聚丙烯漩流靜音特殊單立管排水管道系統(tǒng)的研究

1、<p>　　聚丙烯漩流靜音特殊單立管排水管道系統(tǒng)的研究</p><p>　　摘 要：為了改善排水管道系統(tǒng)排水性能和降噪性能，本研究開(kāi)發(fā)了聚丙烯漩流靜音特殊單立管排水管道系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)管材內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管件結(jié)構(gòu)改造并深入分析管道排水能力，以及降噪性能的研究，探討改變管道內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)開(kāi)發(fā)新型降噪排水管道可能性。結(jié)果表明：聚丙烯漩流靜音特殊單立管排水管道系統(tǒng)在T=500ms和T=50ms均在10.0L?s-1。與PV

2、C-U雙立管和鑄鐵雙立管相比，其排水性能較為優(yōu)越。聚丙烯漩流靜音單立管管道系統(tǒng)大大低于目前其他建筑排水管道系統(tǒng)的降噪性能，且隨著流量的增大其降噪效果越明顯。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：?jiǎn)瘟⒐?；漩流；排水性能；降噪性能；聚丙?</p><p>　　建筑內(nèi)部排水管道的排水能力和振動(dòng)產(chǎn)生的噪聲是一直是人們比較關(guān)注的問(wèn)題。建筑排水系統(tǒng)水流是含固體雜物的氣固液三相流，因固相與液相合為一體，可簡(jiǎn)

3、化為氣液兩相流，具有如下明顯特點(diǎn)：（1）水往低處走，氣往高處走，容易發(fā)生水氣相撞；（2）水量、氣壓變化幅度大，流量少且不均勻，排水歷時(shí)短，水壓不穩(wěn)定，水氣易摻合；（3）立管上有多處橫支管連接，橫支管非均勻水流沖擊，水流不規(guī)則引起立管及橫支管端氣壓不穩(wěn)定等特點(diǎn)。從上述對(duì)水流影響的原因分析可知，排水管道受到氣液兩相流沖擊容易使得管道的排水能產(chǎn)生很大的影響。因此，在進(jìn)行管道設(shè)計(jì)時(shí)，除了考慮具有通水能力外，提高管道排水能力及降噪能力也是現(xiàn)代化高

4、層小區(qū)必須考慮的問(wèn)題。 </p><p>　　PVC-U雙立管排水管道設(shè)計(jì)讓氣液兩相分管道運(yùn)動(dòng)，在一定程度上較少了氣體和水流的接觸而提高了管道的排水能力，但比較占空間以及材料浪費(fèi)比較大。鑄鐵管排水管道系統(tǒng)的降噪性能較好，但其比較笨重且成本較高易腐蝕。本研究開(kāi)發(fā)了聚丙烯漩流靜音特殊單立管排水管道系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)管材內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管件結(jié)構(gòu)改造并深入分析管道氣液兩相測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)排水能力的影響，以及降噪性能的研究，對(duì)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)新型

5、降噪排水管道具有一定的指導(dǎo)意義。 </p><p><b>　　1 實(shí)驗(yàn) </b></p><p>　　1.1 主要原材料。耐沖擊聚丙烯（熔融指數(shù)≤3.0 kg?10min-1），工業(yè)級(jí)，中國(guó)石化揚(yáng)子石油化工有限公司；成型模具，自制；色母：市售。 </p><p>　　1.2 管道系統(tǒng)的組成。聚丙烯漩流靜音特殊單立管排水管道系統(tǒng)（如圖1）是由以

6、聚丙烯為主要樹(shù)脂制作而成特殊管材和特殊管件組成的單立管排水系統(tǒng)，其特殊管材（排水立管）為加強(qiáng)型內(nèi)螺旋管（如圖2），上部特殊管件為漩流降噪管件（如圖3），下部特殊管件為大曲率底部異徑彎頭。 </p><p>　　1.3 排水能力和降噪能力。 </p><p>　　1.3.1 排水能力。排水能力的表征裝置主要依據(jù) CECS79：96《特殊單立管排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程》的要求，并參考日本的 SHASE

7、-S 218-2008《集合住宅排水立管系統(tǒng)的排水能力測(cè)試方法》規(guī)定的試驗(yàn)裝置，結(jié)合國(guó)內(nèi)建筑內(nèi)排水的發(fā)展趨勢(shì)及實(shí)際測(cè)試條件而設(shè)計(jì)。試驗(yàn)裝置如圖 2.1 所示。此試驗(yàn)裝置相當(dāng)于一個(gè)12層住宅樓模擬排水系統(tǒng)，總高度34.75m（最高排水橫支管與排水橫干管高差為31.55m），層高2.8m，屬于高層建筑，滿足試驗(yàn)要求。 </p><p>　　試驗(yàn)裝置系統(tǒng)安裝滿足以下要求：（1）排水立管垂直設(shè)置，垂直度偏差每 1m 不大

