氣體管網(wǎng)水力特征與水力計(jì)算

1、本章重點(diǎn)本章重點(diǎn)n1、氣體管流的水力特征及其對(duì)管網(wǎng)設(shè)計(jì)與、氣體管流的水力特征及其對(duì)管網(wǎng)設(shè)計(jì)與運(yùn)行的影響；運(yùn)行的影響；n2、管網(wǎng)的能量平衡；、管網(wǎng)的能量平衡；n3、流體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算的基本概念、原、流體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算的基本概念、原理及方法；理及方法；n4、氣體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算案例。、氣體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算案例。2.1 氣體管網(wǎng)水力特征氣體管網(wǎng)水力特征n 1.1 氣體氣體重力管流的水力特征重力管流的水力特征n 1）豎向開口管道）豎向開口管道2.1 氣體管網(wǎng)水力特征氣體管網(wǎng)水力特征n 1-2斷面間的能量方程斷面間的能量方程靜壓靜壓位壓位壓動(dòng)壓動(dòng)壓21222122112)(2pvphhgvpjaj2

2、.1 氣體管網(wǎng)水力特征氣體管網(wǎng)水力特征n當(dāng)當(dāng)1 1斷面斷面和和2 2斷面斷面分別為管道的分別為管道的進(jìn)口和出口進(jìn)口和出口，這時(shí)靜壓均為這時(shí)靜壓均為0。若將出口的動(dòng)壓損失視為。若將出口的動(dòng)壓損失視為出口的一種流動(dòng)局部阻力，則：出口的一種流動(dòng)局部阻力，則：p)hh)(g12a若只是截出若只是截出的的一段管段一段管段不具有此關(guān)不具有此關(guān)系式！系式！2.1 氣體管網(wǎng)水力特征氣體管網(wǎng)水力特征n上式表明：此種情況下依靠上式表明：此種情況下依靠位壓位壓（即重力（即重力的作用）克服流動(dòng)阻力。的作用）克服流動(dòng)阻力。流動(dòng)方向流動(dòng)方向取決于取決于管內(nèi)外的管內(nèi)外的密度差密度差。n思考題思考題：請(qǐng)分析樓梯間夏、冬季的自

3、然通請(qǐng)分析樓梯間夏、冬季的自然通風(fēng)氣流情況。風(fēng)氣流情況。2.1 氣體管網(wǎng)水力特征氣體管網(wǎng)水力特征n 2）u型管道內(nèi)的重力流型管道內(nèi)的重力流斷面斷面1-d、斷面、斷面d-2的能量方程為的能量方程為：d12h1h2122222212221221121112)(22)(2djaddjddddjdajpvphhgvppvphhgvp2.1 氣體管網(wǎng)水力特征氣體管網(wǎng)水力特征n 兩式相加有：兩式相加有：n 進(jìn)出口位于相同標(biāo)高時(shí)，進(jìn)出口位于相同標(biāo)高時(shí)，流動(dòng)動(dòng)力流動(dòng)動(dòng)力是豎管內(nèi)的是豎管內(nèi)的密密度差度差與與高差高差的乘積，與管外大氣的乘積，與管外大氣密度密度無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。n 流動(dòng)方向取決于流動(dòng)方向取決于豎管內(nèi)密度

4、豎管內(nèi)密度的分布情況。的分布情況。p)hh)(g12212.1 氣體管網(wǎng)水力特征氣體管網(wǎng)水力特征n思考題思考題1：請(qǐng)分析南門萬(wàn)家麗路地下通道的自然通風(fēng)氣流請(qǐng)分析南門萬(wàn)家麗路地下通道的自然通風(fēng)氣流情況。情況。n思考題思考題2 2：n請(qǐng)分析請(qǐng)分析1 1、2 2斷面高度不等的情況。斷面高度不等的情況。2.1 氣體管網(wǎng)水力特征氣體管網(wǎng)水力特征n 3）閉合管道內(nèi)的重力流）閉合管道內(nèi)的重力流具有與具有與進(jìn)出口斷面等高的進(jìn)出口斷面等高的u型重力流豎管型重力流豎管相同的水力相同的水力特征。特征。p)hh)(g1221h1h22.1 氣體管網(wǎng)水力特征氣體管網(wǎng)水力特征n注意：注意：若若管內(nèi)密度管內(nèi)密度分段不均勻分

5、段不均勻時(shí)，時(shí)，在密度在密度分界點(diǎn)分界點(diǎn)選取選取計(jì)算斷面分析。計(jì)算斷面分析。n思考題：思考題：管內(nèi)密度管內(nèi)密度逐漸變化逐漸變化時(shí)，如何處理？時(shí)，如何處理？2.1 氣體管網(wǎng)水力特征氣體管網(wǎng)水力特征n 1.2 氣體壓力管流水力特征氣體壓力管流水力特征n 當(dāng)管道內(nèi)外當(dāng)管道內(nèi)外不存在密度差不存在密度差，或是，或是水平管網(wǎng)水平管網(wǎng)時(shí)，時(shí)，位壓為零位壓為零，管道的任何兩個(gè)斷面間，如果管道的任何兩個(gè)斷面間，如果沒有機(jī)械動(dòng)力沒有機(jī)械動(dòng)力裝置，則有：裝置，則有：兩個(gè)斷面之間兩個(gè)斷面之間的能量方程！的能量方程！2122221122pvpvpjj2.1 氣體管網(wǎng)水力特征氣體管網(wǎng)水力特征n 1.2 氣體壓力管流水力特

6、征氣體壓力管流水力特征n 斷面間的全壓關(guān)系：斷面間的全壓關(guān)系：n 位壓為零的管流，全壓克服阻力，驅(qū)使流體流動(dòng)。位壓為零的管流，全壓克服阻力，驅(qū)使流體流動(dòng)。n 管段中沒有外界動(dòng)力輸入時(shí)，下游斷面全壓低于上游斷面。管段中沒有外界動(dòng)力輸入時(shí)，下游斷面全壓低于上游斷面。流速流速變化引起變化引起動(dòng)動(dòng)壓壓變化，必引起變化，必引起靜壓靜壓變化！變化！2211qqppp2211qqppp2.1 氣體管網(wǎng)水力特征氣體管網(wǎng)水力特征n 斷面間靜壓關(guān)系斷面間靜壓關(guān)系2212221122jjpvvpp212122212121222121212221022022022jjjjjjppvvpppvvpppvvp時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)

7、時(shí)，當(dāng)可以通過(guò)改可以通過(guò)改變變流速流速改變改變斷面斷面靜壓靜壓2.1 氣體管網(wǎng)水力特征氣體管網(wǎng)水力特征n思考題：思考題：n通過(guò)改變通過(guò)改變流速流速改變斷面改變斷面靜壓，有什么用處？靜壓，有什么用處？2.1 氣體管網(wǎng)水力特征氣體管網(wǎng)水力特征n 1.3 壓力和重力綜合作用壓力和重力綜合作用下的氣體管流水力特征下的氣體管流水力特征n 斷面間的斷面間的全壓差全壓差反映反映壓力壓力作用，作用，位壓位壓反映反映重力重力作作用，二者綜合作用，克服流動(dòng)阻力，維持管內(nèi)流用，二者綜合作用，克服流動(dòng)阻力，維持管內(nèi)流動(dòng)。動(dòng)。n 位壓位壓驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)密度小密度小的氣體的氣體向上流動(dòng)向上流動(dòng)，密度大密度大的氣體的氣體向下向下

