流体输配管网类型与装置

1、课程简介课程简介n本书共本书共8章内容，章内容，40课时：课时：1、流体输配管网类型与装置、流体输配管网类型与装置 4课时课时2、气体管网气体管网水力特征与水力计算水力特征与水力计算 8课时课时3、液体管网液体管网水力特征与水力计算水力特征与水力计算 5课时课时4、多相流管网、多相流管网水力特征与水力计算水力特征与水力计算 2课时课时5、泵与风机理论基础泵与风机理论基础 5课时课时6、泵、风机与管网系统的匹配泵、风机与管网系统的匹配 6课时课时7、枝状管网水力工况分析与调节枝状管网水力工况分析与调节 7课时课时8、环状管网水力计算与水力工况分析、环状管网水力计算与水力工况分析 3课时课时教学理

2、念与方法教学理念与方法n深研精教，激发学习激情，教学生学会学深研精教，激发学习激情，教学生学会学习习。n培育工程精神：培育工程精神：工程工程责任责任意识，意识，法规法规意识，意识，服务服务意识，意识，团队团队意识。意识。教学理念与方法教学理念与方法n问题问题教学法：由教学法：由整体整体到到局部局部，由局部，由局部引出引出需要解决的问题。需要解决的问题。n关联关联教学法：由教学法：由问题问题引出引出知识点知识点，由知识，由知识点串联点串联专业基础课、专业课。专业基础课、专业课。n设想设想：流体输配管网流体输配管网、暖通空调、暖通空调和相关和相关规范规范结合，讲授顺序适当调整。结合，讲授顺序适当调

3、整。n目标目标：“注册设备工程师注册设备工程师”考试考核要求。考试考核要求。1、最理想最理想的流体输配管网的流体输配管网n一、一、人体血液循环系统人体血液循环系统功能：以功能：以血液为载体血液为载体，吸收从食物中的营养物，吸收从食物中的营养物质和新鲜氧气，通过质和新鲜氧气，通过动脉血动脉血输送输送到到人体各个人体各个器器官、组织和细胞官、组织和细胞；经组织或细胞；经组织或细胞利用后利用后，产生，产生的的废物废物及呼出的及呼出的CO2进入血液，由进入血液，由静脉血静脉血带带到到肺、肝、肾、皮肤等肺、肝、肾、皮肤等器官，排出器官，排出体外。体外。体循环体循环：左心室-主动脉-身体各处的毛细管网-上

4、下腔静脉-右心房。肺循环肺循环：右心室-肺动脉-肺中的毛细管网-肺静脉-左心房。循环动力循环动力氧通道氧通道营养通道过滤杂质过滤杂质末端利用末端利用1、最理想、最理想的流体输配管网的流体输配管网n功能：按各种组织器官对功能：按各种组织器官对血液血液量量的需要，的需要，进行血液（流体）的进行血液（流体）的输送输送和和分配分配。n组成：组成：流动通道流动通道：血管；：血管；流动动力流动动力（装置）：心脏；（装置）：心脏；末端末端：使用血液的部位，各器官组织；：使用血液的部位，各器官组织；调控装置调控装置：如心房与心室之间有瓣膜（：如心房与心室之间有瓣膜（防倒流防倒流）；）；其他功能装置其他功能装置

5、：对流体的对流体的质进行处理质进行处理，如肺、肾等。，如肺、肾等。1、最理想、最理想的流体输配管网的流体输配管网n “人体流体输配人体流体输配”管网管网 发生故障就会生病：发生故障就会生病：心脏病心脏病：管网：管网动力设备动力设备故障。故障。血脂，动脉硬化血脂，动脉硬化：管网：管网阻力阻力增大增大肺病肺病：新鲜空气不足，：新鲜空气不足，空气品质空气品质恶化；恶化；肾肾：过滤效果差；：过滤效果差；n思考题思考题：请分析植物的水分、氧气输送流：请分析植物的水分、氧气输送流程。程。2、流体输配管网的基本功能与组成、流体输配管网的基本功能与组成n基本功能：基本功能：向若干个末端装置向若干个末端装置供应

