流體輸配管網(wǎng)課后習(xí)題答案詳解

流體輸配管網(wǎng)課后習(xí)題答案詳解

1-1認(rèn)真觀察1?3個(gè)不同類(lèi)型的流體輸配管網(wǎng)，繪制出管網(wǎng)系統(tǒng)軸測(cè)圖。結(jié)合第一章學(xué)習(xí)

的知識(shí)，回答以下問(wèn)題：

（1）該管網(wǎng)的作用是什么？

（2）該管網(wǎng)中流動(dòng)的流體是液體還是氣體？還是水蒸氣？是單一的一種流體還是兩種流

體共同流動(dòng)？或者是在某些地方是單一流體,而其他地方有兩種流體共同流動(dòng)的情況？如果

有兩種流體，請(qǐng)說(shuō)明管網(wǎng)不同位置的流體種類(lèi)、哪種流體是主要的。

（3）該管網(wǎng)中工作的流體是在管網(wǎng)中周而復(fù)始地循環(huán)工作，還是從某個(gè)（某些）地方進(jìn)

入該管網(wǎng)，又從其他地方流出管網(wǎng)？

（4）該管網(wǎng)中的流體與大氣相通嗎？在什么位置相通？

（5）該管網(wǎng)中的哪些位置設(shè)有閥門(mén)？它們各起什么作用？

（6）該管網(wǎng)中設(shè)有風(fēng)機(jī)（或水泵）嗎？有幾臺(tái)？它們的作用是什么？如果有多臺(tái)，請(qǐng)分

析它們之間是一種什么樣的工作關(guān)系（并聯(lián)還是串聯(lián)）？為什么要讓它們按照這種關(guān)系共同

工作？

（7）該管網(wǎng)與你所了解的其他管網(wǎng)（或其他同學(xué)繪制的管網(wǎng)）之間有哪些共同點(diǎn)？哪些

不同點(diǎn)？

答：選取教材中3個(gè)系統(tǒng)圖分析如下表：

圖圖1-1-2圖1-2-14（a）圖l-3-14（b）

號(hào)

問(wèn)輸配空氣輸配生活給水生活污水、廢水排放

（

1

）

問(wèn)氣體液體液體、氣體多相流，液

（體為主

2

）

問(wèn)從一個(gè)地方流入管網(wǎng)，其他地方流從一個(gè)地方流入管網(wǎng)，從一個(gè)地方流入管網(wǎng)，其（出

管網(wǎng)其他地方流出管網(wǎng)

3他地方流出管網(wǎng)

）

問(wèn)

（

4

）

問(wèn)

（

5

）

問(wèn)

(

6入口1及出口5與大氣相通末端水龍頭與大氣相通頂端通氣帽與大氣相通第1

章流體輸配管網(wǎng)的類(lèi)型與裝置通常在風(fēng)機(jī)進(jìn)出口附近及各送風(fēng)口處設(shè)置閥門(mén)，用于調(diào)節(jié)總

送風(fēng)量及各送風(fēng)口風(fēng)量1臺(tái)風(fēng)機(jī)，為輸送空氣提供動(dòng)力各立管底部、水泵進(jìn)出口及整個(gè)管

網(wǎng)最低處設(shè)有閥門(mén)，便于調(diào)節(jié)各管段流量和檢修時(shí)關(guān)斷或排出管網(wǎng)內(nèi)存水1臺(tái)水泵，為管

網(wǎng)內(nèi)生活給水提供動(dòng)力無(wú)閥門(mén)無(wú)風(fēng)機(jī)、無(wú)水泵

）

問(wèn)與燃?xì)夤芫W(wǎng)相比，流體介與消防給水管網(wǎng)相比，流體介質(zhì)均與氣力輸送系統(tǒng)相比，

（質(zhì)均為氣體，但管網(wǎng)中設(shè)為液體，但生活給水管網(wǎng)中末端為都是多相流管網(wǎng)，但流

7施不同。水龍頭，消防給水管網(wǎng)末端為消火體介質(zhì)的種類(lèi)及性質(zhì)

）栓。不同。

說(shuō)明：本題僅供參考，同學(xué)可根據(jù)實(shí)際觀察的管網(wǎng)進(jìn)行闡述。

1-3流體輸配管網(wǎng)有哪些基本組成部分？各有什么作用？

答：流體輸配管網(wǎng)的基本組成部分及各自作用如下表：

組成管道動(dòng)力裝置調(diào)節(jié)裝置末端裝置附屬設(shè)備

作用為流體流動(dòng)提為流體流動(dòng)調(diào)節(jié)流量，開(kāi)直接使用流體，為管網(wǎng)正常、

供流動(dòng)空間提供需要的啟/關(guān)閉管段是流體輸配管安全、高效地

動(dòng)力內(nèi)流體的流動(dòng)網(wǎng)內(nèi)流體介質(zhì)工作提供服

的服務(wù)對(duì)象務(wù)。

1-4試比較氣相、液相、多相流這三類(lèi)管網(wǎng)的異同點(diǎn)。

答：相同點(diǎn)：各類(lèi)管網(wǎng)構(gòu)造上一般都包括管道系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、調(diào)節(jié)裝置、末端裝置以及

保證管網(wǎng)正常工作的其它附屬設(shè)備。

不同點(diǎn)：①各類(lèi)管網(wǎng)的流動(dòng)介質(zhì)不同：

②管網(wǎng)具體型式、布置方式等不同；

③各類(lèi)管網(wǎng)中動(dòng)力裝置、調(diào)節(jié)裝置及末端裝置、附屬設(shè)施等有些不同。

［說(shuō)明］隨著課程的進(jìn)一步深入，還可以總結(jié)其它異同點(diǎn)，如：

相同點(diǎn)：各類(lèi)管網(wǎng)中工質(zhì)的流動(dòng)都遵循流動(dòng)能量方程；

各類(lèi)管網(wǎng)水力計(jì)算思路基本相同；

各類(lèi)管網(wǎng)特性曲線都可以表示成AP=SQ2+Pst；

各類(lèi)管網(wǎng)中流動(dòng)阻力之和都等于動(dòng)力之和，等等。

不同點(diǎn)：不同管網(wǎng)中介質(zhì)的流速不同：

不同管網(wǎng)中水力計(jì)算的具體要求和方法可能不同：

不同管網(wǎng)系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)分析時(shí)其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入不同，等等。

1-5比較開(kāi)式管網(wǎng)與閉式管網(wǎng)、枝狀管網(wǎng)與環(huán)狀管網(wǎng)的不同點(diǎn)。

答：開(kāi)式管網(wǎng)：管網(wǎng)內(nèi)流動(dòng)的流體介質(zhì)直接與大氣相接觸，開(kāi)式液體管網(wǎng)水泵需要克服高

度引起的靜水壓頭，耗能較多。開(kāi)式液體管網(wǎng)內(nèi)因與大氣直接接觸，氧化腐蝕性比閉式管網(wǎng)

嚴(yán)重。

閉式管網(wǎng)：管網(wǎng)內(nèi)流動(dòng)的流體介質(zhì)不直接與大氣相通，閉式液體管網(wǎng)水泵一般不需要考慮

高度引起的靜水壓頭，比同規(guī)模的開(kāi)式管網(wǎng)耗能少。閉式液體管網(wǎng)內(nèi)因與大氣隔離，腐蝕性

主要是結(jié)垢，氧化腐蝕比開(kāi)式管網(wǎng)輕微。

枝狀管網(wǎng)：管網(wǎng)內(nèi)任意管段內(nèi)流體介質(zhì)的流向都是唯一確定的；管網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，初投

資比較節(jié)?。旱芫W(wǎng)某處發(fā)生故障而停運(yùn)檢修時(shí)，該點(diǎn)以后所有用戶都將停運(yùn)而受影響。

環(huán)狀管網(wǎng)：管網(wǎng)某管段內(nèi)流體介質(zhì)的流向不確定，可能根據(jù)實(shí)際工況發(fā)生改變；管網(wǎng)結(jié)構(gòu)

比較復(fù)雜，初投資較節(jié)枝狀管網(wǎng)大；但當(dāng)管網(wǎng)某處發(fā)生故障停運(yùn)檢修時(shí)，該點(diǎn)以后用戶可通

過(guò)令一方向供應(yīng)流體，因而事故影響范圍小，管網(wǎng)可靠性比枝狀管網(wǎng)高。

1-6按以下方面對(duì)建筑環(huán)境與設(shè)備工程領(lǐng)域的流體輸配管網(wǎng)進(jìn)行分類(lèi)。對(duì)每種類(lèi)型的管

