流体输配管网概述

1、流体输配管网,教师： 赵 敏 电话：办公地点：西三楼209室,流体输配管网课程内容：,课程内容包括：1）建筑设备及城市公用工程中各种流体输配管网（暖通空调工程、城市燃气工程、供热工程、建筑给排水工程、建筑消防工程、工厂动力工程等）的工作原理和计算分析方法；2）流体输配管网动力源-泵和风机的基础理论和选用方法。,学习任务和要求,掌握各类工程中的流体输配管网的基本原理与计算分析方法，包括确定管网形式、流通断面和匹配动力； 掌握管网系统设计、调试和调节基本理论和方法，形成初步的工程实践能力。,课程学习方法,教师指导和学生自学相结合。 自学方法：阅读参考书、做习题、观察分析实

2、际管网、做实验。,教材与参考书：,流体输配管网 （第二版）龚光彩 主编 工业通风 （第二版）孙一坚 主编 供热工程 （第三版）贺平 孙刚 主编 建筑给排水工程（第四版）王增长 主编 燃气输配 （第三版）段常贵 主编 暖通空调 （第一版）陆亚俊 主编 简明供热设计手册 （第一版）李岱森 主编 简明通风设计手册 （第一版）孙一坚 主编 简明空调设计手册 （第一版）赵荣义 主编 建筑燃气设计手册 （第一版）袁国汀 主编,教材与参考书(续)：,采暖通风与空气调节设计规范 GB50019-2003 城市热力网设计规范 CJJ34-2002 城市燃气设计规范 GB50028-93（2002年版） 建筑给水

3、排水设计规范 GB50015-2003 工业金属管道设计规范 GB50316-2000 暖通空调杂志 煤气与热力杂志 给水排水杂志,引言 1、认识流体输配管网,自然界中的流体输配管网： 人体呼吸系统 血液循环系统 植物水分输配系统 江河水系 工程中的流体输配管网： 西气东输 南水北调 城市供热、给水排水、燃气 建筑物采暖、上下水、燃气、空调送排风、空调冷冻水与冷却水 工厂通风,1 油烟机排烟罩收集烟气 2 风机抽烟和排烟 3 单向阀防止烟气倒流 4 管道引导烟气流动路径 5 风帽防止雨水,居民楼厨房排烟管网,西气东输天然气管网,流体输配管网基本功能,从“源”取得流体，通过管道输送，按照要求将流

4、量分配给用户的末端装置； 从末端装置处按照要求收集流体，通过管道，将其输送到“汇”。,流体输配管网基本组成,基本组成：末端装置 从管道中取得一定量的流体，或将一定量的流体送入管道。如：排风罩、散热器、送风口、燃气罩；卫生器具、配水龙头等。 基本组成：管道 在“源”和“汇”之间，给流体流动以路径，引导流体流动。,流体输配管基本组成,基本组成：驱动力 来源于“源” 如锅炉；储气罐的压力；上级管网的压力； 来源于重力 如自然循环热水采暖；建筑排水； 来源于机械动力水泵与风机 机械通风、城市供热、城市给水等，应用广泛。,流体输配管基本组成,基本组成：调控设备 调节阀、关断阀 基本组成：附属设备 安全阀

5、、报警器、流量计、温度计、压力表等,流体输配管网分类,（1）按流体介质 气体输配管网：如燃气输配管网 液体输配管网：如空调冷热水输配管网 汽-液两相流管网：如蒸汽采暖管网 液-气两相流管网：如建筑排水管网 气-固两相流管网：如气力输送管网,流体输配管网分类,（2）按动力性质 重力循环管网：如自然循环热水系统 机械循环管网：如机械通风系统（泵、风机）,1热水锅炉 2膨胀水箱 3散热器 4管道,流体输配管网分类,（3）按管内流体和管外环境的关系 开式管网：管网内流动介质直接与大气相接触的管网，如：建筑给排水管网。 闭式管网：管网内流动介质不直接与大气相通 的管网，如机械通风系统。,流体输配管网分类

