流体输配管网第四章多相流管网的水力特征与水力计算改后PPT.ppt

1、消防给水系统（给排水） 2、防排烟系统（暖通空调）
其它，如制冷工质在制冷机组各元件（零部件） 之间的连接管道内部的流动，空气压缩管道等。
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按照流体力学特性，管道又可分为简单管路、 复杂管路。
复杂管路是简单管路、串联管路与并联管路的 组合，一般可分为枝状管网和环状管网。
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定出管径D。
②按照上面规定的流量与损失在环路中的正负值，求 出每一环路的总损失。
③根据上面给定的流量，若计算出来的不为零，则每 段管路应加校正流量，而与此相适应的阻力损失修正值为。
④用同样的程序，计算出第二次校正后的流量，第三 次校正后的流量……，直至满足工程精度要求为止。
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图 1-5 环网计算图
hf
Al (qV2z
qVz qVt
1 3
qV2t
)
近似写作
hf Al(qVz 0.55qVt )2
引入计算流量qVc
qVc qVz 0.55qVt
h f AlqV2c SqV2c
流量qVz=0
hf
1 3
Alq
2 Vt
1 3
SqV2t
（1-4）
（1-5）
（1-6） （1-7） （1-8）
流体输配管网全部
会计学
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课程概述
一、 本课程的地位、作用和任务 本课程为建筑环境与设备工程专业主干专业必修理论课之一，
是沟通专业基础课与专业课之间的桥梁。通过本课程的学习，目的是使 学生进一步拓宽专业基础口径，掌握暖通空调工程、城市燃气工程、供 热工程、建筑给排水工程、建筑消防工程、工厂动力工程等各类工程中 管网系统设 计分析、调试和调节的基本理论和方法，为学习有关后续课程打下必要 的基础，并具备初步的工程实践能力。能够正确应用设计手册和参考资 料进行上述管网系统的设计、调试和调节，同时为从事其它大型、复杂

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2.1 气体管网水力特征
5
4
7F
3 2
1
1F
当没有开启排风机、系统且图 未设防倒流阀，夏
季竖井中密度低，室外空气经竖井进入室
内；冬季竖井温度高，室内空气进入竖井。
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2.1 气体管网水力特征
当密度沿高度变化时，位压为：
H2
g(a )dH
H1
若动力设备提供输入压力P，则：
管内密度逐渐变化时，如何处理？
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2.1 气体管网水力特征
1.2 气体压力管流水力特征
当管道内外不存在密度差，或是水平管网时，位压为零， 管道的任何两个断面间，如果没有机械动力装置，则有：
p j1
v12
2

pj2

v22
2
p12
两个断面之间
的能量方程！
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之阻碍流动.
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2.1 气体管网水力特征
上式表明：此种情况下依靠位压（即重力 的作用）克服流动阻力。流动方向取决于 管内外的密度差。
思考题：请分析楼梯间夏、冬季的自然通 风气流情况。
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2.1 气体管网水力特征
2）U型管道内的重力流
断面1-D、断面D-2的能量方程为：
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2.1 气体管网水力特征
3）闭合管道内的重力流
具有与进出口断面等高的U型重力流竖管相同的水力 特征。
H2
g(1 2)(H2 H1) P
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H1 10
2.1 气体管网水力特征
注意：

根据节点流量、管段长度、管材和管径等参数，采用水力计算方法确定管网的水 头损失和各节点的水压分布，为管网改造提供依据。
某工业园区液体输配管网的水力计算
根据园区内各车间的液体需求量、管道长度、管材和管径等参数，进行水力计算 ，优化管网布局和液体输送方案，提高输送效率。
04
液体输配管网优化设计
优化设计方法
应急处理
对突发的事故或故障，制定应急预案， 迅速组织人员和物资进网
采用智能化监测系统，实时监测管道的运行状态，有效预防了爆 管等事故的发生。
上海某排水管网
通过定期的清淤和维护，保证了管道的通畅，降低了堵塞和溢流 的风险。
成都某燃气管道
采用智能巡检机器人进行巡检，提高了巡检效率和准确性，降低 了人工成本。
某工业园区液体输配管网优化设计
针对某工业园区的液体输配管网进行优化设计，提高了管网的输送效率和可靠性，降低了能耗和生产 成本。
05
液体输配管网维护与管理
维护管理内容
管道检查
定期对管道进行外观检查，查 看是否有破损、腐蚀、渗漏等
现象。
管道清洗
定期对管道进行清洗，清除管 道内的杂质和沉积物，保持管 道的通畅。
水力计算公式
伯诺里方程
描述流体在管道中流动时，流体的压能和动能与位能 和阻力的关系，是水力计算的基础。
达西-威斯巴赫公式
用于计算管道中流体的流量和流速，以及管道的阻力 损失。
曼宁公式
用于计算管道的糙率系数和尼古拉兹系数，反映管道 的粗糙程度和阻力特性。
水力计算实例
某城市供水管道改造项目的水力计算
遗传算法
通过模拟生物进化过程中的自然选择和遗传机制，寻找最优解的 方法。
模拟退火算法