6、指定量供应指定量的某种流体，或的某种流体，或从若干个末端装置从若干个末端装置收集指定量收集指定量的某种流体，将的某种流体，将其输送到指定的地点进行处理或排放。其输送到指定的地点进行处理或排放。n即按即按需需分配！分配！2、流体输配管网的基本功能与组成、流体输配管网的基本功能与组成n组成：组成：末端装置末端装置：有特定流量要求的装置。从管道中：有特定流量要求的装置。从管道中取得一定量的流体，或将一定量的流体送入管取得一定量的流体，或将一定量的流体送入管道。如：排风罩、散热器、送风口、燃气灶；道。如：排风罩、散热器、送风口、燃气灶；卫生器具、配水龙头等。卫生器具、配水龙头等。管道：管道：给流体流动

7、以通道和路径，引导流体流给流体流动以通道和路径，引导流体流动。动。2、流体输配管网的基本功能与组成、流体输配管网的基本功能与组成n组成：组成：动力装置动力装置：为流体在管网中形成所需的流为流体在管网中形成所需的流动提供动力。动提供动力。 调控设备：调控设备：调节阀、关断阀调节阀、关断阀安全、计量装置：安全、计量装置： 安全阀、报警器、流量计、安全阀、报警器、流量计、温度计、压力表等温度计、压力表等其他装置与设备：其他装置与设备：膨胀水箱、排气装置、疏水膨胀水箱、排气装置、疏水器、过滤器等器、过滤器等2、流体输配管网的基本功能与组成、流体输配管网的基本功能与组成n动力源：动力源：来源于来源于“源

8、源” 如锅炉；储气罐的压力；上级管网的压力；如锅炉；储气罐的压力；上级管网的压力；来源于水泵或风机来源于水泵或风机 机械通风、城市供热、城市给水等，应用广泛。机械通风、城市供热、城市给水等，应用广泛。来源于重力来源于重力 如自然循环热水采暖；建筑排水；如自然循环热水采暖；建筑排水；n压力压力驱动；驱动；重力重力驱动。驱动。3、工程中的流体输配管网、工程中的流体输配管网n远距离资源调配的管网：远距离资源调配的管网： 西气东输、南水北调西气东输、南水北调n服务城市的市政管网：服务城市的市政管网： 集中供热、市政给水排水、燃气管网集中供热、市政给水排水、燃气管网n服务建筑物的管网：服务建筑物的管网：

9、 热水、蒸汽采暖，上、下水，卫生热水，燃气，热水、蒸汽采暖，上、下水，卫生热水，燃气，通风，空调水系统，空调风系统，压缩空气、通风，空调水系统，空调风系统，压缩空气、O2、CO2系统。系统。4、流体输配管网分类、流体输配管网分类n 按流体相类：单相流与多相流管网按流体相类：单相流与多相流管网n 按动力形式：重力驱动与压力驱动管网按动力形式：重力驱动与压力驱动管网n 按与环境流体的关系：开式与闭式管网按与环境流体的关系：开式与闭式管网n 按流动路径的确定性：枝状与环状管网按流动路径的确定性：枝状与环状管网n 按流程距离：异程式管网与同程式管网按流程距离：异程式管网与同程式管网n 按服务范围：区域

10、、城市、小区、建筑、房间按服务范围：区域、城市、小区、建筑、房间5、典型工程管网解剖、典型工程管网解剖n一、建筑空调系统构成一、建筑空调系统构成n1、风系统、风系统n2、冷冻水、热水系统、冷冻水、热水系统n3、冷却水系统、冷却水系统n4、制冷系统、制冷系统空调送风、空调送风、回风、排风回风、排风管网管网空调新风空调新风管网管网冷（热）冷（热）水管网水管网冷却水冷却水管网管网制冷循制冷循环管网环管网5、典型工程管网解剖：高层空调水系统、典型工程管网解剖：高层空调水系统n需要解决的问题需要解决的问题： 核心在于核心在于分区、气流组织分区、气流组织管网系统设计，水力计算，设备选型：管网系统设计，水力

11、计算，设备选型：流体输配管网流体输配管网 ，供热工程，供热工程n均匀送风问题。均匀送风问题。全压、静压、动压的转化关系。全压、静压、动压的转化关系。n前期准备前期准备：负荷计算：负荷计算：暖通空调暖通空调，供热工程，供热工程，冷热源等设备性能及标准要求：冷热源等设备性能及标准要求：空气调节用制空气调节用制冷技术冷技术，公共建筑节能标准等规范。，公共建筑节能标准等规范。5、典型工程管网解剖：全空气系统、典型工程管网解剖：全空气系统n末端装置末端装置风口风口5、典型工程管网解剖：全空气系统、典型工程管网解剖：全空气系统n管道管道送风管、回风管、排风管送风管、回风管、排风管5、典型工程管网解剖：全空