網(wǎng)，給出一個(gè)在工程中應(yīng)用的實(shí)例。

（1）管內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)；

（2）動(dòng)力的性質(zhì)；

（3）管內(nèi)流體與管外環(huán)境的關(guān)系；

（4）管道中流體流動(dòng)方向的確定性；

（5）上下級(jí)管網(wǎng)之間的水力相關(guān)性。

答：流體輸配管網(wǎng)分類(lèi)如下表：

問(wèn)題編號(hào)

（1）按流體介質(zhì)

（2）按動(dòng)力性質(zhì)

（3）按管內(nèi)流體與管外環(huán)

境的關(guān)系

（4）按管內(nèi)流體流向的確

定性

（5）按上下級(jí)管網(wǎng)的水力

相關(guān)性類(lèi)型及工程應(yīng)用例子氣體輸配管網(wǎng)：如燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)液體輸配管網(wǎng)：如空調(diào)冷

熱水輸配管網(wǎng)汽-液兩相流管網(wǎng)：如蒸汽采暖管網(wǎng)液-氣兩相流管網(wǎng)：如建筑排水管網(wǎng)氣-

固兩相流管網(wǎng)：如氣力輸送管網(wǎng)重力循環(huán)管網(wǎng)：自然通風(fēng)系統(tǒng)機(jī)械循環(huán)管網(wǎng)：機(jī)械通風(fēng)系

統(tǒng)開(kāi)式管網(wǎng)：建筑排水管網(wǎng)閉式管網(wǎng)：熱水采暖管網(wǎng)枝狀管網(wǎng)：空調(diào)送風(fēng)管網(wǎng)環(huán)狀管網(wǎng)：

城市中壓燃?xì)猸h(huán)狀管網(wǎng)直接連接管網(wǎng)：直接采用城市區(qū)域鍋爐房的熱水采暖管網(wǎng)，如圖

1-3-4,a,b,d,e,f

間接連接管網(wǎng)：采用換熱器加熱熱水的采暖管網(wǎng)，如圖1-3-4,

c,g,h.

第2章氣體管流水力特征與水力計(jì)算

2-1某工程中的空調(diào)送風(fēng)管網(wǎng)，在計(jì)算時(shí)可否忽略位壓的作用？為什么？（提示：估計(jì)位

壓作用的大小，與阻力損失進(jìn)行比較。）

答：民用建筑空調(diào)送風(fēng)溫度可取在15-35℃（夏季?冬季）之間，室內(nèi)溫度可取在25?20℃

（夏季?冬季）之間。取20℃空氣密度為1.204kg/m,可求得各溫度下空氣的密度分別為：

3

15℃：==1.225kg/m3

35℃：==1.145kg/m3

25℃：

因此：==1.184kg/m3

夏季空調(diào)送風(fēng)與室內(nèi)空氣的密度差為1.225-1.184=0.041kg/m3

冬季空調(diào)送風(fēng)與室圖2-1-2

圖2-1-3圖2-1-4

答：該圖可視為一U型管模型。因?yàn)閮蓚?cè)豎井內(nèi)空氣溫度都受熱源影響，密度差很小，

不能很好地依靠位壓形成流動(dòng)，熱設(shè)備的熱量和污濁氣體也不易排出地下室。改進(jìn)的方法有

多種：（1）將冷、熱設(shè)備分別放置于兩端豎井旁，使豎井內(nèi)空氣形成較明顯的密度差，如圖

2-1-2；（2）在原冷物體間再另掘一通風(fēng)豎井，如圖2-1-3：（3）在不改變?cè)O(shè)備位置和另增

豎井的前提下，采用機(jī)械通風(fēng)方式，強(qiáng)制豎井內(nèi)空氣流動(dòng)，帶走地下室內(nèi)余熱和污濁氣體，

如圖2-l-4o2-3如圖2-2,圖中居室內(nèi)為什么冬季白天感覺(jué)較舒適而夜間感覺(jué)不舒適？

答：白天太陽(yáng)輻射使陽(yáng)臺(tái)區(qū)空氣溫度上升，致使陽(yáng)臺(tái)區(qū)空氣密度比居室內(nèi)空氣密度小，因

此空氣從上通風(fēng)口流入居室內(nèi)，從下通風(fēng)口流出居室，形成循環(huán)。提高了居室內(nèi)溫度，床處

于回風(fēng)區(qū)附近，風(fēng)速不明顯，感覺(jué)舒適；夜晚陽(yáng)臺(tái)區(qū)

溫度低于居室保持送風(fēng)管斷面積F和各送風(fēng)口面積

（2

）保持送風(fēng)各送風(fēng)口面積不變：

（3）保持送風(fēng)管的面積F和各送風(fēng)口流量系數(shù)

不變；

（4）增大送風(fēng)管面積F,使管內(nèi)靜壓增大，同時(shí)減小送風(fēng)口孔口面積，二者的綜合效果

是維持不變。不變，根據(jù)管內(nèi)靜壓的變化，調(diào)整各送風(fēng)口孔口面積，維持不變，調(diào)整各送

風(fēng)口流量系數(shù)使之適應(yīng)的變化，維持不變；和各送風(fēng)口流量系數(shù)不變，調(diào)整送風(fēng)管的面積

F,使管內(nèi)靜壓基本不變，維持

實(shí)際應(yīng)用中，要實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)，通常采用以上第（2）中種方式，即保持了各送風(fēng)口的同

一規(guī)格和形式（有利于美觀和調(diào)節(jié)），又可以節(jié)省送風(fēng)管的耗材。此時(shí)實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)的條件

就是保證各送風(fēng)口面積處管內(nèi)靜壓、送風(fēng)口流量系數(shù)、送風(fēng)口均相等。要實(shí)現(xiàn)這些條件，除

了滿足采用同種規(guī)格的送風(fēng)口以外，在送風(fēng)管的設(shè)計(jì)上還需要滿足一定的相等。數(shù)量關(guān)系,

即任意兩送風(fēng)口之間動(dòng)壓的減少等于該兩送風(fēng)口之間的流動(dòng)阻力，此時(shí)兩送風(fēng)口出管內(nèi)靜壓

2-6流體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算的目的是什么？

答：水力計(jì)算的目的包括設(shè)計(jì)和校核兩類(lèi)。一是根據(jù)要求的流量分配，計(jì)算確定管網(wǎng)各管

段管徑（或斷面尺寸），確定各管段阻力，求得管網(wǎng)特性曲線，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)和動(dòng)力消耗（設(shè)計(jì)計(jì)算）；或者是根據(jù)已

定的動(dòng)力設(shè)備，確定保證流量分配要求的管網(wǎng)尺寸規(guī)格（校核計(jì)算）：或者是根據(jù)已定的動(dòng)

力情況和已定的管網(wǎng)尺寸，校核各管段流量是否滿足需要的流量要求（校核計(jì)算）。

2-7水力計(jì)算過(guò)程中，為什么要對(duì)并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡？怎樣進(jìn)行？“所有管網(wǎng)的并聯(lián)管

路阻力都應(yīng)相等''這種說(shuō)法

對(duì)嗎？

答：流體輸配管網(wǎng)對(duì)所輸送的流體在數(shù)量上要滿足一定的流量分配要求。管網(wǎng)中并聯(lián)管段

在資用動(dòng)力相等時(shí)，流動(dòng)阻力也必然相等。為了保證各管段達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期要求的流量，水力

計(jì)算中應(yīng)使并聯(lián)管段的計(jì)算阻力盡量相等，不能超過(guò)一定的偏差范圍。如果并聯(lián)管段計(jì)算阻

力相差太大，管網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)并聯(lián)管段會(huì)自動(dòng)平衡阻力，此時(shí)并聯(lián)管段的實(shí)際流量偏離設(shè)計(jì)

流量也很大，管網(wǎng)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。因此，要對(duì)并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡。

對(duì)并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡，當(dāng)采用假定流速法進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，在完成最不利環(huán)路的水力

計(jì)算后，再對(duì)各并聯(lián)支路進(jìn)行水力計(jì)算，其計(jì)算阻力和最不利環(huán)路上的資用壓力進(jìn)行比較。

當(dāng)計(jì)算阻力差超過(guò)要求值時(shí)，通常采用調(diào)整并聯(lián)支路管徑或在并聯(lián)支路上增設(shè)調(diào)節(jié)閥的辦法

調(diào)整支路阻力，很少采用調(diào)整主干路(最不利環(huán)路)阻力的方法，因?yàn)橹鞲陕酚绊懝芏伪戎?/p>

路要多。并聯(lián)管路的阻力平衡也可以采用壓損平均法進(jìn)行：根據(jù)最不利環(huán)路上的資用壓力，

確定各并聯(lián)支路的比摩阻，再根據(jù)該比摩阻和要求的流量，確定各并聯(lián)支路的管段尺寸，這

樣計(jì)算出的各并聯(lián)支路的阻力和各自的資用壓力基本相等，達(dá)到并聯(lián)管路的阻力平衡要求。

“所有管網(wǎng)的并聯(lián)管路阻力都應(yīng)相等''這種說(shuō)法不對(duì)。在考慮重力作用和機(jī)械動(dòng)力同時(shí)作用

