氣體輸配管網(wǎng)的水力特征與水力計(jì)算

1、1-2斷面的能量方程斷面的能量方程 靜壓靜壓 位壓位壓 動(dòng)壓動(dòng)壓 21 2 2 2 12 2 1 1 2 )( 2 P v P HHg v p j aj H2 H1 1 2 當(dāng)1斷面和2斷面位于位 于進(jìn)口和出口處，這時(shí) 靜壓均為0。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： 2112a P)HH)(g 以廚房排煙管網(wǎng)為例，以廚房排煙管網(wǎng)為例， 當(dāng)沒(méi)有開(kāi)啟排風(fēng)機(jī)、當(dāng)沒(méi)有開(kāi)啟排風(fēng)機(jī)、 且未設(shè)防倒流閥，夏且未設(shè)防倒流閥，夏 季豎井中密度低，室季豎井中密度低，室 外空氣經(jīng)豎井進(jìn)入室外空氣經(jīng)豎井進(jìn)入室 內(nèi)；冬季豎井溫度高，內(nèi)；冬季豎井溫度高， 室內(nèi)空氣進(jìn)入豎井室內(nèi)空氣進(jìn)入豎井。 上式表明：流

2、動(dòng)阻力 依靠位壓（即重力的 作用）克服。流動(dòng)方 向取決于管內(nèi)外的密 度差。 1F 7F 1 3 4 5 2 系統(tǒng)圖 （2）U型管道內(nèi)的重力流 通過(guò)列寫(xiě)斷面1-D、斷面D-2 的能量方程，綜合后得到： D 12 H1 H2 21 P 211221 P)HH)(g 注意：斷面1和2分別在進(jìn)口和出 口外； 包含了進(jìn)口阻力損失 和出口阻力損失。 （2）U型管道內(nèi)的重力流 進(jìn)出口位于相同標(biāo)高時(shí)，流 動(dòng)動(dòng)力是豎管內(nèi)的密度差與 高差的乘積，與管外大氣密 度無(wú)關(guān)。 流動(dòng)方向取決于豎管內(nèi)密度 的相對(duì)大小。 請(qǐng)分析1、2斷面高差不等 的情況。 D 12 H1 H2 211221 P)HH)(g （3）閉式管道內(nèi)的

3、重力流 211221 P)HH)(g 具有與進(jìn)出口斷面 等高的U型重力流 豎管相同的水力特 征。 H1 H2 2.1.2 氣體壓力管流水力特征 2.1.3 壓力和重力綜合作用下的氣體管流水力特征壓力和重力綜合作用下的氣體管流水力特征 l若壓力（若壓力（Pq1Pq2）驅(qū)動(dòng)的）驅(qū)動(dòng)的流動(dòng)流動(dòng)方向與位方向與位 壓一致，則二者綜合作用加強(qiáng)管內(nèi)氣體流壓一致，則二者綜合作用加強(qiáng)管內(nèi)氣體流 動(dòng)，若驅(qū)動(dòng)方向相反，則由絕對(duì)值大者決動(dòng)，若驅(qū)動(dòng)方向相反，則由絕對(duì)值大者決 定管流方向；絕對(duì)值小者實(shí)際上成為另加定管流方向；絕對(duì)值小者實(shí)際上成為另加 流動(dòng)阻力。流動(dòng)阻力。 如空調(diào)建筑裝有排氣風(fēng)機(jī)的衛(wèi)生間排氣豎如空調(diào)建筑裝有