8、流度；阻擋相反方向的流動(dòng)。流度；阻擋相反方向的流動(dòng)。能量平衡：能量平衡：動(dòng)力動(dòng)力等阻力。等阻力。211221)(phhgppaqq2.1 氣體管網(wǎng)水力特征氣體管網(wǎng)水力特征n驅(qū)動(dòng)力與流動(dòng)的關(guān)系驅(qū)動(dòng)力與流動(dòng)的關(guān)系n若若壓力壓力驅(qū)動(dòng)的流動(dòng)方向與驅(qū)動(dòng)的流動(dòng)方向與位壓一致位壓一致，則二者，則二者綜合作用綜合作用加強(qiáng)加強(qiáng)管內(nèi)氣體流動(dòng)，若管內(nèi)氣體流動(dòng)，若驅(qū)動(dòng)方向相驅(qū)動(dòng)方向相反反，則由，則由絕對(duì)值絕對(duì)值大者決定管流方向；絕對(duì)值大者決定管流方向；絕對(duì)值小者實(shí)際上成為另加的流動(dòng)阻力。小者實(shí)際上成為另加的流動(dòng)阻力。2.1 氣體管網(wǎng)水力特征氣體管網(wǎng)水力特征n思考題：思考題：n請(qǐng)分析請(qǐng)分析空調(diào)建筑空調(diào)建筑裝有排氣風(fēng)機(jī)的

9、衛(wèi)生間裝有排氣風(fēng)機(jī)的衛(wèi)生間排氣排氣豎井豎井，冬季冬季和和夏季夏季位壓位壓對(duì)排氣能力的影響，對(duì)排氣能力的影響，設(shè)計(jì)計(jì)算以哪個(gè)季節(jié)最佳。設(shè)計(jì)計(jì)算以哪個(gè)季節(jié)最佳。n冬季冬季在位壓的輔助作用下，排氣能力明顯在位壓的輔助作用下，排氣能力明顯加加強(qiáng)強(qiáng)；夏季夏季排氣風(fēng)機(jī)除克服豎井的阻力時(shí)，還排氣風(fēng)機(jī)除克服豎井的阻力時(shí)，還要克服位壓，排氣能力要克服位壓，排氣能力削弱削弱，尤其是高層建，尤其是高層建筑。筑。2.1 氣體管網(wǎng)水力特征氣體管網(wǎng)水力特征n當(dāng)沒有開啟排風(fēng)機(jī)、且未設(shè)防倒流閥，當(dāng)沒有開啟排風(fēng)機(jī)、且未設(shè)防倒流閥，夏夏季季豎井中密度低，室外空氣經(jīng)豎井豎井中密度低，室外空氣經(jīng)豎井進(jìn)入室進(jìn)入室內(nèi)內(nèi)；冬季冬季豎井溫度

10、高，室內(nèi)空氣豎井溫度高，室內(nèi)空氣進(jìn)入豎井進(jìn)入豎井。1f7f13452系統(tǒng)圖2.1 氣體管網(wǎng)水力特征氣體管網(wǎng)水力特征n 當(dāng)密度沿高度變化時(shí)，位壓為：當(dāng)密度沿高度變化時(shí)，位壓為：n 若動(dòng)力設(shè)備提供輸入壓力若動(dòng)力設(shè)備提供輸入壓力p，則：，則：n 氣體管流水力特征綜合概括，適用于重力流、壓氣體管流水力特征綜合概括，適用于重力流、壓力流及二者綜合作用的性況。力流及二者綜合作用的性況。dhghha21)(212121)(ppdhgpphhaqq2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n在管網(wǎng)的在管網(wǎng)的任意閉合回路任意閉合回路中，驅(qū)使流體流動(dòng)中，驅(qū)使流體流動(dòng)的的動(dòng)力動(dòng)力與流動(dòng)的與流動(dòng)的阻力阻

11、力相相平衡平衡。n什么是什么是回路回路？pppqg2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n回路回路是指一個(gè)是指一個(gè)閉合的閉合的“鏈鏈”；回路方向是；回路方向是人為規(guī)定人為規(guī)定的，不要求其中的管段流向一致，的，不要求其中的管段流向一致，也不要求管段流向與回路方向一致；也不要求管段流向與回路方向一致；n閉合包括實(shí)際管道的閉合，也可以是開式閉合包括實(shí)際管道的閉合，也可以是開式管網(wǎng)的管網(wǎng)的“虛擬閉合虛擬閉合”。n什么是什么是“虛擬閉合虛擬閉合”？2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n“虛擬閉合虛擬閉合”的概念與方法：的概念與方法：n針對(duì)開式管網(wǎng)，設(shè)針對(duì)開式管網(wǎng)，設(shè)

12、“虛擬管路虛擬管路”使之閉合。使之閉合。n虛擬管路虛擬管路：連接連接開式管網(wǎng)開式管網(wǎng)通向通向環(huán)境環(huán)境的兩個(gè)的兩個(gè)開口開口之間的管路。之間的管路。該管路中的流體為該管路中的流體為環(huán)境環(huán)境流體流體（通常為大氣），其密度為環(huán)境流體（通常為大氣），其密度為環(huán)境流體密度；虛擬管路的密度；虛擬管路的斷面斷面趨于趨于無(wú)限大無(wú)限大，流速流速趨于趨于零零，流動(dòng)，流動(dòng)阻力為零阻力為零。2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n穩(wěn)態(tài)流量下，任意環(huán)路穩(wěn)態(tài)流量下，任意環(huán)路i的的流動(dòng)動(dòng)力流動(dòng)動(dòng)力與與流動(dòng)流動(dòng)阻力阻力相等：相等：n 由要求的由要求的流量

13、流量、合理的管內(nèi)、合理的管內(nèi)流速流速、確定管道、確定管道尺寸尺寸，得到得到環(huán)路流動(dòng)環(huán)路流動(dòng)阻力阻力pi。n 由環(huán)路內(nèi)流體密度與環(huán)路空間走向得到重力形成由環(huán)路內(nèi)流體密度與環(huán)路空間走向得到重力形成的的環(huán)路流動(dòng)動(dòng)力環(huán)路流動(dòng)動(dòng)力pgi。igiqippp2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n 環(huán)路需用壓力環(huán)路需用壓力：環(huán)路所：環(huán)路所需要風(fēng)機(jī)、水泵等動(dòng)力設(shè)需要風(fēng)機(jī)、水泵等動(dòng)力設(shè)備提供的全壓備提供的全壓。n 小竅門小竅門：想一想：想一想“需需”的意義？的意義？預(yù)算預(yù)算，成本，客成本，客觀需要由動(dòng)力設(shè)備給出的壓力觀需要由動(dòng)力設(shè)備給出的壓力！giiqippp2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管

