流体输配管网PPT学习教案

1、会计学1流体输配管网流体输配管网2224224iiiisiiisiLSALRlvRlP（2） 枝状管网的简化枝状管网的简化1）管段串联）管段串联2121212121 SSSLLPPP第1页/共92页2）管路）管路“水力并联水力并联”22122112121 SSSLLLPP第2页/共92页1V2ABAB3mCCnSSSSSNMMNSSSSS123mn第3页/共92页2SLP （4）管网特性曲线工程背景：通风空调气体管网机械循环采暖管网室外供热管网空调冷冻水管网空调冷却水管网2Zo11P1Z22Po2121122)()(SLPPPPgZPgZPPststePst反映了环境因素对流动的影响。第4页/

2、共92页第5页/共92页第6页/共92页1-272m)(kg 24(mkg 24( ARlsARlsiiisMiiiisLiS=f (l，d，k，) 第7页/共92页第8页/共92页第9页/共92页(b) 方形弯管(a)圆形弯管管道长度R(c) 进口风箱第10页/共92页第11页/共92页系统效应曲线计算100%的效应管道长度：如果风速是12.5m/s以下取2.5倍管径为长度，那么风速每增加5m/s， 例： 风速为25m/s,取5倍管径为100%效应管道长度。若管道为方型，边长分别为 a,b .出口断面1.00.60.80.90.70.50.4-R-ST-UV-WSPPR-SR-SS-TU-W

3、W-XU直径可按 d=(4ab/pi)离心式风机长度增加1倍管径。计算。0.5弯钩接口-U-VW-XX-UUW-X-WW-100%效应管道长度排气管道当量鼓风断面鼓风断面面积 出口断面面积压力恢复无管道12%效应管长25%效应管长 50%效应管长100%效应管长0 50%100%8090 %从风机出口不规从风机出口不规则的速度分布，则的速度分布，到管道内气流速到管道内气流速度规则分布的截度规则分布的截面之间的长度，面之间的长度，称之为效应管道称之为效应管道长度；为避免能长度；为避免能量损失，不应在量损失，不应在此长度内安装形此长度内安装形状突变的管件或状突变的管件或设备。设备。第12页/共92

4、页第13页/共92页W( 1 0 0 ) 0 . 41 5( 7 . 5 )( 5 0 ) 0 . 2( 2 5 ) 0 . 1( 3 . 5 ) ( 4 )( 2 . 5 )567( 3 )( 4 . 5 )891 0( 5 )6 0( 3 0 )3 0( 1 5 )( 1 2 . 5 )2 0( 1 0 )2 54 0( 2 0 )5 0( 2 5 )X( 1 5 0 ) 0 . 6( 2 0 0 ) 0 . 8( 2 5 0 ) 1 . 0( 5 0 0 ) 2 . 0( 7 5 0 ) 3 . 0 ( 1 0 0 0 ) 4 . 0 ( 1 2 5 0 ) 5 . 0UVTSQRP系统

5、效应参数，压力损失-in.wg(Pa)风速-100fpm(m/s) 第14页/共92页泵泵(或风机或风机)的性能曲线的性能曲线泵或风机在一定转速下，扬程H(全压P)、功率N、效率随流量Q变化的关系曲线。其中最重要的是H-Q(或P-Q)曲线，它揭示了泵或风机的两个最重要、最有实用意义的参数扬程H (或全压P)与流量Q之间的关系。QCQH-QCHCN-Q-QNC6.1.4 泵(风机) 在管网系统中的工作点)()(QfPQfH第15页/共92页2)(SQHQfHstn将泵(风机) 的实际H-Q性能曲线与其所在管网系统的管网特性曲线，用相同的比例尺、相同的单位绘在同一直角坐标图上，两条曲线的交点，即为