8、于3mm。（2）排水橫支管坡度設(shè)置，坡度采用標(biāo)準(zhǔn)坡度0.026，排水橫支管坡向排水立管，排出管坡向回用水集水坑。（3）每層均有排水橫支管接至排水立管。（4）每根排水橫支管接一個(gè)4??P型存水彎、一個(gè)3??P型存水彎和一個(gè)2?嫉羋?（已密閉）。三者間距參考衛(wèi)生間標(biāo)準(zhǔn)圖集取500mm。（5）存水彎水封深度均為50mm。（6）在存水彎上設(shè) ?8 透明連接管，以觀測(cè)存水彎水位變化情況。（7）排出管長(zhǎng)度從立管軸線算起等于2 m，坡度為 0.01。

9、（8）伸頂通氣管伸出屋面，出屋面高度及通氣帽形式及設(shè)置滿足現(xiàn)行規(guī)范的要求。 </p><p>　　評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：（1）所有測(cè)壓點(diǎn)處的瞬時(shí)氣壓波動(dòng)值在±400 Pa 范圍內(nèi)。（2）DN75及DN100 存水彎內(nèi)水封水位波動(dòng)控制在±50mm以內(nèi)，一次水封損失小于或等于25mm。（3）以壓力波動(dòng)為主要界定條件，水封損失作為參考。若水封損失同排水系統(tǒng)內(nèi)壓力波動(dòng)一致，則可以省略。 </p>&

10、lt;p>　　1.3.2 降噪能力。降噪能力的表征裝置主要依據(jù)CJ/T312-2009《建筑排水管道系統(tǒng)噪聲測(cè)試方法》的要求，按標(biāo)準(zhǔn)要求的測(cè)試內(nèi)，對(duì)建筑排水單立管系統(tǒng)樣品產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行測(cè)試時(shí)，應(yīng)使用恒定流量：0.5L/s；1L/s；2L/s，4L/s。流量上線取決于管道內(nèi)徑，在測(cè)試時(shí)間Tm過(guò)程中，流量應(yīng)控制在規(guī)定值的±5%范圍內(nèi)，放水設(shè)備流量計(jì)測(cè)量精度應(yīng)達(dá)到95%。測(cè)試得到的聲壓級(jí)（dB）即通過(guò)管道后的實(shí)際噪聲值。 &l

11、t;/p><p><b>　　2 結(jié)果與討論 </b></p><p>　　2.1 管道系統(tǒng)的排水能力。通過(guò)對(duì)不同管道系統(tǒng)在不同氣壓采集時(shí)間下的排水能力表征，我們不難發(fā)現(xiàn)單一的PVC-U單立管其在T=500ms下，排水能力只有2.5 L?s-1。PVC-U雙立管排水管道設(shè)計(jì)讓氣液兩相分管道運(yùn)動(dòng)，在一定程度上較少了氣體和水流的接觸而提高了管道的排水能力，PVC-U雙立管（每

12、層連接）與鑄鐵雙立管（隔層連接）相差不大，排水能在6.0-6.5 L?s-1之間，但比較占空間以及材料浪費(fèi)比較大。鑄鐵雙立管本身密度比較大，受內(nèi)部管氣壓的影響比較小，所以相對(duì)比較穩(wěn)定，鑄鐵雙立管（每層連接）排水能在9.0 L?s-1。 </p><p>　　表1 不同管道系統(tǒng)在不同氣壓采集時(shí)間下的排水能力 </p><p>　　系統(tǒng)類(lèi)別 排水能力/（L?s-1） </p>&

13、lt;p>　　T=500ms T=50ms </p><p><b>　　鑄鐵雙立管 </b></p><p>　?。℉管連接） 隔層連接，排出管DN100 6.0 6.0 </p><p>　　隔層連接，排出管DN150 6.5 6.5 </p><p>　　每層連接，排出管DN150 9.0 9.0 </

14、p><p>　　PVC-U單立管 排出管DN100 2.5 ― </p><p><b>　　PVC-U雙立管 </b></p><p>　　（H管連接） 每層連接+大曲率變徑彎頭，排出管DN150 6.0 6.0 　　隔層連接+大曲率變徑彎頭，排出管DN150 6.0 5.5 </p><p>　　聚丙烯漩流靜音特殊單立

15、管排水管道系統(tǒng) 旋流器+內(nèi)螺紋排水立管+人字整流接頭+大曲率變徑彎頭，排出管DN160 10.0 10.0 </p><p>　　本研究的聚丙烯漩流靜音特殊單立管排水管道系統(tǒng)，其旋流器管件內(nèi)部加油螺旋結(jié)構(gòu)，橫支管的水流進(jìn)入后能通過(guò)旋流器管件的漩流引導(dǎo)，使得橫支管的水流平穩(wěn)進(jìn)入立管內(nèi)，與立管內(nèi)的水流不發(fā)生沖突，且旋流器管件內(nèi)部具有很大的空間使得水管回流的氣流得以緩沖，內(nèi)螺紋排水立管使流水附著管道內(nèi)壁形成螺旋狀下落，

