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流体输配管网水力计算的基本原理和方法

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流体输配管网(最牛逼的复习资料)

流体输配管网(最牛逼的复习资料)

1流体输配管网：将流体输送并分配到各相关设备或空间，或者从个接收点将流体手机起来输送到指定点，承担这一功能的管网系统称为流体说配管网。

2通风工程的风管系统分为两类：排风系统和送风系统排风系统的基本功能是排除室内的污染空气，送风系统的基本功能是将清洁空气送入室内。

空调系统具有两个基本功能：控制室内空气污染物浓度和热环境质量3几种常用的空调系统形式有：一次回风系统，二次回风系统，双风道系统，变风量系统4风阀是空气输配管网的控制调节机构，基本功能是断开或开通空气流通的管道，调节或分配管道的流量。

①同时具有控制和调节的风阀有：（1）蝶式调节阀，（2）菱形单叶调节阀，（3）插板阀；（4）平行多叶调节阀，（5）对开式多叶调节阀，（6）菱形多叶调节阀，（7）复式多叶调节阀，（8）三通调节阀。

（1）∽（3）主要用于小断面风管。

（4）∽（6）主要用于大断面风管（7）（8）两种风阀用于管网分流或合流或旁通处的各支路风量调节。

蝶式，平行，对开式多叶调节阀靠改变角度调节风量。

平行式多叶调节阀的叶片转动方向相同;对开式多叶调节阀的相邻两叶转动方向相反。

插板阀靠插板插入管道的深度调节风量；菱形调节阀靠改变叶片张角调节风量。

这类风阀的主要特性是流量特性，全开时的阻力性能和全关闭时的漏风性能②只具有控制功能的风阀有：逆止阀：阻止气体逆向流动，气体正向流动的阻力性能和逆向流动的漏风性能。

防火阀：平常全开，火灾时关闭并切断气流。

排烟阀：平常关闭，排烟是全开，排除室内烟气。

5我国城市燃气管道按设计表压力分为7级：①高压管道A：2.5<P≤4.0 ②高压管道B：1.6<P≤2.5 ③次高压管道A：0.8<P≤1.6 ④次高压管道B：0.4<P≤0.8 ⑤中压管道A：0.2<P≤0.4 ⑥中压管道B:0.01<P≤0.1 ⑦低压管道：P<0.016城市燃气输配管网根据所采用的压力级制不同，可分为：一级系统，二级系统，三级系统，多级系统。

《流体输配管网》教学大纲

《流体输配管网》教学大纲

《流体输配管网》教学大纲课程编码：1812151402课程名称：流体输配管网学时/学分：32/2（讲授28学时、实践4学时）关联课程：工程热力学；传热学；流体力学；暖通空调；通风工程；建筑给排水工程；燃气输配；建筑消防工程适用专业：建筑环境与能源应用工程开课教研室：建筑环境与能源应用工程课程类别与性质：专业课程，选修一、课时分配与考核权重按照学校的整体要求，基于对教学目标及基本知识、基本技能、基本素养的分析，本课程的内容依据高等学校建筑环境与能源应用工程专业教育的培养目标以及毕业生基本要求和培养方案，选定流体输配管网的功能与类型、气体管网水力特征与水力计算、液体管网水力特征与水力计算等8部分内容，共32学时，2学分。

要求教师在授课过程中围绕课内教与学、课外导与做紧密结合等环节，推进考评方式改革，重视过程性评价，突出基于能力的非标准化答案考试。

基于该教学考核评价思路，本课程主要以课后作业、课程实验、设计作品、期末测试等方式对学生进行考核评价，其中课后作业、课内实验、设计作品等过程性评价占评价权重的60%，期末考试占评价权重的40%。

