流圖輸配管網(wǎng)第1章講課

1、流體輸配管網(wǎng)流體輸配管網(wǎng)Fluid Transmission and Distribution Network主講：李孔清主講：李孔清 龔光彩龔光彩Lecturer: Dr. Li Kongqing機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社“流體輸配管網(wǎng)流體輸配管網(wǎng)”釋義釋義 流體(Fluidsliquids or gases)：具有流動(dòng)性的物質(zhì) 輸配(Transmission and Distribution) ：按要求輸送、分配 管網(wǎng)(Pipeline Network)：管道（流體流動(dòng)的通道）相互連接形成網(wǎng)絡(luò) 錯(cuò)誤：流水輸配管網(wǎng)；流體輸送管網(wǎng)；流體輸配管道課程性質(zhì)及與其他課程的聯(lián)系課程性質(zhì)及與其他課程的

2、聯(lián)系n1、專(zhuān)業(yè)平臺(tái)課（專(zhuān)業(yè)核心技術(shù)基礎(chǔ)課）n2、以流體力學(xué)為主要理論基礎(chǔ)；是學(xué)習(xí)暖通空調(diào)、供熱工程、建筑給排水、燃?xì)夤?yīng)等專(zhuān)業(yè)技術(shù)課的核心基礎(chǔ)。n3、全國(guó)注冊(cè)公用設(shè)備工程師考試科目課程的學(xué)習(xí)任務(wù)課程的學(xué)習(xí)任務(wù)o 通過(guò)各種教學(xué)環(huán)節(jié)，掌握暖通空調(diào)工程、城市燃?xì)夤こ?、供熱工程、建筑給排水工程、建筑消防工程、工廠動(dòng)力工程等各類(lèi)工程中的流體輸配管網(wǎng)的基本原理與技術(shù)。掌握進(jìn)行管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試和調(diào)節(jié)的基本理論和方法，并形成初步的工程實(shí)踐能力。能夠正確應(yīng)用設(shè)計(jì)手冊(cè)和參考資料進(jìn)行上述管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、調(diào)試和調(diào)節(jié)，并為從事其它大型、復(fù)雜管網(wǎng)工程的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理打下初步基礎(chǔ)。o 管網(wǎng)設(shè)計(jì)：確定管網(wǎng)形式、流通斷面；匹

3、配動(dòng)力；確定管網(wǎng)調(diào)節(jié)方案并設(shè)置相應(yīng)的裝置。課程的學(xué)習(xí)方法和要求課程的學(xué)習(xí)方法和要求o 教師指導(dǎo)和學(xué)生自學(xué)相結(jié)合。以學(xué)生自學(xué)為主。o 自學(xué)方法：閱讀參考書(shū)、做習(xí)題、觀察分析實(shí)際管網(wǎng)、做實(shí)驗(yàn)。o 課堂要求：認(rèn)真聽(tīng)講，不得干擾老師講課和其他同學(xué)聽(tīng)課。教材與參考書(shū)：o流體輸配管網(wǎng)流體輸配管網(wǎng) （第二版）龔光彩（第二版）龔光彩 主編主編 o流體輸配管網(wǎng) （第二版）付祥釗 主編 o工業(yè)通風(fēng) （第二版）孫一堅(jiān) 主編o供熱工程 （第三版）賀平 孫剛 主編o建筑給排水工程（第四版）王增長(zhǎng) 主編o燃?xì)廨斉?（第三版）段常貴 主編o暖通空調(diào) （第一版）陸亞俊 主編o簡(jiǎn)明供熱設(shè)計(jì)手冊(cè) （第一版）李岱森 主編o簡(jiǎn)明通風(fēng)

4、設(shè)計(jì)手冊(cè) （第一版）孫一堅(jiān) 主編o簡(jiǎn)明空調(diào)設(shè)計(jì)手冊(cè) （第一版）趙榮義 主編o建筑燃?xì)庠O(shè)計(jì)手冊(cè) （第一版）袁國(guó)汀 主編教材與參考書(shū)(續(xù))：o采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50019-2003o城市熱力網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范 CJJ34-2002o城市燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范 GB50028-93（2002年版）o建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50015-2003o工業(yè)金屬管道設(shè)計(jì)規(guī)范 GB50316-2000o暖通空調(diào)雜志o煤氣與熱力雜志o給水排水雜志第1章 流體輸配管網(wǎng)型式與裝置自然界中的流體輸配管網(wǎng)：o人體呼吸系統(tǒng)o血液循環(huán)系統(tǒng)o植物水分輸配系統(tǒng)o江河水系工程中的流體輸配管網(wǎng)：o西氣東輸o南水北調(diào)o城市供熱、給水排水