的管網(wǎng)中，兩并聯(lián)管路的流動(dòng)資用壓力可能由于重力重用而不等，而并聯(lián)管段各自流動(dòng)阻力

等于其資用壓力，這種情況下并聯(lián)管路阻力不相等，其差值為重力作用在該并聯(lián)管路上的作

用差。

2-8水力計(jì)算的基本原理是什么？流體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算大都利用各種圖表進(jìn)行，這些圖

表為什么不統(tǒng)一？

答：水力計(jì)算的基本原理是流體一元流動(dòng)連續(xù)性方程和能量方程，以及管段串聯(lián)、并聯(lián)的

流動(dòng)規(guī)律。流動(dòng)動(dòng)力等于管網(wǎng)總阻力(沿程阻力+局部阻力)、若干管段串聯(lián)和的總阻力等

于各串聯(lián)管段阻力之和，并聯(lián)管段阻力相等。用公式表示即：

串聯(lián)管段：G1=G2=..=Gi

并聯(lián)管段：Gl+G2+...+Gi=G

流動(dòng)能量方程：(Pql-Pq2)+g(pa-p)(H2-Hl)=APl-2

流動(dòng)動(dòng)力等于管網(wǎng)總阻力

管網(wǎng)總阻力等于沿程阻力+局部阻力

流體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算大都利用各種圖表進(jìn)行，這些圖表為什么不統(tǒng)一的原因是各類(lèi)流體

輸配管網(wǎng)內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)不同、管網(wǎng)采用的材料不同、管網(wǎng)運(yùn)行是介質(zhì)的流態(tài)也不同。而流動(dòng)阻

力（尤其是沿程阻力）根據(jù)流態(tài)不同可能采用不同的計(jì)算公式。這就造成了水力計(jì)算時(shí)不能

采用統(tǒng)一的計(jì)算公式。各種水力計(jì)算的圖表是為了方便計(jì)算，減少煩瑣、重復(fù)的計(jì)算工作，

將各水力計(jì)算公式圖表化，便于查取數(shù)據(jù)，由于各類(lèi)流體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算公式的不統(tǒng)一，

當(dāng)然各水力計(jì)算圖表也不能統(tǒng)一。

2-9比較假定流速法、壓損平均法和靜壓復(fù)得法的特點(diǎn)和適用情況。

答：假定流速法的特點(diǎn)是先按照合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，預(yù)先假定適當(dāng)?shù)墓軆?nèi)流速；在結(jié)合

各管段輸送的流量，確定管段尺寸規(guī)格；通常將所選的管段尺寸按照管道統(tǒng)一規(guī)格選用后，

再結(jié)合流量反算管段內(nèi)實(shí)際流速；根據(jù)實(shí)際流速（或流量）和管段尺寸，可以計(jì)算各管段實(shí)

際流動(dòng)阻力，進(jìn)而可確定管網(wǎng)特性曲線，選定與管網(wǎng)相匹配的動(dòng)力設(shè)備。假定流速法適用于

管網(wǎng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，通常已知管網(wǎng)流量分配而管網(wǎng)尺寸和動(dòng)力設(shè)備未知的情況。

壓損平均法的特點(diǎn)是根據(jù)管網(wǎng)（管段）已知的作用壓力（資用壓力），按所計(jì)算的管段長(zhǎng)

度，將該資用壓力平均分配到計(jì)算管段上，得到單位管長(zhǎng)的壓力損失（平均比摩阻）；再根

據(jù)各管段的流量和平均比摩阻確定各管段的管道尺寸。壓損平均法可用于并聯(lián)支路的阻力平

衡計(jì)算，容易使并聯(lián)管路滿足阻力平衡要求。也可以用于校核計(jì)算，當(dāng)管道系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備

型號(hào)和管段尺寸已經(jīng)確定，根據(jù)平均比摩阻和管段尺寸校核管段是否滿足流量要求。壓損平

均法在環(huán)狀管網(wǎng)水力計(jì)算中也常常應(yīng)用。

靜壓復(fù)得法的特點(diǎn)是通過(guò)改變管段斷面規(guī)格，通常是降低管內(nèi)流速，使管內(nèi)流動(dòng)動(dòng)壓減少

而靜壓維持不變，動(dòng)壓的減少用于克服流動(dòng)的阻力。靜壓復(fù)得法通常用于均勻送風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)

計(jì)計(jì)算中。

2-10為何天然氣管網(wǎng)水力計(jì)算不強(qiáng)調(diào)并聯(lián)支路阻力平衡？答：天然氣管網(wǎng)水力計(jì)算不強(qiáng)

調(diào)并聯(lián)支路阻力平衡，可以從以下方面加以說(shuō)明：

（1）天然氣末端用氣設(shè)備如燃?xì)庠?、熱水器等阻力較大，而燃?xì)廨斉涔艿雷枇ο鄬?duì)較小,

因此各并聯(lián)支路阻力相差不大，平衡性較好；

（2）天然氣管網(wǎng)一般采用下供式，最不利環(huán)路是經(jīng)過(guò)最底層的環(huán)路。由于附加壓頭的存

在，只要保證最不利環(huán)路的供氣，則上層并聯(lián)支路也一定有氣；

（3）各并聯(lián)支路在燃?xì)獾氖褂脮r(shí)間上并非同時(shí)使用，并且使用時(shí)也并非都在額定流量工

況下使用，其流量可以通過(guò)用戶末端的旋塞，閥門(mén)等調(diào)節(jié)裝置根據(jù)需要調(diào)節(jié)。簽于以上原因，

天然氣管網(wǎng)無(wú)需強(qiáng)調(diào)并聯(lián)支路的阻力平衡。

2-11如圖2-4所示管網(wǎng)，輸送含谷物粉塵的空氣，常溫下運(yùn)行，對(duì)該管網(wǎng)進(jìn)行水力計(jì)算,

獲得管網(wǎng)特性曲線方程。

圖2-4答：1.對(duì)各管段進(jìn)行編號(hào)，標(biāo)出管段長(zhǎng)度和各排風(fēng)點(diǎn)的排風(fēng)量。

2.選擇最不利環(huán)路，本題確定1-3-5——除塵器——6——風(fēng)機(jī)——7為最不利環(huán)路。

3.根據(jù)表2-3-3輸送含有谷物粉塵的空氣時(shí)，風(fēng)管除塵器2240

21.3272.24

220

14.6

128.4

5.從阻力平衡，暖通設(shè)計(jì)手冊(cè)等資料查名管段的局部阻力系數(shù)(《簡(jiǎn)明通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》)。

管段阻力

Rml+Pl(Pa)

241.9

28.4

76.0

45.5

57.6

72.8

135.3

1000196.3222.5

備注

阻力不

平衡阻力不平衡

(1)管段1

設(shè)備密閉罩&=1.0,90。彎頭(R/D=1.5)一個(gè)，4=0.17,直流三通，根據(jù)F1+F2=F3,a=30°,

F2/F3=(300/320)2=0.88,Q2/Q3=2500/3500=0.714,查得&

(2)管段2

圓形傘形罩，a=60。，&

自2,3=0.18,213=0.09,90°1,3=0.20,^1=1.0+0.17+0.20=1.37,Pl=S^Pd=106.86Pa.彎頭

(R/D=1.5)一個(gè)，&=0.17,60°彎頭(R/D=1.5)I個(gè)，片0.14,合流三通

(2=0.09+0.17+0.14+0.18=0.58?