12、气系统、典型工程管网解剖：全空气系统n空气处理设备空气处理设备组合式空调机组合式空调机5、典型工程管网解剖：全空气系统、典型工程管网解剖：全空气系统n动力装置动力装置送风机、排风机送风机、排风机5、典型工程管网解剖：全空气系统、典型工程管网解剖：全空气系统n调节装置调节装置风阀风阀5、管网解剖：全空气系统、管网解剖：全空气系统功能及特点功能及特点n功能：功能：从室外引入新鲜空气，并通过回风口从房间收集空气从室外引入新鲜空气，并通过回风口从房间收集空气至空调机组；将空调机组处理好的空气按至空调机组；将空调机组处理好的空气按各送风口所各送风口所需的量输送分配需的量输送分配至各送风口。至各送风口。n

13、特点：特点：（1 1）管内流体）管内流体与环境相通与环境相通，可进出环境空间。，可进出环境空间。开式管网开式管网（2 2）至每一个末端的输配路径是唯一的，即所有管）至每一个末端的输配路径是唯一的，即所有管段的段的流动方向性是明确流动方向性是明确的。的。枝状管网枝状管网（3 3）由机械装置提供动力。）由机械装置提供动力。5、管网解剖：全空气系统、管网解剖：全空气系统功能及特点功能及特点n需要解决的问题：需要解决的问题：管网设计，设备选择管网设计，设备选择： 流体输配管网流体输配管网 气流组织，空气处理设备选择依据气流组织，空气处理设备选择依据： 暖通空暖通空调。调。5、管网解剖：管网布置的影响、

14、管网解剖：管网布置的影响环状管网枝状管网区别？区别？5、管网解剖：管网布置的影响、管网解剖：管网布置的影响n枝状管网：枝状管网：流动方向唯一；流动方向唯一；至末端的流动路径唯一。至末端的流动路径唯一。n环状管网：环状管网：管网中有的管段的流动方向具有两种可能性。管网中有的管段的流动方向具有两种可能性。管网的条件（管道尺寸、阀门开关等）决定实际管网的条件（管道尺寸、阀门开关等）决定实际的流动方向。的流动方向。至末端用户的流动路径不止一条，流量供应保障至末端用户的流动路径不止一条，流量供应保障性好。性好。5、管网解剖：空调冷冻水管网、管网解剖：空调冷冻水管网n枝状管网枝状管网（注意：（注意：“闭合

15、闭合”不一定是不一定是“环状环状”）开式？闭式？枝状？环状？5、管网解剖：管网布置的影响、管网解剖：管网布置的影响n管道（流动通道）：管道（流动通道）：材料、断面形状与尺寸。材料、断面形状与尺寸。n动力：动力：动力的形式、规格、设置的位置、调节性。动力的形式、规格、设置的位置、调节性。n调节装置：调节装置：位置、形式及调节性能。位置、形式及调节性能。5、管网解剖：管网布置的影响、管网解剖：管网布置的影响n需解决的问题需解决的问题：管网布置原则，评价：耗电输冷（热）比管网布置原则，评价：耗电输冷（热）比（GB507362012）。）。水力平衡分析：流体输配管网或水力平衡分析：流体输配管网或 GB

16、507362012。5、管网解剖：空调冷冻水系统、管网解剖：空调冷冻水系统n组成：组成：末端末端（对流量有要求的用户部件对流量有要求的用户部件）：风机盘管；）：风机盘管；组合式空调机；制冷主机；组合式空调机；制冷主机；动力动力：循环水泵；：循环水泵；阀门阀门：开、关；流量调节；：开、关；流量调节；膨胀水箱膨胀水箱：贮存膨胀水量：贮存膨胀水量、定压、排气等。定压、排气等。5、管网解剖：空调冷冻水系统、管网解剖：空调冷冻水系统n膨胀水箱膨胀水箱要点：要点：重力重力循环系统中，循环系统中，膨胀管膨胀管接于接于供水总立供水总立管顶端；管顶端；机械机械循环系统中，循环系统中，膨胀管膨胀管接于接于水泵吸入

