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        多孔噴頭式改進型消力井試驗研究

        2018-09-10 06:51:15邵國瀛劉煥芳金瑾
        人民黃河 2018年9期

        邵國瀛 劉煥芳 金瑾

        摘要:對于長距離管道輸水工程,在超出承壓范圍的管道處設(shè)置消力井,可以確保管道安全運行。理論分析與室內(nèi)試驗發(fā)現(xiàn):多孔噴頭式改進型消力井的平流穩(wěn)壓井具有一定消能效果,當(dāng)出水管布置在最低處時,平流穩(wěn)壓井的消能效果最佳。在理想極限狀態(tài)下,井內(nèi)自由水面與平流穩(wěn)壓井的自由水面高程相等時,平流穩(wěn)壓井的消能效果完全消失。多孔噴頭式改進型消力井井筒的消能效果與傳統(tǒng)式消力井井筒的消能效果相比顯著提高,證明了這種改進方案是有效的。

        關(guān)鍵詞:長距離輸水;理論分析;消能效果;消力井;平流穩(wěn)壓井

        中圖分類號:TV61 文獻標(biāo)志碼:A doi:10.3969/j.issn.1000-1379.2018.09.024

        我國水資源分布情況為南多北少,跨區(qū)域調(diào)水川已經(jīng)成為解決水資源分布不均的重要途徑。目前國內(nèi)外輸水方式主要有管道輸水和渠道輸水兩種。其中管道輸水有節(jié)約水量、保護水質(zhì)[2]等優(yōu)點。長距離管道輸水工程中,地形、地貌的差異可能會導(dǎo)致管道局部壓力過大,超出所能承受的范圍,因此這部分多余能量必須消除[3]。消力井作為一種經(jīng)濟、有效的消能方式,常常被實際工程采用。趙經(jīng)華[4]對阿拉山口輸水管道的消能情況進行了量測,指出從國內(nèi)阿拉山口長距離輸水管道消力井工程的使用情況來看,消力井是一種可靠、高效的消能方式,消能效果能滿足工程的實際需要。衡海龍等[5-6]通過對傳統(tǒng)式消力井的井底壓強分布進行研究發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)式消力井的井底中央處壓強大于井筒靜水壓強,井底靠近井壁處壓強小于井筒靜水壓強,井底壓強分布對井筒的運行造成了不利影響。蘆綺玲等[7]對管道進水管多孔噴頭射流流場進行了數(shù)值模擬,對噴孔的結(jié)構(gòu)形式進行了初步研究,確定了噴孔以梅花狀進行布設(shè)。本文通過理論分析與室內(nèi)模型試驗,對傳統(tǒng)式消力井的結(jié)構(gòu)進行改進研究,找出了最佳的出水管布置形式。

        1 改進型消力井的結(jié)構(gòu)形式

        改進型消力井的結(jié)構(gòu)增加了一個平流穩(wěn)壓井,室內(nèi)試驗通過一個溢流擋板將消力井井筒分隔成兩部分,從而保證紊動劇烈的水流不會對出水管口造成影響,溢流板帶有300的傾斜角,溢流過水不容易出現(xiàn)掛水現(xiàn)象;進水口處的出水形式由直筒式改為多孔噴頭式,開孔直徑為d,開孔數(shù)為N,管道直徑為D。定義多孔噴頭的開孔率為開孔面積與管道橫截面積之比,即。結(jié)合實際工程應(yīng)用情況,進出管徑保持一致,采用方形消力井。結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。

        2 室內(nèi)模型試驗

        2.1 試驗?zāi)康?/p>

        通過室內(nèi)試驗對改進型消力井的出水管位置進行研究,尋求最佳出水管布置位置,從而使改進型消力井的消能效果達到最優(yōu)。同時,建立參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系,為消力井的管徑設(shè)計提供一種簡單、便于計算的方法。

        2.2 試驗裝置

        室內(nèi)模型主要由消力井井筒、壓力表、高位水箱、水泵、閘板閥、進出水管、三角堰、地下水箱等組成。其中:閘板閥安裝在進水管處,閘板閥前后各安裝一個壓力表;消力井井筒高1000mm,井底為邊長690mm的正方形;進出水管道直徑為84mm,安裝高度為450mm;溢流板的高度為850mm,出水管道長度為6000mm,管道粗糙系數(shù)n=0.01;出水管道與三角堰連接,然后流向地下水箱;消力井井筒為方形,使用有機玻璃制作,連接處使用混凝土膠進行止水;試驗的流量通過控制閘板閥的開度來調(diào)整。室內(nèi)模型布置如圖2所示。

