在給排水構(gòu)筑物設(shè)計(jì)中，排泥問題是經(jīng)常遇到的。在許多情況下，排泥閥設(shè)于池底,利用池內(nèi)靜水壓將積泥排除，以滿足正常運(yùn)行的要求。

對(duì)于這種排泥閥操作力的計(jì)算，給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第九冊(cè)提出了如下計(jì)算公式(9-34)(見圖1)：

最大操作力，出現(xiàn)在開閥時(shí)

圖1

F = P + Qmω+ W(公斤)

式中Qmω——外加密封力(公斤)；

W——閥板及螺桿的重量(公斤)；

P——介質(zhì)壓力作用

在閥板上面，啟閉時(shí)對(duì)螺桿產(chǎn)生的軸向力(公斤)。

P=π/4(D+b)2γH/10(公斤)

D——泥閥口徑(厘米)；

b——閥座密封面寬度(厘米)；

H——水深(米)；

γ——介質(zhì)比重。

手冊(cè)所提出的計(jì)算公式(9-34)不太全面，如圖2所示，只有當(dāng)排泥管中水位達(dá)到0-0位置時(shí)，使用公式( 9-34 )才是正確的。

在實(shí)際工程中，排泥管中往往是無水的，即使有水也不會(huì)是滿管，要想使排泥管中水位達(dá)到0-0位置是不太現(xiàn)實(shí)的，此時(shí)使用公式(9-34)就不太合適了。原因是：當(dāng)水位達(dá)到0-0位置時(shí)，在開啟排泥閥時(shí)不產(chǎn)生射流；然而當(dāng)水位低于0-0位置時(shí)，排泥閥剛被打開一點(diǎn)，這時(shí)過水?dāng)嗝婧苄?，在靜水壓的作用下閥門處產(chǎn)生一股流速很大的水流。由于這股水流的出現(xiàn)而產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)水壓力，這個(gè)力附加在閥板上，使閥門的操作力增大。這種力的存在和大小，在水力學(xué)上早已有明確的闡述。

圖2

如圖3，設(shè)軸線為NN的射流沖擊到壁面AB再沿兩個(gè)方向分流，這兩個(gè)方向和原來的流動(dòng)軸線成a1和a2的角度。令每秒流過的液體質(zhì)量為m0，射流速度為u0，而分流射流的每秒質(zhì)量及速度為m1、m2及u1、u2。在主流射流中引法向斷面0-0，在分流射流中引法向斷面1和2，即NN軸向射流對(duì)壁面的作用力等于各項(xiàng)動(dòng)壓力在NN軸向分力之和：

m0υ0-m1υ1cosa1-m2υ2cosa2=Rcosβ

式中R——壁面對(duì)射流的反作用力；

β——力的方向和軸線NN之間的夾角。

這個(gè)方程式中有三個(gè)未知數(shù)R、β、m1(因?yàn)?/span>m2=m0-m1)我們來討論最簡單的一種情況：射流對(duì)稱地沖擊垂 直于射流的平壁面上(見圖4)，在這種情況下

m1=m2；a1=a2=90°；β=0；R=m0u0。

而射流作用于壁面上的沖擊力

P=R=ρωυ02=γ/g-ωυ02

這個(gè)力還可以表示為以下形式：P=γ/g-ωυ02=2ωγ×υ02/2g=2ωγH

式中H=υ02/2g為射流的速度水頭。

得出的表達(dá)式可以表述如下， 射流作用于平壁面上的動(dòng)壓力等于作用于此壁面上總水靜壓力的兩倍，此總水靜壓力的作用面積等于射流的斷面面積，而作用水頭H等于射流的速度水頭υ02/2g。實(shí)驗(yàn)證明，P力的實(shí)際數(shù)值為用公式計(jì)算的理論值的0.92-0.95倍。