课时分配与考核权重一览表二、课程资源库1.参考书(1)陆耀庆.实用供热空调设计手册（第二版）.中国建筑工业出版社.2008.(2)关文吉.供暖通风空调设计手册（第一版）.中国建材工业出版社.2016.(3)全国勘察设计注册公用设备工程师暖通空调专业考试复习教材（第三版）.中国建筑工业出版社.2013(4)民用建筑供暖通风与空气调节设计规范.GB50736-2012.中国建筑工业出版社.2012-01.(5)建筑给水排水设计规范(2009年版) .GB50015-2003.中国计划出版社.2010-05.(6)城镇供热管网设计规范.CJJ34-2010.中国建筑工业出版社.2010-10.(7)全国民用建筑工程设计技术措施（2009）／暖通空调.动力.中国计划出版社.2009-12.(8)全国民用建筑工程设计技术措施（2009）／给水排水.中国计划出版社.2009-12.2.期刊(1)超高层建筑空调水系统竖向分区研究.张铁辉,赵伟.暖通空调，2014(05).(2)空气源热泵热水系统研究.杜玉清.制冷与空调2015(10).(3)空调水系统中电动调节阀流量特性研究.沈列丞.马伟骏.暖通空调，2011(12).(4)空调系统冷水泵并联变频优化运行.王亮.卢军.暖通空调，2011(12).(5)供暖系统循环水泵特性曲线拟合与工况计算.岳少青.李德英.暖通空调，2005(06).(6)离心风机的无因次性能曲线.张立奎.曾胜学.南昌大学学报(工科版) 2013(03).(7)基于相似理论的风机性能快速计算模型.王路飞.谷波.流体机械2012(07).(8)自力式平衡阀在水力平衡调试中的应用.陈轲.吴春玲.供热制冷2015(09).(9)从热网水力平衡调试探索采暖空调水系统节能途径.高靖哲.建筑节能2010(11).(10)静态水力平衡阀工程应用分析.刘新民.暖通空调2012(10).(11)区域供冷供热系统水力平衡节能潜力及其调节方法.林杨.制冷与空调2016(15).(12)Establishment and solution of the model for loop pipeline network withmultiple heat sources.JIE P E,ZHU N. Energy，2014(05).(13)Designing and commissioning variable flow hydronic systems, Avery, Gil.ASHRAE .1993(07).3.网络资源(1) /serie_400050529.shtml超星学术视频，流体输配管网，龚光彩，湖南大学.(2) 精品课，供热工程，田玉卓. 石家庄铁道学院.(3) /kcms/kcfzdlsyg.htm长安大学，资源共享课，王彤，建筑给水排水工程.(4)银符考试题库.新乡学院，党政机构，图书馆，电子资源，教辅资源库，银符考试题库.(5)暖通空调在线.(6)网易土木在线.三、教学内容及教学基本要求第1—2学时第一章流体输配管网的功能与类型第一节气体输配管网的功能与类型第二节液体输配管网的功能与类型第三节相变流或多相流管网的功能与类型第四节流体输配管网的基本功能、基本组成与基本类型。

流体输配管网

流体输配管网
流体输配管网
“流体输配管网”释义
流体：具有流动性的物质 输配：按要求输送、分配 管网：管道（流体流动的通道）相互连接形成网 络
➢ 错误：流水输配管网；流体输送管网；流体输配管道
课程性质及与其他课程的联系
1、专业平台课（专业核心技术基础课） 2、以《流体力学》为主要理论基础；是
学习《暖通空调》、《供热工程》、 《建筑给排水》、《燃气供应》等专业 技术课的核心基础。 3、全国注册公用设备工程师考试科目
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
暖通空调杂志 煤气与热力杂志 给水排水杂志
课堂要求：认真听讲，不得干扰老师讲课 和其他同学听课。
教材与参考书：
《流体输配管网》 （第二版）付祥钊 主编
《工业通风》 （第二版）孙一坚 主编 《供热工程》 （第三版）贺平 孙刚 主编 《建筑给排水工程》（第四版）王增长 主编 《燃气输配》 （第三版）段常贵 主编 《暖通空调》 （第一版）陆亚俊 主编 《简明供热设计手册》 （第一版）李岱森 主编 《简明通风设计手册》 （第一版）孙一坚 主编 《简明空调设计手册》 （第一版）赵荣义 主编 《建筑燃气设计手册》 （第一版）袁国汀 主编
基本组成：动力
来源于“源” 如锅炉；储气罐的压力；上级管网的压力； 来源于重力 如自然循环热水采暖；建筑排水； 来源于机械动力－－水泵与风机
机械通风、城市供热、城市给水等，应用广泛。
其他装置：
调控设备
调节阀、关断阀

