第3章 液体输配管网水力特征与水力计算
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第一章流体输配管网型式与装置1.什么是流体输配管网?它包括哪些内容?将流体输送并分配到各相关设备或空间,或者从哥接受点将流体收集起来输送都指定点的管网系统。
内容:管道,动力装置,调节装置,末端装置和其他附属装置2.通风工程的风管系统常分为哪两类?送风系统和排风系统3.理解什么是回风系统、双风道系统、定风量系统、变风量系统?回风:重新利用的风双:一根送冷风,一根送热风定:风量一定,但是参数改变变:风量改变,但是参数不变4.同时具有控制、调节两种功能的阀有哪几种?只具有控制功能的阀常见的有哪几种?同时:各种调节阀控制:防火阀(平常全开),排烟阀(平常全关),逆止阀参数:全开时的阻力性能,和全闭时的漏风性能5.燃气输配管网由哪几部分组成?分配管段,用户引入管,室内管段6.燃气输配管道按压力分可分为哪几类?一、二、三、多级管网的构成分别如何?七级:单位:MP 高压A:2.5~4 高压B 1.6~2.5 次高压A 0.8~1.6 次高压B 0.4~0.8 中压A 0.2~0.4 中压B 0.01~0.2 低压<0.017.燃气输配管网的储配站、调压站各自的作用是什么?储配站:1.储配必要的燃气量,用以调峰:2.使多种燃气进行混合,保证用气组分均匀3.将燃气加压以保证每个燃气用具前与足够的压力调压站:1.将燃气管网的压力调到下一级管网或者用户需要的压力2.保证调压后的压力稳定8. 供暖空调冷热水管网按动力方式、水流路径、水流量是否变化、循环水泵的设置、是否与大气接触等方式分类时,各分为哪些型式?动力方式:机械循环,重力(自然)循环水流路径:同程式,异程式水流量是否变化:定流量,变流量循环水泵的设置:单式泵,复式泵是否与大气接触:开式,闭式9. 膨胀水箱的作用是什么?贮存冷热水系统水温上升时的膨胀水量10.了解建筑给水管网的基本类型。
1.直接给水管网2.设水箱的给水管网3.设水泵的给水管网4.设水箱水泵的给水管网5.气压给水管网6.分区给水管网7.分质给水管网11.自动喷水灭火系统常见的型式有哪几种?干式自动喷水灭火系统,湿式自动喷水灭火系统,预作用自动喷水灭火系统12.供暖系统热用户与热水网路有哪些连接方式?P14直接连接:热网的水力工况和热力工况与用户管网有着密切的联系和间接连接(设置表面式水-水换热器):用户管网和热力管网被表面式水-水换热器隔开,形成两个独立系统,只进行热交换,而水力工况互不影响。
第1 流体输配管网的类型与装置1-1认真观察1~3个不同类型的流体输配管网,绘制出管网系统轴测图。
结合第一章学习的知识,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?答:选取教材中3个系统图分析如下表:图号图1-1-2 图1-2-14(a)图1-3-14(b)问(1)输配空气输配生活给水生活污水、废水排放问(2)气体液体液体、气体多相流,液体为主问(3)从一个地方流入管网,其他地方流出管网从一个地方流入管网,其他地方流出管网从一个地方流入管网,其他地方流出管网问(4)入口1及出口5与大气相通末端水龙头与大气相通顶端通气帽与大气相通问(5)通常在风机进出口附近及各送风口处设置阀门,用于调节总送风量及各送风口风量各立管底部、水泵进出口及整个管网最低处设有阀门,便于调节各管段流量和检修时关断或排出管网内存水无阀门问(1台风机,为输送空气提供动力1台水泵,为管网内生活给水提供动力无风机、无水泵)问(7)与燃气管网相比,流体介质均为气体,但管网中设施不同。
与消防给水管网相比,流体介质均为液体,但生活给水管网中末端为水龙头,消防给水管网末端为消火栓。
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。
立管Ⅰ,第二层ΔP Ⅰ,2=9.81×6.3×(977.81-961.92)+350=1332Pa 通过第二层散热器的资用压力:ΔP 13,14′=1332-896+48.8=485Pa ,R pj =0.5×485/5.8=41.8Pa/m管段 Q(wG (kgL (mD (mv (mR (PaΔP y =RlΣξ P d (PΔP j (PaΔP局部阻力统计号) /h) ) m) /s) /m) (Pa) a) ) (Pa)13 150052 3 150.089.9230 373.14116146散热器1×2,截止阀2×16,旁流三通2×1.514 35001202.8150.1765.93128.61.14.2214.2143直流三通1×1.0压降不平衡率因13、14管均选用最小管径,剩余压力只能通过第二层散热器支管上的阀门消除。