14、網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n 環(huán)路資用壓力環(huán)路資用壓力：需用壓力確定后，則環(huán)路的需用壓力確定后，則環(huán)路的資用資用壓力壓力為：為：n 小竅門小竅門：想一想：想一想“資資”的意義？的意義？投資，投資，由某種形由某種形式產(chǎn)生而系統(tǒng)具備的動(dòng)力：式產(chǎn)生而系統(tǒng)具備的動(dòng)力：設(shè)備給出的壓力與重設(shè)備給出的壓力與重力作用力之和力作用力之和！igiqzippp,2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n各環(huán)路的各環(huán)路的需用需用壓力壓力應(yīng)應(yīng)作用在作用在所有環(huán)路所有環(huán)路的的共共用管路用管路上，每個(gè)上，每個(gè)環(huán)路環(huán)路得到的得到的全壓全壓作用是作用是相相同同的，則任意環(huán)路資用壓力為：的，則任意環(huán)路資用壓力為：n

15、注意注意：系統(tǒng)的系統(tǒng)的資用壓力資用壓力可能可能小于、等于、大于小于、等于、大于需需用壓力用壓力，現(xiàn)實(shí)與理想的關(guān)系！，現(xiàn)實(shí)與理想的關(guān)系！igqzippp,2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n 一般按照“最不利環(huán)路最不利環(huán)路”來(lái)確定管網(wǎng)的需用壓力。n 實(shí)際管網(wǎng)中，各環(huán)路實(shí)際管網(wǎng)中，各環(huán)路重力作用力重力作用力通常通常不同不同，在，在全全壓相同壓相同時(shí)，各環(huán)路時(shí)，各環(huán)路資用壓力不同資用壓力不同，這也是管網(wǎng)設(shè)，這也是管網(wǎng)設(shè)計(jì)和調(diào)控失敗的原因！計(jì)和調(diào)控失敗的原因！n 作業(yè)：作業(yè)：查查gb507362012熱水管網(wǎng)平衡分析時(shí)關(guān)熱水管網(wǎng)平衡分析時(shí)關(guān)于重力作用力的規(guī)定！于重力作用力的規(guī)定！

16、gzblzblqppp2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n 重力作用力的計(jì)算方法重力作用力的計(jì)算方法：n 閉合閉合回路，并回路，并規(guī)定規(guī)定回路的回路的流動(dòng)方向流動(dòng)方向；n 沿回路方向沿回路方向劃分管段劃分管段，原則：按照，原則：按照流體密度變化流體密度變化劃分管道段落，與管段內(nèi)的實(shí)際流動(dòng)方向、高差劃分管道段落，與管段內(nèi)的實(shí)際流動(dòng)方向、高差的起伏變化無(wú)關(guān)；的起伏變化無(wú)關(guān)；n 沿回路方向沿回路方向列出列出各管段的各管段的重力作用力重力作用力，方法：，方法：)(終點(diǎn)起點(diǎn)hhgpg2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n 疊加疊加閉合回路中所有段落的閉合回路中所

17、有段落的重力作用力重力作用力，得到該，得到該回路沿規(guī)定回路方向的回路沿規(guī)定回路方向的總重力作用力?？傊亓ψ饔昧?。n 重力作用力重力作用力值為值為正正，表明該回路中重力作用力，表明該回路中重力作用力推推動(dòng)動(dòng)規(guī)定回路方向的規(guī)定回路方向的流動(dòng)流動(dòng)；其值為；其值為負(fù)負(fù)，阻礙阻礙規(guī)定回規(guī)定回路方向的路方向的流動(dòng)流動(dòng)。2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n閉合回路閉合回路中的中的壓力驅(qū)動(dòng)力壓力驅(qū)動(dòng)力：壓力容器或上級(jí)管網(wǎng)。壓力容器或上級(jí)管網(wǎng)。與環(huán)境交界面的壓力；與環(huán)境交界面的壓力；流體機(jī)械流體機(jī)械提供的壓力。提供的壓力。n 作用點(diǎn)作用點(diǎn)在環(huán)路的一個(gè)在環(huán)路的一個(gè)“斷面斷面”位置，作用于整個(gè)

18、位置，作用于整個(gè)環(huán)路，作用于環(huán)路，作用于共用管段共用管段時(shí)時(shí)，則共用該管段所有環(huán)，則共用該管段所有環(huán)路受到全壓相同。路受到全壓相同。n 將回路中的壓力疊加將回路中的壓力疊加 。壓力作用力有方向性，當(dāng)壓力作用力有方向性，當(dāng)其方向與回路方向一致時(shí)取正值，反之取負(fù)值。其方向與回路方向一致時(shí)取正值，反之取負(fù)值。2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n閉合回路流動(dòng)阻力閉合回路流動(dòng)阻力的代數(shù)和的計(jì)算方法：的代數(shù)和的計(jì)算方法：（1）劃分計(jì)算管段；）劃分計(jì)算管段；（2）按流體力學(xué)方法計(jì)算各管段的流動(dòng)阻力；）按流體力學(xué)方法計(jì)算各管段的流動(dòng)阻力；（3）求?。┣笕⊙鼗芈贩较蜓鼗芈贩较蚋鞴芏胃鞴芏瘟?/p>

19、動(dòng)阻力流動(dòng)阻力的的代數(shù)代數(shù)和和，當(dāng)實(shí)際流動(dòng)方向與回路規(guī)定方向一致時(shí)，當(dāng)實(shí)際流動(dòng)方向與回路規(guī)定方向一致時(shí)，阻力取正值；反之取負(fù)值阻力取正值；反之取負(fù)值。2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n閉合回路的閉合回路的能量平衡能量平衡1、閉合回路閉合回路，并規(guī)定回路的流動(dòng)方向；，并規(guī)定回路的流動(dòng)方向；2、求沿規(guī)定回路方向的、求沿規(guī)定回路方向的重力作用力重力作用力；3、求沿規(guī)定回路方向的、求沿規(guī)定回路方向的壓力作用力壓力作用力代數(shù)和代數(shù)和;4、求沿回路方向的管路、求沿回路方向的管路流動(dòng)阻力流動(dòng)阻力的代數(shù)和的代數(shù)和;5、建立回路能量平衡方程式。、建立回路能量平衡方程式。2.2 管網(wǎng)水力工

20、況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n作業(yè)作業(yè)1：寫出下圖所示排風(fēng)系統(tǒng)能量平衡方：寫出下圖所示排風(fēng)系統(tǒng)能量平衡方程。程。a21az1z2z3321pppppqg2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n作業(yè)作業(yè)2 2：冬季工況下，熱源的供水溫度冬季工況下，熱源的供水溫度為為60 （= 985kg/m3），回），回水溫度為水溫度為40（=992 kg/m3），）， 分別計(jì)算用戶分別計(jì)算用戶s1和和s2與熱源所形成的回路的重力與熱源所形成的回路的重力循環(huán)作用力。循環(huán)作用力。設(shè)水泵輸出總壓力為設(shè)水泵輸出總壓力為p，建立，建立兩個(gè)回路的能量平衡方程。兩個(gè)回路的能量平衡方程。50m10