第3章 液体输配管网水力特征与水力计算

第3章 液体输配管网水力特征与水力计算

第3章液体输配管网水力特征与水力计算3-1 计算例题3-1中各散热器所在环路的作用压力tg=95℃，tg1=85℃，tg2=80℃，tn=70℃。

题3-1解：双管制：第一层：ΔP1=gh1(ρh-ρg)=9.8×3×(977.81-961.92)=467.2Pa第二层：ΔP2=gh2(ρh-ρg)=9.8×6×(977.81-961.92)=934.3Pa 第三层：ΔP3=gh3(ρh-ρg)=9.8×8.5×(977.81-961.92)=1323.6Pa 单管制：ΔP h=gh3(tg1-tg)+gh2(tg2-tg1)+gh1(ρh-ρg2)=9.8×8.5×(968.65-961.92)+9.8×6×(971.83-968.65)+9.8×3×(977.81-971.83)=923.4Pa3-2 通过水力计算确定习题图3-2所示重力循环热水采暖管网的管径。

图中立管Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ各散热器的热负荷与Ⅱ立管相同。

只算I、II立管，其余立管只讲计算方法，不作具体计算，散热器进出水管管长1.5m，进出水支管均有截止阀和乙字弯，没根立管和热源进出口设有闸阀。

图3-2解：ΔP Ⅰ1′=gH(ρH -ρg )+ΔP f =9.81×(0.5+3)(977.81-961.92)+350=896Pa ∑l Ⅰ1=8+10+10+10+10+(8.9-0.5)+1.5+1.5+(0.5+3)+10+10+10+10+8+(8.9+3)=122.8m水力计算表管 段 号Q (w )G (kg /h)L (m )D (m m)v (m /s ) R (Pa/m) ΔP y =Rl(Pa)ΣξP d (P a)ΔP j (Pa )ΔP (P a)局部阻力统计11800625.8200.053.1118.025.0 1.2330.848.8 散热器1×2.0，截止阀2×10，90º弯头1×1.5，合流三通1.5×12 5300 18213.5320.051.65 22.32.51.23 3.1 25.4 闸阀1×0.5，直流三通1×1.0，90º弯头1×1.0 399341 10 40 0. 2.525.8 1.2.2.228直流三通1×1.000 07 8 0 25 5 .1 414500 499 10 400.11 5.21 52.11.0 5.98 5.98 58.1 直流三通1×1.0519100 657 10 50 0.08 2.42 24.2 1.0 3.14 3.1427.3 直流三通1×1.0623700 8159500.11 3.60 28.8 1.5 5.98 9.037.8 闸阀1×0.5，90º弯头2×0.5 723700 815 19.9500.11 3.60 71.62.5 5.98 15.0 86.6 闸阀1×0.5，90º弯头2×0.5，直流三通1×1.0 819100 657 10 500.08 2.42 24.21.0 3.14 3.14 27.3 直流三通1×1.0914500 499 10 40 0.11 5.21 52.1 1.0 5.98 5.98 58.1 直流三通1×1.0109900 341 10 400.07 2.58 25.8 1.0 2.25 2.25 28.1 直流三通1×1.0 11 5300 182 12.8 32 0.05 1.65 21.12.5 1.233.124.3 闸阀1×0.5，直流三通1×1.0，90º弯1×1.0 12 3300114 2.825 0.062.888.1 1.01.771.89.9直流三通1×1.0Pa ，系统作用压力富裕率，满足富裕压力要求，过剩压力可以通过阀门调节。

供热工程第四章室内热水供暖系统的水力计算

供热工程第四章室内热水供暖系统的水力计算

第三节 机械循环单管热水供暖系统 管路的水力计算方法循环室内热水供暖系统入口处 的循环作用压力已经确定，可根据入口 处的作用压力求出各循环环路的平均比 摩阻，进而确定各管段的管径。
2、如果系统入口处作用压力较高时，必然 要求环路的总压力损失也较高，这会使 系统的比摩阻、流速相应提高。
二、当量局部阻力法和当量长度法
在实际工程设计中，为了简化计算，也 有采用所谓“当量局部阻力法”或“当量长 度法”进行管路的水力计算。
当量局部阻力法(动压头法) 当量局部阻 力法的基本原理是将管段的沿程损失转变为 局部损失来计算。
当量长度法 当量长度法的基本原理是 将管段的局部损失折合为管段的沿程损失来 计算。
不等温降法在计算垂直单管系统时，
将各立管温降采用不同的数值。它是在 选定管径后，根据压力损失平衡的要求， 计算各立管流量，再根据流量计算立管 的实际温降，最后确定散热器的面积。 不等温降法有可能在设计上解决系统的 水平失调问题，但设计过程比较复杂。
第二节 重力循环双管系统管路 水力计算方法和例题
3．确定最不利环路各管段的管径d。
(1)求单位长度平均比摩阻
(2)根据各管段的热负荷，求出各管段的流量
(3)根据G、Rpj，查附录表4—1，选择最接近Rpj 的管径。选用的Rpj越大，需要的管径越小，会降
低系统的基建投资和热损失，但系统循环水泵的投 资和运行电耗会随之增加。所以需要确定一个经济 比摩阻，使得在规定的计算年限内总费用为最小。 机械循环热水供暖系统推荐选用的经济平均比摩阻 一般为60～120Pa/m。
(3)求通过底层与第二层并联环路的压降不平衡率。
10．确定通过立管I第三层散热器环路上各管段 的管径，计算方法与前相同。计算结果如下：

