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建筑用新型塑料给水管材的综合性能分析

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论文导读：笔者经过对目前市场上主要的新型塑料管材—高密度聚乙烯（HDPE）管、交联聚乙烯（PE-X）管、无规共聚聚丙烯（PP-R）管和聚丁烯（PB）管等进行性能分析研究、综合经济比较，并提出先用建议。（1）PP-R管具有最好的综合性能，特别是它具有很好的经济性能，即PP-R管的性价比最好。

关键词：建筑用新型塑料给水管材，综合性能，分析

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塑料给水管作为新型的化学建材，具有节能、保护生态环境、改善居住环境、减少饮用水二次污染、提高建筑功能与质量、降低建筑自重和方便施工等优点。笔者经过对目前市场上主要的新型塑料管材—高密度聚乙烯（HDPE）管、交联聚乙烯（PE-X）管、无规共聚聚丙烯（PP-R）管和聚丁烯（PB）管等进行性能分析研究、综合经济比较，并提出先用建议。

1新型塑料管材的使用性能比较

几种新型塑料管材及镀锌管的使用性能比较：镀锌管为卫生性能差、保温性能一般、连接方式机械、使用寿命一般、耐压、耐低温；PP-R管为卫生性能好、保温性能优、连接方式热熔、使用寿命长、耐热、保温、水质好；HDPE管为卫生性能好、保温性能优、连接方式热熔、使用寿命长、内表面光滑；PE-X管为卫生性能好、保温性能良、连接方式机械、使用寿命长、内表面光滑、耐热、耐低温；PB管为卫生性能好、保温性能优、连接方式热熔、使用寿命长、耐高温、柔软。

2新型塑料管材的物理性能比较

2.1物理性能对比

塑料管材性能的优劣取决于构成管材的塑料的内在结构。同时，外部环境也影响着塑料管材的使用寿命等特性，如环境温度、介质温度、管内工作压力及管内流体介质的性质等。它们的部分物理性能如下：HDPE管线膨胀系数2.0×10-4m/（m·℃）、弹性模量800Mpa、导热系数0.43W/（m·K）、使用温度-30-45℃；PE-X管线膨胀系数2.0×10-4m/（m·℃）、弹性模量600Mpa、导热系数0.41W/（m·K）、使用温度-70-95℃；PP-R管线膨胀系数1.8×10-4m/（m·℃）、弹性模量800Mpa、导热系数0.24W/（m·K）、使用温度-20-75℃；PB管线膨胀系数1.3×10-4m/（m·℃）、弹性模量350Mpa、导热系数0.22W/（m·K）、使用温度-50-95℃。（注：弹性模量在20℃测试。）

由以上可见，PB管在物理性能方面的优势非常明显，其线膨胀系数和弹性模量小、导热系数也小，而且具有一个较宽的使用温度范围：PP-R管的线膨胀系数和导热系数系也比另外2种管材小，特别是导热系数几乎只有PE-X管和HDPE管的一半，这使其作为热水管时的保温性能要比其它管材好得多。

2.2膨胀力和流体特性对比

作为给水塑料管道，膨胀力和流体特性是二个非常重要的参数。膨胀力的大小直接影响管道支撑的设置和冷热水管的选用。膨胀力越大，支撑的的密度越大；反之，则可以减少支撑的数量。同时膨胀力越大，越不宜作热水管。管道的流体特性主要影响流体的压力损失，压力损失越多，能量损耗越大。反之，则节能效果好。

2.2.1膨胀力

膨胀力的计算公式如式（1）所示；

Fp=a·E·△t·A（1）

式中：Fp-膨胀力（N）；

a-线膨胀系数[m/（m·℃）；

E-弹性模量（Mpa）；

A-管道截面积（mm2）。

2.2.2管道的水力损失

管道的水力损失计算公式如式（3）所示；

Hf=0.01i·L·V2/（Dn·2g）（2）

式中：Hf-管道沿程的水力损失（Mpa/m）；

i-沿程阻力系数；

L-管道长度（m）

V-平均水流速度（m/s）；

Dn-管道计算内径（m）；

g-重力加速度，取9.81m/s2。

如果光滑区的流态为紊流，i的计算公式为：

i=0.3164/Re0.25（3）

Re=V·Dn/λ

V=Q/A=4Q/（Л·Dn2）

式中：Re-雷诺数

λ-运动粘滞度（m2/s）；

Q-计算流量（m3/s）；

综合式（2）、（3）得到管道沿程的水力损失计算公式：

Hf=0.000262L·Q1.75·λ0.25/Dn4.75（4）

通过管道膨胀力和沿程水力损失计算式的分析，可以看出膨胀力和线膨胀系数、弹性模量和管道的截面积成正比。免费。同样规格的管道，线膨胀系数小、弹性模量小，其膨胀力就小。对照表2可以明显地看出，PB管的膨胀力最小，其次是PP-R管和PE-X管，HDPE管的膨胀力最大。影响管道沿程水力损失的主要因数是流量和管道内径。所以当给水管的流量、管外径相同时，管道的壁厚就成了水力损失的重要参数。

3新型塑料给水管道经济性比较

对于使用者来说，选用一种管材不仅要考虑其一般特性和物理性能，还要考虑其经济合理性。免费。给水管道经济性的比较应综合考虑管材的价格、管接头价格、施工费用等。

由现市场价可做比较，如果