21、mep 2p 1v 3v 1v 2dbfeacs 2s 1r2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n作業(yè)作業(yè)3：如圖所示，設(shè)液面的壓如圖所示，設(shè)液面的壓力力p1=p2=0,水泵輸出壓水泵輸出壓力為力為p，試建立該管網(wǎng)的，試建立該管網(wǎng)的能量平衡方程。能量平衡方程。2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n獨(dú)用管段獨(dú)用管段與與共用管段共用管段2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n獨(dú)用管段獨(dú)用管段與與共用管段共用管段通路一：通路一：1-3-5-6-7通路二：通路二：2-3-5-6-7n 通路一、二通路一、二：管段：管段1、2分別為的獨(dú)用管段，分別

22、為的獨(dú)用管段，管段管段3-5-6-7為兩個(gè)通路的為兩個(gè)通路的共用管段共用管段。2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n水力計(jì)算的本質(zhì)：水力計(jì)算的本質(zhì)：水力計(jì)算水力計(jì)算即將即將資用壓力資用壓力分配分配到環(huán)路管段。到環(huán)路管段。n與與最不利環(huán)路最不利環(huán)路的的共用管段共用管段的資用壓力，由的資用壓力，由最不利環(huán)路資用動(dòng)力分配確定。最不利環(huán)路資用動(dòng)力分配確定。n任意環(huán)路任意環(huán)路只在只在獨(dú)有管路獨(dú)有管路上有上有分配資用壓力分配資用壓力的自由。的自由。2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n環(huán)路環(huán)路獨(dú)用管段資用壓力分配方法獨(dú)用管段資用壓力分配方法：共用管路的共用管路的資用

23、壓力資用壓力等于共用管路的等于共用管路的流動(dòng)阻力流動(dòng)阻力pg。獨(dú)用管路的資用壓力獨(dú)用管路的資用壓力pd=pzbl- pg 。按按確定的方案確定的方案將將pd分配給分配給獨(dú)用管路獨(dú)用管路的的每一段每一段管管路。路。n上述方法實(shí)質(zhì)為上述方法實(shí)質(zhì)為壓損平均法壓損平均法。n思考題：思考題：如何確定管段流動(dòng)阻力？如何確定管段流動(dòng)阻力？2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n獨(dú)用管路獨(dú)用管路的的流動(dòng)阻力流動(dòng)阻力等于其獲得的等于其獲得的資用壓資用壓力力。n環(huán)路資用壓力環(huán)路資用壓力= =與最不利環(huán)路的與最不利環(huán)路的共用管路資共用管路資用壓力用壓力+ +不與最不利環(huán)路共用的不與最不利環(huán)路共用的

24、獨(dú)用管路資獨(dú)用管路資用壓力用壓力n與最不利環(huán)路的與最不利環(huán)路的共用管路共用管路上，分配的上，分配的資用資用壓力壓力等于其等于其流動(dòng)阻力。流動(dòng)阻力。2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n 任意環(huán)路任意環(huán)路i獨(dú)用管路的資用壓力獨(dú)用管路的資用壓力pi,d：n 環(huán)路環(huán)路i獨(dú)用管段資用壓力獨(dú)用管段資用壓力pi,d等于等于最不利環(huán)路最不利環(huán)路pzi,zbl減去環(huán)路減去環(huán)路i與最不利環(huán)路的與最不利環(huán)路的共用管段共用管段pi,g 。n 管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的在于，讓在于，讓獨(dú)用管路的阻力獨(dú)用管路的阻力與其與其資用壓力資用壓力相等。相等。n 管網(wǎng)環(huán)路平衡的實(shí)質(zhì)管網(wǎng)環(huán)路平衡的實(shí)質(zhì)在于

25、：不同環(huán)路的在于：不同環(huán)路的獨(dú)用管路獨(dú)用管路平衡平衡。gizblzidippp,2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n獨(dú)用管路的壓損平衡：獨(dú)用管路的壓損平衡：通過(guò)通過(guò)調(diào)整管路尺寸調(diào)整管路尺寸，改變管內(nèi)，改變管內(nèi)流速流速，使其在，使其在要要求的流量求的流量下，流動(dòng)下，流動(dòng)阻力阻力等于等于資用動(dòng)力資用動(dòng)力，保證管，保證管網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，獨(dú)用管路的流量達(dá)到要求值。網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，獨(dú)用管路的流量達(dá)到要求值。n思考題思考題：管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，管路尺寸（流速）：管網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，管路尺寸（流速）能無(wú)限制調(diào)整嗎？為什么？如何正確調(diào)整？能無(wú)限制調(diào)整嗎？為什么？如何正確調(diào)整？2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力

26、工況分析理論基礎(chǔ)n并聯(lián)管路壓損平衡：并聯(lián)管路壓損平衡：管路管路處于處于并聯(lián)并聯(lián)地位時(shí)，若它們各自地位時(shí)，若它們各自所在環(huán)路所在環(huán)路的的重力重力作作用形成的用形成的動(dòng)力動(dòng)力相等，則這些并聯(lián)管路的相等，則這些并聯(lián)管路的資用動(dòng)力資用動(dòng)力相等。相等。n 想想，想想，為什么資用壓力相等為什么資用壓力相等？n 那么，并聯(lián)管路的那么，并聯(lián)管路的阻力阻力也應(yīng)也應(yīng)相等相等。iggiqigzhiididppppppp2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n可見，可見，并聯(lián)管路并聯(lián)管路阻力平衡是阻力平衡是壓損平衡壓損平衡的的特特例例。在各環(huán)路。在各環(huán)路重力作用重力作用形成的形成的動(dòng)力相等動(dòng)力相等時(shí)

27、時(shí)適用。適用。n思考題：思考題：并聯(lián)管路并聯(lián)管路重力作用力不相等重力作用力不相等時(shí)，時(shí)，環(huán)路壓損平衡應(yīng)注意什么？環(huán)路壓損平衡應(yīng)注意什么？2.2 管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)n重要內(nèi)容回顧：重要內(nèi)容回顧：需用壓力與資用壓力概念；需用壓力與資用壓力概念；需用壓力、資用壓力計(jì)算方法；需用壓力、資用壓力計(jì)算方法；重力作用力與環(huán)路能量平衡；重力作用力與環(huán)路能量平衡；環(huán)路共用管段與獨(dú)用管段概念；環(huán)路共用管段與獨(dú)用管段概念；環(huán)路共用管段與獨(dú)用管段壓力關(guān)系；環(huán)路共用管段與獨(dú)用管段壓力關(guān)系；環(huán)路壓損平衡方法。環(huán)路壓損平衡方法。2.3 2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方