《流体输配管网》主要知识点学习指导(第 1 章 到 第 八章 )

《流体输配管网》主要知识点学习指导(第 1 章 到 第 八章 )

《流体输配管网》主要知识要点学习指导与本专业有关的流体输配管网，种类很多，技术繁杂。

同时，平台课的教学计划学时又非常有限。

《流体输配管网》课程共48学时，其中理论教学为44学时，实验4学时。

若采用原来专业课的教学方法，面面俱到，讲授新构成的平台课程，难以获得好的教学效果。

《流体输配管网》课程的两个关键是：（１）必须把本专业各类流体输配管网共同的技术原理和方法讲深、讲透，讲完整，即构造一个共性体系；（２）要注意平台课沟通基础课与专业课的桥梁作用，不能脱离具体的工程实践，讲成纯粹的网络理论。

共性原理要能解决个性（具体管网）问题。

-----课前准备由于要联系具体的工程管网，这就要求学生在学习本门课程前，对实际的管网有基本的了解。

学生在本门课程之前，要学习《制图》、《建筑环境与设备工程概论》、《流体力学》等课程和进行认识实习。

可在认识实习任务书中，给学生下达如下任务：认真观察1~3个不同的流体输配管网，并绘制出管网轴测图。

管网类型不限。

要求学生结合《建筑环境与设备工程概论》课程学习的知识和《流体输配管网》教材的第一章，根据自己所观察的实际工程的流体输配管网，回答以下问题：（1）该管网的作用是什么？（2）该管网中流动的流体是液体还是气体？还是水蒸气？是单一的一种流体还是两种流体共同流动？或者是在某些地方是单一流体，而其他地方有两种流体共同流动的情况？如果有两种流体，请说明管网不同位置的流体种类、哪种流体是主要的。

（3）该管网中工作的流体是在管网中周而复始地循环工作，还是从某个（某些）地方进入该管网，又从其他地方流出管网？（4）该管网中的流体与大气相通吗？在什么位置相通？（5）该管网中的哪些位置设有阀门？它们各起什么作用？（6）该管网中设有风机（或水泵）吗？有几台？它们的作用是什么？如果有多台，请分析它们之间是一种什么样的工作关系（并联还是串联）？为什么要让它们按照这种关系共同工作？（7）该管网与你所了解的其他管网（或其他同学绘制的管网）之间有哪些共同点？哪些不同点？如果认识实习安排在本课开课前一学期，可将这个与认识实习结合。

流体输配管网水力计算的基本原理和方法

流体输配管网水力计算的基本原理和方法

5. 计算系统总阻力及获得管网特性曲线
管网特性曲线方程：p SQ 2
Σp：最不利环路所有串联管段阻力之和
根据计算的管网总阻力Σp和要求的总风量Q，计算
管网阻抗S，获得管网特征曲线.
管网阻抗： S p Q2
串联管路阻抗： S Si
并联管路阻抗： 1
S2
1
Si 2
返回
6. 计算例题
返回
目的：保证各管路都达到预期的风量
使各并联支路的计算阻力相等
要求：
一般通风系统：两支管的计算阻力差应 ≯15％
含尘风管：两支管的计算阻力差应≯10％ 超过上述规定应进行阻力平衡，方法如下：
▪ 调整支管管径
0.225▪ 阀门ຫໍສະໝຸດ 节D' D
p p'
返回
▪ 通过改变阀门的开度调节管道阻力
一、开式枝状气体输配管网水力计算
开式枝状气体输配管网
返回
一、开式枝状气体输配管网水力计算
1. 管内流速和管段断面尺寸确定
绘制风管系统轴测图 划分管段、管段编号、标注长度、标注流量
确定管内流速 速度与经济性的关系 速度与技术性的关系
确定各管段的断面尺寸，计算摩擦阻力和局部阻力
返回
返回
返回
一、开式枝状气体输配管网水力计算
采用流量当量直径时，必须用矩形风管中的流量去 查出阻力.
返回
一、开式枝状气体输配管网水力计算
3. 风管局部阻力计算 公式： p 2
2
确定局部阻力系数及其对应的特征速度 代入 p 2 式计算局部阻力
2
各管件的局部阻力系数查设计手册
返回
一、开式枝状气体输配管网水力计算
4. 并联管路的阻力平衡