4、排氣風(fēng)機(jī)的衛(wèi)生間排氣豎 井，冬季在位壓的輔助作用下，排氣能力井，冬季在位壓的輔助作用下，排氣能力 明顯加強(qiáng)；夏季排氣風(fēng)機(jī)除克服豎井的阻明顯加強(qiáng)；夏季排氣風(fēng)機(jī)除克服豎井的阻 力時(shí)，還要克服位壓，排氣能力削弱，尤力時(shí)，還要克服位壓，排氣能力削弱，尤 其是高層建筑。其是高層建筑。 2.2 流體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算的基本原理和方法流體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算的基本原理和方法 水力計(jì)算水力計(jì)算：設(shè)計(jì)計(jì)算；校核計(jì)算 設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算：根據(jù)要求的流量分配，確定管網(wǎng)的各 段管徑（或斷面尺寸）和阻力。對(duì)枝狀管外，求 得管網(wǎng)特性曲線(xiàn)，為匹配管網(wǎng)動(dòng)力設(shè)備準(zhǔn)備好條 件，進(jìn)而確定動(dòng)力設(shè)備（風(fēng)機(jī)、水泵等）的型號(hào)。 校核計(jì)算校核計(jì)算：

5、根據(jù)已定的動(dòng)力設(shè)備，確定保證流量 輸配的管道尺寸；或者根據(jù)已定的管道尺寸，確 定保證流量輸配的動(dòng)力設(shè)備。 水力計(jì)算是流體輸配管網(wǎng)設(shè)計(jì)及其運(yùn)行質(zhì)量保證 的基本手段。 2.2 流體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算的基本原理和方法流體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算的基本原理和方法 設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算 已知：管網(wǎng)系統(tǒng)的布置；各末端設(shè)備的風(fēng)已知：管網(wǎng)系統(tǒng)的布置；各末端設(shè)備的風(fēng) 量；量； 確定：風(fēng)道的斷面尺寸；風(fēng)道的阻力；選確定：風(fēng)道的斷面尺寸；風(fēng)道的阻力；選 擇合適的動(dòng)力設(shè)備（風(fēng)機(jī)型號(hào)及其匹配的擇合適的動(dòng)力設(shè)備（風(fēng)機(jī)型號(hào)及其匹配的 電機(jī)功率）。電機(jī)功率）。 2.2 流體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算的基本原理和方法流體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算的基本原理和方

6、法 校核計(jì)算校核計(jì)算 已知：管網(wǎng)系統(tǒng)的布置；風(fēng)道斷面的尺寸；已知：管網(wǎng)系統(tǒng)的布置；風(fēng)道斷面的尺寸； 通風(fēng)系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備；通風(fēng)系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備； 確定：各末端設(shè)備的風(fēng)量是否滿(mǎn)足要求；確定：各末端設(shè)備的風(fēng)量是否滿(mǎn)足要求； 動(dòng)力匹配是否合理。動(dòng)力匹配是否合理。 水力計(jì)算的基本理論依據(jù)：流體力學(xué)一元流動(dòng)連 續(xù)性方程、能量方程及串、并聯(lián)管路流動(dòng)規(guī)律。 管網(wǎng)的流動(dòng)動(dòng)力等于管網(wǎng)流動(dòng)總阻力。 若干管段串聯(lián)后的阻力，等于各管段阻力之和； 各并聯(lián)管段的起點(diǎn)（終點(diǎn)）相同，具有相同的壓 力。不包含動(dòng)力源的并聯(lián)管段，阻力應(yīng)相等。 管段阻力是構(gòu)成管網(wǎng)阻力的基本單元。流體力學(xué) 已經(jīng)揭示，管段中的流體流動(dòng)過(guò)程中的阻力有兩 種，

7、一種是摩擦阻力，也稱(chēng)為沿程阻力；另一種 是局部阻力。 水力計(jì)算的基本原理：水力計(jì)算的基本原理： 2.2.1 摩擦阻力計(jì)算摩擦阻力計(jì)算 摩擦阻力系數(shù) 說(shuō)明：說(shuō)明： 工程上常根據(jù)自身的工程特點(diǎn)，編制相應(yīng) 的計(jì)算圖表幫助計(jì)算。 任何計(jì)算公式或圖表，都有其制圖條件和 使用范圍，使用時(shí)要特別注意。 當(dāng)工程條件與得出公式或圖表的條件有差 異時(shí)，常采用修正的方法。 如密度和黏度 修正、溫度和熱交換修正以及管壁粗糙度 修正等。 圖2-3-1制圖條件： 標(biāo)準(zhǔn)大氣壓； T=20； 密度1.204kg/m3； 運(yùn)動(dòng)黏度： 15.0610-6m2/s； 粗糙度k=0.15mm； 圓形截面風(fēng)管。 修正方法：教材P54公