        2.3 試驗組次

        分別對傳統(tǒng)式消力井和多孔噴頭式改進型消力井進行室內(nèi)試驗。流量在0.5~1.2m3/s范圍內(nèi)取值,每0.1m3/s遞增,選擇多孔噴頭開孔率η=40%。以新疆克拉瑪依“林紙一體化”消力井工程為原型,按重力相似準(zhǔn)則,以1:8的長度比尺進行室內(nèi)試驗,在室內(nèi)溫度為17℃下進行測量。管道的壓強通過精度為0.005MPa的壓力表進行測量,流量采用三角堰施測,水位用精度為0.1mm的測針測量。有機玻璃上粘貼米格紙,繪出井內(nèi)水位,通過卷尺測出井內(nèi)水深。

        3 理論分析

        3.1 平流穩(wěn)壓井的消能效果分析

        以出水管道中心軸線為基準(zhǔn)面,對圖1中平流穩(wěn)壓井自由水面5-5與出水管出口斷面3-3列能量方程[8],得出水管管上水深:式中:h為平流穩(wěn)壓井出水管管上水深;λ為沿程水頭損失系數(shù);l為管長;g為重力加速度,取9.8m/s2;v為管道中水流流速;ζ2為出水管口的局部水頭損失系數(shù),取ζ2=0.5;α2為出水管道的動能修正系數(shù),α2=1。

        整理式(1)得式中:Q為管道中水流流量。

        以消力井井筒底為基準(zhǔn)面,對圖1中的井內(nèi)自由水面4-4與平流穩(wěn)壓井自由水面5-5列能量方程:式中:hw2為平流穩(wěn)壓井造成的水頭損失;z為出水管到井筒底的位置水頭;v4為井內(nèi)自由水面的平均流速;α4為井內(nèi)自由水面的動能修正系數(shù),取α4=1。

        將式(2)代入式(3)可以計算出平流穩(wěn)壓井的水頭損失hw2:

        (1)在Q、D、λ、l不變的情況下,井內(nèi)水深H、出水管管上水深h、井內(nèi)自由水面的平均流速水頭v42/2g均為定值。通過式(4)可知,當(dāng)出水管的位置水頭z=0時,水頭損失hw2最大,平流穩(wěn)壓井消能效果最佳。

        (2)在D、λ、l、z都不變的情況下,增大管道水流流量Q,井內(nèi)水深H變化不大,井內(nèi)自由水面的平均流速水頭v42/2g增大很小,均可以視為定值。由式(2)發(fā)現(xiàn)平流穩(wěn)壓井的管上水深h與流量Q的平方成正比,隨著流量的增大而增大。隨著管道流量Q的增大,平流穩(wěn)壓井的水頭損失hw2減小,在理想極限狀態(tài)下,當(dāng)平流穩(wěn)壓井的自由水面與井內(nèi)自由水面高度相同時,平流穩(wěn)壓井的消能效果完全消失。

        3.2 改進型消力井管徑的確定

        (1)消力井井筒的消能效果。消力井井筒的水頭損失系數(shù)是水頭損失與流速水頭的比值,可以表征消力井井筒消能效果:式中:ξ1-2為消力井井筒的局部水頭損失系數(shù);ΔH1-2為消力井井筒前后的水頭損失;p1為消力井進水口前管道壓力;p2為消力井出水口的管道壓力;γ為水的容重。

        (2)閘板閥的消能效果。閘板閥使水流斷面急劇收縮或者擴散,達到消能的目的。ζ0-1,可以表征閘板閥消能效果:式中:ζ0-1,為閘板閥的局部水頭損失系數(shù);ΔH0-1,為閘板閥前后的水頭損失;p0為管道與消力井連接前端處的水壓力。

        (3)閘板和消力井井筒消能效果分析。通過式(5)和式(6)計算出不同流量下消力井井筒和閘板閥的水頭損失系數(shù)。由圖3、圖4可知,消力井井筒和閘板閥的水頭損失系數(shù)隨著流量的增大而減小,在同一流量下,閘板閥的水頭損失系數(shù)遠遠大于消力井井筒的水頭損失系數(shù),說明閘板閥的消能效果遠遠大于消力井井筒的消能效果,僅考慮消力井井筒的消能率,并不能很好地反映出長距離輸水管道能量的變化過程,必須將閘板閥對管道的影響考慮進去。