流体输配管网第三版第三章

流体输配管网第三版第三章
32
皮肌炎图片——皮肌炎的症状表现
• 皮肌炎是一种引起皮肤、肌肉 、心、肺、肾等多脏器严重损害 的，全身性疾病，而且不少患者 同时伴有恶性肿瘤。它的1症状表 现如下：
• 1、早期皮肌炎患者，还往往伴 有全身不适症状，如-全身肌肉酸 痛，软弱无力，上楼梯时感觉两 腿费力；举手梳理头发时，举高 手臂很吃力；抬头转头缓慢而费 力。
– 在并联立管的阻力平衡时应计算重力作用
19
3.1.2 闭式液体管网水力计算
液体管网与气体管网水力计算的区别：
■ 主要目的、基本原理和方法相同 ■ 液体与气体的物性参数有显著的差别 ■ 液体与气体管网的工作参数有一定区别 ■ 水力计算使用的计算公式和技术数据不同
◆ 液体管网水力计算的基本公式
■ 沿程阻力：
为了排气，系统的供水干管必须有0.5～1.0%向膨胀水 箱方向上坡度，散热器支管的坡度一般取1%。在重力 循环系统中，水的流速较低，空气能逆着水流方向， 经过供水干管聚集到系统的最高处，通过膨胀水箱排 除。
8
（1）并联管路的水力特征
9
（1）并联管路的水力特征
重力循环双管热水采暖系统的作用压头
第一层: 环路a-S1-b-热源-a
Rm
6.25 108
G2 d5
Pa / m
1 2 lg k 2.51
3.7d Re
0.11 k 68 0.25 d Re
■ k的取值：
■局部阻力 p 2
2
20
液体管网水力计算的主要任务和方法
任务（1） ：已知管网各管段的流量和循环动力， 确定各管段的管径。
方法：压损平均法。预先求出管段的平均比摩阻， 作为选择管径的控制参数。
PaS2b g(h1 h2 )(h g ) Pb热源a

流体输配管网

流体输配管网

图1-9 烟囱效应示意图
1.2 无压流动基础—明渠均匀流
1.2.1 概述
明渠是一种具有自由表面水流的渠道。
按形成可分为：
天然明渠：如天然河道。
人工明渠：如人工渠道（输水渠、排水 渠等）、运河及未充满水
流的管道等。
按水流是否随时间变化分：
恒定流动
Hale Waihona Puke 非恒定流动按流线是否为平行线分：
均匀流动
非均匀流动
工程中明渠的计算常按明渠均匀流动处理 。
对于热水自然循环有：
P H by h( h g ) （1-21）
图 1-7热水采暖示意图
管内流体与管外流体存在的密度差所导致的流动，这一类存在两 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。
二是高温烟气流动，烟气密度一般也低于当地空气的密度。 对于恒定气流流动，其能量方程可表示为：
顺坡
平坡
逆坡
图1-11 渠道底坡类型
2 明渠均匀流的条件与特征 均匀流是一种渐变流的极限情况，即流线是绝对平行无弯曲的
流动。 明渠均匀流的水流具有如下特征： 断面平均流速沿程不变；水深也沿程不变；而且总能线即总水
头线，水面及渠底相互平行，也就是说，其总水头线坡度（水力坡
度）J ，测管水头线坡 度（水面坡度）J p 和渠 道底坡 i 彼此相等，
p1

12
2
( a
)(Z 2
Z1)

p2

22
2

pl12
p1 p2 是断面1、2的相对压强，专业上习惯称为静压。 12 22 习惯称为动压。
22
（ a ）（Z2 Z1）是容重差与高程差的乘积，称为位压，表

