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３ 空气阀进排气孔径的合理选择

空气阀进排气孔径的选择，包括防水锤型空气阀高压微量排气孔径、低压大进排气孔径、较高压
缓冲板小排气孔径及临界起跳压比 ｐ 或者临界起跳压差 Δ ｐ 等，不仅要考虑输水管充水大量排气和
ｃｒｉ
ｒ０
输水管检修排水大量进气水击防护的需要，而且要考虑泵站事故断电水锤防护的需要，同时还需要兼
顾正常输水工况下高压微量排气水击防护的需要。
３．１ 高压微量排气孔径的选择 在一般情况下，输水管线正常水压超过大气压 １．８９倍以上，这时高
压微量排气孔将以声速排气，这时，可以利用式（１９）计算微量排气产生的液柱弥合水击压力。
在设计中，可取 Δ Ｈ ≤１ｍ，即容许高压微量排气阀关闭产生的液柱弥合水击压力≤１ｍ水头。假
Ｐ
２
设气体为绝热流动，ｋ ＝ １．４ ，当 ｇ ＝ ９．８ｍ?ｓ 、Ｒ ＝ ２８７Ｊ? （ｋｇ·Ｋ）、气温为 ２０℃或 Ｔ ＝ ２９３．１５Ｋ 、Ｃ ＝
ｍｉｃ
ａ
０．７时，则由式（１９）得
ｄ ?Ｄ ≤１?（３．５ ａ） （２０）
槡
ｍｉｃ
式中：ｄ 为微量排气孔直径，ｍ；Ｄ为输水管直径，ｍ。上式表明，对于给定的高压微量排气容许水
ｍｉｃ
击压力 Δ Ｈ ，ｄ ?Ｄ随水击波速 ａ的增加而减小。
Ｐ ｍｉｃ
常见管材水击波速 的 典 型 值 列 于 表 １，其 中 钢 管 水 击 波 速 ＞球 墨 铸 铁 管 ＞ＰＣＣＰ＞玻 璃 钢 管 和 塑
料管。
表 １ 常见管材水击波速典型值
管材 钢管 球墨铸铁管 ＰＣＣＰ（预应力钢筒混凝土管） 玻璃钢管和塑料管
水击波速 ａ?（ｍ?ｓ） １２００ １０００ ８００～８５０ ５００～６００

当管材确定后，则可应用式（２０）确定 ｄ 。我国城镇建设行业标准 ［１７］ 规定：ｄ ≥１．６ｍｍ。
ｍｉｃ
ｍｉｃ
３．２ 空气阀低压大排气孔径的初选 在现有工程设计中，一般根据输水管充水需要选择空气阀低压大
排气孔径。ＡＷＷＡＭ５１ ［１６］ 建议：输水管线充水流速 Ｖ≤０．３ｍ?ｓ。
ｆ
当充水管段有 ｍ个相同型号和规格的空气阀同时排气时，则空气阀排气流量与充水流量的连续性
条件是
ｍＱ ＝－ ＶＡ （２１）
ｆ
ａ
式中负号 “ － ” 表示排气。
把式（ ３）Ｑ ＝－ Ｃ Ａ ｕ 代入式（２１）得
ａ
ｏｕｔ ｏｕｔ ｏｕｔ
ｄ ｏｕｔ １
＝ （２２）
Ｄ Ｎ ｍＣ
槡 ｏｕｔ
（ｋ － １ ）?ｋ
Ｎ ＝ ｕ ?Ｖ ＝ 槡 ２ ｋＲＴ（ｐ － １ ）?（ｋ － １ ）?Ｖ ｆ （２３）
槡
槡
ｏｕｔ
ａ
ｆ
ｒ
式中：ｄ ?Ｄ为低压排气孔口与输水管直径的比值；Ｎ为排气速度和输水管充水流速之比的平方根。
ｏｕｔ
［１６］
ＡＷＷＡＭ５１ 建议：管线初次充水时，对于复合式空气阀排气压差 Δ ｐ ＝ ｐ－ ｐ的典型值为 １３．８ｋＰａ，
ａ
ｏｕｔ
使用带有缓闭装置的空气阀时可达到 ３４．５ｋＰａ。在此条件下，对复合式空气阀，
ｐ＝ （ｐ＋ １３８００ ）?ｐ （２４）
ｒ ａ ａ
对带有缓闭装置的空气阀，
ｐ＝ （ｐ＋ ３４５００ ）?ｐ （２５）
ｒ ａ ａ
大气压 ｐ 与高程和气温有关，计算公式 ［１８］ 是
ａ
ｐ＝ ｅｘｐ （５．２５８８５ｌｎ（２８８．１５ － ０．００６５Ｚ） － １８ ．２５７３） （２６）
ａ
式中 Ｚ为空气阀的海拔高程，ｍ。显然，大气压 ｐ 随着高程 Ｚ的增加而减小。例如，在海平面，Ｚ ＝
ａ
０ ，而 ｐ＝ １０１３２５Ｐａ ；当 Ｚ ＝ １０００ｍ ，则 ｐ＝ ８９８６９Ｐａ 。
ａ ａ
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