流体输配管网课件第3章

流体输配管网第3章液体输配管网水力特征与水力计算3.1液体管网水力特征与水力计算特点:水的密度远远大于气体，能量方程中的位压12HHga转化为21HHg流体输配管网3.1.1闭式液体管网水力特征3.1.1.1重力循环液体管网的工作原理和作用压力*一、工作原理（如图）*二、作用压力ghhghPlhhghggPghghgh01注意:作用力不大，重视排气流体输配管网3.1.1.2重力循环液体管网的水力特征(1)、重力循环热水供暖双管系统的的水力特征如图所示：该双管系统中两个冷却中心分别产生的作用压力为：ghghP11ghghghPhhgP21212)(流体输配管网结论：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。使流量分配不均，必然要出现上热下冷的现象。在采暖建筑物内，同一竖向的各层房间的室温不符合设计要求，出现上、下层冷热不匀的现象，使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。流体输配管网在图3-1-2中，管路aS1b与aS2b是两并联管路，同时也是独用管路，b→a是公用管)()(2212211211ghbaSabghababbaaSbaSababbaaSbaSghPPghPPPPPPPPPPP在并联管路中，重力作用不相等时，流量分配与阻抗的平方根成反比结论不成立。独用管路的阻力是与其作用力平衡的，其作用力为：GiiDiPPP流体输配管网（2）重力循环液体管网串联环路的水力特征如图所示：该单管系统中热水顺流依次进入多个散热器，两个冷却中心共同产生的作用压力为：NiiiigggghgHgHgHghhhgghghP11211222112212211)(流体输配管网各层散热器进出口水温和密度计算：例如求第二层的出水温度t2，根据流量平衡)()(283286.0ttQQQlgG(1)(2)由式(1)和式(2)相等得:hgNijjgittQQtt通用公式为:流体输配管网结论：在双管系统中，各层散热器的进出水温度是相同的；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。实际工程必须考虑循环水在管路中冷却所产生的作用力。总重力循环作用力PaPPPfh流体输配管网流体输配管网流体输配管网流体输配管网流体输配管网流体输配管网3.1.1.3机械循环液体管网的工作原理特点：系统设置水泵，输入动力，外加附加作用力，共同克服循环阻力，维持循环流动。lfhPPPP实际工程中因重力作用引起的附加作用力相对于水泵动力较小，可忽略。上式变为：lPP流体输配管网3.1.2闭式液体管网水力计算3.1.2.1基本公式与压力损失平衡（1）水力计算的基本公式一、沿程阻力5281025.6dGRm25.06811.0dKRedKRe7.351.2lg21其中：室内闭式管网K=0.2mm其它管网K=0.5mm流体输配管网可采用莫迪公式计算图计算和查取：图流体输配管网二局部阻力22vP（2）压力损失平衡与不平衡率压力平衡：管网计算压力损失等于作用力压力损失不平衡率：并联管路压力损失平衡方法1）确定资用压力⊿P’2）确定共用管路的压力损失⊿PG3）计算独立管路的资用压力⊿PD’(⊿PD’=⊿P’-⊿PG)4）定独立管路的管径和调节装置，使资用压力与计算压力相等5）计算压力不平衡率，应满足要求ζ见p84表3-1-1～2%100'PPPxl流体输配管网3.1.2.2液体管网水力计算的主要任务和方法一、液体管网水力计算的主要任务1、已知流量Q和系统作用压力ΔP，确定管径D；2、已知流量Q和管径D，确定系统作用压力ΔP；3、已知流量Q，确定管径D和系统作用压力ΔP；4、已知管径D和管段的允许压力降，确定流量Q。流体输配管网二、液体管网水力计算方法1.对第一种情况，可预先求出最不利环路和分支环路的比摩阻，再根据各管段的流量，利用水力计算表，选出最接近的管径，再求出实际压力损失值；mPalPRPaPlRPlPjjnCml/)(1流体输配管网2.用于校核计算，当系统流量改变时，看水泵的扬程能否满足要求；3.用于确定管径D和水泵的型号，需要用到经济比摩阻，一般取60~120Pa/m；4.用于校核已有系统某一管段的流通能力。对于热水采暖系统最不利环路和各并联环路之间的计算压力损失相对差额不大于15%；最大允许的水流速不大于下列数值：民用建筑1.2m/s；生产厂房的辅助建筑物2m/s；生产厂房3m/s。(还与管径有关）流体输配管网3.1.2.3重力循环双管系统管路水力计算方法和例题循环作用压力计算公式为：fhzhPPP例题3-2：确定重力循环双管热水供暖系统管路的管径（如图）热媒参数：供水温度tg＝95℃，回水温度th=70℃。锅炉中心距底层散热器中心距离为3m，层高为3m。每组散热器的供水支管上有一截止阀。流体输配管网返回流体输配管网279008.55200330003流体输配管网返回继续[解]：1．选择最不利环路。2．计算最不利环路的作用压力（包括沿管路冷却产生的作用压力）。3．确定最不利环路的直径：1）求单位长度的平均比摩阻2）求各管段的流量3）由流量和比摩阻查取管径，将查取的d、R、v、G列入水力计算表3-1-3中4．确定沿程阻力5.确定局部阻力6.求各管段的压力损失7.