)估計由于管徑減少而引起的阻力加大。

由上一問題，知道Dg100管子的阻力比Dg150管子的阻力大

(3)綜合上述結(jié)果得知：在同樣的流量下，如果，把Dg150管子換成Dg100管子，阻力至少要增大5ⅹ1.5=7.5倍。

例如，從表4中查出，當(dāng)流量為32.4米2/時，用Dg100管子，每米阻力為29.9毫米水柱，用Dg150管子，每米阻力為3.9毫米水柱，阻力為 這就得除了證明。

第三、可以幫助我們推算表4沒有列出的阻力。

第十七題 怎樣具體利用表4進(jìn)行計算？

有下面幾種情形：

(一) 已知管道的長度、管徑和流量，求流速和阻力。

例 Dg100管子，長250米，流量32.4米3/時，求流速和阻力。

解 查表4Dg100的橫行中，流量為32.4米3/時，得流速為1.2米/秒，每米阻力為29.9毫米，

則 250米長的管道的阻力=250ⅹ29.9=7500毫米＝7.5米水柱

(二)已知流量，選擇管徑，并計算流速和阻力。

例 一條流水的管道，流量為72.0米3/時，要輸送600米長，應(yīng)該選用多大的管徑、流速和阻力？

解 由表4流量72.0米3/時一行往下找，先查得Dg150管子流速為1.2米/秒，比一般允許流速大，所以不用這個數(shù)據(jù)。再查得Dg200管子流速為0.64米/秒，在一般允許流速范圍內(nèi)，可以采用。Dg200管子每米阻力為4毫米水柱，故600米長管道的阻力為：600ⅹ4=2400毫米=2.4米水柱。

(三)已知管徑、管長和兩頭的壓力差，計算管道里的流速和流量。

例 Dg150管道，長400米，管道兩頭的壓力差為0.5公斤/厘米2，求管道的流速和流量。

解 0.5公斤/厘米2壓力=5米水柱壓力＝5000毫米水柱壓力

長400米管道的壓力差為5000毫米水柱，所以每米的壓力差為：

5000÷400=12.5毫米水柱

從表4中Dg150管子這行向右找，在阻力12.5毫米水柱時，查得流速為1.0米/秒，流量為61.2米3/時。

(四)已知管徑，估算管道的大致流量。

表4雖然列出了不同流速的許多流量，但從一般管道的允許流速說來，大致都在1米/秒左右，因此，可以按1米/秒流速來查流量，作為一個粗估的數(shù)字。第六題告訴我們，記住Dg100管子的流量是30噸/時,用它作為推算其它管子流量的基數(shù)，就是這樣來的。

第十八題 表4查不到的流量、流速和阻力，應(yīng)該怎樣計算？

這有三種情形：

第一、表中查不出流量來

例 可用Dg100管子，流量為30噸/時，求流速和阻力。

解 (1)對比計算法：在表4中查到Dg100管子的流量在25.2噸/時，是接近30噸/時，其流速為0.91米/秒，每米阻力為18.6毫米水柱。

(2)插入計算法：根據(jù)表4，流量30噸/時正好在25.2噸/時及32.4噸/時兩個流量之間，因此，流量30噸/時的相應(yīng)流速和阻力也應(yīng)該在這兩個流量之間。我們可根據(jù)這些數(shù)據(jù)估算：如流量25.2噸/時的流速為0.91米/秒；流量32.4噸/時的流速為1.2米/秒。則流量30噸/時的流速可以估算成1.1米/秒。這是因為流量從25.2噸/時到32.4噸/時，增加7.2噸/時；流速從0.9米/秒到1.2米/秒增加0.3米/秒。而流量30噸/時比25.2噸/時增加4.8噸/時。按比例，它的流速應(yīng)增加 。所以，流量30噸／時的流速，應(yīng)該是，在流量25.2噸/時的流速上，再加流量30噸/時與25.2噸/時之間的流速比差則為0.9+0.2=1.1米/秒。用同樣的方法，流量25.2噸/時的阻力為18.6毫米，流量32.4噸/時的阻力為29.9毫米，可以得出30噸/時的阻力為26毫米(由表4-2可以直接查出25.6毫米)。

(3)直接估計法：這是一種在急需的情況下采用的簡便方法。如在0.91米/秒和1.2米/秒兩個流量間可以直接估出1米/秒這個流速。在18.6毫米水柱和29.9毫米水柱兩個阻力間可以估出26毫米水柱，即便估計得不太準(zhǔn)，估成25毫米或27毫米，對計算的精度影響不大。

第二、表中查不出流速來

例 可用Dg100管子，流速為1米/秒，求流量和阻力。

解 從表4中查到Dg100管子流速為0.91米/秒時，流量為25.2噸/時，阻力為18.6毫米水柱，所以得：

同樣，仿照上面第一解(2)和解(3)的辦法計算。按照解(3)的辦法可直接估出流速1米/秒的流量約為28噸/時左右，阻力約為23毫米左右。

第三、表中查不出阻力來

例 可用Dg100管子，200米長度上的壓力差為0.8公斤/厘米2，求流速和流量。

解 壓力差0.8公斤/厘米2合8米水柱壓力，所以得：

從表4查到40毫米水柱的阻力在29.9毫米及44.2毫米間，其流速為1.2米/秒及1.4米/秒，所以取中間流速1.3米/秒，其流量為32.4噸/時及39.6噸/時，取中間流量36噸/時。最后，得出40毫米水柱阻力的流速為1.3米/秒，流量為36噸/時。

第十九題 在實際工作中，究竟怎樣體現(xiàn)一段管道的壓力差產(chǎn)生一定的管道流速？

我們知道管道兩頭有壓力差，水才會流動，也就是說，壓力差產(chǎn)生了流速，但是在實際工作中，這個壓力差怎樣產(chǎn)生的呢？這個問題使我們對于壓力的理論需要進(jìn)一步探討，同時也把我們逐漸引入有關(guān)水泵的討論。現(xiàn)在舉例說明如下：

例 如第十七題中的例題，長400米的Dg150管道，在5米水柱壓力差下，流量61.2噸/時，流速1米/秒。這5米壓力差可由三個基本情況表示出來：

(1)把400米長的管道鋪成斜坡，這一頭比另一頭高出5米，這5米高差就產(chǎn)生5米水柱的壓力差。因此，如果從高的一頭不斷進(jìn)水，那么，管道的流量一定時61.2噸/時，流速就一定是1米/秒。管道的坡道可以表示為5/400(讀成四百分之五，400米是坡度的斜邊長度。嚴(yán)格說，坡度應(yīng)該用水平距離除高差來表示，由于水平距離比400米略小，所以真正的坡度應(yīng)該比5/400略大),但一般管道的坡度都用千分之幾表示，5/400可以換算成 ，因此，這段管道的坡度應(yīng)該表示成 ，簡寫成12.5‰(讀成千分之十二點五)。這個計算表明，如果，把Dg150管道按12.5‰的坡度鋪設(shè)，那它就能保證水的流速為1米/秒，流量為61.2噸/時。12.5‰的坡度也就是每米(1000毫米)管道兩段的高差是12.5毫米，這12.5毫米水柱也就是Dg150管道在流量為61.2噸/時每一米的阻力(見表4)。

(2)長400米Dg150的管道鋪成水平的，但一頭接在水池上，池里的水位比管中心高出5米，并且保持不變，那么，Dg150管子里的流量也就保持為61.2噸/時不變，流速也就是1米/秒。

(3)把Dg150管接在水泵出水管上(水泵流量要大于61.2噸/時)，長400米管道也是水平的，管道兩端都裝壓力表，并且在400米長管道前面還有閘門。在水泵開動后，如果我們能調(diào)節(jié)閘門，時兩個壓力表的讀數(shù)恰好是0.5公斤/厘米2(即5米水柱)，那么，管子的流量一定時61.2噸/時，流速也一定是1米/秒。這里，我們不規(guī)定多大流量和多大揚程的泵，只要做到這條管道兩頭的壓力差是0.5公斤/厘米2。那么，這個61.2噸/時的流量和1米/秒的流速就會得到保證。

上面說的只是基本情況，但它們間還可以互相組合起來產(chǎn)生壓力差。例如，把長400米Dg150管子兩端鋪成2米的高差，高的一頭接水泵，如果在高低兩段的壓力表能量得0.3公斤/厘米2(合3米水柱)的壓力差，那么，總的壓力差也是5米水柱，所以，流量也一定是61.2噸/時。這就是應(yīng)用上面(1)和(3)的情況組合產(chǎn)生的壓力差。但這里和(3)情況不同的是：上面的0.5公斤/厘米2壓力差圈是由水泵給的，這里水泵只給0.5－0.2=0.3公斤/厘米2的壓力差，0.2公斤/厘米2壓力差是2米高差所給的。這個道理對于后面理解水泵的揚程時很重要。又如，水池的水在管道這一頭中心線上有3米深，把長400米的Dg150管道的另一頭鋪設(shè)成2米高,也同樣得到總壓力差為5米,所以流量也一定是61.2噸/時，這就是利用(1)和(2)情況的組合.

第二十題 管道的總阻力包括哪些部分？

上面都是討論直管子的阻力。但管道一般都包括有許多管件，如彎頭、三通、閘門和指揮法等等。水流過這些管件的時候，也同樣要克服阻力。這些管件所產(chǎn)生的阻力，我們叫做局部阻力。另外，我們把直管子的阻力叫做沿程阻力。所以：管道總阻力=管道沿程阻力+管道局部阻力。(單位:毫米水柱)。

從表4查出每米長的阻力后，就可以計算出管道的沿程阻力。剩下的問題是如何計算管道的局部阻力。

第二十一題 管道的局部阻力應(yīng)該怎樣計算？

管道的局部阻力也和管道的沿程阻力一樣，可用下式表示：

管道的局部阻力=局部阻力系數(shù)ⅹ流速2 (單位：毫米水柱)。

不同的管件，局部阻力系數(shù)也是不同的。局部阻力系數(shù)是靠實驗得來得，計算管件阻力的時候也是先把局部阻力系數(shù)求出來，然后乘上流速的平方數(shù)值。

表5列出常見的鑄鐵管道的局部阻力系數(shù)，供參考。

鑄鐵管道的局部阻力系數(shù) 表5

注：局部自力系數(shù)，是將通常的計算公式簡化后求出來的平均值

例 Dg150的90°鑄鐵彎頭，流量61.2噸/時，阻力多大？

解 先查表4 Dg150管子在流量61.2噸/時的流速為1米/秒，再查表5中 90°彎頭的阻力系數(shù)為15，所以：

Dg150的90°彎頭阻力=局部阻力系數(shù)ⅹ流速2=15ⅹ12=15毫米水柱

表5所列的項目有限，同時每一個局部阻力系數(shù)是一般平均值。例如，90°鑄鐵彎頭的局部阻力系數(shù)為15，但當(dāng)彎曲半徑變了，這個系數(shù)也就相應(yīng)地變了。如果是焊接的鋼管彎頭，則系數(shù)更不同了。從表中看出，底閥、吸水管濾網(wǎng)、止回閥、三通等阻力系數(shù)較大，其它管件的阻力系數(shù)都較小。至于表5中沒有列出來的其它管件的局部阻力系數(shù)，都在30―50以下，按管道流速算出來的阻力也是比較小。因此。在一般的管道流速范圍內(nèi)，特別是管道比較長，局部阻力比沿程阻力小得多的時候，這就沒有必要把局部阻力算得很精確。