(3)管段3

直流三通F3+F4=F5,2=30°,F4/F5=(260/400)2=0.423,Q4/Q5=2000/5500=0.36,4

(4)管段4

設(shè)備密閉罩匕=1.0,90。彎頭(R/D=1.5)1個(gè)，$0.17,合流三通匕

江=1.0+0.17+0.24=14.1。

(5)管段5

除塵器進(jìn)口變徑管(斷擴(kuò)管)，除塵器進(jìn)口尺寸300x800mm,變徑管長(zhǎng)度L=500mm,

45=0.24,35=-0.05,送=-0.05。

,a=21.8°,&=0.60,決=0.60。

［說(shuō)明］除塵器出入口及風(fēng)機(jī)出入口尺寸為參考尺寸，根據(jù)所選設(shè)備具體尺寸定。

(6)管段6

除塵器出口變徑管(斷縮管)，除塵器出口尺寸300mmx80mm,變徑管長(zhǎng)度l=400m,

,a=23.6°,&=0.1,90。彎頭(R/D=1.5)2個(gè)，1=2x0.17=0.34。

風(fēng)機(jī)進(jìn)口漸擴(kuò)管，按要求的總風(fēng)量和估計(jì)的管網(wǎng)總阻力先近似選出一臺(tái)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)進(jìn)口直

徑Dl=500mm,變徑管長(zhǎng)度L=300mm。F5/F6=(500/450)2=1.23,

(7)管段7,a=4.8。，片0.03,比=0.1+0.34+0.03=0.47。

風(fēng)機(jī)出口漸擴(kuò)管，風(fēng)機(jī)出口尺寸410x315mm,D7=420mm,F7/F出=疝)2/(410x315x4)

=1.07,&=0。帶擴(kuò)散管的平形風(fēng)帽(h/D0=0.5),§=0.60,疣=0.60。

6.計(jì)算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力，結(jié)果如水力計(jì)算表。

7.對(duì)并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡。

(1)匯合點(diǎn)A,APl=241.9Pa,AP2=72.8Pa,

為使管段1.2達(dá)到阻力平衡，改變管段2的管徑，增大其阻力。

根據(jù)通風(fēng)管道流規(guī)格取D2"=240mm,其對(duì)應(yīng)壓力

，仍不平衡，若取管徑D2”=220mm,對(duì)立阻力為288.9Pa更不平衡。因

此決定取D2=240mm,在運(yùn)行對(duì)再輔以閥門(mén)調(diào)節(jié)，削除不平衡。

(2)匯合點(diǎn)B,AP1+AP3==241.9+28.4=270.3Pa,AP4=135.3Pa,

為使管段1.2達(dá)到阻力平衡，改變管段4的管徑變成，取D4"=220mm

,與1,3管段平衡。

8.計(jì)算系統(tǒng)的總阻力，獲得管網(wǎng)揚(yáng)程曲線。

EP=E(Rml+Pl)=241.9+28.4+76.0+45.5+57.6+1000=1449.4Pa

S=ZP/Q2=1450/1.6042=5633.6kg/m7

管網(wǎng)特性曲線為AP=563.6Q2Pa

2-12試作如圖所示室內(nèi)天然氣管道水力計(jì)算，每戶額定用氣量1.0Nm3/h,用氣設(shè)備為雙

眼燃?xì)庠?。解?)確定計(jì)算流量

畫(huà)出管道系統(tǒng)圖，在系統(tǒng)圖上對(duì)計(jì)算管段進(jìn)行編號(hào)，凡管徑變化或流量變化均編號(hào)。

第j管道計(jì)算流量用下式計(jì)算。

式中Lj——j管道計(jì)算流量，Nm3/h：

k——燃具的同時(shí)工作系數(shù)，可從燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)手冊(cè)查?。籐j——第i種燃具的額定流量,

Nm3/h；Ni——管道負(fù)擔(dān)的i種燃具數(shù)目。計(jì)算結(jié)果列于下表。

流量計(jì)算表

管段號(hào)1?22~33~44~55~66~710~99~88~6燃具數(shù)N111236123額定流量

SLiNi(Nm3111236123/h)

同時(shí)工作系數(shù)

1111.00.850.6411.00.85

k

計(jì)算流量

Lj(Nm311122.553.84122.55/h)

2）確定各管段的長(zhǎng)度Lj,標(biāo)在圖上。

3）根據(jù)計(jì)算流量，初步確定管徑，并標(biāo)于系統(tǒng)圖上。

4）算出各管段的局部阻力系數(shù)，求出其當(dāng)量長(zhǎng)度，即可得管段的計(jì)算長(zhǎng)度。管段1?2

直角彎頭3個(gè)看2.2

旋塞1個(gè)g=4

疣=2.2x3+4x1=10.6

計(jì)算雷諾數(shù)Re

計(jì)算摩擦阻力系數(shù)人

比當(dāng)量長(zhǎng)度12

11-112-10111111111

管段計(jì)算長(zhǎng)度11?2=2.6+4.2=6.8m

5）計(jì)算單位管長(zhǎng)摩擦阻力

6）管段阻力A

p

7）管段位壓，即附加壓頭按（2-1-1）式

8）管段實(shí)際壓力損失

其它管段計(jì)算方法同，結(jié)果列于燃?xì)夤艿浪τ?jì)算表。

2-13如圖2-7所示建筑，每層都需供應(yīng)燃?xì)狻Ｔ嚪治鋈細(xì)夤艿赖淖畈焕h(huán)路及水力計(jì)算的

關(guān)鍵問(wèn)題。圖2-7答：最不利環(huán)路是從小區(qū)燃?xì)飧晒芤胫磷畹讓樱?54.000m）用戶的向下

環(huán)路。水力計(jì)算關(guān)鍵要保證最不利環(huán)路的供氣能力和上部樓層的用氣安全，確保燃?xì)庥谐浞?/p>

的壓力克服最不利環(huán)路的阻力和燃?xì)庥镁叱隹趬毫π枰?，同時(shí)保證最上層環(huán)路由于對(duì)加壓頭

積累，燃?xì)鈮毫Σ怀^(guò)設(shè)備承壓以致泄漏，由于樓層較多，附加壓頭作用明顯，為保證高峰

負(fù)荷時(shí)各層的用氣，水力計(jì)算應(yīng)適當(dāng)考慮環(huán)路的阻力平衡問(wèn)題。

2-14某大型電站地下主廠房發(fā)電機(jī)層（如圖）需在拱頂內(nèi)設(shè)置兩根相同的矩形送風(fēng)管進(jìn)

行均勻送風(fēng)，送風(fēng)溫度20℃。試設(shè)計(jì)這兩根風(fēng)管。設(shè)計(jì)條件：總送風(fēng)量60xi04m3/h,每根

風(fēng)管風(fēng)口15個(gè)，風(fēng)口風(fēng)速8m/s,風(fēng)口間距16.5m。圖2-8解：1.總風(fēng)量為：60xl04m3/h

則每個(gè)風(fēng)口風(fēng)量

m3/h側(cè)孔面積m2側(cè)孔靜壓流速（流量系數(shù)取0.6）側(cè)孔處?kù)o壓Pa

2.按

的原則，求出第一側(cè)孔前管道斷面積與假定斷面1處管arctg1.9=62。出流角a=62。

（斷面1處動(dòng)壓

斷面1處全壓Pa）Pa

斷面1處斷面積m2

設(shè)計(jì)矩形風(fēng)管成5000x2400的規(guī)格，實(shí)際Fl=12m2,實(shí)際Vl=6.9m/s,Pdl=28.6Pa,

Pql=106.1+28.6=134.7

m。

3.計(jì)算側(cè)孔1-2阻力,確定2-3管道規(guī)格,風(fēng)量28xl03m3/h,近似取Dvl=3240mm作為

1-2的平均流速當(dāng)量直徑。查表Rm=0.12Pa/m,APy=O.12x22.5=2.7Pa,局部阻力（忽略變

徑管阻力），側(cè)孔出流$=0.083,（,1-2

斷面2處全壓Pq2=134.7-5.1=129.6Pa斷面2處動(dòng)壓Pd2=129.6-106.1=23.5Pa實(shí)際

即2-3仍取5000x2400mm。m/s,m2與Fl=l1.9m2相差不大，可近似取F2與Fl相同管

道規(guī)格，

4.計(jì)算2-3阻力，確定3-4規(guī)格，風(fēng)量26xl04m3/h,Dv=3240mm,APy=16.5x0.05=0.83Pa?

m/s,查表Rm=0.05Pa/m,

局部阻力：側(cè)孔出流，片0.08,考慮管道變徑片0.1。

Pa

Pa

Pa

m/s

m2與Fl相差不大，證明F3處

不用變徑

PaPa

PaV3-6.01m/s

仍取管段3-4規(guī)格為5000x2400mmom2

5.計(jì)算3?4阻力,確定4-5管道規(guī)格，風(fēng)管24xl04m3/h,Dv=3240mm

，m/s,查表Rm=0.04Pa/m,△Py=0.04xl6.5=0.66Pa。局部阻力：側(cè)孔出流，$:0.02,假定

有變徑管自=0.1。，注=0/2

PaPaPa

m/s

m2與F3相差不大，不需要變徑

Pa

Pa

Pa

5000x2400mm。m/s

m2,仍取4-5管道規(guī)格為

6.計(jì)算4-5阻力，確定5-6管道規(guī)格，風(fēng)量22xl04m3/h,Dv=3240mm

m/s,查表Rm=0.02Pa/m,APy=16.5xO.O2=O.33Pa

以上述計(jì)算可以求出，由于送風(fēng)管內(nèi)初始動(dòng)壓取得較低，雖然阻力不大，但風(fēng)管后部動(dòng)壓

太低，甚至接近零。造成風(fēng)