28、法n什么是水力計(jì)算？什么是水力計(jì)算？布置管網(wǎng)布置管網(wǎng)，通過(guò)計(jì)算，選擇、確定構(gòu)成管網(wǎng)的，通過(guò)計(jì)算，選擇、確定構(gòu)成管網(wǎng)的要素（如：要素（如：管道尺寸管道尺寸；動(dòng)力裝置性能參數(shù)動(dòng)力裝置性能參數(shù)；調(diào)調(diào)節(jié)裝置及其安裝位置節(jié)裝置及其安裝位置），使管網(wǎng)能夠），使管網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)定實(shí)現(xiàn)規(guī)定的流體輸配的流體輸配。n水力計(jì)算是流體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算是流體輸配管網(wǎng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)與與調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)的基的基本手段，是管網(wǎng)本手段，是管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)流體輸配要求實(shí)現(xiàn)流體輸配要求的基本的基本手段。手段。2.3 2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n水力計(jì)算的水力計(jì)算的前提條件：已知管網(wǎng)的流體輸配要求已知管網(wǎng)的流體輸配要求。即

29、各使用流體的末。即各使用流體的末端用戶的端用戶的位置是是明確明確的、其的、其流量流量需求是需求是已知的。的。n思考題思考題：如何確定管網(wǎng)末端位置和流量？：如何確定管網(wǎng)末端位置和流量？請(qǐng)查閱請(qǐng)查閱gb50736gb5073620122012。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n設(shè)計(jì)計(jì)算：（確定需用壓力確定需用壓力）確定下列參數(shù)確定下列參數(shù)：各管段各管段斷面尺寸斷面尺寸、阻力；管網(wǎng)、阻力；管網(wǎng)總阻力與阻抗；總阻力與阻抗；動(dòng)力設(shè)備（風(fēng)機(jī)、水泵）的位（風(fēng)機(jī)、水泵）的位置、性能參數(shù)、型號(hào)、臺(tái)數(shù)。置、性能參數(shù)、型號(hào)、臺(tái)數(shù)。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方

30、法n校核計(jì)算：校核計(jì)算：（分配資用壓力分配資用壓力）根據(jù)已定的根據(jù)已定的動(dòng)力設(shè)備動(dòng)力設(shè)備，確定保證流量輸配的各，確定保證流量輸配的各管段斷面尺寸管段斷面尺寸；根據(jù)已定的根據(jù)已定的管道尺寸管道尺寸，確定保證流量輸配的，確定保證流量輸配的動(dòng)動(dòng)力設(shè)備力設(shè)備性能參數(shù)。性能參數(shù)。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n水力計(jì)算理論依據(jù)：水力計(jì)算理論依據(jù)：n流體力學(xué)一元流動(dòng)流體力學(xué)一元流動(dòng)連續(xù)性方程、能量方程連續(xù)性方程、能量方程。n流體流體流動(dòng)阻力計(jì)算流動(dòng)阻力計(jì)算的基本理論。的基本理論。管網(wǎng)質(zhì)量平衡管網(wǎng)質(zhì)量平衡節(jié)點(diǎn)處流量的平衡節(jié)點(diǎn)處流量的平衡；管網(wǎng)能量平衡管網(wǎng)能量平衡任意閉合任意閉合

31、( (虛擬閉合虛擬閉合) )回路中回路中, ,驅(qū)驅(qū)動(dòng)流體流動(dòng)的動(dòng)流體流動(dòng)的動(dòng)力與阻力動(dòng)力與阻力的平衡的平衡。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n管段管段流動(dòng)阻力流動(dòng)阻力計(jì)算方法：計(jì)算方法：管段阻力管段阻力是構(gòu)成是構(gòu)成管網(wǎng)阻力管網(wǎng)阻力的基本單元。的基本單元。n管段中流體流動(dòng)的阻力有兩種管段中流體流動(dòng)的阻力有兩種: :摩擦阻力，也稱為摩擦阻力，也稱為沿程阻力沿程阻力；局部阻力局部阻力。n管段：流動(dòng)管段：流動(dòng)斷面斷面與與流量流量保持保持不變不變的管道段的管道段落。落。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n 摩擦阻力計(jì)算：摩擦阻力計(jì)算：n 當(dāng)管材、斷面

32、尺寸、流體密度、溫度和流量不變當(dāng)管材、斷面尺寸、流體密度、溫度和流量不變時(shí)，對(duì)不可壓縮流體，摩擦阻力可用下式計(jì)算：時(shí)，對(duì)不可壓縮流體，摩擦阻力可用下式計(jì)算：n rm為比摩阻，表示單位管長(zhǎng)摩擦阻力，流量已知為比摩阻，表示單位管長(zhǎng)摩擦阻力，流量已知時(shí)，還需什么參數(shù)才可確定其值？時(shí)，還需什么參數(shù)才可確定其值？dlvrplsml242lrlvrpmsml2422.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法nrs為水力半徑，等于為水力半徑，等于過(guò)流斷面面積過(guò)流斷面面積除以除以濕濕周周。n流量一定時(shí)，流速是影響阻力的關(guān)鍵因數(shù)，流量一定時(shí)，流速是影響阻力的關(guān)鍵因數(shù)，為什么？為什么？n流速斷面流

33、速斷面 rs ， rm 。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n工程上常根據(jù)自身的工程特點(diǎn)，編制相應(yīng)工程上常根據(jù)自身的工程特點(diǎn)，編制相應(yīng)的的計(jì)算圖計(jì)算圖/ /表表幫助計(jì)算。幫助計(jì)算。p56n任何計(jì)算公式或圖表，都有其任何計(jì)算公式或圖表，都有其制圖條件和制圖條件和使用范圍使用范圍，使用時(shí)要特別注意。，使用時(shí)要特別注意。n當(dāng)工程條件與得出公式或圖表的條件有差當(dāng)工程條件與得出公式或圖表的條件有差異時(shí)，常采用異時(shí)，常采用修正的方法修正的方法。p54 如密度和黏如密度和黏度修正、溫度和熱交換修正以及管壁粗糙度修正、溫度和熱交換修正以及管壁粗糙度修正等。度修正等。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)

34、算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法np56線算圖制圖條件：線算圖制圖條件：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；溫度溫度t=20； 密度密度1.204kg/m3； 運(yùn)動(dòng)黏度：運(yùn)動(dòng)黏度：15.0610-6m2/s；圓形截面風(fēng)管。圓形截面風(fēng)管。n思考題：思考題：非圓管時(shí)如何處理？非圓管時(shí)如何處理？2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n非圓管比摩阻計(jì)算方法：非圓管比摩阻計(jì)算方法：當(dāng)量直徑當(dāng)量直徑n 假設(shè)某一圓形風(fēng)管圓形風(fēng)管中的空氣流速空氣流速與非圓形風(fēng)管非圓形風(fēng)管中的空氣流速相等流速相等，并且兩者的單位長(zhǎng)度摩擦阻力單位長(zhǎng)度摩擦阻力也相等相等，則該圓形風(fēng)管的直徑圓形風(fēng)管的直徑就稱為此

