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给排水管道工程技术:年折算费用与经济管径、流速的关系

时间:2023-10-03 理论教育 版权反馈
【摘要】:从图1.6.12和图1.6.13可以看出,年折算费用W存在最小值,其相应的管径和流速称为经济管径De和经济流速ve。图1.6.12年折算费用与管径的关系图1.6.13年折算费用与流速的关系由于实际管网的复杂性,加之情况在不断变化,例如,流量在不断增加,管网逐步扩展,许多经济指标如水管价格、电费等也随时变化,要从理论上计算管网造价和年管理费用相当复杂且有一定的难度。表1.6.1平均经济流速

给排水管道工程技术:年折算费用与经济管径、流速的关系

根据管网流量分配后得到的各个管段的计算流量,按下式计算管段直径:

从式(1.6.7)可知,管径不仅与管段流量有关,而且与管段内流速有关,如果管段的流量已知,但流速未定,管径还是无法确定,因此欲确定管径必须先选定流速。

为了防止管网因水锤现象出现事故,最大设计流速不应超过2.5~3m/s;在输送混浊的原水时,为了避免水中悬浮物质在水管内沉积,最低流速通常不得小于0.6m/s。可见技术上允许的流量幅度是较大的。因此,需在上述流速范围内,根据当地的经济条件,考虑管网的造价和经营管理费用来选定合适的流速。

从式(1.6.7)可以看出,流量已定时,管径和流速的平方根成反比。流量相同时,如果流速取得小些,管径相应增大,此时管网造价增加,可是管段中的水头损失却相应减少,因此水泵所需扬程可以降低,经常的输水电费可以节约。相反,如果流速用得大些,管径虽然小,管网造价有所降低,但因水头损失增大,经常的电费势必增加。因此,一般采用优化方法求得流速或管径的最优解,在数学上表现为求一定年限t(称为投资偿还期)内管网造价和管理费用(主要是电费)之和为最小的流速,称为经济流速,以此来确定管径。

式中 p——管网的折旧和大修率,以管网造价的%计。

如以一年为基础求出年折算费用,即有条件地将造价折算为一年的费用,则得年折算费用为

管网造价和管理费用都和管径有关。当流量已知时,则造价和管理费用与流速v有关,因此年折算费用既可以用流速v的函数也可以用管径D的函数表示。流量一定时,如管径D增大(v相应减少),则式(1.6.10)中右边第1项管网造价和折旧费增大,而第2项电费减少。这种年折算费用W和管径D以及年折算费用W和流速v的关系,分别如图1.6.12和图1.6.13所示。(www.xing528.com)

从图1.6.12和图1.6.13可以看出,年折算费用W存在最小值,其相应的管径和流速称为经济管径De和经济流速ve。各城市的经济流速值应按当地条件,如水管材料和价格、施工费用、电费等来确定,不能直接套用其他城市的数据。管网中各管段的经济流速也不一样,需随管网图形、该管段在管网中的地位、该管段流量和管网总流量的比例等决定。

图1.6.12 年折算费用与管径的关系

图1.6.13 年折算费用与流速的关系

由于实际管网的复杂性,加之情况在不断变化,例如,流量在不断增加,管网逐步扩展,许多经济指标如水管价格、电费等也随时变化,要从理论上计算管网造价和年管理费用相当复杂且有一定的难度。在条件不具备时,设计中也可采用平均经济流速(表1.6.1)来确定管径,得出的是近似经济管径。一般大管径可取较大的平均经济流速,小管径可取较小的平均经济流速。

表1.6.1 平均经济流速

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