第二十二題 究竟實際管道的阻力應(yīng)該怎樣計算？

舉例說明如下：

圖1給水管道系統(tǒng)是由吸水井向沉淀池送水，公包括三臺10Sh-13水泵(先不管水泵的型號)，平時使用二臺，每臺輸水量400噸/時，共輸水800噸/時(圖中只畫出最邊上的一臺水泵)。這800噸/時的流量要送進(jìn)三座沉淀池里(圖中只畫出外邊的一座)。沉淀池的流量是按300噸/時考慮的。從吸水井底閥起到水泵止為Dg300管道，從水泵到500ⅹ250異徑管止為Dg250管道，從Dg500ⅹ250異徑管起到入沉淀池前Dg500ⅹ250三通止為Dg500管道，從沉淀池前Dg500ⅹ250三通起到入沉淀池口止為Dg250管道(圖1如下)。

例1 計算從水泵出水管口Dg500ⅹ250異徑管起到沉淀池進(jìn)水口處止，一段管道的總阻力(按二臺水泵流量800噸/時計算)。

解 (1)計算從水泵出水管口Dg500ⅹ250異徑管到沉淀池前Dg500ⅹ250三通的沿程阻力：

由表4-2查Dg500管子，流速為1.1米/秒得流量800噸/時的阻力為每米3.4毫米。

Dg500管道總長=10+1.5+2.7+15+220+180+525+50+35+50+150+20+235+80+20+10=1604.2米≈1604米。所以 Dg500管道的沿程阻力=1604ⅹ3.4=5450毫米。

(2)計算進(jìn)沉淀池Dg250支管的沿程阻力

由表4-2查得Dg250管道流量為300噸/時，流速為1.7米/秒，阻力為每米19.1毫米。Dg250管長=20+8.5+2+1=31.5米。

所以 Dg250管道的沿程阻力=31.5ⅹ19.1=602毫米

以上管道沿程阻力合計=5450+602=6052毫米

(3)計算管道局部阻力

Dg500管道在流量為800噸/時，流速為1.1米/秒。圖1，從水泵出水口的Dg500ⅹ250異徑管起到沉淀池前Dg500ⅹ250止90°彎頭共有7個，由表5查得90°彎頭的局部阻力系數(shù)為15，所以，90°彎頭的局部阻力=7ⅹ15ⅹ1.12=127毫米。

Dg500管道上的60°彎頭共有4個，在表5中查不到，所以參考90°彎頭的局部阻力系數(shù)15和45°彎頭的局部阻力系數(shù)10，取其中間系數(shù)12.5。所以，60°彎頭的局部阻力系數(shù)=4ⅹ12.5ⅹ1.12=61毫米。

Dg500管道上的45°彎頭共有4個，在表5查得局部阻力系數(shù)為10，所以，45°彎頭的局部阻力=4ⅹ10ⅹ1.12=48毫米。

水通過兩個Dg500ⅹ250的三通(一個從中口同時進(jìn)水，一個中口不進(jìn)水也不出水)，查表5得局部阻力系數(shù)分別為25及5。所以，三通的局部阻力=(25+5)ⅹ1.12=36毫米。

Dg500干管向Dg250支管流水，要通過一個Dg500ⅹ250的三通管，起局部阻力系數(shù)為75，仍用Dg500干管的流速1.1米/秒。所以，Dg500ⅹ250的三通局部阻力=75ⅹ1.12＝90.75≈91毫米。

入沉淀池前的支管上有Dg250閘閥(全開)一個，局部阻力系數(shù)為5，有90°彎頭3個，每個彎頭的局部阻力系數(shù)為15，支管流速為1.7米/秒。所以，1個閘閥和3個90°彎頭局部阻力=(5+3ⅹ15)ⅹ1.72=144.5≈145毫米。

以上管道局部阻力合計=129+61+48+36+91+145=508毫米。

管道的總阻力共計=管道沿程阻力+管道局部阻力=6052+508=6560毫米≈6.6米。

我們可以驗算這段管道的局部阻力和沿程阻力的比例值：

從計算的結(jié)果看出，管道的局部阻力比管道的沿程阻力小得多，局部阻力值由沿程阻力的8.4%。

例2 計算從水泵的吸水管底閥起到出水管上異徑管Dg500ⅹ250止的管道總阻力。

解 (1)計算吸水管道的阻力

吸水管道從底閥起到水泵的進(jìn)水口止，Dg300管道同樣也有沿程阻力和局部阻力的分別。由表4-2查得流量400噸/時在Dg300吸水管中的流速為1.6米/秒，每米阻力位12.6毫米。Dg300管長為1+2.3+3.5=6.8米。所以，沿程阻力=6.8ⅹ12.6=86毫米。

吸水管底閥的局部阻力系數(shù)為300，所以，局部阻力=300ⅹ1.62=770毫米。

一個90°彎頭的局部阻力系數(shù)為15，所以，局部阻力=15ⅹ1.62=39毫米。

一個Dg500ⅹ250偏心異徑管的局部阻力系數(shù)為15，Dg250管子的流速(當(dāng)流量為400噸/時)為2.3米/秒，所以，局部阻力=15ⅹ2.32=80毫米。

水泵進(jìn)口的局部阻力系數(shù)為50，流速為2.3米/秒，所以，局部阻力＝50ⅹ2.32=265毫米。

因此， 吸水管道的總阻力共計

=管道沿程阻力+管道局部阻力

=86+(770+39+80+265)

=1240毫米≈1.2米

(2)計算出水管道的阻力

從水泵出水口Dg250ⅹ200到Dg500ⅹ250異徑管止，出水管Dg250在流量400噸/時，流速為2.3米/秒，每米阻力為33.9毫米，所以：

5米Dg250管道的沿程阻力=5ⅹ33.9=170毫米

一個Dg250ⅹ200的異徑管，管徑由小至大，起局部阻力系數(shù)為30，通過管件后Dg250管道的流速為2.3米/秒，所以：

Dg250ⅹ200異徑管的局部阻力=30ⅹ2.32=159毫米

一個Dg250止回閥的局部阻力系數(shù)為85，所以：

局部阻力=85ⅹ2.32=450毫米

一個Dg250閘閥的局部阻力系數(shù)為5，所以：

局部阻力=5ⅹ2.32=27毫米

一個Dg250的90°彎頭局部阻力系數(shù)為15，所以：

局部阻力=15ⅹ2.32=81毫米

一個Dg500ⅹ250異徑管，其管徑由小變大，局部阻力系數(shù)為30，通過管件后Dg500管道的流速(流量為400噸/時)為0.57米/秒，所以：

Dg500ⅹ250異徑管的局部阻力=30ⅹ0.572=10毫米

因此，出水管的總阻力共計=管道沿程阻力+管道局部阻力

=170+(159+450+27+81+10)=897毫米

本例2，從水泵吸水管底閥起導(dǎo)出水管上異徑管Dg500ⅹ250止的管道總阻力=吸水管道的阻力+出水管道的阻力=1240+897=2137毫米≈2.1米。

我們還可以驗算這段管道的局部阻力與沿程阻力的比例值，在水泵的吸水管和出水管系統(tǒng)中(在水泵房里面)的沿程阻力共計=吸水管Dg300沿程阻力+出水管Dg250沿程阻力

=86+170=256毫米。

水泵吸水和出水管道系統(tǒng)中局部阻力=總阻力-沿程阻力，得：2137-256=1881毫米

管道局部阻力與管道沿程阻力之比值：

從上式可以看出，在水泵吸水和出水的管道系統(tǒng)中，主要是局部阻力，它為沿程阻力的7.3倍。

第二十三題 局部水頭損失(局部阻力)的計算比較麻煩，有沒有簡化的計算方法？

從上題看出，在1.6公里的輸水管道中，局部阻力只占沿程阻力的9%。但在水泵的管道中(吸水管和出水管系統(tǒng))起局部阻力比沿程阻力大得多(這主要是管道很短)。所以，我們可以按管道的長短，并根據(jù)管道沿程阻力的百分?jǐn)?shù)來估算它的局部阻力。表6列出了局部阻力占沿程阻力的百分?jǐn)?shù)。

同樣看出，在水泵房里的管道總阻力(2.1米)可以估算為2～3米。

鑄鐵管道局部阻力 表6

第二十四題 在一條用口徑的管道上，兩頭的壓力差定了后，管道里的流量和流速也就定了。

那么，管道兩頭真正的壓力究竟反映什么要求？

在第十一題指出，光知道管道口徑的大小和管道的一點壓力，我們不能算出管道的流速和流量來。但是，如果知道管道上兩點的壓力差和兩點間的距離，我們就可以把管道里的流速和流量算出來。例如，光知道水泵的Dg150出水管上壓力差的讀數(shù)為2.0公斤/厘米2，這口井出多少水是算不出來的。但是，如果我們同時知道，距水泵200米遠(yuǎn)處Dg150管道的壓力為1.5公斤/厘米2，這就說明200米Dg150管道的壓力差是0.5公斤/厘米2，那就能算出這口井的出水量來。同時，只要這個壓力差0.5公斤/厘米2和管長200米不變，無論出水管頭上的壓力差是2公斤/厘米2也好，4公斤/厘米2也好，只要另一頭的壓力相應(yīng)為1.5公斤/厘米2和3.5公斤/厘米2，對流量大小都沒有影響。那么，2公斤/厘米2和4公斤/厘米2，這些壓力的真正大小值究竟反映些什么要求呢？讓我們通過實際計算說明如下：

根據(jù)上述情況，我們假設(shè)出水管頭上的壓力是2公斤/厘米2，那么，另一頭剩余壓力是2-0.5=1.5公斤/厘米2, 即15米水柱。這15米水柱的要求可以表示為：

地形揚程+管道阻力揚程+設(shè)備揚程=15米

這里，地形揚程和管道阻力揚程都是從200米管道末端那一點算到最后供水點的。設(shè)備揚程是指最后供水點的壓力要求。

例如，最后供水點，距壓力1.5公斤/厘米2那點，遠(yuǎn)處240米(即在出水管頭2公斤/厘米2壓力點的后面200+240=440米處)，并且高出管道4米，設(shè)備揚程(供水點的壓力要求)要求5米。帶入上式得： 。