管Vd=12.3m/sF=5.43m2a=2331mm取a=2270（與2-3段同）

V實(shí)=12.94m/sRm=0.5Pa/m^=0.073Pd,4=98.7-0.5x16.5-0.073x0.6x12.942=83.1Pa

4.管段4-5

L=22xl04Vd=11.16m/sF=5.477m2a=2340mm取a=2270（與3-4段同）

V實(shí)=11.86m/sPd4'=84.4PaRm=0.50=0.067

Pd5=83.l-0.5x16.5-0.067x0.6x11.862=69.2Pa

5.管段5-6

L=20xl04Vd=10.76m/sF=5.17m2a=2274mm取a=2270（與4-5段同）

V實(shí)=10.78Pd5'=69.7PaRm=0.38Pa/m&=0.059

Pd6=69.7-0.38x16.5-0.059x0.6x10.782=59.3Pa

6.管段6-7

L=18x104Vd=9.94m/sF=5.03m2a=2243mm取a=2240V實(shí)=9.96m/s

Pd6'=59.6PaRm=0.32Pa/m1=0.05Pd7=59.3-16.5x0.32-0.05x0.6x9.962=5l.OPa

7.7-8管段

L=16x104Vd=9.2m/sF=4.82m2a=2196mm取a=2200V實(shí)=9.18m/s

Pd7'=50.6PaRm=0.29Pa/m&=0.047AP=16.5x0.29+0.047x0.6x9.182=7.14

Pd8=50.6-7.14=43.5Pa

8.8-9管段

L=14xl04Vd=8.51m/sF=4.57m2a=2138mm取a=2140V實(shí)=8.49m/s

Pd8'=43.3PaRm=0.2Pa/m夕0.043Pd9=43.5-0.2xl6.5-0.043x0.6x8.492=38.4Pa

9.9-10管段

L=12xl04Vd=8.00m/sF=4.169m2a=2042mm取a=2040V實(shí)=8.01m/s

Pd9，=38.5PaRm=0.25Pa/m&=0.037Pdl0=38.5-0.25xl6.5-0.037x0.6x8.012=32.9Pa

10.10-11管段

L=10x104m3/hVd=7.41m/sF=3.749m2a=1936mm取a=1940mmV實(shí)

=7.38m/sPdlO-32.7PaRm=0.21Pa/m^=0.03

Pdll=32.7-16.5x0.21-0.03x0.6x7.382=28.3Pa

11.11-12管段

L=8><104Vd=6.86m/sF=3.238m2a=l799.5mm取a=1800mmPdll'=28.3Pa

Rm=0.2Pa/m&=0.02Pd12=28.3-16.5x0.2-0.02x0.6x6.862=24.4Pa

12.12-13管段

L=6xl04Vd=6.38m/sF=2.618m2a=1616mm取a=1600mmV實(shí)=6.51m/s

Pdl2r=25.4PaRm=0.22Pa/m^=0.015Pdl3=25.4-16.5x0.22-0.015x0.6x6.512=21.4Pa

13.13-14管段

L=4xl04Vd=5.97m/sF=1.861m2a=l364mm取a=1360mmV實(shí)=6.01m/s

Pdl3'=2L7PaRm=0.23Pa/m^=0.017Pdl4=21.7-0.23xl6.5-0.017x0.6x6.012=17.5Pa

14.14-15管段

L=2xl04Vd=5.41m/sF=1.027m2a=1013mm取a=1000mmV實(shí)=5.56m/s

Pdl4，=18.5PaRm=0.28Pa/m^=0.07Pdl4=18.5-0.28xl6.5-0.07x0.6x5.562=12.6Pa>0

第3章液體輸配管網(wǎng)水力特征與水力計(jì)算

3-1計(jì)算例題3-1中各散熱器所在環(huán)路的作用壓力tg=95℃,tgl=85℃,tg2=80℃,tn=70℃o

題3-1

解：雙管制：第一層：APl=ghl(ph-pg)=9.8x3x(977.81-961.92)=467.2Pa

第二層：AP2=gh2(ph-pg)=9.8x6x(977.81-961.92)=934.3Pa

第三層：AP3=gh3(ph-pg)=9.8x8.5x(977.81-961.92)=1323.6Pa

單管制：APh=gh3(tg1-tg)+gh2(tg2-tgl)+gh1(ph-pg2)=9.8x8.5x(968.65-961.92)

+9.8x6x(971.83-968.65)+9.8x3x(977.81-971.83)=923.4Pa

3-2通過(guò)水力計(jì)算確定習(xí)題圖3-2所示重力循環(huán)熱水采暖管網(wǎng)的管徑。圖中立管HI、IV、

V各散熱器的熱負(fù)荷與H立管相同。只算I、II立管，其余立管只講計(jì)算方法，不作具體計(jì)

算，散熱器進(jìn)出水管管長(zhǎng)L5m,進(jìn)出水支管均有截止閥和乙字彎，沒(méi)根立管和熱源進(jìn)出口

設(shè)有閘閥。

圖3-2

解：APIr=gH(pH-pg)+APf^9.81x(0.5+3)(977.81-961.92)+350=896Pa

￡1Il=8+10+10+10+10+(8.9-0.5)+1.5+1.5+(0.5+3)+10+10+10+10+8+(8.9+3)=122.8m

水力計(jì)算表

管

Q

段

(w)

號(hào)

1

18002

5300399001450

4

1910

5

2370

6

2370

7

1910

8

G

L

(kg/h)(m)

62

5.8

182

13.534110499

10

657

10

815

9

19.9

815

657

10

D

v

(mm

(m/s

)

)

20

0.05

32

0.05

400.0740

0.11

50

0.08

50

0.11

500.11

50

0.08

R

APy=R(Pa/

1

m)

(Pa)

3.11

18.0

1.65

22.3

2.5825.85.21

52.1

2.42

24.2

3.60

28.8

3.60

71.6

2.42

24.2

P比

d(Pa)

25.0

1.23

2.5

1.23

1.02.251.0

5.98

1.0

3.14

1.5

5.98

2.5

5.98

1.0

3.14

APjAP

(Pa)

(Pa)

30.8

48.8

3.1

25.4

2.2528.15.98

58.1

3.14

27.3

9.0

37.8

15.0

86.6

3.14

27.3

局部阻力統(tǒng)計(jì)

散熱器1x2.0,截止閥

2x10,90。彎頭”1.5,合流三通1.5x1

閘閥1x0.5,直流三通

1x1.0,90。彎頭1x1.0

直流三通”1.0

直流三通1x1.0

直流三通1x1.0

閘閥1x0.5,90。彎頭2x0.5

閘閥1x0.5,90。彎頭2x0.5,直流三通1x1.0

直流三通”1.0

1450

9

10

9900341

10

40

0.07

2.58

25.8

1.0

2.25

2.25

28.1

直流三通1x1.0

499

10

40

0.11

5.21

52.1

1.0

5.98

5.98

58.1

直流三通1x1.0

閘閥1x0.5,直流三通

11

5300182

12.832

0.05

1.65

21.1

2.5

1.23

3.1

24.3

1x1.0,90°彎1x1.0

1233001142.8250.062.888.11.01.771.89.9直流三通1x1.0

Pa,系統(tǒng)作用壓力富裕率，

閥門(mén)調(diào)節(jié)。

立管I,第二層API,2=9.81x6.3x(977.81-961.92)+350=1332Pa

滿足富裕壓力要求，過(guò)剩壓力可以通過(guò)

通過(guò)第二層散熱器的資用壓力：AP13,14,=1332-896+48.8=485Pa,

Rpj=0.5x485/5.8=41.8Pa/m

管

Q段

(w)號(hào)

G

L

(kg/h

(m)

)

D(mm)

v(m/s)

R(Pa/m)

APy=Rl

次

Pd(Pa)

APj(Pa)

AP

局部阻力統(tǒng)計(jì)

(Pa)

(Pa)

15013

035014

120

2.8

15

0.17

365.9

128.6

1.0

214.2

14.2

143

52

3

15

0.089.92

30

37

3.14116

146

散熱器1x2,截止閥2x16,旁流三通2x1.5

直流三通1x1.0

壓降不平衡率

散熱器支管上的閥門(mén)消除。

因13、14管均選用最小管徑，剩余壓力只能通過(guò)第二層

立管I,第三層API,3=9.81x9.1x(977.81?96L92)+350=1768Pa資用壓力:AP15,16,

14=1768-896+48.8+9.9=931Pa

管

Q段

(w)號(hào)

(kg/h)(m)G

L

D(mm)

v(m/s)

R(Pa/m)

APy=Rl

疣

Pd(Pa)

APj(Pa)

AP

局部阻力統(tǒng)計(jì)

(Pa)

(Pa)

20015

020016

68.8

2.8

15

0.1

68.8

3

15

0.1

15.2

45.8

615.2

42.7

6

1.0

4.9

4.9

48.0

35

4.9

172

217

散熱器”2,截止閥2x16,90。彎頭1x1.0

直流三通”1.0

壓降不平衡率

因管段15、16、14已選用最小管徑，剩余壓力通過(guò)散熱器支管的閥門(mén)消除。計(jì)算立管H,

APHl=9.81x3.5x(977.81-961.92)+350=896Pa管段17、18、23、24與管段11、12、1、2并

聯(lián)

II立管第一層散熱器使用壓力APII,r=24.3+9.9+48.8+25.4=108.4Pa管

Q

段

(W)

號(hào)

(kg/h)

(m)

)

150052

5.8

15

0.08

G

L

(mm

(m/s)

m)9.9

(Pa)

171.