8、式 （2-3-3）（2-3-9） 2.2.1 局部阻力計(jì)算局部阻力計(jì)算 產(chǎn)生原因： 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，引起能量損失。 局部阻力基本計(jì)算公式： 2 2 v P 局部阻力系數(shù)： 局部阻力處，流動(dòng)處于阻力平方區(qū)。局部阻力系 數(shù)只與幾何形狀有關(guān)。 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 的局部阻力在不同的場(chǎng)合有不同的阻力系數(shù)值。 局部阻力系數(shù)值通過(guò)一般實(shí)驗(yàn)獲得。 局部阻力系數(shù)值總是與所指的斷面動(dòng)壓對(duì)應(yīng)的， 使用時(shí)必須注意。 各工程設(shè)計(jì)手冊(cè)給出了常用的局部阻力系數(shù)。 課外興趣作業(yè)1： 開(kāi)發(fā)單相流管網(wǎng)水力計(jì)算的通用軟件。

9、基本要求： 1）基本具備完成本專(zhuān)業(yè)工程中常見(jiàn)的通風(fēng)空 調(diào)管網(wǎng)（氣體輸配）、供熱空調(diào)管網(wǎng)（液體 輸配）的設(shè)計(jì)性水力計(jì)算； 2）界面友好，使用方便； 3）具有完整的使用說(shuō)明，包含計(jì)算實(shí)例。 2.2.3 常用的水力計(jì)算方法 假定流速法 壓損平均法 靜壓復(fù)得法 假定流速法的特點(diǎn) 先按技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求選定管內(nèi)流速，再結(jié)合 所需輸送的流量，確定管道斷面尺寸，進(jìn) 而計(jì)算管道阻力,得出需要的作用壓力。 假定流速法適用于作用壓力未知的情況。 假定流速法的基本步驟： （1）繪制管網(wǎng)軸測(cè)圖，對(duì)各管段進(jìn)行編號(hào)，標(biāo)出長(zhǎng)度和流量，確定最不利環(huán) 路。 （2）合理確定最不利環(huán)路各管段的管內(nèi)流體流速。 （3）根據(jù)各管段的流量和確定

10、的流速，確定最不利環(huán)路各管段的斷面尺寸。 （4）計(jì)算最不利環(huán)路各管段的阻力。 （5）平衡并聯(lián)管路。確定并聯(lián)管路的管徑，使各并聯(lián)管路的計(jì)算阻力與各自 的資用壓力相等，可用壓損平均法計(jì)算。這是保證流量按要求分配的關(guān)鍵。 若并聯(lián)管路計(jì)算阻力與各自的資用壓力不相等，在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，管網(wǎng)會(huì)自 動(dòng)調(diào)整各并聯(lián)管路流量，使并聯(lián)管路的實(shí)際流動(dòng)阻力與各自的資用壓力相 等。這時(shí)各并聯(lián)管路的流量不是要求的流量。 （6）計(jì)算管網(wǎng)的總阻力，求取管網(wǎng)特性曲線(xiàn)。 （7）根據(jù)管網(wǎng)特性曲線(xiàn)、所要求輸送的總流量以及所輸送流體的種類(lèi)、性質(zhì) 等諸因素，綜合考慮為管網(wǎng)匹配動(dòng)力設(shè)備（風(fēng)機(jī)、水泵等），確定動(dòng)力設(shè) 備所需的參數(shù)。 壓損平均法的特