計算的結(jié)果恰好是15米，所以，水泵Dg150的出水管上有壓力2公斤/厘米2就夠了(240米管道阻力揚程是按200米長的阻力5米，用正比例計算的，局部阻力已經(jīng)包括在里面，所以得 )。

同樣，如果在200米管道末端的地形揚程、管道阻力揚程和設(shè)備揚程需要35米的時候就要求水泵Dg150出水管上有4公斤/厘米2的壓力。因此，管道兩頭的真正壓力，是反映能否保證管道總揚程的需要。

第二十五題 鋼管的阻力能不能用表4來計算？

管道的阻力是隨著管壁的粗糙程度，管徑大小和管道里流的東西而變化的。如果，鋼管和鑄鐵管一樣，在管子里面同樣流的是水，那么，表4是不是可以用來計算鋼管的阻力呢？這就決定了管壁的粗糙程度和管徑大小了。舊的鋼管和舊的鑄鐵管，他們的管壁粗糙程度基本一樣，所以鋼管的阻力和鑄鐵管的阻力，其差別主要在于他們之間的管徑大小了。例如，Dg100的鑄鐵管，它的真正內(nèi)徑也是100毫米，但是Dg100的鋼管，它的真正內(nèi)徑卻是106毫米，因此同樣水的流量，在Dg100鋼管中的流速比在Dg100鑄鐵管中的流速要小10%左右，而阻力應(yīng)當(dāng)小20%左右(鋼管的面積比鑄鐵管的面積越大10%，則鑄鐵管的流速是鋼管的流速1.1倍，阻力和流速的平方成正比，所以，鑄鐵管的阻力是鋼管的阻力1.12=1.21倍，即約達(dá)20%)。按這個道理使用表4，要把查得的流速和阻力打一個折扣，就得到鋼管的阻力了。

使用表4計算鋼管應(yīng)乘校正系數(shù)如表7

鋼管水力計算的校正系數(shù) 表7

例 Dg100的鋼管,管內(nèi)流量39.6噸/時，計算流速和每米阻力。

解 由表4查得Dg100鑄鐵管內(nèi)水流流速為1.4米/秒，由表7查得換算Dg100鋼管的流速校正系數(shù)為0.85，所以Dg100鋼管的流速為：1.4ⅹ0.85=1.2米/秒。

再從表4查得Dg100鑄鐵管內(nèi)水的流量為39.6噸/時，每米的阻力為44.2毫米，由表7換算Dg100的鋼管阻力校正系數(shù)為0.75，所以Dg100鋼管每米的阻力為：44.2ⅹ.75=33.2毫米。

第二十六題 小管徑鋼管的阻力怎樣計算？

表4所列的鑄鐵管最小管徑為Dg75，不能用于計算室內(nèi)生活用水的小口徑鋼管。小管徑鋼管的阻力計算如表8(第十五題介紹的有關(guān)管道阻力的規(guī)律對表8仍然適用)。

第二十七題 鑄鐵管水力計算表(表4)對于其它的管材和流動物資的阻力計算由沒有用處？

管道的阻力是和管子里流什么物資有關(guān)的，其中也包括溫度的關(guān)系。表4是鑄鐵管在流水時的阻力，是根據(jù)水溫為10℃時得出來的。如果水溫低了，阻力還要加大，水溫高了，阻力就會減小。但一般都不考慮，所以用表4計算鋼管的阻力，是一種粗略估算。同樣，利用表4，可以估算其它管材和流動別種物質(zhì)管道的阻力。雜實際使用上，準(zhǔn)確程度也夠用。

第一、輸水管道。是用混凝土或鋼筋混凝土管道時，同樣可以利用表4估算阻力。至于管壁很光滑的管道如塑料管、鋼管等，可用表4查出阻力后，再按表9系數(shù)校正。

非鑄鐵管道的阻力校正系數(shù) 表9

第二、輸水以外的其他物質(zhì)的管道。根據(jù)以上的方法，算出阻力再乘流動物質(zhì)的比重，即為實際阻力(不包括粘性比水大很多的流體，如機油等)。

例1 Dg100塑料管，輸送比重為1.2的硫酸，當(dāng)流量為32.4米3/時(不能說成32.4噸/時)，求流速和每米阻力？

解 由表4查得流速為1.2米/秒，阻力每米為29.9毫米水柱。由表9查知，阻力應(yīng)城0.7校正系數(shù)，然后，再乘硫酸的比重1.2，則得阻力為：29.9ⅹ0.7ⅹ1.2=25.1毫米水柱/米。

注意，我們下面討論水泵時，都是指抽升水說的，水泵樣本上的揚程也是指水柱，如果抽升的物質(zhì)，它的比重比水大，就要按比重進(jìn)行折算。對于地形揚程和設(shè)備揚程也同樣要乘上該物質(zhì)的比重進(jìn)行折算。

例2 長100米Dg150的塑料管，輸送比重為1.2的硫酸，流量為30升/秒，局部阻力已折合成沿程阻力，包括在100米長度之內(nèi)，地形揚程10米，設(shè)備揚程5米，求硫酸泵總揚程水柱高？

解 查表4流量為30升/秒(即108米3/時)，流速為1.7米/秒，每米阻力為37.7毫米，再查表9得塑料管的阻力校正系數(shù)為0.7，再乘上比重1.2則為：

輸水時管道沿程阻力揚程=37.7ⅹ0.7ⅹ1.2ⅹ100=3160毫米水柱=3.16米水柱

輸送硫酸時管道的地形揚程及設(shè)備揚程折合成水柱高=(10+5)ⅹ1.2=18米水柱

硫酸管道系統(tǒng)的阻力按3米酸柱估計，折合成水柱高=3ⅹ1.2=3.6米水柱

輸送硫酸管道的總揚程=3.16+18+3.6=24.76≈24.8米水柱

所以，選硫酸泵時就要把總揚程算成24.8米水柱。

第二十八題 蒸汽管的流量和阻力怎樣計算？

蒸汽和水的最大差別是：1米3的水在任何壓力下，基本是1噸重。但是1米3蒸汽的重量卻是隨壓力的大小變化的。所以同樣的管道，同樣的流速，每小時流的蒸汽重量，在不同壓力下是不相同的。這樣，計算流量和阻力的方法也就復(fù)雜了。表10，為估算蒸汽管流量和阻力之用。

第一、表10列出的蒸汽管是無縫鋼管。無縫鋼管的真正內(nèi)徑，是由外徑扣除壁厚計算出來的。例如，32ⅹ3.5的鋼管，其真正的內(nèi)徑是32-(2ⅹ3.5)=25毫米。

第二、表10列出的蒸汽管道，是在六種壓力下的流量和阻力，其流速范圍為20米/秒到40米/秒。在不同的蒸汽壓力下，雖然是同樣流速而流量和阻力卻是不同的。例如，在6公斤/厘米2表壓下的32ⅹ3.5管道其流速在20米/秒時流量為0.13噸/時，但在9公斤/厘米2表壓時，流速仍在20米/秒時而流量卻為0.18噸/時。兩種壓力下的阻力也分別為97和135毫米水柱/米。

第三、在壓力相同的條件下，管道里蒸汽的流量、阻力與流速的關(guān)系和水的流量、阻力與流速的關(guān)系是一樣的，即在同一管道中：

例如，89ⅹ4的蒸汽管道在6公斤/厘米2表壓下，當(dāng)流速在20米/秒時的流量為1.34噸/時，阻力為22毫米水柱/米。則流速在40米/秒時的流量和阻力可以計算為：

時

計算結(jié)果與表10所列基本相符。

兩條蒸汽管道的流速相等，管徑不同時，其流量的變化的倍數(shù)，自然也是兩條管徑的平方比的關(guān)系(見第五題)。例如，由32ⅹ3.5鋼管(實際內(nèi)徑為25毫米)的流量0.13噸/時，可以算出57ⅹ3.5鋼管(真正內(nèi)徑為50毫米)的流量是 時，計算結(jié)果和表10所列基本相符。

第四、同樣管徑和同樣流速的蒸汽管，在不同的壓力下，其流量和阻力的變化規(guī)律如下式：

高壓流量=[高壓(表壓)+1]÷[低壓(表壓)+1]ⅹ低壓流量

高壓阻力=[高壓(表壓)+1]÷[低壓(表壓)+1]ⅹ低壓阻力

例： 32ⅹ3.5蒸汽管道在表壓6公斤/厘米2，流速20米/秒時，其流量為0.13噸/時，阻力為97毫米水柱/米。求表壓在9公斤/厘米2，流速在20米/秒時的流量和阻力。

解 代入上式

得 表壓9公斤/厘米2時的流量= 時

表壓9公斤/厘米2時的阻力=

計算結(jié)果與表10所列基本相符。

第五、怎樣利用表10估計管徑？

例： 在一條蒸汽管道內(nèi)有6公斤/厘米2表壓的蒸汽，流量為2噸/時，輸送50米遠(yuǎn)，允許壓力降低0.5公斤/厘米2時，選擇管徑。

解 假定蒸汽管道內(nèi)的局部阻力占沿程阻力的100%，則可按50米的一倍，即用100米管長來計算每米允許的壓力降，也就是每米管字所允許的阻力大小。管道總共壓力降低0.5公斤/厘米2=5米水柱=5000毫米水柱，則得 管道每米允許阻力= =50毫米水柱

查表10，表壓6公斤/厘米2一欄得：89ⅹ4管道在流速32米/秒時，流量為2.14噸/時，阻力為56毫米水柱/米，這與本題要求的很接近，所以，選89ⅹ4的管徑。

第二十九題 無縫鋼管的管壁厚度是怎樣定出來的？

無縫鋼管的壁厚可用下式計算：

理論壁厚(毫米)=

｛1.5ⅹ工作壓力(表壓)ⅹ公稱通徑(毫米)｝/｛200ⅹ鋼材允許拉力(公斤/毫米)｝

實際壁厚(毫米)=理論壁厚+附加厚度

式中 1.5ⅹ工作壓力，為管道出廠前的試驗壓力。鋼管通過蒸汽，在高溫下工作，鋼材的允許拉力(亦稱允許應(yīng)力)，比一般溫度下的允許拉力要小。如10號鋼可取10公斤/毫米2，其它優(yōu)質(zhì)鋼也大致是這個數(shù)字。

例 蒸汽在表壓12公斤/厘米2時，求Dg50鋼管理論壁厚。

解 代入上式

得 理論壁厚

實際上，2公斤/厘米2的低壓管也不能采用壁厚0.45 毫米，因為還要考慮管道加工的誤差和在使用過程中的腐蝕以及安全等因素。這樣，實際壁厚就要比理論壁厚多一個附加厚度。附加厚度至少2-3毫米，這時有經(jīng)驗決定的。如表10中，Dg50的鋼管壁厚為3.5毫米(55ⅹ3.5無縫鋼管)，說明除理論壁厚(約0.5毫米)外，附加厚度為3毫米。

