一、引言　　

　　輸水管道常見的事故是爆管，引起爆管的原因主要有：溫度應力、管材質量、施工質量、地質構造和水錘等。管道中的氣囊雖然不能直接造成水錘，但可借助水錘造成危害。本文就如何在輸水管道上設置排氣閥，避免氣體聚集成氣囊進行探討。

　　二、實例及分析

　　在地形起估地段，要求輸水管道的最高點設排氣閥，但實際運行中，許多爆管并未發生在高點或低點，而是發生在高點后的下彎管段，甚至低壓管道也發生此類爆管。黑龍江鶴崗的一段管道爆管就是一個典型的例子。

　　鶴崗市屬低山丘陵區，凈水廠與送水泵站分建，二者相距5公里，凈化水靠重力流送至送水泵站，凈水廠清水池高程210m，送水泵站清水池高程185m，輸水管為DN800連續鑄鐵管，平均流速1.0m/s，泵站前500m有一高崗，高程185，高崗的最高點有一排氣閥，但排氣閥后50m處，多次發生爆管事故，后來在爆管處加裝了一雙口排氣閥，幾年來，兩排氣閥間沒再爆管，只在新裝排氣閥后10m處發生過一次爆管。

　　從這個例子看，爆管與管中的氣體有關（安排氣閥后無爆管）。下面對管道中氣囊的形成過程和它的受力情況進行分析：

　　1.氣體的聚集及平衡

　　在正常情況下，管道中的水流可近似地看成是恒定流（壓力、流速、溫度不變）。在這種狀態下，水中的氣體要逐漸地析出，形成大小

　　不等的氣泡上升到管壁，氣泡按水流流速向前運動。在上坡段，由于浮力的作用，氣泡流速可能大于水流速。因管壁有一定粗糙度，各氣泡運動方向相同，很難聚集成大氣泡。小氣泡沿管壁一定寬度向前流動，經過最高點排氣閥時，排氣管直徑內的氣泡有條件排出，而其他氣泡靠水流的推力向下游流去。由于管壁處的紊流和流速和切線特性，使一些經過排氣管的小氣泡越過排氣孔也向下游流去。

　　越過排氣閥的氣泡順坡而行，運動方向與氣泡所受浮力的分力P1方向相反，這個浮力合力產生的阻力，必然使氣泡運動的速度減慢，后序氣泡容易撞擊前面氣泡而全成大氣泡，大氣泡產生大的浮力。

　　浮力分力P1=PSinα （1）

　　式中：p——氣泡受水的浮力（P=1/6π d3.P）

　　P——水的容重

　　d——氣泡直徑

　　α——管道的俯角

　　氣泡受水流的推力為P`

　　V2

　　p＇=—— .S （2）

　　2g10

　　V2

　　式中：—— ——－流速壓強（Kg/cm2）

　　2g10

　　S—— 氣泡最大截面積（S=1/4πd2）

　　V—— 水流速（m/s）

　　當P1＝P`時，氣泡受力達到平衡而靜止在管道中。聯立（1）、 （2）式得

　　3

　　d.Sinα =——

　　10.4p.g

　　C——平衡常數

　　式（3）說明，在恒定流條件下，氣泡直徑與管道俯角的正弦成反比。

　　當d.Sinα>C時，氣泡向上移動。