11、點(diǎn) 將已定的總作用壓力，按干管長(zhǎng)度平均分 配給每一管段，以此確定管段阻力，再根 據(jù)每一管段的流量確定管道斷面尺寸。當(dāng) 管道系統(tǒng)的動(dòng)力已定時(shí)進(jìn)行水力計(jì)算，此 法較為方便。當(dāng)然，也可按其他技術(shù)經(jīng)濟(jì) 性更好的方法將已定作用壓力分配給各管 段。 壓損平均法的基本步驟： （1）繪制管網(wǎng)軸測(cè)圖，對(duì)各管段進(jìn)行編號(hào)，標(biāo) 出長(zhǎng)度和流量，確定最不利環(huán)路。 （2）根據(jù)確定的最不利環(huán)路的資用動(dòng)力，計(jì)算 最不利環(huán)路單位管長(zhǎng)的壓力損失。 （3）根據(jù)最不利環(huán)路單位管長(zhǎng)壓力損失和各管 段流量，確定其各管段管徑或斷面尺寸。 （4）確定其他支路的資用動(dòng)力，計(jì)算單位管長(zhǎng) 的壓力損失。 （5）根據(jù)各支路單位管長(zhǎng)壓力損失和各管段流 量

12、，確定其他各管段管徑。 資用動(dòng)力已 知的情況 靜壓復(fù)得法的特點(diǎn) 通過(guò)調(diào)整管道斷面尺寸，維持管道在 不同斷面處的管內(nèi)靜壓。送風(fēng)管道若 要求各個(gè)風(fēng)口風(fēng)量均勻，常用此方法 保證要求的風(fēng)口風(fēng)速。 靜壓復(fù)得法的基本步驟 ： 不論采用何種方法，水力計(jì)算前必須完成管 網(wǎng)系統(tǒng)和設(shè)備的布置，確定管道材料及每個(gè) 管段的流量，然后循著各種方法所要求的步 驟進(jìn)行計(jì)算。 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。 說(shuō)明：說(shuō)明： 2.3.1 通風(fēng)空調(diào)工程氣體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算通風(fēng)空調(diào)工程氣體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算 以通風(fēng)空調(diào)工程的空氣輸配管網(wǎng)為例，學(xué) 習(xí)開(kāi)式枝狀氣體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算的具體 方法。設(shè)計(jì)

13、計(jì)算要確定管徑和動(dòng)力大小， 主要采用假定流速法。 需先完成空氣輸配管網(wǎng)的布置，確定設(shè)備 和各送排風(fēng)點(diǎn)位置的確定；各送排風(fēng)點(diǎn)要 求的風(fēng)量；管道布置、各管段的輸送風(fēng)量。 制作風(fēng)管的水力計(jì)算表格。 【例2-3】 圖2-3-2所示的通風(fēng)除塵管網(wǎng)。風(fēng)管用鋼板 制作，輸送含有輕礦物粉塵的空氣,氣體溫 度為常溫。當(dāng)?shù)貧鈮航咏鼧?biāo)準(zhǔn)大氣壓力。 除塵器清灰前阻力Pc=1200Pa。對(duì)該管網(wǎng) 進(jìn)行水力計(jì)算，獲得管網(wǎng)特性曲線(xiàn)。 計(jì)算表格格式見(jiàn)表2-3-5。 同學(xué)們可利用 電子表格(Excel)進(jìn)行制作。 2.3.1.1 確定最不利環(huán)路的管內(nèi)流速和管道斷面尺寸確定最不利環(huán)路的管內(nèi)流速和管道斷面尺寸 （1）繪制風(fēng)管系統(tǒng)軸

14、測(cè)圖，并劃分管段，對(duì)各 管段進(jìn)行編號(hào)，標(biāo)注其長(zhǎng)度和設(shè)計(jì)風(fēng)量。 管段：管內(nèi)流量和管道斷面均不變化。管 段長(zhǎng)度按中心線(xiàn)長(zhǎng)度計(jì)算，不扣除管件（如 三通、彎頭）本身的長(zhǎng)度。 圖2-3-2 通風(fēng)除塵管網(wǎng)軸測(cè)圖 例例2-3 （2）確定管內(nèi)流速 和管道斷面尺寸 管內(nèi)的流速對(duì)通風(fēng)、空調(diào)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性有較大的 影響，對(duì)系統(tǒng)的技術(shù)條件也有影響。流速高，風(fēng) 管斷面小，占用的空間小，材料耗用少，建造費(fèi) 用?。坏窍到y(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。若氣流中含有粉塵等， 會(huì)增加設(shè)備和管道的磨損。反之，流速低，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，風(fēng)管占用的空間也增大。流速過(guò)低會(huì)使