17、水泵吸入口口，循环管接于，循环管接于定压点前定压点前的的水平回水干水平回水干管上管上，间距，间距1.53米米。一般而言，膨胀管、循环管上一般而言，膨胀管、循环管上禁止禁止设阀设阀门。门。5、管网解剖：同程、异程管网、管网解剖：同程、异程管网同程式管网异程式管网5、管网解剖：同程、异程管网、管网解剖：同程、异程管网供水同程回水同程对水力失调不利，可供水管径大，回水管径小。对水力平衡不利，不利承压。5、管网解剖：同程、异程管网、管网解剖：同程、异程管网n相同管径，不做调节时，中间用户不利。相同管径，不做调节时，中间用户不利。对水力失调不利，可供水管径大，回水管径小。5、管网解剖：同程、异程管网、管

18、网解剖：同程、异程管网n需要解决的问题：需要解决的问题：管网特性曲线管网特性曲线水力工况分析水力工况分析n环路平衡问题。环路平衡问题。实质是环路独用管段的平衡。实质是环路独用管段的平衡。5、管网解剖：空调冷冻水管网、管网解剖：空调冷冻水管网n闭式管网闭式管网：管内流体：管内流体不进入环境空间不进入环境空间，环，环境流体对管网流动无影响。境流体对管网流动无影响。50m10mEP 2P 1V 3V 1V 2dbfeacS 2S 1R5、管网解剖：空调冷冻水管网、管网解剖：空调冷冻水管网n开式管网开式管网：开式管网，管内：开式管网，管内流体进、出环流体进、出环境空间境空间。2Zo11P1Z22Po2

19、15、管网解剖：空调冷冻水管网、管网解剖：空调冷冻水管网n 单式泵：单式泵：冷热源侧和负荷侧用同一组水泵，不能冷热源侧和负荷侧用同一组水泵，不能按负荷调节流量，不节能；按负荷调节流量，不节能；n 复式泵：复式泵：冷热源侧与负荷侧分别设置水泵，负荷冷热源侧与负荷侧分别设置水泵，负荷侧变流量运行，节能，满足供水分区不同压降需侧变流量运行，节能，满足供水分区不同压降需要。要。n 定流量：定流量：用户盘管通过用户盘管通过三通调三通调节水量适应负荷变节水量适应负荷变化，不改变系统总流量。化，不改变系统总流量。n 变流量：变流量：用户盘管通过用户盘管通过二通阀二通阀调节水量，改变系调节水量，改变系统负荷侧

20、流量，但机组流量基本恒定。在分水流统负荷侧流量，但机组流量基本恒定。在分水流和集水器间设置流量开关和流量计。和集水器间设置流量开关和流量计。5、管网解剖：空调冷冻水管网、管网解剖：空调冷冻水管网n一级、二级泵系统一级、二级泵系统5、管网解剖：空调冷冻水管网、管网解剖：空调冷冻水管网n一级泵定流量、变流量系统一级泵定流量、变流量系统5、管网解剖：空调冷冻水管网、管网解剖：空调冷冻水管网n水泵与机组连接形式及水泵与机组连接形式及设备联合运行设备联合运行5、管网解剖：空调冷冻水管网、管网解剖：空调冷冻水管网n运行调节：运行调节：台数控制台数控制5、管网解剖：空调冷冻水管网、管网解剖：空调冷冻水管网n

21、运行调节：运行调节：入口入口调节与调节与出口出口调节的区别。调节的区别。HQQQQDABC4132HHHH(Q )QQQQHHH132213CABBHQQQQDABC4132HHHH(Q )QQQQHHH132213CABB5、管网解剖：空调冷冻水管网、管网解剖：空调冷冻水管网n运行调节：运行调节：定速泵定速泵+变速泵变速泵的联合运行的联合运行5、典型工程管网解剖：高层空调水系统、典型工程管网解剖：高层空调水系统n核心：核心：竖向分区竖向分区冷水冷水机组机组冷水机组冷水机组5、典型工程管网解剖：高层空调水系统、典型工程管网解剖：高层空调水系统n核心：核心：竖向分区竖向分区冷水冷水机组机组5、管

22、网解剖：重力循环热水管网、管网解剖：重力循环热水管网n重力循环热水管网构成：重力循环热水管网构成：1热源热源2膨胀水箱膨胀水箱3散热器散热器4管道管道n重力作用形成流体流动的动力。重力作用形成流体流动的动力。（思考思考：空调冷冻水系统能否依靠重力自然循环？）：空调冷冻水系统能否依靠重力自然循环？）5、管网解剖：空调冷冻水管网、管网解剖：空调冷冻水管网n除上述问题外，还有：除上述问题外，还有：重力作用力在系统平衡时的问题。重力作用力在系统平衡时的问题。水泵出入口与机组连接问题。水泵出入口与机组连接问题。l承压和气蚀问题。承压和气蚀问题。阀门与管网匹配问题。阀门与管网匹配问题。机组台数与容量配置问