求环路的总压力损失流体输配管网流体输配管网8．计算富裕压力值，应大于10%。9确定通过立管1第二层散热器环路中各管段的管径。10.确定通过立管1第三层散热器环路中各管段的管径。11.确定通过立管2第一层散热器环路中各管段的管径。12.依次类推。流体输配管网流体输配管网流体输配管网流体输配管网3.1.2.4机械循环室内水系统管路水力计算方法一、概述方法同自然循环管路系统;根据资用压力和平均比摩阻选管径;控制Rpj=60~120Pa/m,富裕作用力由调节阀节流。二、循环动力主要来自水泵，干管的重力作用力可忽略；双管系统在各立管计算时，重力作用力应计算；单管系统，层数相同，重力作用力可忽略；单管系统，层数不同，重力作用力应计算；重力作用力可按设计工况的2/3计算。流体输配管网（l）选择最不利环路，确定各个管段管径及其压力损失。同例题3－2，见图。（2）计算通过最近立管的环路，从而确定出各管段的管径及其压力损失。（3）求最远和最近立管的压损不平衡率，应在±5％以内。（4）计算总压力损失及其他各立管的资用压力值。（5）确定其他立管的管径。根据各立管的资用压力和立管各管段的流量，选用合适的立管管径。（6）求各立管的不平衡率，不平衡率应在±10％以内。（7）计算系统总阻力，获得管网特性曲线，选水泵。三、同程式系统的水力计算方法和步骤流体输配管网返回流体输配管网四、不等温降的水力计算方法1）给定最远立管的温降。一般按设计温降增加2～5℃，求出其计算流量；根据最远立管的流量，选用R（或v）值；确定最远立管管径和环路末端供、回水干管的管径及相应的压力损失值。流体输配管网2）确定环路最末端的第二根立管的管径。该立管与上述计算管段为并联管路；根据已知节点的压力损失△P，给定该立管管径；从而确定通过环路最末端的第二根立管的计算流量及其计算温度降。3)按照上述方法，由远至近，依次确定出该环路上供、回水干管各管段的管径及其相应的压力损失以及各立管的管径、计算流量和计算温度降。流体输配管网3)系统中有多个分支循环环路时，计算的流量总和一般都不会等于设计要求的总流量，最后需要对初步计算出的各循环环路的流量、温降和压降进行调整。最后确定各立管散热器所需的面积。使用不等温降法的前提条件是：散热器的传热面积可随意调节。该法对大型异程室内采暖系统流体输配管网3.1.2.5室外热水供热管网的水力计算一、计算任务：（1）按已知的热媒流量，确定管道的直径，计算压力损失。（2）按已知热媒流量和管道直径，计算管道的压力损失。（3）按已知管道直径和允许压力损失，计算或校核管道中的流量。二、计算公式流体输配管网2)lg214.1(Kd25.0)(11.0Kd热水管网的流速一般大于0.5m/s，处于阻力平方区，摩擦阻力系数可用下式计算对于管径大于等于40的管道，摩擦阻力系数可用下式计算流体输配管网htKdRGmRGKdmPadGKRmtmttm/)(06.12)(387.0/1088.6125.0625.25.019.0381.00476.025.5225.03将摩擦阻力系数代入3-1-22式，可得下列式计算式：为了简化计算，通常使用水力计算图表计算，但注意使用条件和查表结果修正。流体输配管网局部阻力损失22vP当量长度25.025.125.01.9)(11.0KdldKdldd管段总阻力)(dmllRP流体输配管网三、计算方法与步骤选最不利环路，编号，确定流量和计算长度；主干线平均比摩阻RPj，可取30～70Pa/m，对于间接连接管网RPj值可高达100Pa/m；根据各管段计算流量和初选RPj，确定各管段管径和实际比摩阻；确定局部阻力系数，计算当量长度和折算长度；计算各管段阻力和主干线总阻力（并确定循环水泵）；计算支线，根据其资用压力确定其管径，当DN≥400，V＜3.5m/s；DN＜400，RPj＜3.5m/s；消除支线富裕压力，在用户引入口处安装调压装置。流体输配管网[例3-3]供水温度t1’=130℃，回水温度t2’=70℃；用户E、F、D的设计热负荷Qn’分别为：3.518GJ/h、2.513GJ/h和5.025GJ/h；热用户内部的阻力为ΔP=5×104Pa。试进行该热水网路的水力计算。返回1返回2流体输配管网[解]（1）确定各用户的设计流量Gn’htttQAGnn/1470130158.38.238'2'1''例如管段ABGn’＝14+10+20＝44t/h将各管段计算流量和管段长度列入表3-1-5（2）主干线计算确定主干线、各管段的平均比摩阻和管径根据管段计算流量和式（3-1-24）和（3-1-23）确定各管段管径和实际比摩阻列入表3-1-5例如管段AB：d=150mm；Rm＝44.8Pa/m流体输配管网计算局部阻力当量长度如管段AB，查表得：管段AB的压力损失a1113044.2488.44PlRPzhm流体输配管网同样可以计算管段BC、CD，确定管径和实际比摩阻计算结果列入表3-1-5流体输配管网流体输配管网流体输配管网本章小结本章主要讲授液体闭式管网（暖通空调管网）水力特征与计算1、重力循环液体管网（1）工作原理与循环作用力（2）水力特征并联管路水力特征串联管路水力特征2、机械循环液体管网工作原理与水力特征流体输配管网3管网水力计算（1）水力计算公式与压力损失平衡（2）水力计算的任务和方法（3）重力循环双管系统水力计算（4）机械循环室内水管系统水力计算（5）室外热水供水管网的