立管Ⅰ,第三层ΔPⅠ,3=9.81×9.1×(977.81-961.92)+350=1768Pa资用压力:ΔP′15,16,14=1768-896+48.8+9.9=931Pa管段号Q(w)G(kg/h)L(m)D(mm)v(m/s)R(Pa/m)ΔP y=Rl(Pa)ΣξP d(Pa)ΔP j(Pa)ΔP(Pa)局部阻力统计15 200068.83 150.115.2645.8 354.9172217散热器1×2,截止阀2×16,90º弯头1×1.016 200068.82.8150.115.2642.71.4.94.948.0直流三通1×1.0压降不平衡率因管段15、16、14已选用最小管径,剩余压力通过散热器支管的阀门消除。
计算立管Ⅱ,ΔPⅡ1=9.81×3.5×(977.81-961.92)+350=896Pa管段17、18、23、24与管段11、12、1、2并联Ⅱ立管第一层散热器使用压力ΔPⅡ,1′=24.3+9.9+48.8+25.4=108.4Pa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17 1500 52 5.8 15 0.08 9.9 57.4 37.0 3.08 114.0 171.4 同管段1318 4600 158 3.5 32 0.05 1.31 4.6 2.0 1.23 2.5 7.1 闸阀1×0.5 合流三通1×1.5 232800 962.8 200.08 6.65 18.61.0 3.14 3.14 22.0 直流三通1×1.0 24 4600158 2.832 0.051.313.73.01.233.77.4闸阀1×0.5,直流三通1×1.0,旁流三通1×1.5 压降不平衡率压降不平衡χ较大,可适当调整管径如下。
管 段 号Q (w )G (kg /h)L (m )D (m m)v (m /s ) R (Pa/m) ΔP y =Rl(Pa)Σξ ΔP d (Pa) ΔP j (Pa )ΔP (P a)局部阻力统计17′ 1500 525.8 200.04 1.38 8.025.0 0.8 20.028.0 散热器1×2,截止阀2×10,90º弯1º×1.5,合流三通1.5×118′ 4600 158 3.5 25 0.09 11.038.52.0 4.0 8.0 46.5 闸阀1×0.5 合流三通1×1.523′ 2800 962.8 250.05 5.0 14.0 1.0 1.2 1.2 15.2 直流三通1×1.0 24′ 4600158 2.825 0.0911.030.83.04.0 12.042.8闸阀1×0.5,直流三通1×1.0,旁流三通1×1.5调整后的压降不平衡率多余压力可以通过阀门调节。
确定Ⅱ立管第二层散热器管径资用压力ΔPⅡ,2′=1332-(896-28.0-46.5)=511Pa管段号Q(w)G(kg/h)L(m)D(mm)v(m/s)R(Pa/m)ΔP y=Rl(Pa)ΣξP d(Pa)ΔP j(Pa)ΔP(Pa)局部阻力统计19 130044.73 150.067.8 23.4 371.7364.187.5同管段1320 3100106.62.8150.1637.103.6112.512.5116.1直流三通1×1.0压降不平衡率管段19、20已选用最小管径,剩余压力由阀门消除。
确定Ⅱ立管第3层散热器管径。
资用压力ΔP′Ⅱ,3=1768-(896-28.0-15.2)=915Pa管段号Q(w)G(kg/h)L(m)D(mm)v(m/s)R(Pa/m)ΔP y=Rl(Pa)ΣξΔP d(Pa)ΔP j(Pa)ΔP(Pa)局部阻力统计21 180062 3 150.0913.641.035.53.913918散热器1×2.0,截止阀2×16,旁流三通1×1.522 1800622.8150.0913.638.02.53.99.8 48直流三通1×1.090º弯头1×1.5压降不平衡剩余压力由阀门消除。
第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ立管的水力计算与Ⅱ立管相似,方法为:1)确定通过底层散热器的资用压力;2)确定通过底层散热器环路的管径和各管段阻力;3)进行底层散热器环路的阻力平衡校核;4)确定第2层散热器环路的管径和各管段阻力;5)对第2层散热器环路进行阻力平衡校核;6)对第3层散热器作4)、5)步计算,校核。
3-3 机械循环室内采暖系统的水力特征和水力计算方法与重力循环系统有哪些一致的地方和哪些不同之处?①作用压力不同:重力循环系统的作用压力:双管系统ΔP=gH(ρH-ρg),单管系统:,总的作用压力:ΔP zh=ΔP h+ΔP f;机械循环系统的作用压力:P+ΔP h+ΔP f=ΔP l,ΔP h、ΔP f与P相比可忽略不计。
∴P=ΔP l,但在局部并联管路中进行阻力手段时需考虑重力作用。