流体输配管网教案

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1、第1第流体输配管网的功能与类型1.1 气体输配管网的功能与类型1.1.1 通风空调工程风管型式与装置1.1.1.1 通风空调工程的空气输配管网型式一、通风工程的主要任务控制室内空气污染物，保证良好的室内空气品质，并保护大气环境。二、通风工程的风管系统分类排风系统和送风系统三、空调工程的主要任务控制室内空气污染物，保证良好的室内空气品质，并保护大气环境的舒适性，或使室内热环境满足生产工艺的要求；空调系统的两个功能：控制室内空气污染物浓度和热环境质量。四、空调工程的风管系统分类一次回风系统、二次回风系统、双风道系统、变风量系统。i风阀：蝶式调节阀菱形单叶调节阀插板阀 小断面风管平行式多叶调节阀对开

2、式多叶调节阀菱形多叶调节阀 大断面风管复式多叶调节阀三通调节阀 分流合流流体输配管网的基本任务：流体的转运与分配能量的转运与分配:1.1.2 燃气输配管网的型式与设施1.1.2.1 燃气输配管网型式(1)燃气输配管道的分类按用途分：长距离输气管道城市燃气管道：分配管道、用户引入管、室内燃气管道工业企业管道按敷设方式分:按燃气输配管网压力分级：高压次高压中压低压居民和小型公共建筑用户一般由低压管道供气。中压和次高压管道必须通过区域调压室或用户专用调压室才能给 城市分配管网中的低压和中压管道供气。一股由城市高压管道构成大城市燃气输配管网的外环环网。高压 燃气必须通过调压后才能送入次高压或中压管道。

3、根据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备课笔记第页1.1.2.2 燃气输配管网设施1.储配站储配站是城市燃气输配管网的一个重要设施。储配站具有三个功能：储存必要的燃气量用以调峰使多种燃气进行混合将燃气加压以保证每个燃气用具前具有足够的压力送入储配站的燃气一一低压储气罐一一压缩机加压至中压流量计一一城市中压管网2调压站调压站是城市的燃气输配管网的另一个重要设施。调压站有两个功能：将输气管网的压力调节到下一级管网或用户需要的压力保持调节后的压力稳定调压站按用途分为三种：1）区域调压站2）专用调压站3）箱式调压装置1.2液体输配管网形式与装置1.2.1 供暖空调冷热水管网形式与装置

4、1.2.1.1 供暖空调冷热水管网形式供暖空调工程常用冷热水管网形式：（1）按循环动力分备重力循环系统和机械循环系统按水流路径分：同程式系统和异程式系统按流量变化分：定流量和变流量系统按水泵设置分：图122单式泵定流量和变流量系统(P11)按与大气接触情况分:开式和闭式系统1.2.1.2供暖空调冷热水管网装置(1)膨胀水箱作用是用来储存冷热水系统水温上升时的膨胀水量。在重力循环上供下回式系统中，还起着排气的作用。3定压点143m(2)排气装置系统中如果积存空气，就会形成气塞，影响水的正常循环，因此必须设置排气装置。1膨胀管 2循环管3冷热水机组 4循环水泵图124膨胀水箱与机械循环系统的连接方

5、式常见的排气装置主要有集气罐自动排气阀和冷风阀。i=0.003i=0,003口卧式集气罐2立式集气罐3末端管4放气管单式泵水系统和复式泵水系统(3)散热器温控阀是一种自动控制散热器散热量的设备，散热器温控阀的阻力,较大阀门全开时阻力系数达18.0左右(4)分水器、集水器一般是为了便于连接通向各个环路的许多并联管道而设置的 也能起到一定程度的均压作用，有利于流量分配调节、维修 和操作。(5)过滤器设在水系统中的水泵、换热器、孔板等设备的入口官道上，防止杂质进入，污染或堵塞这些设备。(6)阀门不做介绍(7)换热装置基本功能是从冷、热水中获得冷热量。1.2.2 热水集中供热管网形式与装置1.2.2.