由于標(biāo)10的管壁厚度是由使用經(jīng)驗得處的，不是由理論計算出來的。因此，在特殊情況下，可以略為降低附加管壁的厚度。

計算管壁的公式，同樣也適用于大鋼管和加工的鋼管。

第三十題 混凝土排水管道的流量和流速怎樣計算？

排水管道中的雨污水，一般是在沒有壓力的情況下，靠水的自重沖推流動的，所以叫做重力流。因而排水管道坡度的大小，就決定了水流的快慢。

排水管道通過一般排水量時，往往不是滿流的。在一個斷面上，水流的深度和管子直徑的比值叫做充滿度。例如，Dg200的管道，管中水深140毫米，占管徑的70%，即充滿度為 。

排水管道的排水能力，是由管徑、管道的坡度和水流的充滿度三個條件決定的。管道整個斷面充滿水時叫做滿流。如果知道滿流的流速和流量，可以推算出管子在各種不滿流情況下的流速和流量。表11列出排水管道在滿流時的流速和流量。表12列出由排水管道滿流的流速和流量，推算出各種不滿流情況下的流速和流量的關(guān)系。

例 200毫米管徑的混凝土排水管道，在5‰坡度和0.7充滿度時，求管內(nèi)水流的流量和流速？

解 (1)查滿流時的流量和流速。

由表11查出200毫米管徑的混凝土排水管在5‰坡度時，流量為22升/秒，流速為0.7米/秒。

(2)計算70%充滿度時，排水管道的流量和流速。

由表12查70%充滿度的流量為滿流的83%,所以，70%充滿度的流量為： 。

再查70%充滿度時的流速為滿流的112%,所以，70%充滿度的流速為： 。

從表12看出，在充滿度90%時，其流量比滿流時的流量還大，又在60%到90%的充滿度時，其流速都比滿流時的流速還大，這是因為排水管道滿流時，周圍管壁的阻力增大，所以，流速降低，因而單位流量相應(yīng)地減少了。

三、水泵選擇

第三十一題 什么叫作水泵的總揚程？

我們結(jié)合第二十二題的計算結(jié)果說明如下：

如圖1，水泵（這里先不管水泵的型號，只要進(jìn)口的尺寸和圖1表示的相同就行），把水從吸水井里抽出來送到沉淀井去的過程中，做了哪些工作呢？

第一、要把水頭提高到2.3+2.7+8.5=13.5米的高度。這個高度是由于地形的高差引起的，我們叫它為地形揚程。

第二、要克服所有管道中的阻力。即第二十二題例1所算得的6.7米(從水泵出水管Dg500ⅹ250異徑管起，到沉淀池進(jìn)口止，管道的總阻力)和例2所算得的2.1米(從水泵的吸水管底閥起，到出水管上異徑管Dg50ⅹ250止管道的總阻力)，共計8.8米，接近于9米。這9米的阻力，實際上也是指把水提高9米的意思(參考第十一題)，我們叫它為阻力揚程。

第三、當(dāng)水流進(jìn)沉淀池之前，在管道出口處還要有一個壓力的要求。因為，當(dāng)水流到Dg250管道出口的時候，上面兩部分揚程所給的壓力已經(jīng)消耗光了，為了讓水流出來需要有一定的壓力，所以，要額外加上2—5米水頭。另外，當(dāng)管道的末端直接接到某種設(shè)備上時，還要有一個設(shè)備工作壓力的要求。我們可以把管道末端這些額外要求的壓力概括叫做設(shè)備揚程。

水泵的總揚程=地形揚程+阻力揚程+設(shè)備揚程

如果，我們把管道出口處的設(shè)備揚程取為2米，代入上式，則：

水泵的總揚程=13.5+9+2=24.5米 即水泵必須把水從吸水井的水面上抬高24.5米，則每小時才能留出400噸水來。

從上面討論可以看出，地形揚程和設(shè)備揚程是不隨管道流量的變化而變化，但阻力揚程則隨流量變化而變化的。如果，流量大于800噸/時，阻力揚程就會比9米大。如果，流量比800噸/時小，則阻力揚程就會變得比9米小。

第三十二題 什么叫作水泵的吸水揚程？

如圖1，當(dāng)水泵把井水從吸水底閥經(jīng)吸水管抽上來，到水泵的進(jìn)水口的時候，這一段抽升高程叫作吸水揚程，它包括兩部分工作。第一、要把井水從水面提高到與水泵進(jìn)水口平齊2.3米的高度，這叫作吸水地形揚程；跌入、要克服在流動過程中所產(chǎn)生的阻力1.2米，這叫作吸水阻力揚程。

吸水揚程=吸水地形揚程+吸水阻力揚程=2.3+1.2=3.5米

吸水揚程中的阻力揚程也是隨流量的變化而變化的。特別是，當(dāng)吸水管中流速比較大的時候，阻力揚程變化就大。如果上例在管道上不用Dg300ⅹ250異徑管而用Dg250管子，那么，流速就會變成2.3米/秒，而阻力將是 (見第十五題)，這樣阻力就增加了1.3米。吸水揚程也就變成2.3+2.5=4.8米。一般說，吸水揚程就低，水力條件越好。因此，水泵的吸水揚程還有一個最大值的限制。

應(yīng)注意，在吸水阻力揚程中，吸水管的底閥帶濾網(wǎng)所占用的比例最大。它在1.2米阻力中約占0.8米，所以不用底閥可以減小吸水揚程，節(jié)省電費。

第三十三題 水泵的型號怎樣表示法？

把常用的兩種水泵型號的表示方法，舉例說明如下：

例1 4BA-12型水泵

4—表示水泵進(jìn)口直徑的吋數(shù)(吋為英吋，1英吋=25毫米)，所以這臺水泵的進(jìn)口為4吋，即4ⅹ25=100毫米；

BA—泵型式的代表字母，這種泵的結(jié)構(gòu)特點是懸臂式的，即水泵是從泵座上伸懸出來的；

12—代表水泵的水力特點，表示水泵的比轉(zhuǎn)數(shù)是120(12是由比轉(zhuǎn)數(shù)120除以10得來得)。

猶如，4BA-6型水泵，它與4BA-12型水泵的不同點就在于比轉(zhuǎn)數(shù)，4BA-12型水泵的比轉(zhuǎn)數(shù)是120，4BA-6型水泵的比轉(zhuǎn)數(shù)是60，其余進(jìn)口直徑大小和結(jié)構(gòu)特點完全一樣。

什么是比轉(zhuǎn)數(shù)？這是一個從理論上研究水泵的特性得出來的數(shù)字，一般在設(shè)計中不用它，所以我們不再介紹。簡單說，比轉(zhuǎn)數(shù)又稱比速。比轉(zhuǎn)數(shù)是指一個水泵的假想葉輪的轉(zhuǎn)動數(shù)字，用它來表示水泵特性的一個綜合性能的參數(shù)。比轉(zhuǎn)數(shù)是當(dāng)流量0.075米3/時，揚程高1米(有效功率相當(dāng)于1馬力)所具有的轉(zhuǎn)動數(shù)，叫做比轉(zhuǎn)數(shù)。反之，流量小揚程高的水泵，它的比轉(zhuǎn)數(shù)就小。也就是，比轉(zhuǎn)數(shù)越小，水泵的揚程越高，4BA-6型水泵的揚程就比4BA-12型水泵的揚程高，所以配套的電機功率也要高。就水泵的葉輪形狀來說，比轉(zhuǎn)數(shù)越小，它的形狀就越扁。

例2 4BA35型水泵

這是4BA-12型水泵的新型號。4表示水泵進(jìn)口直徑的吋數(shù)，它把中間BA兩個字母精簡成B(由于臂字拼音的第一個字母是B，所以用B代表舊型號的BA，把旋壁構(gòu)造的特點直接反映出來了)，35指這種泵在效率最高點時的揚程約為35米(實際為34.6米，參考表14的數(shù)據(jù))。舊型號的12是從比轉(zhuǎn)數(shù)來的，這對一般選泵的人來說，沒有什么意義，可以省去。新型號把泵的揚程35米包括進(jìn)去，因此，從泵的型號上看，可以知道泵的流量(見第三十五題)和揚程，這對選泵是很方便的。不過，揚程的數(shù)字比較繁瑣，記泵的型號也有些不方便。

例3 10Sh-9A型水泵

10—表示水泵進(jìn)口直徑的吋數(shù)，這臺水泵的進(jìn)口是10吋，即250毫米；

Sh—表示水泵的結(jié)構(gòu)特點，Sh是“雙”字拼音的頭兩個字母，說明這臺水泵的葉輪是“雙面”都進(jìn)水的；

9—表示比轉(zhuǎn)數(shù)為90(90除以10得9)；

A—表示把10Sh-9A型號水泵換了小一號的葉輪。

同樣，12Sh-13型水泵，12吋(300毫米)表示泵的進(jìn)口直徑，它是比轉(zhuǎn)數(shù)130的雙吸泵(雙面吸水泵)。如果這種水泵改用小一號的葉輪，就表示為12Sh-13A。

代表葉輪改小的字母在BA型水泵也一樣通用，如果有兩種較小的葉輪，還可以分別用A及B表示。例如，6BA-8、6BA-8A及6BA-8B三種型號水泵差別之時葉輪大小不同，其它構(gòu)造完全一樣，即6BA-8A型的葉輪比6BA-8型的小一號，6BA-8B型的葉輪比6BA-8型的小兩號。葉輪小，揚程就低，因此，配套電機的功率也相應(yīng)的小了。

第三十四題 水泵的性能包括哪些項目？

水泵的全部性能可以從水泵樣本中查到。主要項目有流量、總揚程、效率、轉(zhuǎn)速、配套功率和最大吸水揚程等。

表13是10Sh-13型水泵的工作性能表。表中每行數(shù)據(jù)都是配套的。例如，流量為360噸/時，總揚程為27米，效率為80%，這是一套。又如，流量為480噸/時，總揚程為23.5米，效率為86%，這又是一套。從表13可以看出水泵的性能，當(dāng)流量加大時，揚程就變小，所以在最大流量576噸/時，它的總揚程只有19米。

10Sh-13型水泵工作性能 表13

10Sh-13型水泵，是不是只能供給這三個流量呢？不是，水泵的流量可以在一個相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化，流量變化的時候，揚程也就跟著變化。這種變化的相互關(guān)系，可以畫成一條曲線，在水泵樣本上可以查到這種曲線。這種曲線是根據(jù)水泵試驗的結(jié)果畫成的(在試驗水泵的時候，同時測量水泵的流量和壓力)。如圖2所示：