35、矩形風(fēng)管的流速當(dāng)量直徑，以dv表示。n 斷面為ab的矩形風(fēng)管的流速當(dāng)量直徑流速當(dāng)量直徑dv用下式計(jì)算，查表時(shí)用矩形風(fēng)管矩形風(fēng)管中的實(shí)際流速。 baabdv22.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n 設(shè)某一設(shè)某一圓形風(fēng)管圓形風(fēng)管中的中的流量流量與與矩形風(fēng)管矩形風(fēng)管的空氣的空氣流量流量相等相等，并且，并且單位長(zhǎng)度摩擦阻力單位長(zhǎng)度摩擦阻力也相等，則該圓形也相等，則該圓形風(fēng)管的直徑就稱為矩形風(fēng)管的風(fēng)管的直徑就稱為矩形風(fēng)管的流量當(dāng)量直徑流量當(dāng)量直徑，以，以dl表示。表示。n 矩形風(fēng)管的矩形風(fēng)管的流量當(dāng)量直徑流量當(dāng)量直徑可近似按下式計(jì)算，可近似按下式計(jì)算，查查表時(shí)表時(shí)用矩形風(fēng)管中的用

36、矩形風(fēng)管中的流量流量。 25. 0625. 0)()(3 . 1baabdl2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n務(wù)必注意：務(wù)必注意：非圓管非圓管查表求比摩阻時(shí)，查表求比摩阻時(shí)，流量流量當(dāng)量直徑當(dāng)量直徑與與流量流量對(duì)應(yīng)，對(duì)應(yīng)，流速當(dāng)量直徑流速當(dāng)量直徑與與流流速速對(duì)應(yīng)，對(duì)應(yīng)，不可交叉不可交叉。n不可將不可將水力半徑水力半徑與與當(dāng)量直徑當(dāng)量直徑混淆！混淆！2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n局部阻力計(jì)算：局部阻力計(jì)算：n 產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：n 流動(dòng)邊界幾何形狀改變，使流動(dòng)產(chǎn)生渦旋、流動(dòng)流動(dòng)邊界幾何形狀改變，使流動(dòng)產(chǎn)生渦旋、流動(dòng)方向變化，引起能量損

37、失。方向變化，引起能量損失。22vp2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n 局部阻力系數(shù)與其安裝條件（受流動(dòng)環(huán)境的影響）局部阻力系數(shù)與其安裝條件（受流動(dòng)環(huán)境的影響） 、各部分的幾何尺寸有關(guān)（如突擴(kuò)）。同名的局部阻力在各部分的幾何尺寸有關(guān)（如突擴(kuò)）。同名的局部阻力在不同的場(chǎng)合有不同的阻力系數(shù)值。不同的場(chǎng)合有不同的阻力系數(shù)值。n 局部阻力系數(shù)值一般通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得。局部阻力系數(shù)值一般通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得。n 局部阻力系數(shù)值總是與所指的斷面動(dòng)壓對(duì)應(yīng)，使用時(shí)必局部阻力系數(shù)值總是與所指的斷面動(dòng)壓對(duì)應(yīng)，使用時(shí)必須注意。須注意。n 各工程設(shè)計(jì)手冊(cè)給出了常用的局部阻力系數(shù)或當(dāng)量長(zhǎng)度。各工程設(shè)計(jì)手冊(cè)

38、給出了常用的局部阻力系數(shù)或當(dāng)量長(zhǎng)度。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n水力計(jì)算方法：水力計(jì)算方法：假定流速法假定流速法壓損平均法壓損平均法靜壓復(fù)得法靜壓復(fù)得法 2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n假定流速法假定流速法的特點(diǎn)：的特點(diǎn)：先按技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求先按技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求選定管內(nèi)流速選定管內(nèi)流速，再結(jié)合所需，再結(jié)合所需輸送的輸送的流量流量，確定管道，確定管道斷面尺寸斷面尺寸，進(jìn)而計(jì)算管，進(jìn)而計(jì)算管道道阻力阻力, ,得出需要的作用壓力（動(dòng)力）。假定得出需要的作用壓力（動(dòng)力）。假定流速法流速法適用適用于于作用壓力未知作用壓力未知的情況。的情況。2.3

39、管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n假定流速法假定流速法的基本步驟：的基本步驟：繪制繪制管網(wǎng)軸測(cè)圖管網(wǎng)軸測(cè)圖，對(duì)各管段進(jìn)行，對(duì)各管段進(jìn)行編號(hào)編號(hào)，標(biāo)出長(zhǎng)度和流，標(biāo)出長(zhǎng)度和流量。量。選定選定最不利回路最不利回路。合理選定合理選定最不利回路各管段的最不利回路各管段的管內(nèi)管內(nèi)流體流體流速流速。根據(jù)各管段的流量和確定的流速，根據(jù)各管段的流量和確定的流速，確定確定最不利回路最不利回路各各管段的管段的斷面尺寸斷面尺寸。計(jì)算計(jì)算最不利回路最不利回路各管段各管段的的阻力阻力。按照按照閉合回路能量（壓力）平衡閉合回路能量（壓力）平衡原理，計(jì)算其他管路：原理，計(jì)算其他管路：由于已完成最不利回路的

40、計(jì)算，因此常利用與最不利由于已完成最不利回路的計(jì)算，因此常利用與最不利回路的并聯(lián)關(guān)系進(jìn)行?？捎没芈返牟⒙?lián)關(guān)系進(jìn)行?？捎脡簱p平均法壓損平均法計(jì)算。這是保計(jì)算。這是保證流量按要求分配的關(guān)鍵。證流量按要求分配的關(guān)鍵。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n 計(jì)算管網(wǎng)的總阻力和阻抗，得到管網(wǎng)特性曲線?？傋枇妥杩?，得到管網(wǎng)特性曲線。n 根據(jù)管網(wǎng)特性管網(wǎng)特性、所要求輸送的總流量總流量以及所輸送流體的種類、性質(zhì)流體的種類、性質(zhì)等諸因素，綜合考慮為管網(wǎng)匹配動(dòng)力設(shè)備，確定動(dòng)力設(shè)備動(dòng)力設(shè)備所需的參數(shù)。n關(guān)鍵點(diǎn)：流速的合理選??；流速的合理選??；最不利回路；最不利回路；并聯(lián)管路間的平衡。并聯(lián)管

41、路間的平衡。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n壓損平均法壓損平均法的特點(diǎn):將已知的總作用壓力將已知的總作用壓力（動(dòng)力），（動(dòng)力），按干管長(zhǎng)度干管長(zhǎng)度平均平均分配給每一管段分配給每一管段，以此，以此確定管段阻力確定管段阻力，再根據(jù)每，再根據(jù)每一管段的一管段的流量流量確定管道確定管道斷面尺寸斷面尺寸。n當(dāng)管道系統(tǒng)的當(dāng)管道系統(tǒng)的動(dòng)力已知?jiǎng)恿σ阎獣r(shí)，此法較為方便。時(shí)，此法較為方便。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n壓損平均法壓損平均法的基本步驟：繪制繪制管網(wǎng)軸測(cè)圖管網(wǎng)軸測(cè)圖，對(duì)各管段管段進(jìn)行編號(hào)編號(hào)，標(biāo)出長(zhǎng)度長(zhǎng)度和流流量量，確定最不利環(huán)路最不利環(huán)