17

57.4

37.0

3.08

114.0

4

閘閥1x0.5

18

4600158

3.5

32

0.05

1.31

4.6

2.0

1.23

2.5

7.1

合流三通1x1.5

23

280096

2.8

20

0.08

6.65

18.6

1.0

3.14

3.14

22.0

直流三通1x1.0閘閥1x0.5,直流三通

24

4600158

2.8

32

0.05

1.31

3.7

3.0

1.23

3.7

7.4

1x1.0,旁流三通1x1.5同管段13

D

v

(Pa/R

APy=RI

次

Pd(Pa)

APj(Pa)

AP

局部阻力統(tǒng)計(jì)

(Pa)

壓降不平衡率

壓降不平衡％較大，可適當(dāng)調(diào)整管徑如下。

管

Q

段

(W)

號(hào)

(kg/h)(m)G

L

D

v(mm

(m/s))

R(Pa/m)

APy=Rl(Pa)

次

APd(Pa)

APj(Pa)

AP

局部阻力統(tǒng)計(jì)

(Pa)

散熱器1x2,截止閥2x10,

17r150052

5.8

20

0.04

1.38

8.0

25.0

0.8

20.0

28.0

90。彎l°xl.5,合流三通1.5x118'4600158

3.5

25

0.09

11.0

38.5

2.0

4.0

8.0

46.5

23'2800962.8250.055.014.01.01.21.215.224'4600158

2.8

25

0.09

11.0

30.8

3.0

4.0

12.0

42.8

調(diào)整后的壓降不平衡率多余壓力可以通過(guò)閥門(mén)調(diào)節(jié)。確定II立管第二層散熱器管徑

資用壓力APII,2'=1332?(896-28.0-46.5)=511Pa

A

管QGLDvRAPyPZ

dAP段(w(kg/(m(m

(m/

(Pa

=R1

(Pa

jP局部阻力統(tǒng)計(jì)

匕

(Pa)(Pa

號(hào)

)h)

)

m)s)

/m)(Pa)

)

)

130.0

1.7

87.

19

44.73

15

7.8

23.4

37

64.1

同管段13

0063531106.

2.

0.1

37.

12.

116

20

15

103.61

12.5

直流三通1x1.000

6

86

5

.1

壓降不平衡率

管段19、20已選用最小管徑，剩余壓力由閥門(mén)消除。

閘閥1x0.5

合流三通1x1.5

直流三通1x1.0

閘閥1x0.5,直流三通

1x1.0,旁流三通1x1.5

確定II立管第3層散熱器管徑。

資用壓力AP'H,3=1768-(896-28.0-15.2)=915Pa

A

管

段

號(hào)Q(w)G(kg/h)L(m)D(mv(m/R(PaAPy=Rlgm)s)/m)(Pa)

)

18

21

00

18

22

0062820613.38.02.53.99.84890°彎頭1x1.50.013.41.0535.3.91390

1x1.5直流三通1x1.0)散熱器1x2.0,截止18閥2x16,旁流三通XPd(PaAAPjP(Pa)(Pa

局部阻力統(tǒng)計(jì)

壓降不平衡剩余壓力由閥門(mén)消除。

第m、w、v立管的水力計(jì)算與n立管相似，方法為：

1)確定通過(guò)底層散熱器的資用壓力：

2)確定通過(guò)底層散熱器環(huán)路的管徑和各管段阻力；

3)進(jìn)行底層散熱器環(huán)路的阻力平衡校核；

4)確定第2層散熱器環(huán)路的管徑和各管段阻力；

5)對(duì)第2層散熱器環(huán)路進(jìn)行阻力平衡校核：

6)對(duì)第3層散熱器作4)、5)步計(jì)算，校核。

3-3機(jī)械循環(huán)室內(nèi)采暖系統(tǒng)的水力特征和水力計(jì)算方法與重力循環(huán)系統(tǒng)有哪些一致的地

方和哪些不同之處？①作用壓力不同：重力循環(huán)系統(tǒng)的作用壓力：雙管系統(tǒng)AP=gH（pH-pg）,

單管系統(tǒng)：，總的作用壓力：APzh=APh+APf；機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)的作用壓力：P+APh+APf=APL

APh、APf與P相比可忽略不計(jì)。...P=AP1,但在局部并聯(lián)管路中進(jìn)行阻力手段時(shí)需考慮重

力作用。

②計(jì)算方法基本相同：首先確定最不利環(huán)路，確定管徑，然后根據(jù)阻力平衡，確定并聯(lián)支

路的管徑，最后作阻力平衡校核。

3-4室外熱水供熱管的水力計(jì)算與室內(nèi)相比有哪些相同之處和不同之處？

答：相同之處：（1）計(jì)算的主要任務(wù)相同：按已知的熱煤流量，確定管道的直徑，計(jì)算壓

力損失；按已知熱媒流量和管道直徑，計(jì)算管道的壓力損失；按已知管道直徑和允許壓力損

失，計(jì)算或校核管道中流量。

（2）計(jì)算方法和原理相同：室內(nèi)熱水管網(wǎng)水力計(jì)算的基本原理，對(duì)室外熱水管網(wǎng)是完全

適用的。在水力計(jì)算程序上，確定最不利環(huán)路，計(jì)算最不利環(huán)路的壓力損失，對(duì)并聯(lián)支路進(jìn)

行阻力平行。不同之處：（1）最不利環(huán)路平均比摩阻范圍不同，室內(nèi)Rpj=60~120Pa/m,室

外Rpj=40-80Pa/m。（2）水力計(jì)算圖表不同，因?yàn)槭覂?nèi)管網(wǎng)流動(dòng)大多于紊流過(guò)渡區(qū)，而室外

管網(wǎng)流動(dòng)狀況大多處于阻力平方區(qū)。（3）在局部阻力的處理上不同，室內(nèi)管網(wǎng)局部阻力和沿

程阻力分開(kāi)計(jì)算，而室外管網(wǎng)將局部阻力折算成沿程阻力的當(dāng)量長(zhǎng)度計(jì)算。（4）沿程阻力在

總阻力中所占比例不同，室內(nèi)可取50%,室外可取60?80%。

3-5開(kāi)式液體管網(wǎng)水力特征與水力計(jì)算與閉式液體管網(wǎng)相比，有哪些相同之處和不同之

處？

答：從水力特征上看，開(kāi)式液體管網(wǎng)有進(jìn)出口與大氣相通，而閉式液體管網(wǎng)（除膨脹水箱

外）與大氣隔離。因此，開(kāi)式液體管網(wǎng)的動(dòng)力設(shè)備除了克服管網(wǎng)流動(dòng)阻力外，還要克服進(jìn)出

口高差形成的靜水壓力。此外，開(kāi)式液體管網(wǎng)（如排水管網(wǎng)）中流體可能為多相流，其流態(tài)

比閉式管網(wǎng)復(fù)雜；由于使用時(shí)間的不確定性，開(kāi)式液體管網(wǎng)中流量隨時(shí)間變化較大，而閉式

液體管風(fēng)中流量一般比較穩(wěn)定。

在水力計(jì)算方法上，開(kāi)式液體管網(wǎng)的基本原理和方法與閉式管網(wǎng)沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別。但具體步

驟中也有一些差別：

（1）動(dòng)力設(shè)備所需克服的阻力項(xiàng)不完全相同，開(kāi)式管網(wǎng)需考慮高差；（2）管網(wǎng)流量計(jì)算

方法不同，閉式管網(wǎng)同時(shí)使用系數(shù)一般取1,而開(kāi)式管網(wǎng)同時(shí)使用系數(shù)小于1；（3）水力計(jì)

算圖表不同；（4）對(duì)局部阻力的處理方式不同，閉式管網(wǎng)通過(guò)局部的阻力系數(shù)和動(dòng)壓求局部

損失，而開(kāi)式管網(wǎng)對(duì)局部阻力一般不作詳細(xì)計(jì)算，僅根據(jù)管網(wǎng)類(lèi)型采用經(jīng)驗(yàn)的估計(jì)值，局部