6、该泵（风机）在该管网系统中的工作状态点，或称运行工况点，如图中的A点。 工况点第16页/共92页22210)(SQHQcQccQfHst工况点上，泵、风机的工作流量即为管网中通过的流量，提供的压头与管网在该流量下流动所需的压头相一致。第17页/共92页稳定工况8.1.2 泵(风机) 在管网系统中的工作点泵（风机）的流量QB小于管路的流量QA时，其压头HB大于管路的阻力HA，多余的能量将使流体加速，流量加大，工况点将自动由B移向A。反之，如泵（风机）在C点工作，流量QC大于管路流量QA，其压头小于管路阻力，则流体减速，流量减小，工况点自动由C移向A。可见，A点是稳定工况点。 第18页/共92页8

7、.1.2 泵(风机) 在管网系统中的工作点性能曲线是驼峰形的泵（风机）。E点是不稳定工况点。当泵（风机）受到干扰时（如电压波动），如流量由E点向流量增大方向偏离时，泵（风机）的压头大于管路阻力，管路中流速加大，流量增加，工况点继续向流量增大的方向移动，无法回到原工作点。反之亦然。应通过工况分析，使应通过工况分析，使泵泵(风机风机) 工作在稳定工工作在稳定工作区！作区！第19页/共92页第20页/共92页第21页/共92页设计风量3 系统效应设计压力低效率下的实际风量下的风量损失 4设计风量下系统效应损失不考虑系统效应的曲线A考虑系统效应的假想曲线B12选用的风机曲线理想的风机压力风量曲线第22

8、页/共92页8.1.5 管网系统中泵(风机) 的联合运行第23页/共92页何谓联合运行？何谓联合运行？两台或两台以上的泵两台或两台以上的泵(或风机或风机)在同一管网系在同一管网系统中共同工作，称为联合运行。统中共同工作，称为联合运行。联合运行的目的是什么？联合运行的目的是什么？增加流量或增加压头；增加流量或增加压头；便于管网调节，适应用户需求的变化便于管网调节，适应用户需求的变化联合运行有哪些方式？联合运行有哪些方式？并联运行；并联运行；串联运行串联运行6.1.5管网系统中泵(风机) 的联合运行第24页/共92页QQQABCHQ多台水泵在同一水池吸水，向同一管路供水。第25页/共92页QQQA

9、BCHQ多台水泵(或风机)具有共同的吸水(气)和出水(气)管路。第26页/共92页H=H1=H2Q=Q1+Q2H1H2Q1Q2HQ(1)并联运行工作的基本特征第27页/共92页(2)并联运行设备组的性能曲线HQQaQbQa+QbIIIIIIabcHa=Hb=Hc在QH坐标系上分别绘出各台设备的QH性能曲线I，II；在纵轴上取压力值H，做水平线，分别与各设备性能曲线相交，得到交点a,b,延长水平线H=Ha=Hb至C，且Qc=Qa+Qb，c应为并联性能曲线上的点。另取压力值，按上述方法可得并联性能曲线上不同的点。将获得的点光滑连线，即得两台泵 (风机) 并联运行的联合性能曲线。 第28页/共92页

10、台水泵自身的工作点，流量均是QB。nQA=2QBnHA=HB(3)两台相同的泵(或风机)并联运行QBQCAQABCHQBC过过A作水平作水平线与线与I交于交于B第29页/共92页(3)两台相同的泵(或风机)并联运行QBQCAQABCHQBCI与与III的交的交点点C第30页/共92页(4)多台相同泵(风机)并联运行BAHCQQ12Q是单机的性能曲线是两台设备并联时的性能曲线是三台设备并联时的性能曲线是管网特性曲线 A是单机运行时系统的工况点B是两台并联时的工况点C是三台并联时的工况点 Q1是从单机增加至两台并联运行时的流量增量； Q2是从两台增加至三台并联运行时的流量增量。Q2 Q1随着并联台

11、数的增多随着并联台数的增多，流量增加的效果变，流量增加的效果变差。差。第31页/共92页Q(5)设备性能对并联运行工况的影响性能曲线陡降型设备并联，流量增加更显著。第32页/共92页(6)管网特性对并联运行工况的影响IQHIIdQ2dQ111管网特性曲线越平缓，设备并联运行流管网特性曲线越平缓，设备并联运行流量增加越显著。量增加越显著。第33页/共92页(8)不同性能设备并联运行ABCHQQCAEQBAQD+HF、分别是两台设备的性能曲线是两台设备并联的性能曲线。是管网特性曲线A点是两台设备并联工作的工况点，C、B分别是其中设备I和设备II的工作点E、D分别是设备I和设备II单独在管网中运行的