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满足（建筑）环境控制目标的管网 系统又可分为下述管道系统：
1、蒸汽供暖系统 2、民用建筑空调通风系统 3、工业通风及环境控制系统 4、空调冷冻水系统、冷却水系统 5、热水采暖系统 6、城市集中供热管网系统（又属市 政之一） 统称暖通空调系统。
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满足生产工艺与生活需要的用水， 用气系统大致为：
1、建筑给水系统 2、建筑排水系统 3、室内煤气（燃气）系统 4、城市燃气系统（也属于市政工 程专业的内容之一） 而城市供、排水管网系统均属市政 工程（城市道路也可属市政）。
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安全消防（可以理解为环境控制需 要的一种延伸，即可以归入一种“广义 的”可满足环境控制目标需要的管网系 统）有：
其静力学基本方程：
（1-25）
p1T p0 T g h10 （ 1 - 2p61a） p0 a g h10
若
T a ,
在1-1断面处烟囱内外两侧压差
大 小为p ：p1a p1T (a T ) g h10 0
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热P水自H
然
by
循h环( h


g
)
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在工程中的许多场合，我们往往可以 认为管道 中流体的密度变化是集中在某处或某个断面 发生的，例如热水采暖系统中高温热水通过 散热器时流体密度突然发生了变化，这种变 化所产生的附加压头可由前述之自然循环系 统的作用力计算公式得到。
还有一类典型的流动亦可归结为小密度 差管流流动，即管内流体与管外流体存在的 密度差所导致的流动，这一类也存在两种场 合：一是密度与空气不同的其它气体流动， 如燃气流动，其密度大多轻于空气；另一个 场合是高温烟气流动，烟气密度一般也低于

路是通过预先按一定的方法如经济
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9.2 管网水力计算及水力工况 计算机分析
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9.2.1 流体输配管网的基础参数
9.2.1.1 沿线（途泄）流量 在城市管网中，任一管段的
流量由两部分组成：一部分是该管 段配给的沿线流量，在工程中也称 为途泄流量；另一部分是通过该管 段输送到以后管段的转输流量。
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9.2.1.2 节点流量
有序或无序偶对所组成的集合映射。
则称其为一个图。
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9.1.2 图的矩阵表示
9.1.2.1 图的邻接矩阵
一个图G的结构，可以完全由
结点之间的邻接关系来描述，这种 关系可以通过一个矩阵来给出。
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图 9-3
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图 9-4
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图9-5 有权图与多重图
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9.1.2.2 图的关联矩阵
cij h j
=0
j 1
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9.2.4 泵与风机性能曲线的代数方 程
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
为了应用计算机处理泵与风 机性能参数，绘制性能曲线，需要 确定泵与风机性能参数的代数方程， 以便将代数方程引入管网方程中进 行管网计算。性能曲线方程主要包 括泵与风机的流量与扬程（风压） 特性曲线、效率特性曲线、转速变 换曲线等。
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9.2.6.2 网路求解计算步骤
①选择独立回路 ②计算网孔或回路的位压 ③风机或泵特性曲线的拟合 ④赋流量的初值 ⑤迭代计算 ⑥计算固定流量分支的阻力
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9.2.6.3 水力计算计算机分析
前节的计算是建立在已知管