5、、燃?xì)鈕建筑物采暖、上下水、燃?xì)?、空調(diào)送排風(fēng)、空調(diào)冷凍水與冷卻水o工廠通風(fēng)輸配工程與技術(shù)（古老的課題） 都江堰水利工程資料來(lái)源: From: 都江堰水利工程 李冰父子 魚(yú)嘴分水工程飛沙堰”溢洪道 寶 瓶 口 1.1 舉例認(rèn)識(shí)管網(wǎng)舉例認(rèn)識(shí)管網(wǎng)o 1.1.1 居民樓廚房排煙管網(wǎng)居民樓廚房排煙管網(wǎng)廚房廚房平面圖油煙機(jī)煙道1 油煙機(jī)排煙罩收集煙氣2 風(fēng)機(jī)抽煙和排煙3 單向閥防止煙氣倒流4 管道引導(dǎo)煙氣流動(dòng)路徑5 風(fēng)帽防止雨水1F7F13452系統(tǒng)圖該管網(wǎng)組成與功能分析該管網(wǎng)的特點(diǎn)：1 流體種類(lèi)：氣體，極少量

6、液體2 管網(wǎng)型式：o 管內(nèi)流體與環(huán)境（大氣）的關(guān)系：開(kāi)式o 每個(gè)支路管道流向的確定性：枝狀o 管道中流體的分流與匯流：匯流歸納：流體輸配管網(wǎng)的組成o 流體的源和匯o 管道o 動(dòng)力裝置o 調(diào)控裝置o 末端裝置o 其他附屬設(shè)備1.1.2 西氣東輸接續(xù)天然氣管網(wǎng)西氣東輸接續(xù)天然氣管網(wǎng) 該管網(wǎng)的特點(diǎn)：該管網(wǎng)的特點(diǎn)：n1 按照壓力不同分級(jí)，不同的場(chǎng)合應(yīng)用不同的壓力級(jí)別。n2 城區(qū)管網(wǎng)的一些管線構(gòu)成環(huán)狀。n3上下級(jí)管網(wǎng)相互影響。n4是一個(gè)開(kāi)式管網(wǎng)。1234重力循環(huán)熱水采暖1.1.3 重力循環(huán)熱水采暖管網(wǎng)重力循環(huán)熱水采暖管網(wǎng)熱源膨脹水箱散熱器管道該管網(wǎng)的特點(diǎn)：該管網(wǎng)的特點(diǎn)：n重力作用形成管網(wǎng)中流體流動(dòng)的動(dòng)力

7、。（思考：空調(diào)冷凍水系統(tǒng)能否依靠自然循環(huán)？）n枝狀管網(wǎng) （注意：“閉合”不一定是“環(huán)狀”）n閉式管網(wǎng)（同程與異程）n1熱源(蒸汽鍋爐)n2疏水器n3散熱器n4管道1432蒸汽采暖管網(wǎng)1.1.4 蒸汽采暖管網(wǎng)蒸汽采暖管網(wǎng)該管網(wǎng)的特點(diǎn)：n1 介質(zhì)：汽體、汽液混合、液體（分析在管網(wǎng)不同位置的流體種類(lèi)及占主導(dǎo)地位的流體）n2 既有分流，又有匯流n3 枝狀管網(wǎng)1.1.5 氣力物料輸送管網(wǎng)氣力物料輸送管網(wǎng)河船吸口管道分離器倉(cāng)庫(kù)風(fēng)機(jī)氣力物料輸送管網(wǎng)該管網(wǎng)的特點(diǎn)：n氣固兩相流，固體顆粒是流動(dòng)的阻礙。n風(fēng)速要求高，流動(dòng)阻力大，風(fēng)機(jī)的壓力要求大。n輸送距離有限。1.1.5 熱水供熱管網(wǎng)系統(tǒng)熱水供熱管網(wǎng)系統(tǒng)1熱源2