圖2 10Sh-13型水泵流量和揚程關(guān)系圖

從曲線上任何一點都可以找到一套流量和揚程。例如，再畫有“×”記號點上，流量是500噸/時，總揚程是23米。從曲線可以看出10Sh-13型水泵的流量可在100噸/時到600噸/時范圍內(nèi)變化，總揚程可在28米到16米范圍內(nèi)變化。曲線上畫有兩處破折線符號的地方，是表13中360噸/時到576噸/時兩個流量和揚程。應(yīng)注意，在這個范圍內(nèi)，水泵的效率比較好(在80－86%之間)，水泵的使用也合理，特別是流量恰好是486噸/時，達(dá)到最高效率86%更好。所以，如果水泵的流量經(jīng)常在486噸/時，揚程在23.5米左右的話，它的使用效率是恰到好處。

在水泵銘牌上，都標(biāo)有水泵的主要性能。其中，流量和揚程只標(biāo)出曲線上效率最高的一套數(shù)據(jù)。例如，在10Sh-13型水泵的銘牌上，只標(biāo)出流量486噸/時和揚程23.5米。

表13最大吸水揚程為額6米，這就是要求吸水揚程不要超過6米。如果吸水揚程超過6米，圖2的流量和揚程的關(guān)系就不能保持，流量就要降低，如超過太多，水泵甚至抽不出水來。但是，有一些水泵的最大吸水揚程還是有變化的，流量越大，最大吸水揚程就越小，從表14中可看到這種例子。一般水泵的最大吸水揚程都在5—6米以下，因此，再選擇吸水管的大小和決定水泵安裝高度時，就要特別注意。

此外，應(yīng)注意水泵樣本上的最大吸水揚程還有兩個限制條件：第一、安裝水泵的地點不能比海面高出200米。第二、水的溫度不能超過20℃。如果超出了這些限制，最大吸水揚程還要減少，減小的數(shù)值在一些書上有計算的方法。例如，在比海面高出450米的地方安裝水泵，水溫為30℃，可以算出它的最大吸水揚程要比水泵樣本上允許的數(shù)值減少大約0.6米。所以，表13的10Sh-13型水泵的最大吸水揚程就要降為：6－0.6=5.4米。因此，再選擇水泵位置的高度和吸水管徑的大小時，應(yīng)注意這個問題。如果，使吸水揚程比最大允許吸水揚程低一些，那就會滿足這個要求，不必再去計算吸水揚程的改正數(shù)。

表14及表15列出常用的BA型水泵和Sh型水泵的性能，供參考。

第三十五題 怎樣從水泵型號，估計出水泵的流量？

水泵的流量，可以從水泵的進(jìn)水口的大小估計出來。如果把進(jìn)水口當(dāng)作一根管子，按流速2.5米/秒算出管子的流量，那就是水泵的大直流量。

例1 4BA-12型水泵的流量大致是多少？

解 水泵進(jìn)口直徑=4ⅹ25=100毫米

Dg100管子在流速為1.0米/秒時的流量是30噸/時，當(dāng)流速為2.5米/秒時，則流量為2.5ⅹ30=75噸/時，所以4BA-12型水泵的大致流量是75噸/時。

例2 12Sh-13型水泵的流量大致是多少？

解 水泵進(jìn)口直徑=12ⅹ25=300毫米

Dg300管子在流速為1.0米/秒時，流量為 噸/時，Dg300管子在流速為2.5米/秒時，流量為 噸/時，所以12Sh-13型水泵的大致流量是675噸/時。

這樣，算得的流量一般都在水泵樣本中列出的流量范圍內(nèi)，至于個別出現(xiàn)的情況，可能是水泵效益最高點的流量。

從上面的計算可以看出，無論是BA型水泵或者是Sh型水泵，只要水泵型號的頭一個數(shù)字相同(即進(jìn)水口直徑的大小相同)，不管它的比轉(zhuǎn)數(shù)大小，它的流量大致是一樣的。例如，4BA-8型水泵和4BA-12型水泵的流量大致一樣。6BA-8型水泵和6Sh-9A型水泵的流量也大致是一樣的。

第三十六題 怎樣選擇水泵的型號？

選擇水泵要根據(jù)兩個條件，一個是水泵抽水的流量，另一個是水泵供水的總揚程。表16水泵快速選型，是幫助我們在知道流量和揚程后，可以選出水泵型號。例如，流量為100噸/時，揚程為25米的水泵，在表中找到有4BA-18、4BA-12A和4BA-12三種都能用的型號(從流量50－150噸/時一欄往下數(shù)，與揚程21－30米一行相交的一格)。但是，究竟哪一種最好呢？我們還要進(jìn)一步結(jié)合生產(chǎn)的要求和水泵的特點來定。

在舉例以前，我們先要搞清楚流量和水泵供水的總揚程的來源。流量是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求提出來的，這比較好辦。但是，水泵供水的總揚程怎樣提出來，這就比較復(fù)雜。我們知道總揚程包括地形揚程、阻力揚程和設(shè)備揚程三部分。其中，地形揚程是由水泵所在地點(從水泵的出水口算起)和最高供水點之間的高差決定的。阻力揚程是由管道和水泵的吸水管和出水管產(chǎn)生的。

管道的阻力可以由管道的布置、管徑和流量計算出來。怎么計算水泵的吸水管和出水管的阻力呢？舉例說明如下：

例 如圖1管道系統(tǒng)布置，兩臺水泵從吸水井向沉淀池供水，高差13.5米，每臺水泵流量是400噸/時，應(yīng)該選用什么型號的水泵？

解 地形揚程為13.5米，管道阻力為6.7米(見第二十二題例1計算結(jié)果)，假定水泵有關(guān)管道阻力為3米(見第二十三題)，管道最末端假定有2米水頭(見第三十一題)。則：

水泵的總揚程=13.5+(6.7+3)+2=25.2米

查表16，在流量為400噸/時，揚程為25.2米的水泵有三種型號，即10Sh-13A、10Sh-13和10Sh-9A。但是究竟哪一種能用，這要進(jìn)一步查水泵樣本才能知道。

從水泵樣本中可以查出10Sh-13A型水泵的性能曲線，在流量為400噸/時的揚程只有21米，所以不能用10Sh-13A型水泵。又查10Sh-13型水泵的性能曲線，在流量為400噸/時的揚程為25.1米(可參考表15數(shù)據(jù))，10Sh-13型水泵。但如對水泵能力需要留有余地并考慮意外情況，就應(yīng)該選用10Sh-9A型水泵。

水泵型號選定之后，再選水泵的吸水管和出水管，并可以按實際情況核算水泵管道系統(tǒng)的阻力，以及對上面(假定水泵有關(guān)管道阻力)估計的3米阻力，進(jìn)行比較。

最后，校核水泵最大吸水揚程，是不是符合要求。按圖1及第二十二題例2算得的吸水管阻力1.2米核算，則得吸水揚程為2.3+1.2=3.5米。由于10Sh-13和10Sh-9A型水泵的最大吸水揚程都是4.5米，比3.5米大，所以，這兩種型號水泵都能滿足要求。

以上例得出水泵選型的步驟如下：

第一步、估計水泵的總揚程。

水泵總揚程=地形揚程+管道阻力揚程+水泵管道阻力揚程(3米)+設(shè)備揚程

第二步、選型。

根據(jù)總揚程和流量查表16選型，得出幾個肯恩格用的水泵型號后，再查表14及表15或水泵樣本，落實究竟哪一種是最和用的水泵型號。

第三步、設(shè)計水泵的管道，核算管道的阻力。

吸水管口徑，可按照比水泵進(jìn)口達(dá)50─100毫米考慮。出水管口徑，可按照比出水管至少達(dá)50毫米考慮。如果計算出來的阻力比原來假定的稍小，可以認(rèn)為合適。

第四步、校核水泵最大吸水揚程，是否滿足要求。

在吸水管已經(jīng)比水泵進(jìn)口加大的條件下，如吸水揚程仍然大于最大吸水揚程時，就應(yīng)該把水泵安裝位置降低，減小水泵的吸水地形揚程。

從上面的步驟看，實際上第二步已經(jīng)把水泵型號選定了，第三和第四兩不只是為了核實，可以省略。

第三十七題 再作設(shè)備計劃的時候，管線還未定，怎樣選水泵？

在這種情況下，我們當(dāng)然無法計算管道的阻力，但根據(jù)以上討論過的問題，仍然可以把水泵型號選出來。步驟如下：

第一步、從聲場哦年工藝的要求，找到流量和水泵的地形揚程和供水距離。

第二步、根據(jù)流量和第十七題的方法，選擇管道和管道每米長的阻力。

第三步、粗估水泵的總揚程。

水泵總揚程=地形揚程+｛(1.2ⅹ管長ⅹ每米阻力)／1000｝+3+設(shè)備揚程

式中1.2是考慮了管道的局部阻力占沿程阻力20%來的(參考第二十二題)，如管道比較短而復(fù)雜的情況，可能比1.2略高，如管道比較長，比較簡單時，可改用1.1；3米是水泵的管道損失。

例 水泵最高的供水點比抽水的水位高出13.5米，無特殊壓力要求，最遠(yuǎn)距離為1600米，干管流量為800噸/時，用兩臺泵同時供水，每臺流量為400噸/時，選水泵型號。

解 從表4-2查得800噸/時，流量應(yīng)該用Dg500管道，每米阻力為3.5毫米水柱。設(shè)備揚程(即末端壓力)取2米。

水泵總揚程=

從計算可以看出，再作設(shè)備計劃是，雖然沒有詳細(xì)的管道布置，但估算的總揚程和第二十六題例子的結(jié)果相符，因此，最后選出的水泵也應(yīng)該是10Sh-13或者10Sh-9A型號的水泵。

第三十八題 離心式水泵為什么能吸水？

首先，從吸水管的真空度講起。離心式水泵(BA型和Sh型水泵都是離心式水泵)在吸水管上往往要裝一個真空表。真空表的刻度從0到760毫米(最大的真空度)水銀柱。這也象用水柱高表示壓力一樣。

760毫米水銀柱的壓力，也可以換算成水柱的壓力。水銀比水重13.6倍，所以760毫米水銀柱相當(dāng)于760ⅹ13.6=10300毫米=10.3米水柱高。這說明吸水管里的空氣抽光后，管里的水會在垂直方向上升到比水面高出約10米的高度，這個高度也就使水面處受到約1公斤/厘米2的壓力。如果沒有抽光，例如，真空表的讀數(shù)為380毫米水銀柱高，這說明了吸水管里的水上升380ⅹ13.6=5170毫米≈5米水柱高，相當(dāng)于0.5公斤/厘米2的壓力。這個壓力是由地球上的大氣產(chǎn)生的，所以叫作大氣壓力。1大氣壓力合1公斤/厘米2的壓力。當(dāng)吸水管里的空氣被抽光，吸水管里就沒有壓力了，所以外面的大氣就要把水向管子里壓，一直壓到10米的高度，才使吸水管里的壓力和管子外的壓力平衡起來。

