冷卻管設計主要考慮以下因素
1、 間距的選擇與計算冷卻速度是和水管間距的平方成反比的 ,但管距減小的同時 也使管材耗量相應增加。根據計算和實踐 ,水管間距不宜過密 , 在實際工程中為了施工方便、統一 ,冷卻管間距常與澆筑層厚 配套 ,在 1. 0 m~3. 0 m 內變動。
2、 管徑及管材的確定 因此 ,通常都選用 2. 54 cm 直徑的水管。在管材方面 ,要求 其導熱系數高、強度也比較高 (混凝土入倉鋪料及振搗不被壓壞 及變形) 、價格盡可能低。國內一般用鋼鐵制品 ,近年來發展的一種新型人工冷卻形式 —采用 HDPE 高密聚乙烯塑料管進行大體積混凝土冷卻 ,用高密聚乙烯塑料管代替傳統的鋼管 ,但其冷卻 效果尚需進一步驗證。
3、水管流量與流速的選擇 通水流量的選擇必須兼顧效果和經濟性。首先 ,要供給足夠的水量 ,以保證管內的水成紊流狀。因為當水流為層流時傳熱效 果就大為降低 ,據計算 ,在其他各種條件相同時 ,層流比紊流需要 的冷卻時間要長 25 % ,這是人工冷卻所不允許的。對于 2. 54 cm 管 ,形成紊流的臨界流速為 0. 127 m/ s,相應流量為 6. 4 ×10 - 5 m3/ s (即 3. 84 L/ min) 。故一般控制流量為 Q = 15 L/ min~25 L/ min ,相 當流速為 0. 49 m/ s~0. 82 m/ s。再增加流量效果也不顯著。
4、冷卻水溫的確定 冷卻水溫與混凝土溫度差越大 ,冷卻效果就越顯著 ,但在冷 卻過程中 ,這一溫差會在緊靠水管周圍產生拉應力 ,甚至會產生 一些細微的裂縫 ,這可以說明混凝土溫度與通水的水溫差要適當 限制。另一方面 ,混凝土與通水水溫溫差也不能太小 ,否則冷卻 效果很差 ,即使采用提前通水(延長通水時間) 或適當加大流量對 降低壩體溫度都是效果不佳的。
5、水管長度的確定 水管長度的確定影響到管內壓力損失、水頭損失和水泵容量。實踐證明 ,水管長度總在 100 m~300 m 范圍內 ,而以 200 m ~250 m 左右為宜。