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，本研究開發(fā)了聚丙烯漩流靜音特殊單立管排水管道系統(tǒng)。通過對管材內(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)對開發(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：單立管；漩流；排水性能；降噪性能；聚丙烯 </p><p>　　建筑內(nèi)部排水管道的排水能力和振動產(chǎn)生的噪聲是一直是人們比較關(guān)注的問題。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

3、化為氣液兩相流，具有如下明顯特點：（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。從上述對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)計時，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)必須考慮的問題。 </p><p>　　PVC-U雙立管排水管道設(shè)計讓氣液兩相分管道運動，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。本研究開發(fā)了聚丙烯漩流靜音特殊單立管排水管道系統(tǒng)，通過對管材內(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試數(shù)據(jù)對排水能力的影響，以及降噪性能的研究，對進(jìn)一步開發(fā)新型

5、降噪排水管道具有一定的指導(dǎo)意義。 </p><p><b>　　1 實驗 </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，中國石化揚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)的排水能力測試方法》規(guī)定的試驗裝置，結(jié)合國內(nèi)建筑內(nèi)排水的發(fā)展趨勢及實際測試條件而設(shè)計。試驗裝置如圖 2.1 所示。此試驗裝置相當(dāng)于一個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，滿足試驗要求。 </p><p>　　試驗裝置系統(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4??P型存水彎、一個3??P型存水彎和一個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，以觀測存水彎水位變化情況。（7）排出管長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>　　評價標(biāo)準(zhǔn)：（1）所有測壓點處的瞬時氣壓波動值在±400 Pa 范圍內(nèi)。（2）DN75及DN100 存水彎內(nèi)水封水位波動控制在±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)噪聲測試方法》的要求，按標(biāo)準(zhǔn)要求的測試內(nèi)，對建筑排水單立管系統(tǒng)樣品產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行測試時，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，在測試時間Tm過程中，流量應(yīng)控制在規(guī)定值的±5%范圍內(nèi)，放水設(shè)備流量計測量精度應(yīng)達(dá)到95%。測試得到的聲壓級（dB）即通過管道后的實際噪聲值。 &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。通過對不同管道系統(tǒng)在不同氣壓采集時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)計讓氣液兩相分管道運動，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)在不同氣壓采集時間下的排水能力 </p><p>　　系統(tǒng)類別 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>　?。℉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、在下落的過程有效的避免了水與空氣碰撞，不會在管道內(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)來作為聚丙烯漩流靜音單立管管道系統(tǒng)對比，從測試圖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，因為PVC-U本身就是一種較為硬質(zhì)的材料且相對密度較為低，當(dāng)水流通過管道系統(tǒng)的時，水流引起管道壁振動，使得水流動能轉(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，由于聚丙烯漩流靜音單立管管道系統(tǒng)的獨特構(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，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 </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、防治及評價標(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，龍會平.常流量法PVC-U普通單立管排水系統(tǒng)通水能力測試研究[J].給水排水，2

23、012（7）：139-143. </p><p>　　[6] 王烽，袁玉梅.UPVC給水管沿程阻力系數(shù)的研究[J].湖南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2003（2）：78-81. </p><p>　　[7] 張哲，張磊，席鵬鴿，等.特殊單立管系統(tǒng)器具匯合流量測試研究[J].給水排水，2013（11）：89-92. </p><p>　　作者簡介：俞來明（1983- ），