Page 44 - 2024年第55卷第5期

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图 ５ 典型防水锤型空气阀 Ｃ ｉｎ Δ ｐ ｉｎ 和 Ｃ ｏｕｔ Δ ｐ ｏｕｔ 的关系曲线
以式（２７） ÷ 式（３２）可得
－ ４
ｄ （２２ ＋ ８ × １０ Ｚ） Ｃ
ｉｎ 槡 ｏｕｔ
＝ ，Ｚ ≤２７００ｍ （３５）
ｄ ｏｕｔ （２１．５ ＋ ９ × １０ Ｚ） Ｃ
－ ４
槡 ｉｎ
对于复合式空气阀，Ｃ ＝ Ｃ ，根据式 （３５）可得 理论 计算 的 ｄ ?ｄ ≈１；对 于防 水锤 型空气阀，
ｉｎ ｏｕｔ ｉｎ ｏｕｔ
ｄ ?ｄ ＞１。由于实际低压进排气孔径 ｄ ＝ ｄ ，因此可得重要结论：用式（３２）或式（３３）确定的空气阀
ｏｕｔ
ｏｕｔ
ｉｎ
ｉｎ
进气孔径 ｄ 不仅满足输水管排水进气的要求，而且也满足输水管充水排气的要求。
ｉｎ
３．４ 缓冲板排气孔径的选择 空气阀关闭产生的水击压力与关闭瞬间排气流量的改变量 Δ Ｑ 成正比，
ａ
而防水锤型空气阀 Δ Ｑ 的最大值发生在缓冲板小孔口以声速排气瞬时关闭时刻。换句话说，防水锤型
ａ
空气阀运行的最不利工况是缓冲板排气孔以声速排气时发生液柱弥合水击。
当令
２
Ｃ ＝ Ｃ Ａ ?Ｃ Ａ ＝ Ｃ （ｄ ?Ｄ）?Ｃ （ｄ ?Ｄ） ２ （３６）
ａｖ
ｍｉｎ
ｉｎ
ｉｎ
ｍｉｎ ｍｉｎ
ｉｎ ｉｎ
ｍｉｎ
即
ｄ ?Ｄ ＝ Ｃ Ｃ ?Ｃ （ｄ ?Ｄ） （３７）
ｍｉｎ ａｖ 槡 ｉｎ ｍｉｎ ｉｎ
式中 Ｃ 为缓冲板有效排气孔面积与低压进气孔有效面积的比值，简称缓冲板排气面积比。在一般情
ａｖ
况下，可取 Ｃ ＝ ０．１０～０．２５。
ａｖ
２
令 ｋ ＝ １．４ 、Ｒ ＝ ２８７Ｊ? （ｋｇ·Ｋ）、气温 ２０℃（Ｔ ＝ ２９３．１５Ｋ ）、ｇ ＝ ９．８ｍ?ｓ ，把式（３７）代入式（１９）得
ａ
Δ Ｈ ＝ １７．５ｍａＣ Ｃ （ｄ ?Ｄ） ２ （３８）
ｉｎ
ａｖ ｉｎ
Ｐｃ
当输水管排水最小水压 Ｈ ≥ － ４ｍ和 Ｖ ≤０．６ｍ?ｓ及 ｄ ?Ｄ由式（３２）确定，则式（３８）可改写为
ｉｎ
ｍｉｎ
－ ４
Δ Ｈ ＝ １７ ．５ａＣ ?２１．５ ＋ ９ × １０ Ｚ ) ２ （３９）
ａｖ (
Ｐｃ
应用式（３９）可得表 ２防水锤型空气阀关闭理论最大水击压力与 Ｃ 的关系。
ａｖ
表 ２ 防水锤型空气阀关闭理论最大水击压力与 Ｃ 的关系
ａｖ
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 ８５０ ６００
Ｃ ａｖ ０．２５ １１．１ ９．２ ７．８
＝
Δ Ｈ Ｐｃ ?ｍ Ｃ ａｖ ０．１５ ６．８ ５．７ ４．８
＝
Ｃ ａｖ ０．１０ ４．５ ３．８ ３．２
＝
当输水管排水最小水压 Ｈ ≥ － ２ｍ和 Ｖ ≤０．６ｍ?ｓ及 ｄ ?Ｄ由式（３３）确定，则式（３８）可改写为
ｍｉｎ ｉｎ
－ ４
Δ Ｈ ＝ １７．５ａＣ ?（１７．６ ＋ Ｚ × １０ Ｚ） ２ （４０）
Ｐｃ
ａｖ
应用式（ ４０）可得表 ３防水锤型空气阀关闭理论最大水击压力与 Ｃ 的关系。
ａｖ
综上所述，可得重要结论：当分别以最小水压 Ｈ ≥ － ４ｍ和 Ｈ ≥ － ２ｍ为依据确定空气阀进排
ｍｉｎ
ｍｉｎ
气孔径 ｄ ＝ ｄ 和 ｄ 时，前者比后者产生的液柱弥合水击压力 Δ Ｈ 小得多。
ｏｕｔ ｉｎ ｍｉｎ Ｐｃ
４
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