15、粉塵沉積而堵塞管道。因此，必須通過(guò)全面的技 術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選定合理的流速。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)較為合理的空氣流 速。 選定最不利環(huán)路，本系統(tǒng)選擇1-3-5-除塵 器-6-風(fēng)機(jī)-7為最不利環(huán)路。 解釋?zhuān)涵h(huán)路；最不利環(huán)路。 根據(jù)表2-3-3，輸送含有輕礦物粉塵的空氣 時(shí)，風(fēng)管內(nèi)最小風(fēng)速為，垂直風(fēng)管12m/s、 水平風(fēng)管14m/s。 考慮到除塵器及風(fēng)管漏風(fēng)（思考？），取 5%的漏風(fēng)系數(shù)，管段6及7的計(jì)算風(fēng)量為 63001.05=6615m3/h。 例例2-3 1包含有水平風(fēng)管，初定流速為14m/s 。管徑計(jì)算： m smhs hm D195. 0 4 /14/3600 /1500

16、 2 1 3 沒(méi)有這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，取為d=0.2m=200mm 則實(shí)際風(fēng)速為： sm m hs hm /4 .13 4 )2 . 0( /3600 /1500 v 2 3 同理確定出3、5、6、7的管內(nèi)流速和管徑。 管內(nèi)流速和管徑：管內(nèi)流速和管徑： 例例2-3 2.3.1.2 風(fēng)管摩擦阻力計(jì)算風(fēng)管摩擦阻力計(jì)算 公式計(jì)算： lRl v Rs P mml 24 2 Re 51. 2 471. 3 lg2 1 ）（ Rs K 對(duì)于圓管，4RsD 圖表計(jì)算 制成計(jì)算表或線(xiàn)算圖。圖2-3-1所示的線(xiàn)算圖，可 供計(jì)算管道阻力時(shí)使用。只要已知流量、管徑、 流速、阻力四個(gè)參數(shù)中的任意兩個(gè)，即可利用該 圖

17、求得其余的兩個(gè)參數(shù)。該圖是按過(guò)渡區(qū)的值， 在壓力B0=101.3kPa、溫度t0=20、空氣密度 0=1.204kg/m3、運(yùn)動(dòng)粘度0=15.0610-6m2/s、 管壁粗糙度K=0.15mm、圓形風(fēng)管、氣流與管壁 間無(wú)熱交換等條件下得出的。當(dāng)實(shí)際條件與上述 條件不相符時(shí)，應(yīng)進(jìn)行修正。 注意：注意： 密度、粘度修正；溫度、大氣壓力和熱交換修正；壁面粗糙度修正。密度、粘度修正；溫度、大氣壓力和熱交換修正；壁面粗糙度修正。 非圓管利用圖表引入“當(dāng)量直徑” 流速當(dāng)量直徑： 假設(shè)某一圓形風(fēng)管中的空氣流速與非圓形風(fēng)管 中的空氣流速相等，并且兩者的單位長(zhǎng)度摩擦 阻力也相等，則該圓形風(fēng)管的直徑就稱(chēng)為此矩 形

18、風(fēng)管的流速當(dāng)量直徑，以Dv表示。根據(jù)這 一定義,斷面為ab的矩形風(fēng)管的流速當(dāng)量直 徑Dv用下式計(jì)算，查表時(shí)用矩形風(fēng)管中的流 速。 ba ab Dv 2 流量當(dāng)量直徑 設(shè)某一圓形風(fēng)管中的空氣流量與非圓形風(fēng)管的 空氣流量相等，并且單位長(zhǎng)度摩擦阻力也相等， 則該圓形風(fēng)管的直徑就稱(chēng)為非圓形風(fēng)管的流量 當(dāng)量直徑，以DL表示。根據(jù)推導(dǎo)，矩形風(fēng)管的 流量當(dāng)量直徑可近似按下式計(jì)算。查表時(shí)用矩 形風(fēng)管中的流量。 25. 0 625. 0 )( )( 3 . 1 ba ab DL 查圖得管段1的比摩阻為12.5Pa/m，填入 計(jì)算表中，并計(jì)算管段的摩擦阻力。 同理查得3、5、6、7管段的比摩阻和摩擦 阻力填入計(jì)算

