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PE管设计选型简述  
2009-04-20 16:05:41|  分类： 工程设计|举报|字号 订阅
1  PE管道特性
1.1 PE管道柔韧性好，具有优异的抗冲击、抗磨损性能，耐冲击强度优于金属管道，在输送矿砂、泥浆时是钢管使用寿命的4倍；
1.2 PE管内壁较光滑，能显著提高介质流速，增大流量，与相同通径的金属管道相比，可输送更多的流量，节省动力消耗；
1.3 PE管道采用熔接连接，无渗漏，不腐蚀，投入使用后续维护费用少；
1.4 PE管道热膨胀系数较大，对温度比较敏感，通常使用温度不能超过40℃；
1.5 由于游离态的氯易与管材中的碳发生作用，加速氯对管材的老化破坏（一般在10年以下），故在采用氯消毒的给水系统中，应选用与水接触的内壁不含碳添加剂的PE给水管材和管件（如纯兰色管、管件或内壁为基础树脂）；
1.6 PE管易切割、柔韧性和熔接的性能，使得带水、带压作业成为可能
2         PE管常见用途
 1 可广泛用于城镇燃气、供、排水系统；
 2 可用于输送化工原料料液；
 3 可用于输送泥浆、沙石流体；
 4 可作为原有管线的内忖管使用
 5 可作为电缆、光缆护套管使用。
3  PE管道的工作压力
3.1 材料（参见表2.1）
聚乙烯管道根据使用原料分为PE80与PE100两种等级，分级步骤：
1 按照GB/T 18252 确定材料的σLPL （在20℃、50年的内水压下、置信度为97.5%的长期静液压强度的置信下限）；
2 依据σLPL 换算出最小要求强度（MRS），将MRS乘以10得到材料的分级数。
3 依据材料类型（PE）和分级数对材料进行命名。
表2.1   材料的命名
σLPL ，MPa
MRS，MPa
材料分级数
材料命名
6.30—7.99
6.3
63
PE63
8.00—9.99
8.0
80
PE80
10.00—11.19
10.0
100
PE100
   通常使用原料为PE80和PE100。
3.2 管系列：
 允许使用根据GB/T 10798 规定的管系列推算出的任何标准尺寸比。给水和燃气常用系列见表2.2；
表2.2 常用PE管系列
给     水
燃       气
SDR11
SDR17
SDR26（PE80）
SDR11
SDR17.6
SDR13.6
SDR21
SDR33（PE100）

3.3 管材的公称压力（PN）
3.3.1 设计应力σs：在规定使用条件下的允许应力，其值为
σs=（MRS）/C
C：管道总体（设计）系数，数值大于1，通常给水取1.25；燃气取2.0
3.3.2 管材的公称压力（PN）按下式计算：
PN = 2σs/（SDR-1）
需要注意的是：PE管材对工作温度很敏感，上述计算仅适用工作温度为15℃左右。
3.3.3 PE燃气管材的使用压力应遵询GB15558.1-95《燃气用埋地聚乙烯管材》的规定，PE80燃气聚乙烯管材在不同温度和不同输送介质的最大允许工作压力参见表3.3.1和表3.3.2。
3.3.4 随着新的埋地用聚乙烯燃气管材国家标准的颁布，PE80、PE100等级的最大允许工作压力也会有所变化，请客户注意修订。
 不同种类燃气的最大允许工作压力        表3.3.1

 注：SDR为标准尺寸比
聚乙烯燃气管道在输送其他成分组成的燃气时，必须经过充分论证，并在安全性能得到保证后，可参考以上相似的气种确定允许工作压力。聚乙烯燃气管道在输送不含冷凝液的人工煤气时，工作压力可适当提高，但不宜超过0.2Mpa；聚乙烯燃气管道在输送不含冷凝液的气态液化石油气时，工作压力可适当提高，但不宜超过0.3Mpa。
不同温度下的允许工作压力        表3.3.2
工作温度l
（℃）
PE80允许工作压力（Mpa）
SDR11
SDR17.6
-20℃        脆化点温度：<-70℃
导热系数：  0.42w/mk            弹性模量：  600-900MPa
内表面的当量绝对粗糙度K：0.01mm
泊桑比：    0.45                 软化点温度：126℃
4.2 给水管水力计算：
4.2.1 达西---威斯巴赫公式
hf = λ（LV2/D2g）
式中：hf—摩擦损失（m）    L----管段长度（m）   D---管内径
     g----重力加速度（m/S2） V---平均流速        λ—摩阻系数
紊流区内
λ= 0.11（（K/D）+（68/Re））0.25

          式中：K—管内壁绝对粗糙度（mm），PE管K = 0.01mm
           Re—雷偌数  Re = Vd/υ υ-运动粘度
           d---管内径（mm）
          （ PE管摩阻系数为0.015—0.021）
4.2.2 海登---威廉公式
Q = 0.2785CD2.63I0.54
式中：Q—流量（m3/S）  D---管内径（m） I---水力坡降
      C---海登---威廉摩阻值，PE管C = 155（不随运行时间变化）
                           钢管（新）= 130—145

                             （运行30年）= 115
球墨铸铁管（新）= 130
                              （运行30年）= 90
在温度为20℃，压力1.25mPa时Hf=8.65*10-4Q1.774/dj4.774
在温度为70℃，压力2.5mPa时 Hf=7.05*10-4Q1.774/dj4.774
dj——管道计算内径
4.3            PE燃气管流量计算
4.3.1  聚乙烯燃气管道计算流量的确定应符合现行国家标准《城镇燃气设计规范》（GB 50028-93）第5.2.1条和第5.2.2条的规定。
4.3.2  低、中压聚乙烯燃气管道单位长度摩擦阻力损失的计算应符合现行国家标准《城镇燃气设计规范》（GB 50028-93）第5.2.4条和第5.2.5条的规定，其摩擦阻力系数宜按公式2.2.2-1、2.2.2-2、2.2.2-3确定：
（1）层流状态：Re≤2100
                  λ=64/ Re                 (2.2.2-1)
                  Re=dμ/v
（2）临界状态：2100< Re≤3500
                  λ=0.3+[( Re-2100)/65Re-105 ]    (22.2-2)
（3）紊流状态：Re>3500
                  λ=0.11[K/d+68/ Re]0.25       (2.2.2-3)
式中     λ——聚乙烯燃气管道的摩擦阻力系数；
         d——聚乙烯燃气管道内径（mm）；
         K——聚乙烯燃气管道内表面的当量绝对粗糙度（mm），可取0.01。        Re——雷诺数；
         μ——聚乙烯燃气管道计算流速（m/s） 
         v——0℃和101.325kPa时燃气的运动粘度（m2/s）
4.3.3  中压管道的允许压力降可由该级管道的入口压力至次级管网调至器允许的最低入口压力之差确定，流速不宜大于5 m/s。
4.3.4  聚乙烯燃气管道局部阻力损失和低压管道从调压站到最远燃具的管道允许阻力损失应符合现行国家标准《城镇燃气设计规范》（GB 50028-93）第5.2.6条和第5.2.7条的规定。