12、工作点QAQD+QE！当并联工况点移至当并联工况点移至F F点时，由于设备点时，由于设备的压头不的压头不能大于能大于H HF F，因而不能输出流量，此时应停开设备，因而不能输出流量，此时应停开设备 工程中一般采用相同工程中一般采用相同的设备并联运行。的设备并联运行。第34页/共92页(9) 泵(风机)并联运行特点小结第35页/共92页(10) 泵(风机)并联运行的应用当用户需要流量大，而大流量的泵或风机制造困难或造价太高时；流量需求变化幅度大，通过停开设备台数以调节流量时；当有一台设备损坏，仍需保证供液（气），做为检修及事故备用时。 第36页/共92页串联：第一台设备出口与第二台设备吸入口连接

13、。第37页/共92页QQ2Q1H1H2H=H1+H2H=H1+H2Q=Q1=Q2第38页/共92页cIIIQc=Qa=QbQHI,IIa,bHa,HbHc=Ha+Hb=2Hb(2)串联运行设备组的性能曲线第39页/共92页(2)串联运行工况分析曲线是一台设备的性能曲线曲线是两台设备串联运行的性能曲线曲线是管网特性曲线A点是串联工作的工况点，流量为QA，压头为HAB点是串联工作时其中一台设备的工况点，流量为QB=QA，压头为HB；HA=2HB2HCC点是其中一台设备单独工作时的工况点，流量为QC，压头为HC；HCHA，QcQA过过A作垂线作垂线线与线与I交于交于B第40页/共92页(3) 泵(风

14、机)串联运行特点小结第41页/共92页(4) 泵(风机)串联运行的应用第42页/共92页某管网使用水泵一台。总流量为 200m3/h时，管网总阻力是10m；管网进出口高差10m。现需将管网总流量增加50%，决定增加一台相同的水泵，问新增加的水泵是并联运行好，还是串联运行好？1台水泵的性能参数表H（m）32.52011Q（m3/h）150200220第43页/共92页HQ10m200 220300IIIVIIIIabc解：作图进行工况分析。根据工况分析图可知，串联一台解：作图进行工况分析。根据工况分析图可知，串联一台后管网的流量为后管网的流量为220m3/h，不满足要求；并联一台后流量为，不满足

15、要求；并联一台后流量为300m3/h，满足要求。，满足要求。HstH=Hst+SQ2 S=H/Q2第44页/共92页第45页/共92页HQQQQDABC4132HHHH(Q )QQQQHHH132213CABB分析：采用增大阻抗减小流量的代价。BBHQN第46页/共92页HQQQQDABC4132HHHH(Q )QQQQHHH132213CABB第47页/共92页322)()()(nnNNnnppnnHHnnQQ2222)(;)()()(QQHHQQPPPPnnQQ22222)()(kQQQHQQHH曲线：变速调节时的相似工况第48页/共92页(a)广义特性曲线管网的情况 （b）狭义特性曲线管

16、网的情况I0QHHHcIIBACABHBQCQQAIVIIIQ0QBBHAHHBIAQIIIII(IV)AstH第49页/共92页线的管网，上述关系亦不成立。第50页/共92页第51页/共92页实际应用问题：（1）不改变管网，减小转速，将流量从QA（对应转速n），调节到QB，转速应为多少？解：求流量为QB时要求的工况点（B点） ；过B点作相似工况曲线，与转速为n时的泵或风机的性能曲线的交点，是B点的相似工况点；在此两点间依据相似律求应有的转速。第52页/共92页实际应用问题：（2）转速n时流量为QA，不改变管网，转速减小为n，流量为多少？解：求转速为n时的水泵（风机）性能曲线，其与管网特性曲线