第3章 液体输配管网水力特征与水力计算

第3章 液体输配管网水力特征与水力计算
—单管系统
单管系统垂直失调的原因： 各层散热器的传热系数K随各层散热器平 均计算温度（tpj）的变化程度不同而引起 的。
g
GL tg
Q2
H2
2 t 2
h2
t pj
(tsg t sh ) 2
, K a(tpj - tn )b
Q1
H1
h 1
附加作用压力的产生： 需要考虑水温和密度沿循环环路变化而产 生的循环作用力。
独用管路 共用管路
独用管路
a
S2
并联管路阻力：
h
管路aS1b 管路aS2b
PaS b
1 2
P1 PaS1ba P ba
2
H2
h2
h1
H1
S1
b
PaS b PaS ba P ba P2 PaS b P2 P PaS b 1
2 1
图3-1-2 重力循环双管热水供暖 系统原理图
h1
H1
Ph ghi ( i - g )
i 1 N
N
h 1
gHi ( i - i 1 )
i 1
图3-1-3 重力循环单管热水供暖 系统原理图
3.1.1重力循环液体管网的水力特征
计算单管重力循环热水供暖系统作用压力的关 键：确定各层散热器之间管路的水温。
—单管系统
3
g
- th ) 85.5 ℃
3
600W Q2 700W Q1
3 968.32kg/m
第二层散热器出水温度
t2 2
h2
th h
t2 t g
Q (t Q
i 2 i
h1
g
- th ) 78.3℃

流体输配管网

流体输配管网

（3）闭式管道内的重力流
H2

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。
g( 1 2 )(H2 H1 ) P12
H1
2.1.2 气体压力管流水力特征
当管道内部、管道内外不存在密度差，或是水平管网，则有：
g( 1 2 )(H2 H1 ) 0
即位压为零，则式： Pj1
2.2.1 摩擦阻力计算
摩擦阻力系数
说明：



工程上常根据自身的工程特点，编制相应的计 算图表帮助计算。 任何计算公式或图表，都有其制图条件和使用 范围，使用时要特别注意。 当工程条件与得出公式或图表的条件有差异时， 常采用修正的方法。 如密度和黏度修正、温度 和热交换修正以及管壁粗糙度修正等。
〔例2-3〕
管内流速和管径：
1包含有水平风管，初定流速为14m/s 。管径计算：
1500m3 / h 4 D 0.195m 3600s / h 14m / s
没有这个标准规格，取为d=0.2m=200mm 则实际风速为：
1 2
1500m3 / h v 13.4m / s 2 (0.2m) 3600s / h 4
该式表明：流动阻力依 靠位压（即重力的作用） 克服。流动方向取决于 管内外的密度差。
2
2
若将出口的动压损失视 为出口的一种流动局部 阻力，则：
g( a )(H2 H1 ) P12
以厨房排烟管网为例， 当没有开启排风机、 且未设防倒流阀，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。
流速高：风管断面小，占用的空间小，材料耗用少，建造 费用小；系统的阻力大，动力消耗增大，运行费用增加， 且增加噪声。若气流中含有粉尘等，会增加设备和管道的 磨损。 流速低：阻力小，动力消耗少；但是风管断面大，材料和 建造费用大，风管占用的空间也增大。流速过低会使粉尘 沉积而堵塞管道。

流体输配管网CH2气体管网水力特征与水力计算讲解

流体输配管网CH2气体管网水力特征与水力计算讲解
CH2 气体管网水力特征与水力计算
2.1 流体输配管网水力计算原理和方法 2.2 气体输配管网水力特征 2.3 气体输配管网水力计算
2.1 流体输配管网水力计算原理和方法
?一、水力计算的基本任务 ?1、设计计算阶段
?根据流量，确定管径和压力损失 ?求管网特性曲线，选择动力设备，计算动力消耗
?2、校核计算阶段
2.2 气体管流水力特征
?一、重力管流 ?1、开口竖直管段
2
H2
?列气体管流伯努利方程 1
H1
p j1 ?
? v12
2
?
g ?? a
?
? ??H2 ?
H1 ??
pj2 ?
? v22
2
?
? P1? 2
g ?? a
?
? ??H2 ?
H1 ??
? v22
2
? ? P1? 2
?结论：
?出口的动压和断面 1、2之间流动损失的压力来源 于进出口之间的位压。
算此处管道全压和管道尺寸。 ? （4）计算一二孔口之间阻力。 ? （5）计算二孔口处动压。 ? （6）计算二孔口处管内流速，确定此处管道尺寸。 ? （7）依次类推，计算出最末端孔口处管道尺寸。
三、阻力损失计算
? 1、沿程阻力计算
? ? 普适公式：
pml
?
l
?
4 Rs
? v2
2
dl
? 不可压缩流体
pml
?适于并联支路压力平衡时或校核计算。
?3、静压复得法 ?特点：利用管道分段改变断面尺寸，降低流
速，减小管段阻力，维持管内静压。 ?适于风管系统需要保证风口风速时设计管道
尺寸。
?水力计算的重点：