6、1 热水供热管网形式枝状管网和环状管网1.2.2.2 热水集中供热管网用户连接方式与装置热水供热系统有两种形式：闭式系统和开路系统。(1)供暖系统热用户与热水网路的连接方式(2)通风系统热用户与热水网路的连接(3)热水供应用户与热网的连接方式11空气加热器(f)无储水其X13水水 换热器供水管J 4储水箱牌15容积式换热器上水- A1-2-8 (f) G气器 空热11加风热用户E连接回水管1.3 相变流或多相流管网的功能与类型1.3.1 . 1低压蒸汽采暖管网的基本类型 一、蒸汽管网与冷热水管网相比有如下特点 1流体在输送过程中状态参数变化大2饱和凝结水易发生二次气化3蒸汽比容大、密度小，产生

7、的静压力较小重力回水低压蒸汽供暖系统有上供式、下供式等多种形式。1.3.1.2 高压蒸汽供热管网的基本形式1.3.1.3 蒸汽供热管网和热用户的连接方式1.3.1.4 疏水器及其他附属装置一、疏水器作用：阻汽、排气、排水种类：机械型、热动力型、热静力型安装形式：六种二、减压阀作用：减压、稳压安装三、二次蒸发箱分离二次蒸汽、再利用继续凝结水系统组成：用热设备、疏水器、凝结水管道、凝结水箱及其他设备1.3.2 凝结水管网的功能与类型低压自流式凝结水回收系统余压回水凝结水回收系统重力式满管流凝结水回收系统闭式余压凝结水回收系统闭式满管流凝结水回收系统加压凝结水回收系统1.4 流体输配管网的基本功能、

8、基本组成与基本类型1.4.1 流体输配管网的基本功能与基本组成基本功能：从源来的流体通过管道输送并按流量要求分配到各末端装置、动力装置、调节装置及附属设备1.4.2 流体输配管网的分类接管内流体相态分：单相流和多相流接管网动力性质分：重力驱动管网和压力驱动管网接管网内流体与外界环境关系分：开式和闭式按流动路径的确定性分：枝状和环状按并联管段各环路的路径长度分：同程式和异程式接管网之间的连接方式分：直接和间接2.1.2气体压力管流水力特性2.1.3压力和重力综合作用下的气体管流特征（口斗1 一+ * I凡 一2 一 M） = P-l建煤甯位压反映重力作用2.2流体输配管网水力计算的基本原理和方法

9、流体输配管网水力计算的主要目的是根据要求的流量分配，确定 管网的各段管径（或断面尺寸）和阻力，求得管网特性曲线。2.2. 1摩擦阻力计算摩擦阻力按下式计算：当管道材料不变，断面尺寸不变，流体密度和流量也不随流程变化时,2.2.2局部阻力计算第二章气体管网水力特征与水力计算2.1 气体管流水力特征2.1.1 气体重力管流水力特征管道内气体由断面1流向断面2,其流动的能量方程式:当管道内部、管道内外不存在密度差，或是水平管网，则有局部阻力按下式计算:2.2.3常用的水力计算方法流体输配管网水力计算的常用方法有假定流速法、压损 平均法和静压复得法等。目前常用的是假定流速法。假定流速法的特点是，先按技

10、术经济要求选定管内流速，再 结合所需输送的流量，确定管道内流速，再结合所需输送的流量， 确定管道断面尺寸，进行计算管道阻力。假定流速法的基本步骤：1) 绘制管网轴测图，对各管段进行编号，标出长度和流量2) 合理确定管内流体流速。3) 根据各管段流量和确定的流速，确定各部管段的断面尺寸4) 计算各管段的阻力5) 平衡并联管路。6) 计算管网的总阻力7) 根据管网特性曲线所要求输送的总流量以及所输 送流体的种类、性质等诸因素，综合考虑为管网匹配 动力设备，确定动力设备所需的参数。2.3气体输配管网水力计算以通风空调工程的输配管网为例，学习开式枝状气体输配管网水 力计算的具体方法。2.3.1.1 管