吸水管里的水上升10米，是指海面附近的大氣壓力說的。在比海面高得很多的地點，空氣就顯著地稀薄了，大氣壓力就達(dá)不到1公斤/厘米2，因此，當(dāng)吸水管里的空氣被抽光后，水也不能上升到10米。高出海面700米的地方設(shè)置離心泵，在吸水管里的空氣被抽光后，吸水管里的水只能上升9.5米高(由試驗得出的)。

此外，當(dāng)水的溫度較高的時候，水面上會產(chǎn)生較多的蒸汽，因此也就產(chǎn)生一定的蒸汽壓力。當(dāng)吸水管內(nèi)的空氣抽光后，這個蒸汽壓力會抵消一部分大氣壓力，因此水的上升高度就要降低一些。例如，水溫在60℃時，蒸汽壓力要抵消2米水柱的壓力，因此，當(dāng)吸水管里的空氣抽光后，吸水管里的水只能上升10―2=8米高。

這些就是第三十四題的例子中最大吸水揚程需要校正的道理。

水泵開動前，首先要把吸水管內(nèi)的空氣抽光，使水上升進(jìn)入水泵內(nèi)。水泵開動后，水從葉輪中心被旋轉(zhuǎn)的力量甩到葉輪邊，因此，在葉輪中心形成部分真空，這樣，水就能源源不斷地從吸水管內(nèi)自動上升進(jìn)入水泵。因為它是部分真空，所以吸水管里的水，就不能上升到10米的高度。各種水泵形成真空的能力也不一樣，水泵有一個最大吸水揚程的限制，原因也就在這里。

水泵的吸水管的真空度，可從真空表上讀出來，它表示總的吸水揚程(地形揚程和阻力揚程)。真空表上的讀數(shù)，應(yīng)該比水泵的最大吸水揚程相當(dāng)?shù)恼婵斩纫?。否則，就反映了水泵的吸水管道沒有設(shè)計好。

四、管件

第三十九題 光滑萬頭的長度(即彎曲部分)怎樣定？怎樣計算？

光滑彎頭包括冷彎或者加熱完成的鋼管彎頭。管道里流水通過彎頭時，產(chǎn)生局部阻力。這個阻力和管件的彎曲半徑與管徑的比值有著密切關(guān)系。比值越小，轉(zhuǎn)彎就越急，阻力也就越大。但當(dāng)這個比值大于3以后，阻力就比較小了。然而，過分加大比值，也會使彎頭過長，安裝不便，同時對阻力的減少并不顯著，因此，一般把光滑彎頭的彎曲半徑規(guī)定為公稱通徑的3.5到5倍。冷彎管自的彎曲半徑至少應(yīng)該是彎頭的公稱通徑的4倍，熱彎管自的彎曲半徑至少應(yīng)該是彎頭的公稱通徑的3.5倍。

計算彎頭長度的時候，不待要知道彎曲半徑和管徑，而且還要知道彎曲的角度。如圖3：

因為，圓的整個圓周長度所對的角度是360度，它與彎頭長度(彎曲部分)所對的角度(彎曲角)是成正比例關(guān)系的。如公式：

彎頭長度∶彎曲角=圓周長∶360度

則 彎頭長度=3.14ⅹ(2ⅹ彎曲半徑)ⅹ［彎曲角(度數(shù))/360］=0.0175ⅹ彎曲半徑ⅹ彎曲角(度數(shù))

因為 彎曲半徑=(3.5――5)ⅹ公稱通徑Dg

所以 彎頭長度=0.0175ⅹ(3.5――5)ⅹ彎曲角(度數(shù))

例 Dg100管子的彎頭，彎曲半徑采用5倍公稱通徑長度，求萬頭長度應(yīng)為多少？

解 代入上式

得 彎頭長度=0.0175ⅹ(5ⅹ100)ⅹ90=788毫米≈790毫米

表17列出各種光滑彎頭長度，可供推算彎頭時直接查用。

第四十題 焊接彎頭的尺寸是怎樣定的？下料總長度怎樣計算？

焊接彎頭是用鋼管裁剪成斷節(jié)，并合焊接制成的，它與光滑彎頭不同。光滑彎頭是用冷彎法或熱彎法，把鋼管彎成的，是一段弧形的管子，它的長度可以直接由圓周算出來。由于焊接彎頭是由一些直線的管段拼起來的，因此，焊接彎頭的尺寸關(guān)系和光滑彎頭也不一樣。圖4，是90°焊接彎頭的拼接關(guān)系圖。

這個彎頭中間的兩部分尺寸完全相同，而且是對程的兩個直線管段，叫做對稱斷節(jié)(A-A)。在兩頭緊連接的帶斜邊的只管上，用虛線注出了兩個半個斷節(jié) 。兩條虛線與管中心線相垂直，延長后和其它斷節(jié)之間的延長線交會在彎曲圓心上，這樣彎曲半徑就定出來了。

焊接彎頭比光滑彎頭的水流阻力大，只要是由斷節(jié)相交的地方引起的，和彎曲半徑的關(guān)系不大。因此，為了減小加工的工作量，減少斷節(jié)數(shù)量，焊接彎頭的彎曲半徑一般都在管徑的1.5倍以下，比光滑彎頭的倍數(shù)小。

由圖4看出，焊接彎頭中間的兩個對稱斷節(jié)斜邊的夾角應(yīng)改為30°，兩邊的半個斷節(jié)的斜邊和虛線的垂直邊的交角應(yīng)該為15°，這樣得到的彎曲角為90°。因此，90°焊接彎頭是由兩個30°斷節(jié)和兩個15°斷節(jié)拼成的。

圖4表示，鋼管直接拐90°彎，時不用法蘭盤的。如果，我們要拚制兩端帶有法蘭盤的管件，就應(yīng)該如圖5－甲所示。

為了焊接法蘭的方便，并把萬頭長度L0湊成一個整數(shù)，所以在15°斷節(jié)的一端，加上一個F的長度。這段F長度，一部分嵌進(jìn)法蘭盤里面去，和法蘭盤焊在一起，因此，要留出一個焊縫的厚度來，彎頭的長度L0就比彎曲半徑R+F的值約大出一個焊縫的厚度。

90°焊接彎頭的兩段30°斷節(jié)和兩段15°斷節(jié)，可以由一條長度L的直管，用氣焊機燒斷出來(見圖5-甲)。

這條直管L是燒斷以前的長度，在斷節(jié)間都要留5毫米的燒縫。圖5，A及B分別表示30°斷節(jié)上下兩個直邊的長度。15°斷節(jié)上下兩個直邊的長度應(yīng)為 ，由圖5可得下料總長度為：

圖5中各種角度的焊接彎管可分成兩組。一組包括90°、60°及30°三個彎頭，這是由30°斷節(jié)和15°斷節(jié)拼成的。另一組包括45°及 兩個彎頭，這是由 斷節(jié)和 斷節(jié)拼成的。

圖5中各種彎頭的上幅圖表示斷節(jié)拼制關(guān)系，F(xiàn)幅圖表示鋼管的下料尺寸。

第四十一題 斷節(jié)的長度怎樣計算？

具體計算下料長度L,必須先知道斷節(jié)的直邊長度A及B,15°斷節(jié)是30°斷節(jié)的半個,所以我們算出15°斷節(jié)的長度 及 ,30°斷節(jié)的長度A及B也就知道了，知道這兩種斷節(jié)就可以拼出90°、60°和30°這三種彎頭來。

計算15°斷節(jié)的長度,必須先知道管件外徑D和彎曲半徑R,可查表18。外徑D、彎曲半徑R和斷節(jié)長度 及 的關(guān)系見圖6。

我們用D及R的實際尺寸，按圖6的方法畫成圖，就可以直接量出 及 的尺寸。

我們可以利用三角函數(shù)的正切關(guān)系，得出15°斷節(jié)的長度如公式：

15°斷節(jié)的窄邊長度=

15°斷節(jié)的寬邊長度=

例 Dg100管子的外徑D為108毫米,彎曲半徑R為160毫米,得:

15°斷節(jié)的窄邊長度=

15°斷節(jié)的寬邊長度=

同樣,45°彎頭和 彎頭都是由 斷節(jié)及 斷節(jié)焊成的。如算出 斷節(jié)的長度，那么， 斷節(jié)的長度也就知道了。計算的方法可以按照圖6方法直接畫出來，也可以用下列公式求得：

斷節(jié)的窄邊長度=

斷節(jié)的寬邊長度=

找出斷節(jié)長度A及B的窄邊和寬邊兩個長度后，再加上一個焊接法蘭盤的尺寸F，這樣下料長度L就可以算出來。一般與流焊接法蘭盤F的長度約40毫米左右，但隨管徑和彎曲角的不同，F(xiàn)值也隨著變化，其目的是把彎頭的長度L0湊成一個整的尺寸。

按照原國家經(jīng)濟(jì)委員會，建筑工程部批準(zhǔn)的在1964年發(fā)行的《給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集S311號鋼制管道零件》中，可以查出這些尺寸來(本帳以后所致的S311圖集都是這本圖)。

由S311標(biāo)準(zhǔn)圖集中查出，Dg100的90°彎頭預(yù)留焊接法蘭盤的長度F為34毫米，這樣得下料長度：

表18列出各種管徑彎頭的有關(guān)尺寸，供焊接彎頭下料時參考。

第四十二題 為了在鋼管上畫出斷節(jié)，必須先畫出斷節(jié)的展開圖來，展開圖是怎樣畫出來的？

下面用Dg100的30°斷節(jié)展開圖作例子，展開圖可以劃在一款油氈上，具體步驟如下(見圖7)。

第一、仿照圖6的方法，用Dg100管件的外徑108毫米及彎曲半徑160毫米先畫出15°的斷節(jié)來(見圖7-甲)，兩得斷節(jié)的兩段長度為28.5及57.5毫米。

第二、以15°斷節(jié)的直邊，即外徑108毫米的中心作圓心畫一個半圓。

第三、通過圓心，每隔 畫一條半徑，可畫七條半徑，連同原來斷節(jié)兩端的(也就是外徑上的兩端)，共得九條線，這九條線與圓周交成由1－9的九各點。

第四、從2到8等七個點上，個向外徑作垂直線，并延長使與斷節(jié)的斜邊相交。每條垂直線的延長部分，在斷節(jié)之間得出一個長度，連同斷節(jié)兩端，共有九個長度。順序為28.5毫米、29毫米、32毫米……57.5毫米，有了這九個長度就可以畫展開圖了。

第五、計算出外徑108毫米的周長L1得3.14ⅹ108=339毫米，然后，畫一條339毫米長的線，作為斷節(jié)展開圖的中心線，在把線分成16個等份( 的分角相當(dāng)于把圓周分成16個等分)，每個等份長為21.2毫米，包括兩段共得十七個分點。在十七個分點上都畫出與中心線相交的垂直線來(見圖7－乙)。