        以消力井井筒底為基準(zhǔn)面,圖1中0-0斷面和出水管2-2斷面的總能量分別為式中:Δz為進水管到井筒底的位置水頭;α0為進水管道閘板閥前的動能修正系數(shù),取α0=1。

        改進型消力井消能率計算公式為

        隨著閘板閥開度的增大,閘板閥前的壓強P。減小,而出水管處的壓強p2逐漸增大[8],消力井的消能率K隨著流量的增大而減小。圖5為消力井室內(nèi)試驗得出的消能率隨流量的變化規(guī)律,試驗結(jié)果與理論分析結(jié)果一致。

        3.3 工程實例計算

        某供水水利工程具有供水線路長、落差大等特點,設(shè)計采用消力井進行消能。為了滿足最大高峰期的用水量,供水工程的最大設(shè)計流量為1.3m3/s,進水管總水頭為92m,出水管總水頭為11m(為保證居民樓層供水壓力及沿程管道能量損失要求)。該工程實際要滿足的消能率K=88%。根據(jù)圖5可以查出無量綱Q/vd=3109916,工程設(shè)計流量為1.3m3/s,實際工程運動黏性系數(shù)按大氣溫度25℃來定,取運動黏性系數(shù)v=0.897×10-6,從而得出管道直徑d=0.466m,實際工程管道直徑選擇d=0.500m。

        4 試驗結(jié)果及分析

        (1)水流特性分析。水流從噴孔中射流出來碰到井筒壁后,一部分水流向上運動,一部分水流向井筒底中央集中,向下運動的水流接觸到井筒底后改變方向并向井筒底中央?yún)R聚,繼而上升到達水面,水面有微弱的波動,流態(tài)良好。

        (2)消能效果分析。由圖6可以看出,無論傳統(tǒng)式還是改進型消力井井筒,消能率都隨著流量的增大而增大,當(dāng)流量增大到一定程度后,其基本保持穩(wěn)定。改進后的多孔噴頭式消力井井筒的消能率可達80%,而傳統(tǒng)式消力井井筒的消能率僅可達60%,證明改進方案能夠有效地提高消力井井筒的消能效果。由圖7可知:平流穩(wěn)壓井的消能率隨著流量的增大而減小,試驗結(jié)果與理論分析結(jié)果一致,說明消力井井筒的水頭損失不僅由水流之間的相互混摻、翻滾引起,還與相互碰撞有關(guān)。

        5 結(jié)論

        (1)消力井井筒水流流態(tài)比較平順,消能效果良好,是一種理想的消能工。

        (2)保證管道流量一定,當(dāng)出水管的位置布置在最低處時,平流穩(wěn)壓井的消能效果最佳。

        (3)當(dāng)流量較小時,平流穩(wěn)壓井具有一定的消能效果;隨著管道流量的增大,平流穩(wěn)壓井的消能率開始減小,在理想極限狀態(tài)下,井內(nèi)自由水面與平流穩(wěn)壓井的自由水面高程相等時,平流穩(wěn)壓井的消能效果完全消失。

        (4)改進后的多孔噴頭式消力井井筒水流混摻更加充分,消能效果優(yōu)于傳統(tǒng)式消力井井筒。

        (5)通過建立無量綱參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系式,為消力井管徑設(shè)計提供了一種簡單的計算方法。

        參考文獻:

        [1]汪恕誠.論大壩與生態(tài)[C]//聯(lián)合國水電與可持續(xù)發(fā)展研討會文集.北京:北京出版社,2004:1-4.

        [2]文镕.灌區(qū)明渠輸水與PCCP管道輸水方案比較[J].東北水利水電,2006(7):67-69.

        [3]蘆綺玲,陳剛.輸水工程中壓力管道出口水流消能方法的試驗研究[J].西安理工大學(xué)學(xué)報,2008,4(1):80-85.

        [4]趙經(jīng)華.阿拉山口輸水管道消能井結(jié)構(gòu)試驗研究[J].人民黃河,2010,32(3):92-93.

        [5]衡海龍,劉煥芳,金瑾.消力井消能效率及井底壓強分布研究[J].人民長江,2016,47(7):82-85.

        [6]吳建廉.金鐘水利樞紐引水配套工程長距離輸水管道安全措施探討[J].水利科技與經(jīng)濟,2009(11):983-985.

        [7]蘆綺玲,黃君瑤,李國棟,等.多噴孔射流的三維紊流數(shù)值模擬及消能分析[J].水力發(fā)電學(xué)報,2007,26(1)61-66.

        [8]呂宏興,裴國霞,楊玲霞.水力學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2002:22-70.

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