19、表中。 檢查是否需要修正。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(xiě)這 些參數(shù)的位置。 摩擦阻力：摩擦阻力： 例例2-3 2.3.1.3 風(fēng)管局部阻力計(jì)算 計(jì)算公式： 2 2 v P 各種管件（彎頭、三通等）的局部阻力系數(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。 各種設(shè)備的局部阻力或局部阻力系數(shù)，由設(shè)備生產(chǎn) 廠(chǎng)商提供。 局部阻力計(jì)算： （1）管段1 設(shè)備密閉罩=1.0（對(duì)應(yīng)接管動(dòng)壓） 90彎頭（R/D=1.5）一個(gè)=0.17 直流三通（13）（見(jiàn)圖2-3-3）（參見(jiàn)工業(yè)通 風(fēng)第三版p232） 根據(jù)F1+F2F3 ，=30，查得13=0.20 =1

20、.0+0.17+0.20=1.37 計(jì)算出管段1的局部阻力損失為：147.5Pa。 同理計(jì)算出3、5、6、7各管段的局部阻力，填 入表中。 例例2-3 各管段的總阻力 沿程阻力局部阻力。 2.3.1.4 并聯(lián)管路的平衡 （1）開(kāi)式管網(wǎng)的虛擬閉合 引入虛擬管路的概念，將開(kāi)式管網(wǎng)變?yōu)樘摂M的 閉式管網(wǎng)。 虛擬管路是連接開(kāi)式管網(wǎng)出口和進(jìn)口的虛設(shè)管 路，該管路中的流體為開(kāi)式管網(wǎng)出口和進(jìn)口高 度之間的環(huán)境流體，從管網(wǎng)出口流向進(jìn)口，其 水力和熱力參數(shù)都與環(huán)境流體相同，虛擬管路 的管徑趨于無(wú)限大，流動(dòng)阻力為零。 圖2-3-2 虛擬管路與流動(dòng)環(huán)路 例例2-3 （2 2）枝狀管網(wǎng)的環(huán)路、共用管路和獨(dú)用管路）枝狀管

21、網(wǎng)的環(huán)路、共用管路和獨(dú)用管路 枝狀管網(wǎng)中，管段的流向是唯一的。 以管網(wǎng)的源為起點(diǎn)，沿著管路（含虛擬管路）， 順著流向（虛擬管路中的流向是從開(kāi)式管網(wǎng)的真 實(shí)出口到真實(shí)進(jìn)口）前進(jìn)，最終必定回到起點(diǎn)。 沿途所經(jīng)過(guò)的所有管路（含虛擬管路）構(gòu)成了枝 狀管網(wǎng)的一個(gè)流動(dòng)環(huán)路。 例2-3管網(wǎng)的環(huán)路有： 1-3-5-6-7-虛擬管路1 （流動(dòng)環(huán)路I） 2-3-5-6-7-虛擬管路2 （流動(dòng)環(huán)路II） 4-5-6-7-虛擬管路4 （流動(dòng)環(huán)路III） 管段與環(huán)路之間的隸屬關(guān)系有兩種情況。其一， 共用；其二，獨(dú)用。 若某管路出現(xiàn)在兩個(gè)及以上的環(huán)路中，該管路 稱(chēng)為這些環(huán)路的共用管路，若管路只出現(xiàn)在某 環(huán)路中，該管路稱(chēng)為