11、内流速和管道断面尺寸(1)绘制风管系统轴测图绘制风管系统轴测图，并划分好管段，对各管段进行编号，标注 长度和风量。(2)确定管内流速管内的流速对通风、空调系统的经济性有较大影响，对系统的技 术条件也有影响。流速高，风管断面小，占用的空间小，材料耗 用少，建造费用小。(3)确定各管段的断面尺寸，计算摩擦阻力和局部阻力 根据风管的风量和选择的流速初步确定风管断面尺寸，并适当 调整使其符合通风管道统一规格。2.3.1.2 风管摩擦阻力计算接管内实际流速计算阻力，阻力计算应从最不利环路开始。式中t.实际的空气温度，储=(卬101一3a-3-6)式中实际的大气压力.kPa.T气流绝对温度，K：备课笔记第

12、页1、流速当量直径2、流量当量直径2.3.1.3 风管局部阻力计算首先确定局部阻力系数c和它对应的特征速 度V ,然后代入(223)式计算局部阻力。 各种局部阻力系数C通常查设计手册等确定: 各种设备的局部阻力或局部阻力系数,由设 备生产厂提供。各管段摩擦阻力和局部阻力之和即为该管段 的阻力。各管段阻力计算完成后，应进行并 联管路的阻力平衡，以保证实际流量分配满 足要求电2.3.1.4 并联管路的阻力平衡(1)调整支管管径(2)阀门调节2.3.1.5 计算系统的总阻力和获得管网特性曲线最不利环路所有串联管段阻力之和，即为管网系统的总阻力之和Sp=SQ2 (2-3-13)式中S管网阻抗，kg/s

13、7;Q管网总流量，m3/so2.3.1.6 计算例题如图所示的通风除尘管网，风管用钢板制作，输送含有轻矿物粉尘的空气，气体温度为常温。除尘器阻力为1200P3对该管网进行水力计算，获得管网特性曲线。2.3.1.7 均匀送风管设计均送风管的计算方法有很多，下面介绍近似计算方法(1)均匀送风管道的设计原理空气在风管内的流动时，其静垂直作用于管 壁，如果在风管的侧壁开孔，由于孔口内外 存在静压差,空气会垂直于管壁的方向从孔 口流出。静压差产生的流速V)为：空气在风内的流为:%=行向S(2)实现均匀送风的基本条件1) 保持各侧孔静压相等2) 保持各孔流量系数相等3) 增大出流角(3)侧孔送风时的通路(

14、直通部分)局部阻力(4)均匀送风管道的计算方法2.3.1.8中低压燃气管网水力计算室内燃气管网和庭院燃气管网的支管线都属于低管道。庭院 燃气管网干线可能是中压管道。(1)低压燃气管道摩擦阻力计算公式及计算表(2)中压燃气管道摩擦阻力计算公式及计算表备课笔记第三章液体输配管网水力特征与水力计算3.1 液体管网水力特征与水力计算特点：水的密度远远大于气体,能量方程中的位压3.1.1 闭式液体管网水力特征3. 1.1.1重力循环液体管网的工作原理和作用压力一、工作原理连地】俳亲蝶二、作用压力飘&* -pt)+-川J+时伉-内)期%尺二&电-pj注意：作用力不大，重视排气3.1.1.2重力循环液体管网

15、的水利特征(1)重力循环液体管网的水力特征双管系统中两个冷却中心分别产生的作用压力为2IP2 = g(hth2)ph-pj 在双管察执中，由于各层散热震与锅炉的禹 差不同I形成上层作用压力大M下层房力小 的现象0使流量分配不均，必然要出现上热 下冷的现象口 在泉敏建筑物内,同一象向的各层房间的全 温不符合数计妻求，出现上，下屋冷热不力 的现象,使而通寺称作条统垂克夹褥口 妻直夫翎是由于通过各屋的徜坏作用压力不 同而出现的：层激越多，上下层的作用压力 差值越比，垂直失调就会越产重。（2）重力循环液体管网串联环路的水力特征图3 1门单管系统该单管系统中热水顺流依次进入多个散热器，两个冷却中心 共同