16、在下落的過(guò)程有效的避免了水與空氣碰撞，不會(huì)在管道內(nèi)部產(chǎn)生亂流情況。人字整流接頭具有分流水氣流功能，配合大曲率變徑彎頭的適用使立管出口處的水流與氣體不會(huì)發(fā)生激烈碰撞，導(dǎo)致管口堵塞造成回流的狀況。所以聚丙烯漩流靜音特殊單立管排水管道系統(tǒng)在T=500ms和T=50ms均在10 L?s-1。與PVC-U雙立管和鑄鐵雙立管相比，其排水性能較為優(yōu)越。 </p><p>　　2.2 管道系統(tǒng)的降噪性能。用市面最常見(jiàn)的PVC-U

17、排水管道系統(tǒng)、鑄鐵管排水管道系統(tǒng)以及用聚丙烯制作的排水管道系統(tǒng)來(lái)作為聚丙烯漩流靜音單立管管道系統(tǒng)對(duì)比，從測(cè)試圖4中很明顯可以看出，PVC-U排水管道系統(tǒng)在不同流量下的降噪能力都是最差，因?yàn)镻VC-U本身就是一種較為硬質(zhì)的材料且相對(duì)密度較為低，當(dāng)水流通過(guò)管道系統(tǒng)的時(shí)，水流引起管道壁振動(dòng)，使得水流動(dòng)能轉(zhuǎn)化為聲能較為高。而聚丙烯排水管道系統(tǒng)由于聚丙烯相當(dāng)于PVC-U具有一定韌性，發(fā)生振動(dòng)效率較低，所以聚丙烯排水管道系統(tǒng)的降噪能力較好；鑄鐵管排

18、水管道系統(tǒng)密度比較大且延展性比較好，所以降噪效果比前面兩者都要好。 </p><p>　　圖4 各種管道系統(tǒng)在不同流量下的噪聲測(cè)試數(shù)據(jù) </p><p>　　聚丙烯漩流靜音單立管管道系統(tǒng)采用以聚丙烯為主要樹(shù)脂制作而成特殊管材和特殊管件組成的，除了聚丙烯韌性較好的性能外，還具備結(jié)構(gòu)降噪的特點(diǎn)，由于聚丙烯漩流靜音單立管管道系統(tǒng)的獨(dú)特構(gòu)造使流水附著管道內(nèi)壁形成螺旋狀下落，在下落的過(guò)程有效的避免了

19、水與空氣、水與管壁之間的碰撞，降低管道的振動(dòng)，使排水系統(tǒng)的噪聲大幅度降低。所以降噪效果比前面三者都要好。隨著流量的增大，其降噪效果越明顯。由此可見(jiàn)聚丙烯漩流靜音單立管管道系統(tǒng)大大低于目前其他建筑排水管道系統(tǒng)的噪聲，能減少了噪聲對(duì)人們健康的危害，能有效的改善了人們工作及休息環(huán)境的舒適度。 </p><p><b>　　3 結(jié)語(yǔ) </b></p><p>　　3.1 聚丙

20、烯漩流靜音特殊單立管排水管道系統(tǒng)在T=500ms和T=50ms均在10.0 L?s-1。與PVC-U雙立管和鑄鐵雙立管相比，其排水性能較為優(yōu)越。 </p><p>　　3.2 聚丙烯漩流靜音單立管管道系統(tǒng)大大低于目前其他建筑排水管道系統(tǒng)的降噪性能，且隨著流量的增大其降噪效果越明顯。 </p><p>　　3.3 改進(jìn)聚丙烯漩流靜音特殊單立管排水管道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)能進(jìn)一步提高管道的排水性能及降噪性

21、能。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 戚建強(qiáng)，朱生高，劉翼，等.建筑排水系統(tǒng)噪聲現(xiàn)狀、防治及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展[J].給水排水，2013（11）：72-75. </p><p>　　[2] 鄧軍.漩流降噪特殊單立管排水系統(tǒng)在高層居住建筑中的應(yīng)用[J].給水排水，2012（1）：73-75. </p&

22、gt;<p>　　[3] 張海宇.特殊單立管排水系統(tǒng)立管水流形態(tài)淺探[J].給水排水，2012（11）：165-168. </p><p>　　[4] 姜文源，袁玉梅，李云峰，等.排水立管排水流量的確定和啟示[J].給水排水，2011（1）：153-157. </p><p>　　[5] 袁玉梅，龍會(huì)平.常流量法PVC-U普通單立管排水系統(tǒng)通水能力測(cè)試研究[J].給水排水，2

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