損失所占比例也小于閉式管網(wǎng)中局部損失所占比例。

（5）在并聯(lián)支路阻力平衡處理上，閉式管網(wǎng)強(qiáng)調(diào)阻力平衡校核，而開(kāi)式管網(wǎng)則對(duì)此要求

不嚴(yán)，這是開(kāi)、閉式管網(wǎng)具體型式的不同造成的，開(kāi)式管網(wǎng)對(duì)較大的并聯(lián)支路也應(yīng)考慮阻力

平衡。

3-6分析管內(nèi)流速取值對(duì)管網(wǎng)設(shè)計(jì)的影響。

答：管內(nèi)流速取值對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性都有很重要的影響。管內(nèi)流速取值大，則

平均比摩阻較大，管徑可減小，可適當(dāng)降低管網(wǎng)系統(tǒng)初投資，減少管網(wǎng)安裝所占空間；但同

時(shí)管道內(nèi)的流速較大，系統(tǒng)的壓力損失增加，水泵的動(dòng)力消耗增加，運(yùn)行費(fèi)增加。并且也可

能帶來(lái)運(yùn)行噪聲和調(diào)節(jié)困難等問(wèn)題。反之，選用較小的比摩阻值，則管徑增大，管網(wǎng)系統(tǒng)初

投資較大；但同時(shí)管道內(nèi)的流速較小，系統(tǒng)的壓力損失減小，水泵的動(dòng)力消耗小，運(yùn)行費(fèi)低,

相應(yīng)運(yùn)行噪聲和調(diào)節(jié)問(wèn)題也容易得到解決。

第4章多相流管網(wǎng)水力特征與水力計(jì)算

4-1什么是水封？它有什么作用？舉出實(shí)際管網(wǎng)中應(yīng)用水封的例子。答：水封是利用一定

高度的靜水壓力來(lái)抵抗排水管內(nèi)氣壓的變化，防止管內(nèi)氣體進(jìn)入室內(nèi)的措施。因此水封的作

用主要是抑制排水管內(nèi)臭氣竄入室內(nèi)，影響室內(nèi)空氣質(zhì)量。另外，由于水封中靜水高度的水

壓能夠抵抗一定的壓力，在低壓蒸汽管網(wǎng)中有時(shí)也可以用水封來(lái)代替疏水器，限制低壓蒸汽

逸出管網(wǎng)，但允許凝結(jié)水從水封處排向凝結(jié)水回收管。

實(shí)際管網(wǎng)中應(yīng)用水封的例子很多，主要集中建筑排水管網(wǎng)，如：洗練盆、大/小便器等各

類(lèi)衛(wèi)生器具排水接管上安裝的存水彎（水封）。此外，空調(diào)末端設(shè)備（風(fēng)機(jī)盤(pán)管、吊頂或組

合式空調(diào)器等）凝結(jié)水排水管處于空氣負(fù)壓側(cè)時(shí)，安裝的

存水彎可防止送風(fēng)吸入排水管網(wǎng)內(nèi)的空氣。

4-2講述建筑排水管網(wǎng)中液氣兩相流的水力特征？

答：（1）可簡(jiǎn)化為水氣兩相流動(dòng)，屬非滿管流；

（2）系統(tǒng)內(nèi)水流具有斷續(xù)非均勻的特點(diǎn)，水量變化大，排水歷時(shí)短，高峰流量時(shí)水量可

能充滿水管斷面，有的時(shí)間管內(nèi)又可能全是空氣，此外流速變化也較劇烈，立管和橫管水流

速相差較大。

（3）水流運(yùn)動(dòng)時(shí)夾帶空氣一起運(yùn)動(dòng)，管內(nèi)氣壓波動(dòng)大；

（4）立管和橫支管相互影響，立管內(nèi)水流的運(yùn)動(dòng)可能引起橫支管內(nèi)壓力波動(dòng)，反之亦然;

（5）水流流態(tài)與排水量、管徑、管材等因素有關(guān)；

（6）通水能力與管徑、過(guò)不斷面與管道斷面之比、粗糙度等因素相關(guān).

4-3提高排水管排水能力的關(guān)鍵在哪里？有哪些技術(shù)措施？

答：提高排水管排水能力的關(guān)鍵是分析立管內(nèi)壓力變化規(guī)律，找出影響立管壓力變化的因

素。進(jìn)而想辦法穩(wěn)定管內(nèi)壓力，保證排水暢通。技術(shù)措施可以①調(diào)整管徑；②在管徑一定時(shí),

調(diào)整、改變終限流速和水舌阻力系數(shù)。減小終限流速可以通過(guò)（1）增加管內(nèi)壁粗糙度；（2）

立管上隔一定距離設(shè)乙字彎；（3）利用橫支管與立管連接的特殊構(gòu)造，發(fā)生濺水現(xiàn)象：（4）

由橫支管排出的水流沿切線方向進(jìn)入立管；（5）對(duì)立管內(nèi)壁作特殊處理，增加水與管內(nèi)壁的

附著力。減小水舌阻力系數(shù)，可以通過(guò)改變水舌形狀，或向負(fù)壓區(qū)補(bǔ)充的空氣不經(jīng)水舌兩種

途徑，措施（1）設(shè)置專(zhuān)用通氣立管；

（2）在橫支管上設(shè)單路進(jìn)氣閥；（3）在排水橫管與立管連接處的立管內(nèi)設(shè)置擋板；（4）

將排水立管內(nèi)壁作成有螺旋線導(dǎo)流突起;（5）排水立管軸線與橫支管軸線錯(cuò)開(kāi)半個(gè)管徑連接;

（6）一般建筑采用形成水舌面積小兩側(cè)氣孔面積大的斜三通或異徑三通。

4-4解釋“終限流速”和“終限長(zhǎng)度”的含義，這二概念與排水管通水能力之間有何關(guān)系？

答：終限流速Vt,排水管網(wǎng)中當(dāng)水膜所受向上的管壁摩擦力與重力達(dá)到平衡時(shí)，水膜的下

降速度和水膜厚度不再發(fā)生變化，這時(shí)的流速叫終限流速。終限長(zhǎng)度Lt：從排水橫支管水

流入口至終限流速形成處的高度叫終限長(zhǎng)度。這兩個(gè)概念確定了水膜流階段排水立管在（允

許的壓力波動(dòng)范圍）內(nèi)最大允許排水能力。超過(guò)終限流速的水流速度將使排水量繼續(xù)增加，

水膜加厚，最終形成水塞流，使排水系統(tǒng)不能正常使用。水膜流狀態(tài)下，可有Q=,

Lt=0.144Vt2,其中Q——通水能力L/S；Wt——終限流速時(shí)過(guò)水?dāng)嗝娣e，cm2,Vt——終限

流速，m/s,Lt——終限長(zhǎng)度，m。4-5空調(diào)凝結(jié)水管內(nèi)流動(dòng)與建筑排水管內(nèi)流動(dòng)的共性和

差別是什么？

答：共性：均屬于液氣兩相流。

區(qū)別：①空調(diào)凝結(jié)水管在運(yùn)動(dòng)時(shí)管內(nèi)水流量變化不大，氣壓變化也不大，而建筑排水管風(fēng)

水量及氣壓隨時(shí)間變化都較大；

②空調(diào)凝結(jié)水管內(nèi)流速較小，排水管網(wǎng)內(nèi)流速較大；

③空調(diào)凝水管內(nèi)流動(dòng)可當(dāng)成凝結(jié)水和空氣的流動(dòng)，排水管內(nèi)的流動(dòng)除水和氣體外，還有固

體。

4-6汽液兩相流管網(wǎng)的基本水力特征是什么？

答：①屬蒸汽、凝結(jié)水的兩相流動(dòng)；

②流動(dòng)過(guò)程中，由于壓力、溫度的變化，工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)變化較大，會(huì)伴隨著相態(tài)變化；

③由于流速較高，可能形成“水擊”、“水塞”等不利現(xiàn)象，因此應(yīng)控制流速并及時(shí)排除凝結(jié)

水；

④系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)時(shí)排氣，系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)補(bǔ)氣，以保證系統(tǒng)長(zhǎng)期、可靠運(yùn)行。

