8.4 管道压力要求

2021-05-11 13:28 irripro

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所选管道的额定压力必须超过系统上的总压力。总压头由以下部件组成：

工作压力

洒水器工作所需的压力。

地形高差

主管取水口和现场作业点之间的最大高差。

管道摩擦

水流过管道时产生的压力损失。必须考虑侧线和主线的摩擦损失。附录B 提供了有关管道摩擦损失的附加信息。

压力波动

突然关闭阀门或快速启动或关闭泵会在灌溉管线中产生压力波动。这通常被称为水锤。

农业灌溉系统旨在将灌溉管道中的流速限制在5英尺/秒。5英尺/秒的流速允许摩擦损失保持在可接受的水平，并将浪涌压力限制在可容忍的水平（见第7.4节）。附录B可用于确定各种管道类型和尺寸的建议最大流量。摩擦损失表中黑线以下的所有值都超过5英尺/秒，因此应避免。

水锤

当管道中的承压水受到其流速变化的影响时，就会产生由压力波动识别的水锤。水流速度的变化率决定了水锤的强度。干线设计必须考虑系统运行期间可能产生的这些潜在浪涌压力。

恒定横截面积管道中的水流速度会因以下原因而改变：

打开或关闭阀门

启动或停止泵

气穴沿管道的运动

突然从管道中放出空气

由于水流速度的变化，充满水的管道中的压力增加可通过以下公式确定：

表8.3提供了不同管道类型的压力波速度值。为了最大限度地减少水锤压力波动，建议将管道内的流速限制在5 ft/sec。为灌溉目的，PVC和聚乙烯管的工作压力不得超过管道压力额定值的72%。

表8.3可用于确定运行灌溉主管（流速为5 ft/sec）所预期的最大压力上升。当阀门关闭时间小于系统临界时间时，可能出现最大压力上升。

表8.4显示了不同等级PVC管的最大工作压力和推荐的最大流速，用于在最大工作压力下运行的系统。当系统以最大推荐操作压力运行时，超过这些流速将产生压力浪涌，从而导致系统总压力超过管道压力额定值。

管道内的流速可以使用公式8.2 计算。

Table 8.3 Maximum Pressure Rise for an Instantaneous Valve Closure at a Flow Velocity of 5 ft/sec 表8.3 流速为5 ft/sec时阀门瞬时关闭的最大压力升高

Type of Pipe管道材质	Class or Schedule 承压等级	Nominal Size 公称直径 (in)	Outside Diameter 外径 (in)	Wall Thickness 壁厚 (in)	Pressure Wave Velocity 压力波速度 (ft/sec)	Maximum Pressure Rise 最大压力升高值 (psi)

Steel 钢管	Sch. 40	4	4.5	0.231	4390	295
		6	6.625	0.28	4320	290
		8	8.625	0.322	4270	287
		10	10.75	0.365	4230	285

Steel 钢管	14 Gauge	4	4	0.083	3910	263
		6	6	0.083	3630	244
		8	8	0.083	3400	229

Steel 钢管	12 Gauge	4	4	0.109	4110	277
		6	6	0.109	3870	260
		8	8	0.109	3670	247

Steel 钢管	10 Gauge	4	4	0.134	4230	285
		6	6	0.134	4020	270
		8	8	0.134	3840	258
		4	4	0.05	2730	184
Aluminum 铝管		4	4	0.072	3070	207
		6	6	0.058	2490	168
		6	6	0.083	2830	190
		8	8	0.064	2320	156
		8	8	0.072	2430	164

PVC	Sch. 40	4	4.5	0.231	1350	91
		5	5.563	0.258	1280	86
		6	6.625	0.28	1220	82
		8	8.625	0.322	1150	77
		10	10.75	0.365	1090	73

PVC	Sch. 80	4	4.5	0.337	1640	110
		5	5.563	0.375	1550	104
		6	6.625	0.432	1530	103
		8	8.625	0.5	1440	97
		10	10.75	0.593	1400	94

PVC	Class 125	All Sizes 所有管径			1040	70
	Class 160	All Sizes 所有管径			1165	78
	Class 200	All Sizes 所有管径			1300	87
	Class 315	All Sizes 所有管径			1630	110

临界时间

压力波从阀门传播到压力源并返回的时间作为临界时间。临界时间可通过以下公式确定：

Table 8.4 Maximum Recommended Operating Pressure and Flow Velocity for PVC Pipe 表8.4 PVC 管的最大推荐工作压力和流速
Class or	Nominal Pipe	Pressure	Maximum	Allowable	Maximum Flow
Schedule 承压等级	Size 公称直径 (in)	Rating 工作压力 (psi)	Recommended Operating Pressure 最在推荐工作压力 (psi)	Pressure Surge Rise 允许压力升高值 (psi)	Velocity 最大流速 (ft/sec) *

Sch. 40	3	260	186	74	3.71
	4	220	157	63	3.46
	5	190	136	54	3.13
	6	175	125	50	3.04
	8	160	114	46	2.97
	10	140	100	40	2.72

Sch. 80	3	370	264	106	4.47
	4	320	229	91	4.12
	5	290	207	83	3.97
	6	280	200	80	3.88
	8	250	178	72	3.71
	10	230	164	66	3.5

Class 125	All Sizes	125	89	36	2.57
Class 160	All Sizes	160	114	46	2.92
Class 200	All Sizes	200	143	57	3.25
Class 315	All Sizes	315	225	90	4.1
* Maximum flow velocities suggested are for systems operating at the maximum recommended operating pressures only. If systems are operating well below the maximum recommended operating pressure, a maximum flow rate of 5 ft/sec is suggested. 建议的最大流速仅适用于在最大推荐工作压力下运行的系统。如果系统的工作压力远低于建议的最大工作压力，则建议最大流速为 5英尺/秒。

当阀门关闭时间小于临界时间时，水锤压力增加最大且恒定。通过将关闭时间减慢到小于系统临界时间，可以减少水锤压力引起的压力波动。表8.5 可用于确定PVC系统在最大工作压力和5英尺/秒流速下的最小阀门关闭时间。

Table 8.5 Minimum Valve Closure Time for PVC Pipelines at Maximum Operating Pressures 表8.5 最大工作压力下PVC管道的最小阀门关闭时间
			Minimum Valve Closure Times 最小阀门关闭时间 [sec]
Class or Schedule承压等级	Nominal Pipe Size公称直径 (in)	Pressure Rating 压力等级(psi)	Length 管道长度 [ft]
Class or Schedule承压等级	Nominal Pipe Size公称直径 (in)	Pressure Rating 压力等级(psi)	500	1,000	2,000	5,000	10,000

Sch. 40	3	186	1.8	3.6	7	18	36
	4	157	2.1	4.2	8	21	42
	5	136	2.3	4.6	9	23	46
	6	125	2.5	5	10	25	50
	8	114	2.8	5.6	11	28	56
	10	100	3	6	12	30	61

Sch. 80	3	264	1.2	2.4	5	12	24
	4	229	1.5	3	6	15	30
	5	207	1.6	3.2	6	16	32
	6	200	1.7	3.4	7	17	34
	8	178	1.9	3.8	7	19	37
	10	164	2	4	8	20	40

Class 125	All Sizes所有管径	89	3.4	6.8	14	34	68
Class 160	All Sizes所有管径	114	2.8	5.6	11	28	55
Class 200	All Sizes所有管径	143	2.2	4.4	9	22	45
Class 315	All Sizes所有管径	225	1.5	3	6	15	30