流体输配管网总复习

第一章流体输配管网型式与装置1.1气体输配管网型式与装置•通风工程的主要任务:是控制室内空气污染物，保证良好的室内空气品质，并保护大气环境。风管系统分类：排风系统和送风系统。•空调具有两个基本功能，控制室内空气污染物浓度（洁净度）和热环境质量（室内温度、湿度）。分析：a.工作流程；b.压力状况c.风机的选择1.1.2燃气输配管网(一般了解)燃气种类：城市燃气、天然气、液化石油气。（1）燃气输配管网类型燃气输配管网由分配管道（外网），用户引入管（入口装置）和室内管道（内网）组成。A.储配站：是城市燃气输配管网的一个重要设施具有3个功能：一，储存必要的燃气量用以调峰二，使多种燃气进行混合三，将燃气加压保证供气压力B.调压站功能：a.将输气管网的压力调到下一级管网或用户需要的压力。b.保持调节后的压力稳定（稳压）1.2液体输配管网类型与装置1.2.1采暖空调冷热水管网（1）采暖空调冷热水管网类型A.按循环动力分：重力循环系统和机械循环（水泵）系统B.按水流路径分为：同程式系统和异程式系统C.按流量变化分为：定流量系统和变流量系统D.按水泵设置分为：单式泵系统和复式泵系统E.按与大气接触分为：开式系统和闭式系统采暖空调冷热水管网附件膨胀水箱的膨胀管与水系统管路的连接点处的压力，无论在系统不工作或运行时，都是恒定的。此点称为定压点。膨胀水箱的作用①贮存水温上升时的膨胀水量②恒定水系统压力③排气（重力循环上供下回系统中）排气装置应设在系统各环路的供水管末端的最高处（见图1-2-5）在系统运行时，定期开闭阀门将水中分离来的空气排除。•散热器温控阀是一种自动控制散热器散热量的设备，当室内温度高于给定的温度值时，感温元件受热，将阀门关小，进入散热器的水量减小，散热器散热量减小，室温下降。当室温降到低于设定值时，感温元件开始收缩，阀孔开大，水流量增大，散热器散热量增加，室内温度开始升高，从而保证室温处在设定的温度值上。•分水器、集水器一般是为了便于连接通向各个环路的许多并联管道而设置的，也能起到一定程度的均压作用，有利于流量分配调节、维修和操作1.2.2热水集中供热管网枝状管网的特点:枝状管网简单，供热管道的直径距热源越远而逐渐减小，基建投资小，运行管理简便。但枝状管网不具后备供热的性能。当供热管网某处发生故障时，在故障点以后的热用户都将停止供热。环状管网的特点:环状管网的最大优点是具有很高的后备能力。当输配干线某处出现事故时，可以切除故障段后，通过环状管网由另一方向保证供热。环状管网与枝状管网相比，投资增大，运行管理更为复杂，要求较高的自动控制措施。采暖系统热用户与热水网路的连接方式可分为直接连接和间接连接两种方式直接连接:用户系统直接连接于热水网路上。热水网路的水力工况（压力和流量状况）和热力工况与供暖用户有着密切的联系。间接连接:在供暖系统热用户设置表面式水-水换热器（或在热力站处设置担负该区供暖热负荷的表面式水-水换热器），用户系统与热水网路被表面式水-水换热器隔离，形成两个独立的系统。用户与网路之间的水力工况互不影响。•采暖系统热用户与热水网路的各种连接方式的特点用途•热水供热系统有两种形式：闭式系统和开式系统。•闭式系统：热网的循环水仅作为热媒，供给用户热量而不从热网中取出使用。•开式系统：热网的循环水部分地或全部地从热网取出，直接用于热用户。•高层建筑：•(1)对公共建筑或工业建筑而言，建筑物高出地面24米以上的称为高层建筑，否则为低层建筑。•（2）对住宅建筑而言，10层及10层以上的住宅为高层建筑。1.3相变流或多相流管网型式与装置1.3.1.蒸汽管网蒸汽与水管网相比特点：A.蒸汽管网输配中参数变化大，主要是密度变化B.用热设备出口饱和凝水流动中，存在二次汽化现象C.蒸汽密度相对水而言太小，所以可不考虑静水压D.