⑤回水方式有重力回水、余壓回水、機(jī)械回水等多種方式。

4-7簡(jiǎn)述保證蒸汽管網(wǎng)正常運(yùn)行的基本技術(shù)思路和技術(shù)措施？

答：保證蒸汽管網(wǎng)正常運(yùn)行的基本思路是減少凝結(jié)水被高速蒸汽流裹帶，形成“水塞”和“水

擊主要預(yù)防思想包括：①減少凝結(jié)；②分離水滴；③汽液兩相同向流動(dòng)；④若兩相逆向

流動(dòng)減少，則盡量相互作用?？刹扇〉募夹g(shù)措施是：①通過(guò)保溫減少凝結(jié)；②在供汽干管向

上拐彎處裝耐水擊的疏水器分離水滴;③設(shè)置足夠坡度使水汽同向;④在兩相逆向的情況下，

降低蒸汽的速度；⑤在散熱器上裝自動(dòng)排氣閥，以利于凝水排凈，下次啟動(dòng)時(shí)不產(chǎn)生水擊；

⑥汽、水逆向時(shí)，適當(dāng)放粗管徑；⑦供汽立管從干管上方或下方側(cè)接出，避免凝水流入立管;

⑧為保證管正常運(yùn)行，還需適當(dāng)考慮管網(wǎng)變形的破壞作用，設(shè)置補(bǔ)償器。

4-8簡(jiǎn)述室內(nèi)蒸汽供熱管網(wǎng)水力計(jì)算的基本方法和主要步驟

答：蒸汽管網(wǎng)水力計(jì)算的基本方法一般采用壓損平均法，與熱水管網(wǎng)大致相同，管網(wǎng)同樣

存在著沿程阻力和局部阻力。從最不利環(huán)路算起，滿足鍋爐出口蒸汽壓力等于流動(dòng)阻力+用

戶散熱器所需壓力。水力計(jì)算主要步驟：(1)確定最不利環(huán)路；(2)管段編號(hào)，統(tǒng)計(jì)各管段

長(zhǎng)度及熱負(fù)荷；(3)選定比壓降，確定鍋爐出口壓力；(4)對(duì)最不利環(huán)路各管段進(jìn)行水力計(jì)

算，依次確定其管徑和壓損；(5)對(duì)各并聯(lián)管路進(jìn)行水力計(jì)算，確定其管徑和壓損：(6)確

定各凝水管路管徑，必要時(shí)需計(jì)算凝水管路壓損并配置相應(yīng)回水設(shè)備，如凝水泵，凝水箱等。

4-9若例4-2中，每個(gè)散熱器的熱負(fù)荷均改為3000W,試重新確定各管段管徑及鍋爐蒸汽

壓力。

解：1)確定鍋爐壓力l>80m,比壓降100Pa/m,散熱器所需乘余壓力2000Pa,運(yùn)行壓力

Pb=80xl00+2000=lOKpao

2)最不利管徑的水力計(jì)算，預(yù)計(jì)Rm=100x0.6=60Pa/m,各管段管徑確定見(jiàn)以下水力計(jì)算

表。

水力計(jì)算表

局部壓力損

摩擦阻

熱量a

管段

(mm)(m)(mm)(Pa/m)

APy=Rl(Pa)長(zhǎng)度1管徑d比摩阻R力損失(m/s)流速V力系數(shù)Pd比(Pa)局部阻壓

頭失gjuPd-Z

^(Pa)AP=APy+APg(Pa)總壓力損失

171000127026.313.9315.610.561.2642.6958.2230000135029.4112.94382.332.0

53.08106.16488.49324000124039.6912.6496.281.050.3350.33546.614180001232

52.6812.29632.161.047.8847.88680.04512000123221.588.42258.961.022.4722.47

281.43

66000172528.357.34481.9512.07300022020.555.8041.14.5Sl=80mSAP=3730.75Pa

立管HI資用壓力AP6-7=775.98Pa

立127.517.0

60004.52528.357.3411.5196.42管88支10.6

300022020.555.8041.14.547.97管6SAP=413.07Pa

立管山資用壓力AP5-7=968.34Pa

立127.517.0

60004.52528.357.3411.5196.42管88支206.938.8

3000215103.4511.074.5174.81管05ZAP=705.71Pa

立管II資用壓力AP4-7=1648.38Pa立管IAP3-7=2194.99Pa

60004.52080.411.66361.813.043.1560.3管

支206.938.8

3000215103.4511.074.5174.81管05SAP=1303.77Pa

局部阻力系數(shù)匯總

管段①截止閥7.0,鍋爐出口2.0,90°煨彎3x06=1.5決=10.5管段②90。煨彎

2x0.5=1.0,直流三通1.0決=2.0管段③④⑤直流三通1.0

次=1.0管段⑥截止閥9.0,90。煨彎2乂1.0=2.0,直流三通次=10.0管段⑦乙字彎1.5,

分流三通3.0次=4.5

其他立管管173=250101)截止閥9.0,90。煨彎1.0,旁流三通1.5次=11.517.08204.96686.91

10.6647.9789.0732489.07324381.7922.07381.7

III(d=20mm)截止閥10.0,90。煨彎1.5,旁流三通1.5沅=13

其他支管IHIV(d=20mm)乙字彎9.0,分流三通3.0次=4.5

III(d=15mm)乙字彎1.5,分流三通3.0比=4.5

凝水管徑匯總表

編號(hào)

熱負(fù)荷WT30006'6000

205Z12000204'18000253'24000252'3000032H7100032管徑d(mm)15

4-10簡(jiǎn)述凝結(jié)水管網(wǎng)水力計(jì)算的基本特點(diǎn)

答：凝結(jié)水管網(wǎng)水力計(jì)算的基本特征是管網(wǎng)內(nèi)流體相態(tài)不確定，必須分清管道內(nèi)是何種相

態(tài)的流體。例如從熱設(shè)備出口至疏水器入口的管段，凝水流動(dòng)狀態(tài)屬非滿管流。從疏水器出

口到二次蒸發(fā)箱(或高位水箱)或凝水箱入口的管段，有二次蒸汽是液汽兩相流，從二次蒸

發(fā)箱出口到凝水箱為飽和凝結(jié)水，是滿管流，可按熱水管網(wǎng)計(jì)算。

4-11物料的“沉降速度”、“懸浮速度”、“輸送風(fēng)速”這三個(gè)概念有何區(qū)別與聯(lián)系？

答：物料顆粒在重力作用下，豎直向下加速運(yùn)動(dòng)。同時(shí)受到氣體豎直向上的阻力，隨著預(yù)

粒與氣體相對(duì)速度增加豎直向上的阻力增加，最終阻力與重力平衡，這對(duì)物料與氣體的相對(duì)

運(yùn)動(dòng)速度vt,若氣體處于靜止?fàn)顟B(tài)，則Vt是顆粒的沉降速度，若顆粒處于懸浮狀態(tài)，Vt

是使顆粒處于懸浮狀態(tài)的豎直向上的氣流速度，稱(chēng)懸浮速度。氣固兩相流中的氣流速度稱(chēng)為

輸送風(fēng)速。輸送風(fēng)速足夠大，使物料懸浮輸送，是輸送風(fēng)速使物料產(chǎn)生沉降速度和懸浮速度,

沉降速度和懸浮速度宏觀上在水平風(fēng)管中與輸送風(fēng)速垂直，在垂直風(fēng)管中與輸送風(fēng)速平行。

為了保證正常輸送，輸送風(fēng)速大于沉降或懸浮速度，一般輸送風(fēng)速為懸浮速度的2.4?4.0倍,

對(duì)大密度粘結(jié)性物料甚至取5?10倍。

4-12簡(jiǎn)述氣固兩相流的阻力特征和阻力計(jì)算的基本方法。

答：氣固兩相流中，既有物料顆粒的運(yùn)動(dòng)，又存在顆粒與氣體間的速度差，阻力要比單相

氣流的阻力大，對(duì)于兩相流在流速較小時(shí)阻力隨流速增大而增大，隨著流速增大，顆粒過(guò)渡

到懸浮運(yùn)動(dòng)，總阻力隨流速增大而減小，流速再增大，顆粒完全懸浮，均勻分布于某個(gè)風(fēng)管,

阻力與單排氣流相似，隨流速增大而增大。氣固兩相流的阻力還受物料特性的影響，物料密

度大。粘性大時(shí)，摩擦作用和懸浮速度大，阻力也大，顆粒分布不均勻時(shí)顆粒間速度差異大,

互相碰撞機(jī)會(huì)多，因而阻力也大。阻力計(jì)算的基本方法把兩相流和單相流的運(yùn)動(dòng)形成看作相

同，物料流看作特殊的流體，利用單相流體的阻力公式計(jì)算，因此兩相流的阻力可以看作單

相流體阻力與物料顆粒引起的附加阻力之和。在阻力構(gòu)成上，氣固兩相流須考慮喉管或吸嘴

的阻力、加速阻力、物料的懸浮阻力、物料的提升阻力、管道的摩擦阻力、彎管阻力、設(shè)備

局部阻力等多項(xiàng)因素，各項(xiàng)阻力都有相應(yīng)的計(jì)算參數(shù)和公式。氣