机械13-01-水力计算

流体输配管网水力计算的基本原理和方法,编制者：万成伟,目录1、气体输配管网水力特征与水力计算1.1气体管流水力特征1.1.1气体重力管流水力特征1.1.2气体压力管流水力特征1.1.3压力和重力综合作用下的气体管流水力特征1.2流体输配管网水力计算的基本原理和方法1.2.1摩擦阻力的计算1.2.2局部阻力计算1.2.3常用的水力计算方法1.3气体输配管网的水力计算1.3.1开式枝状气体输配管网的水力计算,目录2、闭式液体管网水力特征与水力计算2.1水力计算的基本公式2.2液体管网水力计算的主要任务和方法2.3自然循环热水供暖系统的水力计算2.4机械循环异程式系统水力计算方法和步骤2.5枝状室外供热管网的水力计算2.6机械循环同程式系统水力计算方法和步骤2.7空调冷冻水系统水力计算方法3、开式液体管网水力特征与水力计算3.1开式管网与闭式管网3.2开式液体管网的水力特征与闭式管网的主要区别3.3建筑给水管网水力计算,1、气体输配管网水力特征与水力计算1.1气体管流水力特征,流体的水力特征,指流体在某种情况下在管道中流动的特征：产生这种流动的动力源是什么？动力源强度以及其影响因素有哪些？动力源的作用方向与流体流动方向的关系？,解决以上问题的关键手段就是描述流体流动与受力相互关系的流体能量方程，即伯努力方程。,流体力学基本知识,1.1.1气体重力管流水力特征竖管内的重力流如图2-1-1，管道内气体由断面1流向断面2。其流动的能量方程式为：,(2-1-1),静压；,若1、2断面分别在管道的进口处和出口处，则有pj1=0,pj2=0,v1=0,(2-1-1)式变形为,(2-1-2）式表明，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。即由断面1到2的流动是由重力引起的，属重力流，动力大小取决于进出口的高差和管道内外密度差之积。流动方向取决于管道内外气体密度的相对大小，若管道内气体密度小（a）,管道内气流向上，反之气流向下。如卫生间排气竖井内，气体密度冬季小于室外，夏季大于室外，若无排气风机，则竖井内冬季气流向上运动，夏季气流向下运动，倒灌入位于低层的卫生间内。,(2-1-2),*结论：流动损失的压力来源于进出口之间的位压。位压动力大小取决于管道进出口高差和内外气体密度差当密度小于室外空气密度，流动向上；当密度大于室外空气密度，流动向下。,U形管内的重力流例2：如右图示，假设管内气体由1流向2断面，断面1和D间能量方程为：,其中，1、2分别为管道1-D和D-2中的气体密度；pjD、VD为断面D处的静压和流速；分别是管流由1到D和D到2中的能量损失，将以上两式相加得：,断面D和2之间的能量方程为：,*结论：U型管道内的气体流动动力取决于两竖直管段内的气体密度差（12）和管道高度（H2H1）之积。密度相对较大的竖管内气体下流，相对较小的竖管内气体上流。,闭式环型管内的重力流例3：如把例2图变为右图，形成封闭循环管道，其能量方程为：其中Pl是流过闭式循环管道的能量损失，,*结论：无机械动力的闭式管道中，流动动力取决于两竖直管段内的气体密度差（12）和管道高度（H2H1）之积。密度相对较大的竖管内气体下流，相对较小的竖管内气体上流。,变为：,同一断面上静压与动压之和称为全压pq,即：,1.1.2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（a-）（H2-H1）=0即位压为零，则式：,结论1：位压为0的管道中，是两断面的全压差克服流动阻力造成流动，上游断面全压减去上、下游断面间的流动阻力等于下游断面的全压，即,变为,因此，流速的变化，引起动压变化，也必然引起静压变化。上游断面静压减去上、下游断面间的流动阻力与上下游断面动压变化之和等于下游断面的静压。,对公式：,变为：,*结论：当管段中没有外界动力输入时，下游断面的全压总是低于上游断面的全压；当，下游断面的静压低于上游断面的静压；当，两断面的静压相等当，下游断面的静压大于上游断面的静压,1.1.3压力和重力综合作用下的气体管流水力特征由,得：,全压差反映压力作用,位压反映重力作用,结论：第一项两断面之间的全压差反映压力作用；第2项位压反映重力的作用；二者综合作用，克服流动阻力P12，维持管内