蒸汽输送是压力输送，不用泵蒸汽供暖分类：低压P≤0.07Mpa，高压P＞0.07Mpa，真空P＜大气压力各种管网形式的的特点适用场合疏水器及其他附属设备疏水器的作用：自动阻止蒸汽逸漏而且迅速排走用热设备及管道中的凝水，同时能排除系统中积留的空气和其他不凝性气体。旁通管作用：开始运行时排除大量凝水和空气。冲洗管作用：排空气、冲洗管路。检查管作用：检查疏水器工作情况。检查管1.3.2凝结水管网型式（特点、适用场合）凝结水回收系统：用热设备出口－热源的管路及设备组成的整个系统。分类：（A）按是否与大气接触：开式系统和闭式系统（B）按流动动力分：重力回水、机械回水、余压回水（C）按流体的相分：单相流和两相流单相流又可分为满管流和非满管流满管流：凝结水靠水泵或位能差，充满整个管道截面呈有压流动。这种凝结水管称为湿式凝水管。非满管流：凝结水并不充满整个管道截面，靠管路坡度流动的方式，这种凝结水管称为干式凝水管1.4流体输配管网的基本组成与类型1.4.1流体输配管网的基本功能与基本组成基本功能：将从源取得的流体，通过管道输送，按照流量要求，分配给各末端装置；或者按流量要求从各末端装置收集流体，通过管道输送到汇。流体输配管网的基本组成（1）末端装置如：排风罩、送风管网的送风口、燃气管网的用气设备、采暖管道的散热器、给水管网的的水龙头等（2）源和汇室外空气是送风管网的源，是排风管网的汇。市政给水管是建筑给水管网的源，市政排水管是建筑排水管网的汇。区域供热供水管网的供水干管是建筑采暖管网的汇。（3）管道（4）其它装置1）动力装置（泵或风机）动力来自于泵或风机的管网中有，动力来自于源的压力的管网或来自于重力的管网中没有。2）调节装置3）计量、安全装置等（疏水器、过滤器、安全阀、防火阀、压力表、温度计、流量计等等）1.4.2流体输配管网的分类（1）单相流与多相流管网（2）重力驱动管网与压力驱动管网重力驱动管网的关键特点是动力不是在某个或几个局部位置输入的，而是沿程形成的。又由于重力作用方向是竖直的，因此管内外流体密度的沿程变化和管网在高度上的变化直接决定了驱动力的大小.压力驱动管网的动力可以来自于源的压力，如蒸汽管网的动力来自于锅炉内的压力；建筑燃气管网的动力来自于供气干管内的压力；建筑给水管网的动力来自于城市供水干管内的压力。压力驱动管网的动力也可来自泵或风机等机械提供的动力。（3）开式管网与闭式管网•开式管网与外界环境空间相通，具有进口和出口，它的源或汇是开敞的环境空间。环境空间的流体从管网的进口流入管网；管网内的流体从出口排出管网，进入环境空间。因此开式管网和环境空间是水力相关的。•闭式管网与外界环境空间在流体流动方面是隔绝的，管网没有供管内流体与环境空间相通的进出口，它的源和汇通常是同一个有限的封闭空间。管网内流体与环境空间之间是水力无关的.（4）枝状管网与环状管网•根据流动路径的确定性可分为枝状管网与环状管网。•枝状管网：管网的任一管段的流向都是确定的、惟一的。•环状管网：管网中有的管段的流动方向是不确定的，存在两种可能性。（5）异程式管网与同程式管网异程式管网：各环路之间的流程长度有显著差异。同程式管网：各环路之间的流程长度没有显著差异1.4.3管网之间的连接方式直接连接的管网：流体穿越各级管网之间的分界。各级管网之间水力相关（管网之间压力和流速等水力参数产生相互影响）同时也热力相关（管网之间的流体温度等热力参数相互影响）。间接连接的管网流体不能穿越各级管网之间的分界。各级管网之间水力无关（管网之间压力和流速等水力参数产生不相互影响）不同级管网内的流体不直接接触。各级管网之间热力相关（各级管网内的流体可进行热交换）.第二章气体输配管网水力特征与水力计算重力流管网：U形管道内的重力流与管道外的空气密度无关，即密度大者向下流动，小者向上流动。对闭式管网，无机械循环时，流动动力取决于竖管段的密度差与所对应高差之积成正比。压力流管网a）当管段中无外界动力输入时，下游断面的全压总是低于上游断面b)动压与静压是可以相互转换的。