8、循環(huán)水泵3補(bǔ)水泵4壓力調(diào)節(jié)閥5散熱器6噴射泵7混合水泵8熱交換器9用戶循環(huán)水泵10膨脹水箱該管網(wǎng)的特點(diǎn)：上下級(jí)管網(wǎng)的連接一級(jí)管網(wǎng) 集中供熱管網(wǎng) （外網(wǎng)）二級(jí)管網(wǎng) 用戶采暖管網(wǎng) （內(nèi)網(wǎng)）兩級(jí)管網(wǎng)之間的連接方式：(a)直接連接(b)裝噴射泵直接連接(c)裝混合水泵直接連接(d)裝換熱器間接連接不同級(jí)管網(wǎng)之間的水力相關(guān)性o 水力相關(guān)性的概念“水水”泛指流體；泛指流體；“水力水力”指流體流動(dòng)時(shí)的一些力學(xué)性質(zhì)，指流體流動(dòng)時(shí)的一些力學(xué)性質(zhì)，主要是壓力、速度等。主要是壓力、速度等?！跋嚓P(guān)相關(guān)”指上下級(jí)管網(wǎng)之間的壓力、速度相互影響；指上下級(jí)管網(wǎng)之間的壓力、速度相互影響；“無(wú)無(wú)關(guān)關(guān)”指上下級(jí)管網(wǎng)之間壓力、速度不

9、相互影響。指上下級(jí)管網(wǎng)之間壓力、速度不相互影響。o 直接連接的上下級(jí)管網(wǎng)是水力相關(guān)的，間接連接則水力無(wú)關(guān)。o 注意：水力無(wú)關(guān)的管網(wǎng)“熱力相關(guān)”。1.2 小結(jié)小結(jié)o1.2.1 流體輸配管網(wǎng)的基本功能與基本組流體輸配管網(wǎng)的基本功能與基本組成成o基本功能從“源”取得流體，通過(guò)管道輸送，按照要求將流量分配給用戶的末端裝置；從末端裝置處按照要求收集流體，通過(guò)管道，將其輸送到“匯”。o基本組成：末端裝置 從管道中取得一定量的流體，或?qū)⒁欢康牧黧w送入管道。如：排風(fēng)罩、散熱器、送風(fēng)口、燃?xì)庹?；衛(wèi)生器具、配水龍頭等。o基本組成：管道在“源”和“匯”之間，給流體流動(dòng)以路徑，引導(dǎo)流體流動(dòng)?；窘M成o 基本組成：動(dòng)

10、力 來(lái)源于來(lái)源于“源源” 如鍋爐；儲(chǔ)氣罐的壓力；上級(jí)管網(wǎng)的壓力； 來(lái)源于重力來(lái)源于重力 如自然循環(huán)熱水采暖；建筑排水； 來(lái)源于機(jī)械動(dòng)力水泵與風(fēng)機(jī)來(lái)源于機(jī)械動(dòng)力水泵與風(fēng)機(jī) 機(jī)械通風(fēng)、城市供熱、城市給水等，應(yīng)用廣泛。o 調(diào)控設(shè)備 調(diào)節(jié)閥、關(guān)斷閥o 安全、計(jì)量裝置 安全閥、報(bào)警器、流量計(jì)、溫度計(jì)、壓力表等o 其他裝置與設(shè)備 膨脹水箱、排氣裝置、疏水器、過(guò)濾器等其他裝置：1.2.2 流體輸配管網(wǎng)的分類(lèi)流體輸配管網(wǎng)的分類(lèi)o 單相流與多相流管網(wǎng)o 重力驅(qū)動(dòng)與壓力驅(qū)動(dòng)管網(wǎng)o 開(kāi)式與閉式管網(wǎng)o 枝狀與環(huán)狀管網(wǎng)o 異程式管網(wǎng)與同程式