第六、從圖7－乙的左側(cè)起，在第一條垂直線的兩端分別量取長度28.5毫米，得1－1線。在第二條垂直線的兩端分別分別量取長度29毫米，得2－2線。一直量到第九條垂直線，兩邊各長57.5毫米，得9－9線。

第七、以9－9線為中軸，向右側(cè)按對稱的位置，重復(fù)畫8－8線到1－1線的長度。依次編號為10－10、11－11、……、16－16及1－1。即以8－8線的長度56毫米畫在10－10線的位置上，7－7線的長度53毫米畫在11－11線的位置上……，最后1－1線的長度28.5毫米仍然是畫在1－1線的位置上。

第八、把1－1、2－2……16－16、1－1等十七條線的兩端，用光滑的曲線連起來，就得到30°斷節(jié)的展開圖。沿著這條曲線和1－1邊，把展開圖剪下來，就得到一塊30°斷節(jié)展開圖的樣板。如果，把這塊樣板卷起來，讓兩條1－1邊重合，扣在外徑108毫米的鋼管上就可以在鋼管上畫出30°的斷節(jié)了。從30°斷節(jié)展開圖7－乙中心線處剖成兩半，每一半就是一個15°斷節(jié)的展開圖。把30°和15°斷節(jié)的展開圖，按圖5－甲、圖5－乙和圖5－丙的幾張下幅圖所示的關(guān)系，扣在Dg100鋼管的外壁上(外徑為108毫米)，那么，就可以在鋼管上分別畫出90°、60°和30°彎頭所需要的全部斷節(jié)來。

同樣，在 和 的斷節(jié)展開圖畫出后，可以在鋼管上分別畫出45°和 彎頭所需要的斷節(jié)來。

從S311標(biāo)準(zhǔn)圖集中，可以直接插出各種斷節(jié)的展開尺寸，這樣就可以省去畫圖的工作量了。這些展開尺寸已經(jīng)列入表19。展開的圓周長為L1，展開的九個尺寸(相當(dāng)于圖7－乙的1－1到1－9的尺寸)分別為 、1、2……7、 。例如，Dg100管件的30°和15°斷節(jié)尺寸為28.5、29、32、……57.5,這些尺寸和我們在上面求得的一樣。用這些尺寸就可以直接畫出30°和15°的斷節(jié)來。

第四十三題 應(yīng)用表18焊接彎頭尺寸和表19斷節(jié)展開尺寸時，應(yīng)注意哪些問題？

第一、表19中的管件圓周長度L1和它的16等分的長度l1，都是按無縫鋼管外徑計算出來的。如果用焊接的鋼管，圓周長度就應(yīng)該重新計算(用3.14ⅹ管子外徑計算或者用卷尺直接量出)，然后畫一條直線分成16等分。但是，表中的 、1、2、…… 等九個展開尺寸仍然不變。例如，用Dg100黑鐵管焊制90°彎頭。外徑為114毫米，周長應(yīng)按3.14ⅹ114=358毫米計算，周長分成16等分，每等分應(yīng)為358／16=22.4毫米。l1的21.2毫米，所以斷節(jié)展開尺寸，仍然可用表19中所列的28.5毫米、29毫米、……57.5毫米等九個尺寸。

第二、在一般情況下，有時壓力要求不高，段節(jié)燒成后不做成坡口或因畫線有誤差以及燒斷時完整度不夠，所以，最后焊成的彎頭長度L往往要比表18列出的稍長一些，可在實際工作中總結(jié)經(jīng)驗加以修正。

第三、表19所附展開圖是按管子外徑圓周長分成16等分計算的，也就等于圖7－甲中每段圓弧的夾角是 。如超過Dg1000的大管徑，我們也可以把圓周長多畫檉幾等分，仿照圖7的方法求展開尺寸。例如，將每段圓弧的夾角減成18°分，就可以把外徑圓周長分成20等分。因此，在相當(dāng)于圖7－乙的展開圖上，就有21條垂直線，這樣，展開圖的曲線就是由21點連成的，所以比較準(zhǔn)確。相反，小管徑，我們也可以把圓周長少芬?guī)椎确?。例如，將每段圓弧的夾角從 增加到30°，那麼就可以把外徑圓周長分成12等分，因此，在相當(dāng)于圖7－乙的展開圖上，就有13條垂直線，這樣，展開圖的曲線就是由13點連成的。

第四十四題 三通和四通的管件展開圖怎樣畫法？

三通和四通的一般尺寸關(guān)系見圖8－甲。

干管的外徑為D，支管的外徑為D1，干管管壁的長度為l1，直管管壁長度為l2。四通和三通支管的展開圖完全是一樣的，所以，用Dg150ⅹ100三通舉例說明展開圖的畫法，其步驟如下：

第一、用干管Dg150的外徑D=159毫米畫一個圓，在這個圓上用支管Dg100的外徑D1=108毫米畫支管，按S311標(biāo)準(zhǔn)圖集取長度l2＝194毫米，得圖8－乙。

第二、在支管Dg100外徑D1=108毫米的一頭畫一個半圓，并把它按30°圓弧夾角分成6等分。

第三、從半圓左邊一半的兩個分點向直徑作垂直線，并延長和干管的圓心相交，這樣得到2－2和3－3兩個長度，加上1－1和4－4，共有4個長度。

第四、用支管的外徑D1=108毫米計算，得支管圓周長為3.14ⅹ108=339毫米，然后，用支管圓周長339毫米為一邊畫一條L線,并分成12個等分,每一等分長為28.25毫米，在每一等分點上向下畫一條垂直線，共得13條垂直線(見圖8－丙)。

第五、在L=339毫米由左至右的頭四條垂直線上，順序分別截取圖8－乙中的1－1、2－2、3－3和4－4四個長度，畫在圖8－丙上，注為1(138毫米)、2(132.7毫米)、3(123.3毫米)及4(119毫米)。

第六、在圖8－乙中，垂直線4－4右邊的三條垂直線上，按照對稱的位置順序截取3－3、2－2和1－1等長度，畫在圖8－丙上，注為3、2和1。這樣，就完成了圖8－丙左半邊的展開圖。

第七、右半邊和左半邊是對稱的，所以在右半邊的6個等分點上，又按對稱位置重復(fù)左半邊的六個長度。

第八、把這些垂直線的終點連成一條光滑的曲線，就得到三通支管的展開圖，見圖8－丙(如支管Dg1與干管Dg兩個公稱通徑相等時，在本例中即都為Dg150毫米時，則畫出的展開圖就如圖8－丁所示的特殊形狀)。

三通和四通的支管是要畫展開圖的，干管可以利用支管的展開圖開一個洞，因此干管不必畫展開圖。因此按照支管畫出來的展開圖，燒好支管后，把它扣接在干管的外壁上，就可以直接在干管的外壁上畫出了支管應(yīng)該開多大洞的橢圓形來。表20中的三通及四通支管展開尺寸是根據(jù)S311標(biāo)準(zhǔn)圖集來的(本書列出的焊制管件尺寸，都是根據(jù)S311標(biāo)準(zhǔn)圖集)。

第四十五題 異徑管(同圓心的大小頭)的展開圖怎樣畫法？

異徑管的尺寸關(guān)系見圖9－甲，總長(包括法蘭盤在內(nèi))為L；管壁部分長度為l；大頭外徑為D；小頭外徑為D1；管壁厚度為δ。管壁部分的展開圖是一個扇面形(見圖9－乙)。畫這個圖需要知道三個數(shù)據(jù)：

第一、大半徑R；第二、小半徑r；第三、扇面形的夾角α?，F(xiàn)用Dg200ⅹ100異徑管做例，說明數(shù)據(jù)的求法如下：

先以Dg200ⅹ100異徑管管壁的長度及兩條斜邊管壁的中心線畫出異徑管側(cè)面圖：

Dg200(大頭)的外徑為219毫米，管壁厚6毫米，所以管壁中心線的直徑為（D-δ）,即219-6=213毫米；Dg100(小頭)的外徑為108毫米，壁厚為6毫米，所以管壁中心線的直徑為(D1-δ),即108-6＝102毫米(因為鋼板卷起時外壁變長，內(nèi)壁縮短，所以按管壁中心線計算，要扣除鋼板的厚度)；異徑管的管壁部分長度l為351毫米(這由異徑管長度365毫米扣除兩端焊縫得來得)。側(cè)面圖見圖9－乙。

然后，把側(cè)面圖的兩條斜邊延長，并與管中心線的延長線相交于O點，這樣就得處扇面形的三個基本數(shù)據(jù)。

由交點O到斜邊頂?shù)拈L度為扇面形的小半徑r=375毫米。由交點O到斜邊底的長度為扇面形的大半徑R=728毫米。扇面形的夾角 所以Dg200ⅹ100異徑管扇面形的夾角：

根據(jù)求得的R、r及α的數(shù)據(jù)即可畫出管壁的展開圖(見圖9－丙)。

表21列出常用異徑管展開圖的尺寸可以查用。例如，求Dg200ⅹ100異徑管的展開尺寸，從表中可查出R=728毫米，r=375毫米，夾角α=50°54?,這和圖9求得的一致。

第四十六題 偏心異徑管(偏心的大小頭)的展開圖怎樣畫法？

偏心異徑管的一般尺寸關(guān)系見圖10－甲。

總長為L(包括法蘭盤)，管壁部分長度為l，大頭及小頭的外徑分別為D及D1,壁厚為δ，管壁部分的展開圖是一個不規(guī)測的扇面形，所以，偏心異徑管的管壁展開圖的畫法，要比同心異徑管管壁展開圖的畫法復(fù)雜?，F(xiàn)用偏心異徑管Dg200ⅹ100為例，說明畫展開圖的步驟：

第一、先用異徑管的管壁長度351毫米及大、小頭的公稱通徑200毫米和100毫米，畫出偏心異徑管側(cè)面圖來(由于偏心異徑管兩半的形狀不對稱，卷鋼板的時候，長度的變化會更大一些，所以不用同心異徑管的畫法，即實際外徑扣去鋼板厚度的畫法)。然后，延長側(cè)面圖的直邊和斜邊，兩邊相交得O點(見圖10－乙)。

第二、在側(cè)面圖的大頭Dg200毫米直徑上畫一半圓，把這個半圓按 分成8等份。從半圓弧的左端起(也就是從直徑的左端起)，順序在圓弧上編成從1到9的九個點。

第三、以點1作起點分別向圓弧上的點2、3……8等七個點各連成一條直線，得出1－2、1－3……1－8等七個長度，加上1～9，共八個長度。

第四、在側(cè)面圖的大頭Dg200的直徑線上，依次量取半圓弧上的1～2、1～3、……1～8等七個長度，得七個點。然后，在直線土依次注為點2、3……8，加上兩端的1及9，共得九點。