42、路。根據(jù)確定確定的最不利回路的資用動(dòng)力資用動(dòng)力，計(jì)算最不利環(huán)路單位管長(zhǎng)的壓力損失單位管長(zhǎng)的壓力損失。根據(jù)最不利環(huán)路單位管長(zhǎng)壓力損失單位管長(zhǎng)壓力損失和各管段流量流量，確定其各管段斷面尺寸斷面尺寸。確定其他支路其他支路的資用動(dòng)力資用動(dòng)力，計(jì)算單位管長(zhǎng)的壓力損失，根據(jù)單位管長(zhǎng)壓力損失單位管長(zhǎng)壓力損失和各管段流量流量，確定其管徑管徑。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n靜壓復(fù)得法靜壓復(fù)得法的特點(diǎn)的特點(diǎn)通過(guò)通過(guò)調(diào)整調(diào)整管道管道斷面尺寸斷面尺寸，維持維持管道在管道在不同斷面不同斷面處的管內(nèi)靜壓管內(nèi)靜壓。n送風(fēng)管道若要求各個(gè)風(fēng)口風(fēng)量均勻，常用送風(fēng)管道若要求各個(gè)風(fēng)口風(fēng)量均勻，常用此方

43、法保證要求的風(fēng)口風(fēng)速。此方法保證要求的風(fēng)口風(fēng)速。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n靜壓復(fù)得法靜壓復(fù)得法的基本步驟：的基本步驟：2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n不論采用何種方法，不論采用何種方法，水力計(jì)算前必須完成水力計(jì)算前必須完成管網(wǎng)系統(tǒng)和設(shè)備的布置，確定管道材料及管網(wǎng)系統(tǒng)和設(shè)備的布置，確定管道材料及每個(gè)管段的流量，每個(gè)管段的流量，然后循著各種方法所要然后循著各種方法所要求的步驟進(jìn)行計(jì)算。求的步驟進(jìn)行計(jì)算。n水力計(jì)算中，各種計(jì)算公式和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的水力計(jì)算中，各種計(jì)算公式和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的選取，應(yīng)遵循相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。選取，應(yīng)遵循相關(guān)規(guī)范、標(biāo)

44、準(zhǔn)的規(guī)定。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n以通風(fēng)空調(diào)工程的以通風(fēng)空調(diào)工程的空氣輸配管網(wǎng)空氣輸配管網(wǎng)為例，學(xué)為例，學(xué)習(xí)枝狀氣體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算的具體方法。習(xí)枝狀氣體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算的具體方法。設(shè)計(jì)計(jì)算要確定設(shè)計(jì)計(jì)算要確定管徑管徑和和動(dòng)力大小，主要采大小，主要采用用假定流速法假定流速法。n需先完成管網(wǎng)的布置，確定各送排風(fēng)點(diǎn)要需先完成管網(wǎng)的布置，確定各送排風(fēng)點(diǎn)要求的風(fēng)量；各管段的輸送風(fēng)量。求的風(fēng)量；各管段的輸送風(fēng)量。n制作風(fēng)管的水力計(jì)算表格。制作風(fēng)管的水力計(jì)算表格。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n實(shí)例：實(shí)例：下圖所示通風(fēng)除塵管網(wǎng)，風(fēng)管用鋼板

45、制作，輸下圖所示通風(fēng)除塵管網(wǎng)，風(fēng)管用鋼板制作，輸送含有送含有輕礦物粉塵輕礦物粉塵的空氣，氣體溫度為常溫。的空氣，氣體溫度為常溫。當(dāng)?shù)貧鈮航咏鼧?biāo)準(zhǔn)大氣壓力，除塵器清灰前阻當(dāng)?shù)貧鈮航咏鼧?biāo)準(zhǔn)大氣壓力，除塵器清灰前阻力力pc=1200pa。對(duì)該管網(wǎng)進(jìn)行水力計(jì)算，獲。對(duì)該管網(wǎng)進(jìn)行水力計(jì)算，獲得管網(wǎng)特性曲線，及機(jī)械動(dòng)力需求。得管網(wǎng)特性曲線，及機(jī)械動(dòng)力需求。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n1 確定最不利環(huán)路的管內(nèi)流速和斷面尺寸確定最不利環(huán)路的管內(nèi)流速和斷面尺寸n 1）繪制風(fēng)管繪制風(fēng)管系統(tǒng)軸測(cè)圖系統(tǒng)軸測(cè)圖，并劃分，并劃分管段管段，對(duì)各，對(duì)各管段管段編號(hào)編號(hào)，標(biāo)注其，標(biāo)注其長(zhǎng)度長(zhǎng)度

46、和設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)流量流量。管段：管內(nèi)流量和管道斷面均不變化管段：管內(nèi)流量和管道斷面均不變化。管段長(zhǎng)度按中。管段長(zhǎng)度按中心線長(zhǎng)度計(jì)算，不扣除管件（如三通、彎頭）本身的心線長(zhǎng)度計(jì)算，不扣除管件（如三通、彎頭）本身的長(zhǎng)度。長(zhǎng)度。 如需要考慮重力作用，應(yīng)保證同一管段的如需要考慮重力作用，應(yīng)保證同一管段的密度密度不變不變。對(duì)于枝狀管網(wǎng)，已知各用戶的流量要求，利用對(duì)于枝狀管網(wǎng)，已知各用戶的流量要求，利用節(jié)點(diǎn)流節(jié)點(diǎn)流量平衡的原理量平衡的原理可以逐次可以逐次確定確定出各出各管段管段的設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)流量流量。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原

47、理和方法n2 2）選定）選定最不利回路最不利回路。本系統(tǒng)選擇本系統(tǒng)選擇1-3-5-除塵器除塵器-6-風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)-7為為最不利回最不利回路（環(huán)路）路（環(huán)路）。n解釋：最不利回路。解釋：最不利回路。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n3 3）確定管內(nèi)流速）確定管內(nèi)流速n 管內(nèi)流速對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)條件的影響管內(nèi)流速對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)條件的影響：n 流速高流速高，管道斷面小，占用的空間小，材料耗用管道斷面小，占用的空間小，材料耗用少，建造費(fèi)用??；但是系統(tǒng)的阻力大，動(dòng)力消耗少，建造費(fèi)用??；但是系統(tǒng)的阻力大，動(dòng)力消耗增大，運(yùn)行費(fèi)用增加，且增加噪聲。若流體中含增大，運(yùn)行

48、費(fèi)用增加，且增加噪聲。若流體中含有雜質(zhì)等，還會(huì)增加設(shè)備和管道的磨損。有雜質(zhì)等，還會(huì)增加設(shè)備和管道的磨損。n 流速低流速低，阻力小，動(dòng)力消耗少；但是風(fēng)管斷面大，阻力小，動(dòng)力消耗少；但是風(fēng)管斷面大，材料和建造費(fèi)用大，管道占用的空間也大。流速材料和建造費(fèi)用大，管道占用的空間也大。流速過(guò)低會(huì)使雜質(zhì)沉積堵塞管道。過(guò)低會(huì)使雜質(zhì)沉積堵塞管道。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n必須通過(guò)全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選定合理的必須通過(guò)全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選定合理的流速。流速。n根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出了通風(fēng)空調(diào)工程中根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出了通風(fēng)空調(diào)工程中風(fēng)管內(nèi)較為風(fēng)管內(nèi)較為合理的空氣流速合理的空氣流速。