22、這一環(huán)路的獨(dú)用管路。 圖2-3-2中，管段1、2、4分別是環(huán)路I、II、III 的獨(dú)用管路；管段3為環(huán)路I、II的共用管路；管 段5、6、7為環(huán)路I、II、III的共用管路。 (3)環(huán)路動(dòng)力來(lái)源 流體力學(xué)表明，管網(wǎng)中的流動(dòng)動(dòng)力有壓力、 慣性力和重力3種。在管網(wǎng)工程中，壓力稱(chēng) 為靜壓，慣性力稱(chēng)為動(dòng)壓，二者可以互相轉(zhuǎn) 換，二者之和稱(chēng)為全壓。重力則在不同的工 程中有不同的名稱(chēng)，如位壓、勢(shì)壓、熱壓等。 Giqii PPP 全壓的來(lái)源與性質(zhì) 來(lái)源于風(fēng)機(jī)水泵等流體機(jī)械。 來(lái)源于壓力容器。 來(lái)源于上級(jí)管網(wǎng)。 性質(zhì)： 在一個(gè)位置上提供，沿整個(gè)環(huán)路中起作用。 提供動(dòng)力的位置在共用管段上，則共用該 管路的所有環(huán)路

23、都獲得相同大小的全壓動(dòng) 力。 重力產(chǎn)生的環(huán)路動(dòng)力及其性質(zhì) 重力產(chǎn)生的環(huán)路動(dòng)力是在整個(gè)環(huán)路上形成 的。它作用在整個(gè)環(huán)路上。 各個(gè)環(huán)路因重力作用產(chǎn)生的環(huán)路動(dòng)力不相 同。 ii Gi dlgldgPcos （4）環(huán)路的需用壓力與資用動(dòng)力 任意環(huán)路的動(dòng)力與阻力平衡，是流體流動(dòng)的基本規(guī) 律。要實(shí)現(xiàn)要求的流量輸送與分配任務(wù)，就必須在 設(shè)計(jì)狀態(tài)，使管網(wǎng)滿(mǎn)足這一規(guī)律。如果設(shè)計(jì)計(jì)算參 數(shù)不滿(mǎn)足這一規(guī)律，管網(wǎng)運(yùn)行時(shí)會(huì)按照這一規(guī)律的 要求，改變流動(dòng)參數(shù)，來(lái)滿(mǎn)足這一規(guī)律，這樣，就 得不到需要的流量。 iGiqi PPP Giiqi PPP需用壓力： 管網(wǎng)需用壓力 一般按照“最不利環(huán)路”來(lái)確定管網(wǎng)的需 用壓力。 在有重

24、力作用的情況下，不應(yīng)只根據(jù)管路的 長(zhǎng)短和局部阻力部件的多少選定最不利環(huán)路， 而應(yīng)綜合考慮流動(dòng)阻力和重力作用，選管路 長(zhǎng)、部件多，重力推動(dòng)作用小（甚至是為負(fù)） 的環(huán)路為最不利環(huán)路。 Gzblzblq PPP 各環(huán)路的資用動(dòng)力 管網(wǎng)的需用壓力作用在所有環(huán)路的共用管 路上，則這些環(huán)路得到的全壓作用是相同 的。各環(huán)路的資用動(dòng)力為： Giqzhi PPP （5）環(huán)路資用動(dòng)力的分配 最不利環(huán)路 zbljzblj PP zblGzblq PPP 各管段分配的動(dòng)力與其流動(dòng)阻力相等，在最不 利環(huán)路計(jì)算時(shí)已經(jīng)完成了資用動(dòng)力的分配。 （5）環(huán)路資用動(dòng)力的分配 其他環(huán)路 其他環(huán)路=與最不利環(huán)路共用的管路+不與最 不利

