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管道類(lèi)型 | 新鋼管 | 半新鋼管 | 舊鋼管 | 玻璃鋼管 | |
粗糙度/mm | 0.1~0.2 | 0.2~0.3 | 0.5~0.8 | 0.6~1.0 | 0.01 |
根據(jù)Hazen-Williams公式:
Hf=〔42.7Q/(C×D2.63〕1.852 (1)
對(duì)纏繞玻璃鋼管道和新碳素鋼管道進(jìn)行計(jì)算比較:管內(nèi)液體流量相同時(shí),纏繞玻璃鋼管道輸送介質(zhì)時(shí)所引起的壓頭損失僅為同管徑新碳素鋼管的0.856倍〔4〕。
另根據(jù)范寧公式
。2)
對(duì)纏繞玻璃鋼管道和進(jìn)行計(jì)算比較:當(dāng)管內(nèi)流體流速為1.0~2.0m/s時(shí),管徑DN300~600mm的纏繞玻璃鋼管道輸送流體時(shí)引起的壓頭損失約為同口徑的2/3~1/2〔5〕。
計(jì)算結(jié)果說(shuō)明:纖維纏繞玻璃鋼管道的水力學(xué)性能優(yōu)于鋼管或。
3重量輕,安裝、運(yùn)輸方便
玻璃鋼管道比重約為1.6左右,僅是鋼管或鑄鐵管的1/4~1/5,實(shí)際應(yīng)用表明,在承受同樣內(nèi)壓的前提下,同口徑、同長(zhǎng)度的玻璃鋼管道,其重量約為鋼管的30%左右。正因如此,玻璃鋼管道在運(yùn)輸時(shí)可套裝運(yùn)輸,節(jié)省油耗及其它費(fèi)用;安裝時(shí),對(duì)中小口徑的玻璃鋼管道一般不需用重型機(jī)械,有的甚至可通過(guò)人工搬運(yùn),提高了安裝速度。
4比強(qiáng)度高、力學(xué)性能合理
纏繞玻璃鋼管道軸向拉伸強(qiáng)度為160~320MPa,接近于鋼管,比強(qiáng)度更高,在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),管材自重可大幅度減輕,安裝十分容易。對(duì)比情況見(jiàn)表2。
表2 玻璃鋼管道與鋼管強(qiáng)度及比強(qiáng)度
材 料 | 比 重 | 拉伸強(qiáng)度
/MPa |
比強(qiáng)度 /MPa |
高級(jí)合金鋼 | 8 | 1280 | 160 |
A3 鋼 | 7.85 | 400 | 50 |
鑄 鐵 | 7.4 | 240 | 32 |
纏繞玻璃鋼 | 1.6 | 160~320 | 100~200 |
玻璃鋼管道與鋼管熱性能數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表3。
表3 玻璃鋼管道與鋼管熱性能參數(shù)對(duì)比
性能參數(shù) | 玻璃鋼管道 | 鋼 管 |
導(dǎo)熱系數(shù)/W*(cm*℃)-1 | 0.27 | 62.8 |
熱膨脹系數(shù)/k-1 | 1.12×10-5 | 1.23×10-5 |
軸向熱應(yīng)變之比 | 1.67 | 1 |
軸向熱應(yīng)力之比 | 1 | 11 |