管网水力计算主要目的：根据要求的流量分配G，确定管网的各段管径d（或断面尺寸）和阻力ΔP，进而确定匹配管网的动力设备（风机、水泵等）的型号。或者根据已定的动力设备，确定保证流量分配G的管道尺寸d。假定流速法：先按技术经济要求选定管内流速v,再结合所需输送的流量G，确定管道断面尺寸d，进而计算管道阻力。（v---d）压损平均法：将已知总作用水头ΔP，按管道长度平均分配给每一管段，再根据每一管段的流量G，确定管道断面尺寸d。环状管网水力计算常用此法。(ΔP---d)静压复得法：分段降低流速，维持恒静压，从而确定管道断面尺寸d。a.流速当量直径定义：假设圆形风管与矩形风管中的空气流速v相等，并且两者单位长度的摩擦阻力也相等，则该圆形风管直径就称为此矩形风管的流速当量直径（或水力直径）即由DV和v,求出Rm,查图2-3-1进行计算b.流量当量直径定义：两种管道流量相同，单位长度摩阻相同，则圆管直径即为矩形管的流量当量直径，用DL表示阻力局部阻力系数要与相应的流速（动压）对应。对三通而言，一般为：baabDV2B.实现均匀送风的基本条件对孔口面积相同的均匀送风管道，均匀送风要满足1）保持各侧孔出流量相等，2)使孔口出流方向尽量与风道壁面垂直。满足这两个要求的条件是:a、各侧孔静压Pj相等（使得两侧孔的动压降等于两侧孔间的阻力）b、各侧孔流量系数μ相等；c、增大出流角α(大于600，接近900)（使Δpj/pd3.0(Vj/Vd1.73).）第三章液体输配管网水力特征与水力计算3.1.1.1重力循环液体管网的工作原理和作用压力小结：在双管系统中，由于各层散热器与锅炉的高差不同，形成上层作用压力大，下层压力小的现象。容易使流量分配不均，出现上热下冷的现象。在同一竖向的各层房间出现上、下层冷热不匀的现象，使室温不符合设计要求的温度，而通常称作系统垂直失调。垂直失调是由于通过各层的循环作用压力不同而出现的；层数越多，上下层的作用压力差值越大，垂直失调就会越严重。ghgHP22在单管系统中，各层散热器的进出口水温不相同，越在下层，进水温度越低。单管系统，由于立管的供水温度不符合设计要求，也会出现垂直失调现象。在单管系统垂直失调的原因，不是由于各层作用压力的不同，而是由于各层散热器的传热系数K随各层散热器平均计算温度差的变化程度不同而引起的。例题NiiiiNigiihgHghP111)()()(282283286.086.0ttQttQQQLgjjgGhgNijjgittQQtt需要用到经济比摩阻，对采暖系统一般取60~120Pa/m（假定流速法）；由以上可计算出最不利环路总阻力损失，而后进行平衡计算，要求最不利环路与各并联环路相对差额≤±15%机械循环室内采暖管网的资用压力往往比较大,此时,按资用压力计算得出的最不利环路的平均比摩阻较大，按此选用管径，造成管内流速高、噪音大，且其他环路难于平衡。故一般按控制比摩阻60～120Pa/m进行计算，剩余压力靠入口减压装置消耗。室内采暖管道水力计算热网水力计算步骤：①选定主干线（最不利环路），编号并标明流量和长度。②依据主干线经济比摩阻（30~70Pa/m),确定管径，计算总阻力。③对各并联环路进行平衡。DN≥400mm的管道控制流速不得超过3.5m/s.DN＜400mm的管道控制其比摩阻不得超过300Pa/m.通过管径调整不能平衡的管路，剩余压头用调压板、调节阀等消除。第四章多相流管网水力特征与水力计算（1）流动特点1）水量、气压随时间变化幅度大。2）流速随空间变化剧烈。横支管进入立管，流速激增，水、气混合；立管进入横总管，流速急降，水、气分离（2）水封水封高度一般为50~100mm水封破坏原因：A.自虹吸损失（卫生设备瞬时大量排水，造成存水弯的虹吸现象）B.诱导虹吸损失(其它卫生器具器量排时形成负压)C.静态损失，蒸发失水（长时间不用）（2）排水立管中水流流动状态1）附壁螺旋流。排水量较小，立管中心气流仍旧正常，气压较稳定。这种状态