23、题。机组台数与容量配置问题。一次泵、二次泵系统水泵扬程问题；一次泵、二次泵系统水泵扬程问题；一次泵、二次泵系统水泵并联运行工况。一次泵、二次泵系统水泵并联运行工况。5、管网解剖：蒸汽、热水供暖管网、管网解剖：蒸汽、热水供暖管网n1热源热源(蒸汽锅炉蒸汽锅炉)n2疏水器疏水器n3散热器散热器n4管道管道1432蒸汽采暖管网5、管网解剖：蒸汽、热水供暖管网、管网解剖：蒸汽、热水供暖管网n特点：特点：流体介质的相类：汽体、汽液混合、液体流体介质的相类：汽体、汽液混合、液体n管网不同位置的流体种类以及占主导地位管网不同位置的流体种类以及占主导地位的流体各不相同，对流体输送和分配产生的流体各不相同，对流

24、体输送和分配产生影响。影响。5、管网解剖：蒸汽、热水供暖管网、管网解剖：蒸汽、热水供暖管网n 1、“输配输配”流量耗能很多，怎样节省？怎样达到投流量耗能很多，怎样节省？怎样达到投资和运行费的综合优化？资和运行费的综合优化？n 2、输配动力的设置位置有何考究？、输配动力的设置位置有何考究？n 3、对城市和城区，哪些部位应布置成环状？哪、对城市和城区，哪些部位应布置成环状？哪些可只布置成枝状？些可只布置成枝状？n 枝状管网简单，距热源越远，管径越小，投资小，枝状管网简单，距热源越远，管径越小，投资小，运行管理简单，但不具有后备供热能力。运行管理简单，但不具有后备供热能力。n 详见城市热力网设计规范

25、详见城市热力网设计规范 CJJ34-2010 5、管网解剖：蒸汽、热水供暖管网、管网解剖：蒸汽、热水供暖管网n无混合的直接连接无混合的直接连接：管网设计供水温度管网设计供水温度不不超过超过采暖系统最高热媒温度，且引入口处采暖系统最高热媒温度，且引入口处供、回资用压差供、回资用压差大于大于采暖系统阻力损失。采暖系统阻力损失。n装水喷射器直接连接装水喷射器直接连接：利用喷嘴出口动静利用喷嘴出口动静压转化，静压低于回水管压力。压转化，静压低于回水管压力。n装混合水泵直接连接装混合水泵直接连接：供回水管压差小于供回水管压差小于水喷射器所需压差时。水喷射器所需压差时。n间接连接间接连接：水水换热器：水水

26、换热器n通风热用户直连，热水用户只能间连。通风热用户直连，热水用户只能间连。5、管网解剖：蒸汽、热水供暖管网、管网解剖：蒸汽、热水供暖管网1热源热源2循环水泵循环水泵3补水泵补水泵4压力调节阀压力调节阀5散热器散热器6喷射泵喷射泵7混合水泵混合水泵8热交换器热交换器9用户循环水泵用户循环水泵10膨胀水箱膨胀水箱5、管网解剖：蒸汽、热水供暖管网、管网解剖：蒸汽、热水供暖管网n水喷射器原理水喷射器原理5、管网解剖：蒸汽、热水供暖管网、管网解剖：蒸汽、热水供暖管网n(a)直接连接直接连接：上下级管网流动相互影响：上下级管网流动相互影响n(b)间接连接间接连接：上下级管网流动各自独立：上下级管网流动各自独立n水力相关性水力相关性的概念的概念“水水”泛指流体；泛指流体；“水力水力”指流体流动时的一指流体流动时的一些力学性质，主要是压力、速度等。些力学性质，主要是压力、速度等。“相关相关”指上下级管网之间的压力、速度相互指上下级管网之间的压力、速度相互影响；影响；“无关无关”指上下级管网之间压力、速度指上下级管网之间压力、速度不相互影响。不相互影响。5、管网解剖：蒸汽、热水供暖管网、管网解剖：蒸汽、热水供暖管网n直接连接直接连接的上下级管网是的上下级管网是水力相关水力相关的，的，间接连接则水力无