表中,熱應(yīng)變及熱應(yīng)力之比均為假設(shè)玻璃鋼管道與鋼管管長(zhǎng)相同、管道兩端介質(zhì)溫差相同情況下所推得的結(jié)果。從表中數(shù)據(jù)可以看出,玻璃鋼管道的導(dǎo)熱系數(shù)低,僅為鋼管的0.4%,因而具有較好的保溫性能,輸送介質(zhì)時(shí)可以降低熱能損耗;另外,從表3還可以看出,當(dāng)玻璃鋼管道與鋼管兩端有相同的熱溫差時(shí),線(xiàn)脹系數(shù)略大于鋼管的玻璃鋼管道將產(chǎn)生較大的熱應(yīng)變,但由于玻璃鋼管道的軸向拉伸模量約11.2GPa,鋼管的模量為210GPa,所以,溫差在玻璃鋼管道上產(chǎn)生的熱應(yīng)力僅約為鋼管的1/11。也就是說(shuō),在實(shí)際使用中,鋼管需增加膨脹接頭以消除管線(xiàn)上的熱應(yīng)力集中,玻璃鋼管一般卻可以不予考慮〔4〕。玻璃鋼管道的熱線(xiàn)脹系數(shù)使得它具有良好的抗熱耐寒特性,可在地表、地下、架空、海底、沙漠、冰凍、潮濕等各種惡劣環(huán)境中使用。
6接頭少、連接方式多樣靈活
纏繞玻璃鋼管道單管長(zhǎng)度6~12m,甚至更長(zhǎng),在長(zhǎng)距離管線(xiàn)安裝時(shí),所需接頭少,既能使流動(dòng)水阻降低,也減少了施工費(fèi)用,同時(shí),管線(xiàn)因接頭多而發(fā)生滲漏的可能性也較鋼管大為降低。另外,纏繞玻璃鋼管道的接頭方式有多種,主要包括:承插膠接、平端對(duì)接、(活套)法蘭連接、(帶鎖緊裝置)O形圈連接、螺紋連接等,可根據(jù)具體施工條件,靈活選擇接頭方式,從而提高了工程的可靠性。
7電絕緣性能好
鋼管、均為電的良導(dǎo)體。玻璃鋼管道卻是絕緣體,擊穿電壓:12~16kV/mm,體積電阻率:~1014Ω.cm,表面電阻率:~1011Ω,絕緣性能優(yōu)良,可安全地應(yīng)用于輸電、電信線(xiàn)路密集區(qū)和多雷區(qū)。
8不生銹
鋼管、在儲(chǔ)存、使用過(guò)程中,會(huì)因化學(xué)、電化學(xué)的作用產(chǎn)生局部電池反應(yīng),表面極易生銹,對(duì)輸送介質(zhì)往往會(huì)產(chǎn)生污染,因而,常需對(duì)其表面進(jìn)行特殊防銹、除銹處理;纖維纏繞玻璃鋼管道由于是由非金屬材料制成,電極電位高,表面不會(huì)發(fā)生氧化銹蝕,無(wú)需處理,不會(huì)污染水質(zhì)。
9防污抗蛀
玻璃鋼管內(nèi)壁潔凈光滑,難以被海水或污水中的甲貝、菌類(lèi)等微生物玷污蛀附。而鋼管、或鋼筋混凝土管內(nèi)表面卻很容易被甲貝、牡蠣等附蛀寄生,且極難清除,增大粗糙率,使有效管徑縮小,同時(shí)增大流動(dòng)阻力,減少過(guò)水?dāng)嗝娣e。
10可設(shè)計(jì)性強(qiáng)
根據(jù)具體使用情況,可對(duì)管道的具體性能及形狀進(jìn)行設(shè)計(jì): ①可對(duì)纏繞時(shí)的纏繞角進(jìn)行設(shè)計(jì),以使管道具有不同的縱/環(huán)向強(qiáng)度分配; ②可對(duì)管道壁厚進(jìn)行設(shè)計(jì),以使管道可以承受不同的內(nèi)外壓; ③可對(duì)材料進(jìn)行設(shè)計(jì),以達(dá)到不同的耐腐蝕目的、阻燃目的、介電目的等; ④可對(duì)接頭方式進(jìn)行設(shè)計(jì),適用不同的安裝條件,以提高工程安裝速度; ⑤可對(duì)產(chǎn)品形狀進(jìn)行設(shè)計(jì),以滿(mǎn)足具體的形狀需要。
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