流体输配管网水力计算的基本原理和方法

流体输配管网水力计算的基本原理和方法

采用流量当量直径时，必须用矩形风管中的流量去 查出阻力.
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一、开式枝状气体输配管网水力计算
3. 风管局部阻力计算 公式： p 2
2
确定局部阻力系数及其对应的特征速度 代入 p 2 式计算局部阻力
2
各管件的局部阻力系数查设计手册
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一、开式枝状气体输配管网水力计算
4. 并联管路的阻力平衡
2. 风管摩擦阻力计算
阻力计算应从最不利环路开始
通风空调管段：
先求阻力系数：
1
2lg K 3.71d
2.51
Re
再求比摩阻：
2
Rm d 2
根据上两式绘制出的的线算图进行计算（图2-3-1）
如对于参数L、d、υ、Rm，主要知道其中任意两个，
即可利用线算图求出其它参数.
注意：实际条件与线算图计算条件不符时应进行修正
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线算图绘制条件
1.按紊流过渡区的λ 值绘制. 2.压力： Bo 101.3 kPa
3.温度： to 20C
4.空气密度： o 1.204 kg / m3
5.运动粘度： o 15.06 10 6 m / s
6.管壁粗糙度： K 0.15 mm
7.圆形风管、气流与 管壁间无热量交换.
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二、均匀送风管道计算
均匀送风管道计算原理 实现均匀送风的基本条件 侧送风时的通路局部阻力系数和侧孔局部
阻力系数 均匀送风管道的计算方法
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三、中、低压燃气管网水力计算
低压燃气管道摩擦阻 力计算公式及计算表
中压燃气管道摩擦阻 力计算公式及计算表
返回
目的：保证各管路都达到预期的风量
使各并联支路的计算阻力相等
要求：

流体输配管网水力计算的基本原理和方法

流体输配管网水力计算的基本原理和方法

第二节 流体输配管网水力计算的基本原理和方法目的：1． 根据要求的流量分配，确定管网各管段管径和阻力，求得管网特性曲线，为匹配管网动力设备准备条件,进而确定动力设备的型号和动力消耗. 2． 根据已确定的动力设备，确定保证流量分配的管道尺寸.基本理论依据⏹ 流体力学一元流动连续性方程和能量方程， ⏹ 串、并联管路的流动规律.☐ 动力设备提供的压力等于管网总阻力 ☐ 若干管段串联后的阻力等于各管段阻力之和 ☐ 各并联管段的阻力相等☐ 各管段阻力是构成管网阻力的基本单元 ☐ 管道总阻力等于沿程阻力与局部阻力之和一、摩擦阻力计算 计算式管道材料不变，断面尺寸不变，流体密度与流量不随沿程流量变化时：☐ 对于气体管流中气体密度的变化不能忽略时，应根据摩擦阻力计算式与气体状态方程和连续性方程联立，解得方程组为：⎰=lsml dlR P 2421ρυλl Z T TZ P R L P P s 00005202221)4(62.1ρλ=-lR l R P m sml ==2421ρυλ下式是具体应用：圆形管道内气体接近于0℃的常温，压力≯0.8M P a近似取得到：P ≤0.005M P a 的管道，因为注意：正确选择适合管流特征的摩阻计算式。