25、環(huán)路共用的獨(dú)用管路 與最不利環(huán)路共用的管路上，分配的資用動(dòng)力 等于其流動(dòng)阻力： dzhiigi PPP igzhiid PPP ：i環(huán)路與最不利環(huán)路的共用管段的流動(dòng)阻力 ig P igi PP g 獨(dú)用管路的資用動(dòng)力： 獨(dú)用管路的壓損平衡 共用管路的阻力與資用動(dòng)力已實(shí)現(xiàn)了平衡。 要實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的流量輸配，要讓獨(dú)用管路的 阻力與資用動(dòng)力相等。 igGiqigzhiidid PPPPPPP 在設(shè)計(jì)中通過(guò)對(duì)管路幾何參數(shù)（主要是管道斷 面尺寸）的調(diào)整，改變管內(nèi)流速，來(lái)實(shí)現(xiàn)上述 要求。 并聯(lián)管路阻力平衡 管路處于并聯(lián)地位時(shí)，若它們各自所在的 環(huán)路的重力作用形成的動(dòng)力相等，則這些 并聯(lián)管路的資用動(dòng)力相等。那么

26、，它們的 阻力也應(yīng)相等。 可見(jiàn)，并聯(lián)管路阻力平衡是壓損平衡的 特例。在環(huán)路的重力作用形成的動(dòng)力相 等時(shí)適用。 igGiqigzhiidid PPPPPPP 管段2的壓損平衡 所在環(huán)路II的資用動(dòng)力： 222GGzblzblGqzh PPPPPP 管段2是II環(huán)路中不與最不利環(huán)路共用的 管段，其資用動(dòng)力： Pa 285 )12007 .999 .674 .10754( 00- 12007 .999 .674 .10754285 222222 gGGzblgzhd PPPPPPP 例例2-3 管段2的壓損平衡 按壓損平均法： Pa/m 31.7 1.56 285 2 2 m l P R d 按流量

27、0.22m3/s和比摩阻31.7Pa/m， 查線(xiàn)算圖，得： mm 126d 取標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格130mm。查圖： 156Pa Pa/m 26 m 摩擦阻力：R 速度16.7m/s，局部阻力100.9Pa 管段2的壓損平衡 在設(shè)計(jì)流量下的總阻力為256.9Pa； 資用動(dòng)力285Pa； 不平衡率： %85. 9%100 285 9 .256285 基本符合要求。按相同步驟，對(duì)管段4進(jìn)行 壓損平衡，確定其管徑。 2.3.2 均勻送風(fēng)管道設(shè)計(jì) （1）設(shè)計(jì)原理 ）（ ； 21-3-2 2 sin sin ; 2 ; 2 0000 j j j d j d d j j P fvfvafL a v v P P tga

28、 P v P v 均勻送風(fēng)管道設(shè)計(jì)原理 圖2-3-6 從條縫口吹出和吸入的速度分布 4 . 0, 0 0 0 0 0 F f fF fF PFf Ff j 要求，即“靜壓箱”送風(fēng)。小采用大 。不變，改變和 基本不變。，調(diào)節(jié)動(dòng)壓，保持不變，改變和 。在孔口設(shè)置不同的阻體不變，根據(jù)靜壓變化，、 （2）實(shí)現(xiàn)管道均勻送風(fēng)的條件 保持各個(gè)側(cè)孔靜壓相等。 保持各個(gè)側(cè)孔流量系數(shù)相等。 const L L a6 . 0, 5 . 01 . 0 , 60 0 增大出流角。 。設(shè)垂直擋板或短管出流, 0 . 3 d j P P 注意：增大出流角度除了保證出流量均勻之外， 對(duì)于送風(fēng)的作用地點(diǎn)還有重要影響。 （3）均勻送風(fēng)管道的計(jì)算方法 采用靜壓復(fù)得法。 例2-4如圖所示總風(fēng)量為8000m3/h的 圓形均勻送風(fēng)管道，采用8個(gè)等面積的側(cè) 孔送風(fēng)，孔間距為1.5m。試確定其孔口 面積、各斷面直徑及總阻力。 按照上述過(guò)程，依次確定后續(xù)各管段的斷面尺寸。 2.3.3 室內(nèi)燃?xì)夤芫W(wǎng)水力計(jì)算 （1）管段的計(jì)算流量根據(jù)負(fù)責(zé)的燃具數(shù) 目、考慮同時(shí)工作系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。 （2）屬于可壓縮氣體，摩阻計(jì)算公式