49、如教材表。如教材表2-3-2-3-1 1，2-3-22-3-2，2-3-32-3-3（p52p52，p53p53）n作業(yè)：作業(yè)：查閱查閱gb507362012對(duì)通風(fēng)除塵系對(duì)通風(fēng)除塵系統(tǒng)管內(nèi)流速的規(guī)定。統(tǒng)管內(nèi)流速的規(guī)定。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n根據(jù)表根據(jù)表2-3-3，輸送含有，輸送含有輕礦物粉塵輕礦物粉塵的空氣的空氣時(shí)，風(fēng)管內(nèi)最小風(fēng)速為時(shí)，風(fēng)管內(nèi)最小風(fēng)速為: :垂直風(fēng)管垂直風(fēng)管12m/s、水平風(fēng)管水平風(fēng)管14m/s。n考慮到考慮到除塵器及風(fēng)管漏風(fēng)除塵器及風(fēng)管漏風(fēng)，取，取5%5%的漏風(fēng)系的漏風(fēng)系數(shù)，管段數(shù)，管段6 6及及7 7的計(jì)算風(fēng)量為的計(jì)算風(fēng)量為63006

50、3001.05=6615m1.05=6615m3 3/h/h。n作業(yè)：作業(yè)：查閱查閱gb50736-2012gb50736-2012關(guān)于關(guān)于風(fēng)管漏風(fēng)量風(fēng)管漏風(fēng)量的規(guī)定。的規(guī)定。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n3 3）確定管內(nèi)流速和）確定管內(nèi)流速和管徑管徑：n 管段管段1包含有水平風(fēng)管，初定流速為包含有水平風(fēng)管，初定流速為14m/s ，則管徑為：，則管徑為：n 查圖圖2-3-1，沒有這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格沒有這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，取為d=200mmn 則實(shí)際風(fēng)速為：同理同理確定出管段確定出管段3、5、6、7的管內(nèi)的管內(nèi)流速和管徑流速和管徑。msmhshmd195. 04/14/360

51、0/15002131smmhshm/4 .134)2 . 0(/3600/1500v232.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n4）沿程阻力：）沿程阻力：n 查圖得管段查圖得管段1的比摩阻為的比摩阻為12.5pa/m，填入計(jì)算表，填入計(jì)算表中，并計(jì)算管段的摩擦阻力。中，并計(jì)算管段的摩擦阻力。n 同理查得同理查得3、5、6、7管段的比摩阻和摩擦阻力。管段的比摩阻和摩擦阻力。n 檢查是否需要修正檢查是否需要修正。本例無(wú)需進(jìn)行修正。如需修。本例無(wú)需進(jìn)行修正。如需修正的情況，在水力計(jì)算表中留出填寫這些參數(shù)的正的情況，在水力計(jì)算表中留出填寫這些參數(shù)的位置。位置。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算

52、基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n5）局部阻力）局部阻力：n 各種管件管件（彎頭、三通等）的局部阻力系數(shù)局部阻力系數(shù)通常查圖表確定，查圖表時(shí)要注意依據(jù)的參數(shù)值。還要注意對(duì)應(yīng)的特征速度。n 設(shè)備的局部阻力或局部阻力系數(shù)設(shè)備的局部阻力或局部阻力系數(shù)，由設(shè)備生產(chǎn)廠商提供。22vp2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n管段管段1設(shè)備設(shè)備密閉密閉罩罩=1.0=1.09090彎頭彎頭=0.17=0.17直流直流三通三通1313=0.20=0.20=1.0+0.17+0.20=1.37 計(jì)算出管段計(jì)算出管段1的局部阻力損失為：的局部阻力損失為：147.5pa。n 同理計(jì)算出同

53、理計(jì)算出管段管段3 3、5 5、6 6、7 7的局部阻力的局部阻力。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n2 2 利用回路能量平衡原理計(jì)算其他管路利用回路能量平衡原理計(jì)算其他管路n 需要計(jì)算的需要計(jì)算的管段管段：2、4n 計(jì)算計(jì)算2 2管段時(shí)，管段時(shí)，找出找出最不利環(huán)路中最不利環(huán)路中已計(jì)算已計(jì)算的的管路管路，或虛擬管路，使其或虛擬管路，使其加上加上2 2管段管段后能后能構(gòu)成閉合回路構(gòu)成閉合回路。n 本例中，管段本例中，管段1 1，2 2以及虛擬管路構(gòu)成閉合回路。以及虛擬管路構(gòu)成閉合回路。規(guī)定回路方向?yàn)榕c管段規(guī)定回路方向?yàn)榕c管段2 2同向（可任意），有：同向（可任意），有

54、：pppgq2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n對(duì)于管路對(duì)于管路1、2構(gòu)成的回路，有：構(gòu)成的回路，有：pa2850001212ppppphgppgq（無(wú)壓力輸入）2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n 管段管段2（壓損平均法）：壓損平均法）：n 按流量按流量0.22m3/s和比摩阻和比摩阻31.7pa/m，查線算圖，查線算圖，得：得： d=126mmn 取取130mm。查圖得。查圖得rm=26pa/m，沿程阻力，沿程阻力156pa。n 速度速度16.7m/s，局部阻力，局部阻力100.

55、9pan 管段管段2總阻力總阻力為為256.9pa。pa/m 31.71.5628522mlpr2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n不平衡率：不平衡率：n 基本符合要求?；痉弦?。n 按相同步驟，對(duì)管段按相同步驟，對(duì)管段4進(jìn)行壓損平衡，確定其管進(jìn)行壓損平衡，確定其管徑。徑。n 作業(yè)：作業(yè)：查閱查閱gb507362012關(guān)于管路不平衡率的關(guān)于管路不平衡率的規(guī)定。規(guī)定。%85. 9%1002859 .2562852.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n 教材提供了另外一種計(jì)算方法：教材提供了另外一種計(jì)算方法：先選管徑，再按先選管徑，再按壓損平衡調(diào)

56、整。壓損平衡調(diào)整。p61p61n 管徑調(diào)整的方法：管徑調(diào)整的方法：n 建議：建議：初學(xué)者用教材所述方法。初學(xué)者用教材所述方法。225. 02112)(ppdd2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n3 管網(wǎng)總阻力、阻抗及對(duì)風(fēng)機(jī)的需求管網(wǎng)總阻力、阻抗及對(duì)風(fēng)機(jī)的需求n 總阻力總阻力：(最不利環(huán)路最不利環(huán)路)阻力阻力1814pan 阻抗：阻抗：n 管網(wǎng)特性曲線：管網(wǎng)特性曲線：7232m/535.8kgs/m84. 1pa1814lps2535.8lp 注意：注意：并非并非所有管網(wǎng)特所有管網(wǎng)特性曲線都是性曲線都是此形式。此形式。2.3 管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法管網(wǎng)水力計(jì)算基本原理和方法n3 管網(wǎng)總阻力、阻抗及對(duì)風(fēng)機(jī)的需求管網(wǎng)總阻力、阻抗及對(duì)風(fēng)機(jī)的需求n 確定對(duì)風(fēng)機(jī)的需求