17、的交点即为新的工况点，从而求出新的管网流量。复习： 已知转速n时水泵的性能曲线，求转速减小为n时的性能曲线。解：在转速n的水泵性能曲线上找若干点。利用相似律，求对应的相似工况点的性能参数，连接起来可获得新转速下的性能曲线。第53页/共92页第54页/共92页(a)(b)PBQCQAQQCBA导流器的作用是使气流进入叶轮之前产生预旋。当导流器全开时，气流无旋进入叶轮，此时叶轮进口切向速度vu10，所得风压最大。向旋转方向转动导流器叶片，气流产生预旋，使切向分速vu1加大，从而风压降低。导流器叶片转动角度越大，产生预旋越强烈，风压p越低。 第55页/共92页HD222D22cuc22u22CDBA

18、(D )(D )2Q2DDvvvv22222222rruuuu出口速度三角形相似。第56页/共92页QQHHDDNNDDHHDDQQbDbDQQHHDDNNDDHHDDQQbbgvuHvbDQuTrT200322222222222004222222222222222 第二切削曲线：，则有第二切削律中高比转数时，第一切削曲线：，则有第一切削律低比转数时，；第57页/共92页第58页/共92页应用2：已知水泵叶轮外径D2时的性能曲线和管网特性曲线，水泵输出流量是Qa，要求通过改变叶轮直径，将流量调整为Qb，求此时的直径D2。HD222D22cuc22u22CDBA(D )(D )2Q2解：1）找到

19、所要求的新的工况点B；2）过新工况点作切削曲线，找到与外径D2的水泵性能曲线的交点C（或D）；在B点和C点（或D点）之间利用切削律，求出D2。第59页/共92页表表6-2-1 叶轮最大切削量叶轮最大切削量泵的比转数ns60120200300350350以上允许最大切削量201511970效率下降值每切削10下降1每切削4下降1第60页/共92页024681012 Q(10 m /s)162024283236H(m)CADBQ-Q-H70605040(%)-33第61页/共92页第62页/共92页HssdPa/0P1/Hs绝对压力零线d01相对压力零线1P /r1P /r0PgvPPk)2(21

20、1PPgvPk2211第63页/共92页PgvPPk)2(211ssHH shgvrPZgvrPZ2221112000ssssssshgvHHhgvHrPP2 2212110 221ssssssssH HhgvHHHssdPa/0P1/Hs绝 对 压 力 零 线d01相 对 压 力 零 线1P /r1P /r0第64页/共92页第65页/共92页8400Q(10 m /s)80160240320Hs400Hs(m)-33图图6-3-2 14SA型离心泵型离心泵QHS曲线曲线 第66页/共92页mHmhmgvsmDQvhgvHHsssssss37.1)149.0(86.21;49.02; /11

21、.3)3.0(785.022.04)2(2122121第67页/共92页第68页/共92页称为临界气蚀余量，发生气蚀，则有若泵内的压力损失实际气蚀余量为PPPPPgvPPPgvPVkV)2()2(211V211第69页/共92页hrPgvrPv2211sghgvrPHrP22110svghhrPPH0当水箱中液面压强P0等于液体温度对应的饱和汽化压力Pv时，则有：sghhH第70页/共92页gvPPHhvas221第71页/共92页第72页/共92页第73页/共92页第74页/共92页第75页/共92页23QH1QH第76页/共92页第77页/共92页第78页/共92页第79页/共92页040.530HIQ43.5IIA例6-5图 第80页/共92页第81页/共92页第82页/共92页计算管网的全压需求；第83页/共92页0IP(Pa)II3Q(m /h)A268512710例6-6图 第84页/共92页稳定工况风机流量小于管网流量稳定工作点不稳定工作点第85页/共92页8.2.2.1热水管网系统的压力状况要求热水管网内任何一点的热水不能产生汽化热水管网内任何一点的压力均不应超过系统中所有设备、管件的允许压力热水管网任何一点的压力，无论管网是否处于运行，不得小于5kPa的表压力值，以免空气进入系统。热水管网提供的供回水压差，应满足用户所需的作用压头值。 第86页/共