Page 42 - 2024年第55卷第5期

根据式（２３）—（２６），当取气温为 ２０℃或 Ｔ ＝
ａ
２９３．１５Ｋ 、Ｒ ＝ ２８７Ｊ／ （ｋｇ·Ｋ）、ｋ ＝ １．４ 、Ｖ＝ ０．３ｍ?ｓ ，
ｆ
可得图 ３所示 Ｎ － Ｚ关系曲线。
根据图 ３，在高程 ０ ≤ Ｚ ≤５０００ｍ范围内，对
于复合式空气阀，可按下式选取排气孔口直径与输
水管直径的比值
ｄ ｏｕｔ １
＝ （２７）
Ｄ （２２ ＋ ８ × １０ Ｚ） ｍＣ
－ ４
槡 ｏｕｔ
对于带有缓闭装置的空气阀，可按下式选取
图 ３ 空气阀排气 Ｎ － Ｚ关系曲线
ｄ ｏｕｔ １
＝ （２８）
Ｄ （２７ ＋ ９ × １０ Ｚ） ｍＣ ｏｕｔ
－ ４
槡
从式（ ２７）（２８）可得重要结论：ｄ ?Ｄ选取不仅需要考虑充水管段空气阀数 ｍ和排气流量系数 Ｃ ，
ｏｕｔ
ｏｕｔ
而且需要考虑安装高程的影响。在一般情况下，相同直径输水管线的空气阀排气孔径是按照只有 １个
位置空气阀排气设计的，如果每个位置只有 １个空气阀，则取（２７）（２８）中 ｍ＝ １；否则取 ｍ＝ ２。
需要说明的是，虽然式（ ２７）（２８）是在气温 ２０℃条件下得到的，对于其它气温条件也可采用，因
为在空气阀室实际气温的变化范围内，其对绝对气温 Ｔ 变化的影响有限。此外，多变指数 ｋ在 １．１～
ａ
１．４ 之间变化时，其对 ｄ ?Ｄ取值的影响很小，可忽略不计。例如，在 Ｚ＝ ０ 、Δ ｐ ＝ １３８００Ｐａ 、Ｔ ＝
ｏｕｔ ｏｕｔ ａ
２９３．１５Ｋ 、Ｒ ＝ ２８７Ｊ? （ｋｇ·Ｋ）、Ｖ＝ ０．３ｍ?ｓ 条件下，当 ｋ ＝ １．１ 时，Ｎ ＝ ２２．１ ；当 ｋ ＝ １．４ 时，Ｎ ＝ ２２．２ 。
ｆ
３．３ 空气阀低压大进气孔径的初选 输水管线有时维修需要将某管段放空，这时空气阀进气流量应该
等于排水流量，即
ｍＱ ＝ ＶＡ （２９）
ａ
３
式中：Ｑ 为单个空气阀的进气流量，ｍ ?ｓ；ｍ为排水管段同时进气的空气阀数；Ｖ为输水管排水流速，
ａ
ｍ?ｓ。
把式（１）代入式（２９）可得
ｄ １
ｉｎ
＝ （３０）
Ｄ Ｎ ｍＣ ｉｎ
槡
（ｋ － １ ）?ｋ
Ｎ ＝ ｕ ?Ｖ＝ ２ ｋＲＴ（１ － ｐ ）?（ｋ － １ ）?Ｖ （３１）
槡 ｉｎ 槡 ａ ｒ
槡
式中 Ｎ为单个空气阀进气速度和输水管排水流速之比的平方根。
ＡＷＷＡＭ５１建议：放空时管道中的流速应控制在 Ｖ ＝ ０．３～０．６ｍ?ｓ 范围内，负压控制在 Ｈ ≥－ ５ｐｓｉ ＝
ｍｉｎ
－ ３４．４７ｋＰａ ＝－ ３．５２ｍ水头。我国室外给水设计标准 ［２］ 建议负压控制在 Ｈ ≥ － ２．０ｍ以内，而泵站设计
ｍｉｎ
标准 ［３］ 建议 Ｈ ≥ － ４ｍ。在 Ｔ ＝ ２９３．１５Ｋ、Ｒ ＝ ２８７Ｊ?（ｋｇ·Ｋ）、ｋ ＝ １．４条件下，可得图 ４所示 Ｎ － Ｚ关
ｍｉｎ
ａ
系曲线，其中 ｐ＝ （ｐ＋ ９８００Ｈ ）?ｐ。
ｒ
ａ
ａ
ｍｉｎ
在一般情况下，复合式空气阀 Ｃ ＝ Ｃ 和 Ａ ＝ Ａ ｏｕｔ ［１６］ 。比较图 ３和图 ４（ａ）可见，当排水流速 Ｖ ≤０．３ｍ?ｓ
ｉｎ
ｉｎ
ｏｕｔ
时，用式（２８）选取复合式空气阀的排气孔径，不仅满足排水最小水压 Ｈ ≥ － ４ｍ的要求，而且也完
ｍｉｎ
全能够满足排水 Ｈ ≥ － ２ｍ的要求。
ｍｉｎ
根据图 ４（ｂ），在高程 Ｚ ≤２７００ｍ范围内，当 Ｈ ≥ － ４ｍ和 Ｖ ＝ ０．６ｍ?ｓ ，则
ｍｉｎ
ｄ ｉｎ １
＝ ，Ｚ ≤２７００ｍ （３２）
Ｄ （２１．５ ＋ ９ × １０ Ｚ） ｍＣ
－ ４
槡 ｉｎ
当 Ｈ ≥ － ２ｍ和 Ｖ ＝ ０．６ｍ?ｓ，则
ｍｉｎ
ｄ １
ｉｎ
＝ （３３）
Ｄ （１７．６ ＋ ７ × １０ Ｚ） ｍＣ ｉｎ
－ ４
槡
在一般情况下，相同直径输水管线的空气阀进气孔径是按照只有 １个位置空气阀进气设计的，如
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