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p at
p
2
2
( a
)(Z 2
Z1)
存在位压时，总压等于位压加全压。位压 为零时，总压就等于全压。
位压（ a ） （ Z2 ）Z1实际上就表示了管内 外流体存在密度差时所具有的附加压头。
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烟气流动
图1-9
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对1-1断面处烟囱内外之流体可分别写出 其静力学基本方程：
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会计学
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课程概述
一、 本课程的地位、作用和任务 本课程为建筑环境与设备工程专业主干专业必修理论课之一，
是沟通专业基础课与专业课之间的桥梁。通过本课程的学习，目的是使 学生进一步拓宽专业基础口径，掌握暖通空调工程、城市燃气工程、供 热工程、建筑给排水工程、建筑消防工程、工厂动力工程等各类工程中 管网系统设 计分析、调试和调节的基本理论和方法，为学习有关后续课程打下必要 的基础，并具备初步的工程实践能力。能够正确应用设计手册和参考资 料进行上述管网系统的设计、调试和调节，同时为从事其它大型、复杂
应当注意，气流在有效浮力作用下，位 置升高，位压减小；位置降低，位压增大。 这与气流在有效重力作用下，位置升高，位 压增大；位置降低，位压减小正好相反。
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pl12是1，2两断面间的压强损失。 静压和位压相加，称为势压，以 表p示s 。 势压与管中水流的测压管水头相对应。 静压和动压之和，称为全压，以 表p示q 。 静压，动压和位压三项之和以 表pa示t ，称 为总压，与管中水流的总水头线相对应。
定出管径D。
②按照上面规定的流量与损失在环路中的正负值，求 出每一环路的总损失。
③根据上面给定的流量，若计算出来的不为零，则每 段管路应加校正流量，而与此相适应的阻力损失修正值为。

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第1章课后要求
✓完成习题：1-1、1-6 ✓仔细阅读并理解教材内容 ✓阅读参考书
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第2章 气体管流水力特征与水力计算
主要内容
气体管流 的水力特征
水力计算的基 本原理和方法
气体输配管 网水力计算
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2.1 气体管流水力特征
➢ 气体重力管流水力特征 ➢ 气体压力管流水力特征 ➢ 压力和重力综合作用下气体管流水力特征
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教材与参考书（续）
《采暖通风与空气调节设计规范》 GB50019-2003 《城市热力网设计规范》 CJJ34-2002 《城市燃气设计规范 》 GB50028-93（2002年版） 《建筑给水排水设计规范》 GB50015-2003 《工业金属管道设计规范》 GB50316-2000 《暖通空调》 《给水排水》 《煤气与热力》
在管网不同位置的流体种类及占主导地位的流体？
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1.1.5 气力物料输送管网
▪管网示意图
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▪ 该管网的特点
• 气固两相流，固体颗粒是 流动的阻碍 • 输送距离有限
风速要求高，流动阻力大，风机的压力要求大。
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1.1.6 热水供热管网系统
▪管网 示例：
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▪该管网的特点：上下级管网的连接
✓一级管网－集中供热管网（外网） ✓二级管网－用户采暖管网（内网） ✓两级管网之间的连接方式： (a)直接连接 (b)装喷射泵直接连接 (c)装混合水泵直接连接 (d)装换热器间接连接 ……
1－热源 2－膨胀水箱 3－散热器 4－管道
空调冷冻水系统能否依靠自然循环？
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1.1.4 蒸汽采暖管网
▪管网示意图
1－热源(蒸汽锅炉) 2－疏水器 3－散热器 4－管道

在串联回路垂直失调的原因，不是由于各层作用压力的不同，而是 由于各层散热器的传热系数K随各层散热器平均计算温度差的变化 程度不同而引起的。
总重力循环作用力
P Ph Pf
Pa
(3-1-13)
<流体输配管网>
例3-1 如图3-1-4所示，设h1=3.2m，h2=h3=3.0m，散热器：Q1=700W，Q2=600W， Q3=800W。供水温度tg=95℃，回水温度th=70℃
Ph gh h g
起循环作用的就是散热器和加热中心之间的水柱密 度差与高差的乘积。
1-散热器；2-热水锅炉；3-供水管
路；4-回水管路；5-膨胀水箱
注意: 作用力不大(156Pa@70/95℃)，
重视排气(2cm的气泡高达192Pa)
<流体输配管网>
3.1.1.2 重力循环液体管网的水力特征
<流体输配管网>
3.1.1.1 重力循环液体管网的工作原理和作用压力
*一、工作原理(如图) 重力循环流动的环路能量方程为
g dl Pl
3 1 1
*二、作用压力
gh1 g g gh h g gh0 h h Pl
流量=
热量 比热 温差
GL

C
AQ tg th
3.6Q 4.187 tg th
0.86 Q tg th
(3-1-9)
例如求第二层的出水温度t2 ，根据流量平衡
G 0.86 (Q2 Q3 Q8 )
l
(tg t2 )
由式(3-1-9)和式(3-1-10)相等得:
一、重力循环液体管网并联环路的水力特征