确定计算公式后，需计算摩擦阻力系数依 据：层流区：Re<2000紊流到层流过渡区：2000<Re<4000紊流区（包括紊流区中的三个阻力区）柯列勃洛克公式：注意：此式适用于通风、空调、燃气、给水管道系统 摩擦阻力系数计算的专用公式阿里特苏里公式： Re>4000，钢管或光滑管道l Z T TZ p R L p p s 00005202221)4(62.1ρλ=-11==Z Z T T 0212p p p =+Re64=λ)(Re dk f 、=λ3Re0025.0=λ谢维列夫公式：（适用于新钢管）谢维列夫公式：（适用于新铸铁管）水力光滑区 过渡区阻力平方区★★★ 注意的问题管网中流体的流动状态计算式与计算图表的使用条件和修正方法二、局部阻力计计算公式 ：局部阻力ζ由实验方法确定，其大小取决于管件部件或设备流动通道的几何参数，不考虑Re 和绝对粗糙度的影响.根据不同流通断面的几何参数，可以通过相关的计算图表计算局部阻力ζ.三、常用的水力计算方法1、假定流速法：技术经济流速→确定输送流量→确定管道断面尺寸 →计算管道阻力284.06284.011055.075.0⎪⎭⎫ ⎝⎛+⨯=-v d K νλ:)107.2(6⨯≥νv:)107.2(6⨯<νv284.010134.0d K =λ:)10176.0(6⨯<νv284.01Re 77.0K =λ2、压损平均法：总作用压头均分给各管段→确定管段阻力→由管段流量→确定管道断面尺寸3、静压复得法管道分段→改变管道断面尺寸→降低流速→克服管段阻力→重新获得静压。

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第二节 流体输配管网水力计算的基本原理和方法
目的：
1． 根据要求的流量分配，确定管网各管段管径和阻力，求得管网特性曲线，为
匹配管网动力设备准备条件,进而确定动力设备的型号和动力消耗. 2． 根据已确定的动力设备，确定保证流量分配的管道尺寸.
基本理论依据
⏹ 流体力学一元流动连续性方程和能量方程， ⏹ 串、并联管路的流动规律.
☐ 动力设备提供的压力等于管网总阻力 ☐ 若干管段串联后的阻力等于各管段阻力之和 ☐ 各并联管段的阻力相等
☐ 各管段阻力是构成管网阻力的基本单元 ☐ 管道总阻力等于沿程阻力与局部阻力之和
一、摩擦阻力计算 计算式
管道材料不变，断面尺寸不变，流体密度与流量不随沿程流量变化时：
☐ 对于气体管流中气体密度的变化不能忽略时，应根据摩擦阻力计算式与气体状态方
程和连续性方程联立，解得方程组为：
⎰
=l
s
ml dl
R P 2
42
1ρυλl Z T TZ P R L P P s 0
0005
20
2
221)4(62.1ρλ=-l
R l R P m s
ml ==
2
42
1ρυλ
下式是具体应用：
圆形管道内气体接近于0℃的常温，压力≯0.8M P a
近似取
得到：
P ≤0.005M P a 的管道，因为
注意：正确选择适合管流特征的摩阻计算式。

确定
计算公式后，需计算摩擦阻
力系数
依 据：
层流区：Re<2000
紊流到层流过渡区：
2000<Re<4000
紊流区（包括紊流区中的三个阻力区）
柯列勃洛克公式：
注意：此式适用于通风、空调、燃气、给水管道系统 摩擦阻力系数计算的专用公式
阿里特苏里公式： Re>4000，钢管或光滑管道
l Z T TZ p R L p p s 0
00
0520
22
2
1
)4(62.1ρλ=-11==Z Z T T 0
212p p p =+Re
64
=
λ)
(Re d
k f 、=λ3Re
0025.0=λ
谢维列夫公式：（适用于新钢管）
谢维列夫公式：（适用于新铸铁管）
水力光滑区 过渡区
阻力平方区
★★★ 注意的问题
管网中流体的流动状态
计算式与计算图表的使用条件和修正方法
二、局部阻力计计算公式 ：
局部阻力ζ由实验方法确定，其大小取决于管件部件或设备流动通道的几何参数，不考虑
Re 和绝对粗糙度的影响.
根据不同流通断面的几何参数，可以通过相关的计算图表计算局部阻力ζ.
三、常用的水力计算方法
1、假定流速法：
技术经济流速→确定输送流量→确定管道断面尺寸 →计算管道阻力
284
.06284.011055.075.0⎪⎭⎫ ⎝
⎛+⨯=-v d K νλ:
)107.2(6⨯≥ν
v
:)107.2(6
⨯<νv
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.01
0134.0d K =λ:
)10176.0(6⨯<ν
v
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.01
Re 77.0K =λ
2、压损平均法：
总作用压头均分给各管段→确定管段阻力→由管段流量→确定管道断面尺寸3、静压复得法
管道分段→改变管道断面尺寸→降低流速→克服管段阻力→重新获得静压。