16、产生的作用压力为：= gf% 十%）收-，）+纳伉*户2） 二四4叶凡）+如。厂出）就加i在双管系统中，各层散热器的进出水温度是相同的；*在单管系统中.各层散热器的进出门水温不相同，越在 下层，进水温度越低,单管系统，由F立管的供水温度不符合设计要求，也会 出现垂直失调现象。在单管系统垂直失调的原因，不是由各层作用压力的 不同，而是由多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.实际工程必须考虑循环水在管路中冷却所产生的作用力.总重力循环作用力AP = APh + APfPaJ备课笔记第页3.1.1.3机械循环液体管网的工作原理特点：系统设置水泵，输入动力，外加附加

17、作用力，共同克服循环阻力 维持循环流动。3.1.2闭式液体管网水力计算3.1.2.1 基本公式与压力损失平衡(1)水力计算的基本公式一、沿程阻力居.=6.25x10 s T切，d5二、局部阻力(2)压力损失平衡与不平衡率压力平衡：管网计算压力损失等于作用力压力损失不平衡率并联管路压力损失平衡方法确定费用压力W2)璃塞共用管路的压力覆失2外3)计算独立管路的弃用压力/q/(/%，=/=-4J走独立管路的管桎和调节装置，使赛用压力与计算 压力相等5)计算压力不平衡串,应满足要求3.1.2.2 液体管网水力计算的主要任务和方法一、液体管网水力计算的主要任务1、已知流量和系统作用压力，确定管径2、已知

18、流量和管径，确定系统作用压力3、已知流量，确定管径和系统作用压力4、已知管径和管段的允许压力降，确定流量二、液体管网水力计算方法|T对第一种情况：可预先求出最不利林路和分 支环路的比律阻，再根据各管度的流量.利 用他力计算表，选出最甚近的管拴，再求出 零际压力报失值；/月=2及/+/心4 Pa 1aARR 肉=Pa/ m2 .用于校校计算，当条统流量改支时，力小袁的扬| 程能否满足要求；3 .用于确定管役D和水泵的型号，需要用到那比母阳，一般以6O12OPa/E；4 ,用于校粒已方祭统某一警段的端通能力由对于热水采暖系挑最不利环路和各井联环路之洵的计算压力损失相对差额不大于15%;/最大允许的

19、水流遍不大于下列数值：民用建筑L 2m/s;生产厂房的辅助痣筑物2m/5； 生产厂房3 m/so（还与誉径有关）3.1.2.3 重力循环双管系统管网水力计算方法和例题3.1.2.4 机械循环室内水系统管路水力计算方法一、概述方法同自然循环管路系统根据资用压力和平均比摩阻选管径控制比摩阻，富裕作用力由调节阀节流二、循环动力主要来自水泵，干管的重力作用力可忽略双管系统在各立管计算时，重力作用力应计算单管系统，层数相同，重力作用力可忽略3.1.2.5 室外热水供热管网的水力计算一、计算任务(1)按已知的热媒流量，确定管道的直径，计算压力损失(2)按已知热媒流量和管道直径，计算管道的压力损失(3)按已

20、知管道直径和允许压力损失，计算或校核管道中的流量。二、计算公式热水管网的流速一般大于 0.5m/s,处于阻力平区，摩擦阻力系数可用 下式计算,d A=(L14 + 2lg ) 2对于管径大于等于 40的管道，摩擦阻力系数可用下式计算*产三、计算方法与步骤选最不利环路，编号，确定流量和计算长度：主干线平均比摩阻y,可取3Q70Pa/m,对干间接连 接管网发净值可高达根据各管段计算流量和初选点以确定各管段管径和实际 比摩阻;确定局部阻力系数,计算当量长度和折算长度；计算各管段阻力和主干线总阻力(并确定循环水泵)：计算支线，根据其资用压力确定其管径,当DNN400.V3.5m/s： DN 400, 3.5m/s；消除支线富裕压力，在用户引入口处安装调压装置.