第五、從大頭直徑上的2、3……8等七個點，分別向o點連成o～2、o～3……o～8等七條線,這些線和小頭直徑線相交會的點,分別注為點2′、3′……8′,兩端的點為l′及9′。我們把o～1、o～2……o～9等長度分別叫做R1、R2……R9，把o～1′、o～2′……o～9′等長度分別叫做r1、r2……r9。

第六、計算大頭的圓周長為3.14ⅹ200=628毫米，把它展開分成為16等份（見圖10－丙），每等份長為R0=39.3毫米。

第七，先量圖10－乙中的最長半徑R9(728毫米)，在圖10－丙上面出o～9一條線。

第八、再量圖10－乙中的半徑R8(727毫米)，在圖10－丙中的o～9這條線的兩邊畫圓弧。然后，再從這圖的點9做圓心，用R0(39.3毫米)為半徑向兩邊畫圓弧，和上述兩個圓弧相交，這樣，在點9的左右得出了兩個交點點8。

第九、同樣，以o點做圓心用R7(724毫米)為半徑，分別在左側(cè)o～8線的左邊和右側(cè)o～8線的右邊各畫圓弧，然后，在兩個點8上用R0為半徑，分別向兩邊畫弧，這樣左右兩側(cè)，各得兩個交點點7。如此，繼續(xù)畫下去，直到最后左右兩側(cè)的兩個交點點l為止。

第十、在圖10－丙上，以圓心o做起點，分別向圓弧上求出的各點連成一條直線(半徑)成為o～1、o～2……o～8、o～9、o～8……o～2、o～1等十七條直線。

第十一、在o～9線上量出r0長度(365毫米)得出點9′，再在左右兩條o～8線上量出r8長度(364毫米)得出左右兩個點8′來。如此，繼續(xù)量下去，直到左右兩邊兩個點1′為止．

第十二，分別把1、2……8、9、8、……2、1等十七個點及1′、2′……8′，9′、8′…2′、1′等十七個點連成兩條光滑的曲線，這樣，就得出了偏心異徑管的展開圖(見圖10－丙)。

表22列出畫偏心異徑管的展開圖尺寸，供查用。

第四十七題 為什么要計算鋼管受熱后膨脹的長度？應(yīng)該怎樣計算？

管道的長度，同樣是服從熱脹冷縮這條規(guī)律的。在冷熱變化不大的情況下，有些管材(如鑄鐵管)的長度變化比較小，不容易看出來，在使用上不會出什么問題，所以一般就不考慮熱脹冷縮的問題。但是，鋼管在冷熱變化很大的情況下，就得考慮熱脹冷縮的規(guī)律了。例如，蒸汽鋼管在安裝時，管璧的溫度大致和氣溫一徉，但當(dāng)鋼管通過蒸汽的時候，管壁溫度就比安裝時上升很高，管道的長度也會增長，這就要采取措施，防止鋼管在受熱后，產(chǎn)生膨脹力量，把管子撐破。在這種情況下，很們就要先算出鋼管受熱后的膨脹長度來。如下式：

鋼管膨脹長度(毫米)=0.012ⅹ溫度差ⅹ管長(米)

式中 0.012稱為鋼材的線膨脹系數(shù)，即溫度每升高1℃時，每1米鋼管，所膨脹的長度；溫度差，表示安裝時鋼管的溫度和使用時鋼管最高溫度的差值。

例 安裝鋼管時的空氣溫度為20℃，在通過5公斤／厘米2表壓的蒸汽后(溫度為158℃)，計算長30米管道膨脹的長度。

解 鋼管安裝時的溫度可以按氣溫20℃計算，所以溫差為158℃-20℃=138℃,代入公式

鋼管熱膨脹長度=0.012ⅹ138ⅹ30=49.7毫米≈50毫米

由例看出，鋼管的熱膨脹是很大的。

計算鋼管的熱膨脹長度，應(yīng)當(dāng)知道各種蒸汽壓力相當(dāng)?shù)臏囟冉讨担ㄒ姳?3)。

我們已知鋼材的線膨脹系數(shù)是0.012，如果使用別種管材計算熱膨脹長度時，就得把0.012換成別種管材的線膨脹系數(shù)，代入公式進(jìn)行計算。例如，使用塑料管時，就得把0.012 換成塑料的線膨脹系數(shù)0.075進(jìn)行計算。0.075是0.012的6倍。所以，在同樣溫度差和同樣長度管道的情況下，塑料管的熱膨脹長度是鋼管的熱膨脹長度的6倍。因此，即使在一般氣溫變化的溫度差范圍內(nèi)，雖然鋼管長度的變化不顯著，但塑料管長度的變化卻很厲害。

第四＋八題 方形伸縮器的尺寸是怎樣決定的？怎樣選用？

安裝管道時，都在一定的間距設(shè)有支撐，達(dá)些支撐點是固定死的，因此，管道在蒸汽受熱膨脹時不能自由移動，所以在管璧里面產(chǎn)生很大的應(yīng)力。為了減小這種應(yīng)力，在工程上采取了許多辦法。在管道的接口處安設(shè)方形伸縮器就是常用的一種辦法。方形伸縮器有四種，普通用的有三種(見表24及附圖)。

圖中表示出方形伸縮器的臂長，邊長和總長三個基本尺寸和彎曲半徑間的關(guān)系。彎曲半徑是按管道的4公稱通徑考慮的。三腫方形伸縮器的差別在于邊長和臂長的比值不同。

Ⅰ型 邊長:臂長>1

Ⅱ型 邊長:臂長=1

Ⅲ型 邊長:臂長<1

每一種類型伸縮器，在同樣的管道膨脹長度下，有不同的尺寸，這就應(yīng)該根據(jù)安裝地點的尺寸來選擇伸縮器的類型。

安裝方形伸縮器有兩種方法，一種是預(yù)拉的方法，另一種是不預(yù)拉的方法。

表24的尺寸是按預(yù)拉計算的，在安裝伸縮器時，先把它拉開膨脹長度的一半。

怎樣使用表24選擇伸縮器？

第一、管道膨脹長度按第四十七題的例子計算。第二、根據(jù)管道膨脹長度從表24中選用伸縮器，找出臂長，井從表所附公式計算出邊長。但要特別注意，在預(yù)位和不預(yù)位的兩種不同施工條件下，選擇出來的伸縮器尺寸是完全不同的?，F(xiàn)用上例數(shù)據(jù)說明如下:

上例中，長30米鋼管的熱膨脹長度為50毫米，如果安裝時把管道兩頭固定住，中間加焊伸縮器，焊時把伸縮器的兩臂向外撐開25毫米，使焊好后，伸縮器的管壁中，預(yù)先憋住一個允許的向外撐開的力量(相當(dāng)干管壁中的應(yīng)力為700～800 公斤／厘米2)。那么,當(dāng)管通受熱的膨脹量達(dá)到25毫米時，管道兩端將伸縮器兩臂向里擠壓25毫米，恰好和安裝時向外撐開的25毫米對消掉，因此，把原來憋在管壁里面的應(yīng)力也對消了。但當(dāng)管道腳脹量上升到50毫米時，新增加的50-25=25毫米，還要使伸縮器的兩臂向里擠壓25毫米，這新擠壓的25毫米又在仲縮器的管壁中產(chǎn)生一個新憋的應(yīng)力，它的大小和那個預(yù)先憋住的允許的700～800公斤/厘米2應(yīng)力完全一樣，不過性質(zhì)相反罷了(即原來受拉的部位變成受壓的部位，受壓的部位變成受拉的部位)。新憋的應(yīng)力將永遠(yuǎn)在伸縮器的運行過程中存在，所以不能過大，一般限制在700～800公斤/厘米2范圍內(nèi)，這就是上面說的允許應(yīng)力。

從上例看出，如果在安裝伸縮器時，不預(yù)先拉開25毫米，那么，在伸縮器的運行過程中，將憋住由于伸縮器的兩臂向里擠壓50毫米，所產(chǎn)生的應(yīng)力，比允許的700～800公斤/厘米2大出了一倍，因此，原來的伸縮器就不安全，必須選用尺寸較大的伸縮器，使伸縮器管壁里的應(yīng)力下降到700～800公斤/厘米2范圍內(nèi)。這就說明預(yù)拉伸縮器的安裝方法，好處就在于可以減小伸縮器的尺寸。

表24中的伸縮器，都是按預(yù)拉熱膨脹長度一半設(shè)計的。這些伸縮器在預(yù)拉一半熱膨脹長度和達(dá)到全部熱膨脹長度時，管壁中的應(yīng)力約在700～800公斤/厘米2范圍內(nèi)。

但是，如果在安裝伸縮器時沒有預(yù)拉，那么，使用表24所列伸縮器的允許膨脹長度就要降低一半。舉例如下：

例1 Dg50鋼管長50米，安裝伸縮器時溫度為0℃，輸送表壓6公斤/厘米2的蒸汽，不考慮預(yù)拉，選擇伸縮器尺寸。

解 先計算鋼管的膨脹長度。由表23查得表壓在6公斤/厘米2時的蒸汽溫度為164℃，安裝時的溫度為0℃，所以溫度差為164-0=164℃。

鋼管受熱膨脹長度=鋼材的線膨脹系數(shù)x溫度差x管道長度

=0.012x164x50=98.4毫米≈100毫米

因為伸縮器沒有預(yù)拉，所以，100毫米的膨脹量相當(dāng)于表中有預(yù)拉的200毫米的膨脹量。由表24可查得各種伸縮器的尺如下：

Ⅰ型 臂長=1750毫米

臂長=a+8Dg

a=臂長-8Dg=1750-8ⅹ50=1350毫米

邊長=臂長+a=1750+1350=3100毫米

總長=邊長+8Dg+200

=3100+8ⅹ50+200=3700毫米

Ⅱ型 臂長=2100毫米

邊長=臂長=2100毫米

總長=邊長+8Dg+200

=2100+8ⅹ50+200=2700毫米

Ⅲ型 臂長=2480毫米

a=臂長－8Dg＝2480－8ⅹ50＝2080毫米

邊長=臂長－0.5a＝2480-(0.5ⅹ2080)

=2480－1040＝1440毫米

總長=邊長+8Dg+200

＝1440+8ⅹ50+200

＝1440+400+200=2040毫米

例2 用上例的原始數(shù)據(jù)，但安裝伸縮器時，預(yù)拉50毫米，并要求在施工質(zhì)量上得到保證，選Ⅰ型伸縮器的尺寸。

解 伸縮器預(yù)拉50毫米，符合使用表24的條件，可直接按膨脹長度100毫米查Ⅰ型伸縮器的尺寸，由表24查得

臂長=1250毫米

a=臂長-8Dg=1250-8ⅹ50=850毫米

邊長=臂長+a=1259+850=2100毫米

總長=邊長+8Dg+200

=2100+8ⅹ50+200

=2100+400+200=2700毫米