11、管網(wǎng)1.2.3 多級(jí)管網(wǎng)之間的連接方式多級(jí)管網(wǎng)之間的連接方式o 直接連接水力相關(guān)o 間接連接水力無(wú)關(guān)第一章第一章 課后要求課后要求o 完成習(xí)題o 仔細(xì)閱讀并理解教材內(nèi)容o 閱讀參考書(shū)gVDLfhL22),(eDVff達(dá)西魏斯巴赫公式 (Darcy-Weisbach equation)F is friction factor(摩擦阻力系數(shù)) which depends on the various quantities that affect the flow, written as),(DeVDffAfter dimensional analysis:Def7

12、. 3ln86. 018 . 0Reln86. 01ffColebrook equationsfDefRe51. 27 . 3ln86. 01Smooth pipe flow:Completely turbulent zone:Transition zoneFrom: “摩擦和碰撞這二者僅僅在程度上有所不同。摩擦可以看作集中于一個(gè)瞬間和一個(gè)地方的摩擦。摩擦是緩慢的碰撞，碰撞是激烈的摩擦”恩格斯：自然辯證法，人民出版社1971年第90頁(yè) Water at 60 is transport for 1500m in a 40mm-diameter wrought iron horizontal pi

13、pe with a flow 0.1m3/s,0.4m3/s, 0.9m3/s. Calculate the pressure drop over the 1500m length of pipe. Solution (a)The average velocity 途泄流量(Passers-by discharge) 轉(zhuǎn)輸流量(Transfer flow) 邊坡系數(shù)(Slope coefficient)yxJCRv v平均流速(m/s)R水力半徑(m)J水力坡度C水流的流速系數(shù)。它與水力半徑、渠道粗糙度等因素相關(guān)RJCv v平均流速(m/s)R水力半徑(m)J水力坡度C水流的流速系數(shù)，稱(chēng)為謝才

14、系數(shù)K流量模數(shù)JKRJACAvqv2/13/21JRnv JKJRnAAvqv2/13/21n渠道的粗糙系數(shù)，見(jiàn)表1-4R水力半徑(m)J水力坡度6/11RnC 參考：參考：曼寧公式與水利科學(xué)曼寧公式與水利科學(xué)(上上)（討論稿）（討論稿）yRnC1使用條件0.1mR3m0.011n 0.04010. 075. 013. 05 . 2nRnyhmhbA)( mhhAb221212mhmhhAmhb水力最優(yōu)斷面是A一定時(shí)濕周最小的斷面。 01222mmhAdhd)1(22mmhbh212)(2hmhbhmhbARh)1(22mmhbh水力最優(yōu)斷面的寬深比(表1-5）minmax渠道中的不沖允許流速

15、max它的大小決定于土質(zhì)情況，即土壤種類(lèi)、顆粒大小和密實(shí)程度，或決定于渠道的襯砌材料，以及渠中流量等因素。 n驗(yàn)算渠道的輸水能力n決定渠道底坡 n決定渠道斷面尺寸 JKiKRiACAvqVVq即已知m、b、h0、n和i ，求其輸水能力K22KqiV 設(shè)計(jì)渠道底坡時(shí)，一般已知土壤或護(hù)面材料、設(shè)計(jì)流量以及斷面的幾何尺寸，即已知n、qV和m、b、h0各量，求所需要的底坡先算出流量模數(shù) 3/23/52/12/16/12/16/1)(1)(1(nAiiAAnARiRnARiACqV2)sin(82ddA)()()()(),(sin05. 02sin83/23/53/82/13/23/522/13/23/

16、52/1ddfnfifdnifndidndinAiqV 當(dāng)i,n,d一定時(shí)流量qv僅為過(guò)水?dāng)嗝娴某錆M角的函數(shù) 水力半徑0)sin(3/23/5dd0sin32cos351308hdh95. 03/23/22/12/16/12/16/1)(1)(1(nAiiAAnRiRnRiCv2)sin(82ddA)()()()(),(sin105. 02sin83/23/22/13/23/222/13/23/22/1ddfnfifdnifndidndinAiv 當(dāng)i,n,d一定時(shí)流量qv僅為過(guò)水?dāng)嗝娴某錆M角的函數(shù) 0sin13/2ddtan03257dh81. 0)()()()(sin05. 03/23/53/82/1ddfnfifndiqV3/213/5113/82/1,sin05. 01ndiqV3/