6、,（4）按管内流体流向的确定性 枝状管网：管网内任意管段内流动介质流向是唯一的。优点：管网结构比较简单，初投资比较节省，但管网某处发生故障时，该点以后的管路将会受到影响。,流体输配管网分类,环状管网：管网内某段管段内流动介质流向不确定。优点：当管网某处发生故障时，该点以后的用户可以通过另一方向供应流体，管网的可靠性高，如消防供水管网。,不同级管网之间的水力相关性,1热源 2循环水泵 3补水泵 4压力调节阀 5散热器 6喷射泵 7混合水泵 8热交换器 9用户循环水泵 10膨胀水箱,热水供热管网系统,管网特点,一级管网 集中供热管网 （外网） 二级管网 用户采暖管网 （内网） 两级管网间的连接方式

7、： (a)直接连接： (b)装喷射泵直接连接 (c)装混合水泵直接连接 (d)装换热器间接连接,不同级管网之间的水力相关性,水力相关性的概念 “水力”指流体流动时的一些力学性质，主要是压力、速度等。 “相关”指上下级管网之间的压力、速度相互影响；“无关”指上下级管网之间压力、速度不相互影响。 直接连接的上下级管网是水力相关的，间接连接则水力无关。 注意：水力无关的管网“热力相关”。,引言2、流体输配管网水力计算基本原理,水力计算包括设计和校核两类。 （1）根据要求的流量分配，确定管网各管段管径和阻力，求得管网特性曲线，为匹配管网动力设备准备条件，进而确定动力设备的型号和动力消耗设计计算； （2

8、）根据已定的动力设备，确定保证流量分配要求的管道尺寸校核计算。,水力计算理论依据,（1）流体力学一元流动连续性方程和能量方程； （2）串、并联管路的流动规律 动力设备提供的压力等于管网总阻力 各管段阻力是构成管网阻力的基本单元； 管段阻力等于沿程阻力和局部阻力之和； 若干管段串联后的阻力等于各管段阻力之和； 各并联管段的阻力相等。 注：在管路的水力计算中，通常把管路中流量和管径都没有改变的一段管子称为一个计算管段。管网就是由许多串联或并联的计算管段组成的。,管段阻力计算,计算管段的压力损失可用下式表示：,式中 计算管段的压力损失； 计算管段的沿程损失； 计算管段的局部损失； 每米管长的沿程损失

9、； 管段长度。,沿程损失比摩阻R计算,比摩阻R：每米管长的沿程损失，可用流体力学的达西维斯巴赫公式进行计算。,摩擦阻力系数计算,摩擦阻力系数 取决于流体的流动状态和管壁的粗糙程度,管壁的当量绝对粗糙度K值与管子的使用情况（流体对管壁腐蚀和沉积水垢等状况）和管子的使用时间等因素有关。,计算注意事项： 流体流动状态 公式使用条件和修正方法,常用的摩擦阻力系数值 不同流态下计算公式,层流流动（Re） 当Re2000时，流动为层流状态。 层流与紊流过渡区（2000至4000） 紊流：柯列勃洛克公式,比摩阻R计算的另一种形式,流速 和流量 的关系,将上式代入达西公式可得到下面公式：,在给定某一水温和流动

10、状态下，上式 的和 值是已知值，管路水力计算基本公式可以表示为 的函数式。只要已知R、G、d中任意两数，就可确定第三个数值。,局部损失计算,管段的局部损失，可按下式计算：,流体通过管路各附件的局部阻力系数 值，可查相关工程设计手册。 ，动压头。,管网总压损失,管网总损失为各管段沿程损失和局部损失之和，即,管路阻抗概念,管路阻抗概念：根据 管段的阻抗s表示当管段通过1kg/h水量（单位流量）时的压力损失值。 管网中各管段的压力损失和流量分配，取决于各管段的连接方法及各管段的阻抗S值。,串联管路的总阻抗,类似串联电压，串联管段的总压降为：,把 带入上式得出：,上式表明：在串联管路中，管路的总阻抗为串联各管段阻抗之和。,并联管路总阻抗,类似并联电压，并联管路的总流量为各并联管段流量之和。,把 带入上式得出：,由并联管路的阻力相等，,由