流体输配管网教案.docx

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流体输配管网教案

备课笔记第页

第1章流体输配管网的功能与类型

1.1气体输配管网的功能与类型

1.1.1通风空调工程风管型式与装置

1.1.1.1通风空调工程的空气输配管网型式

一、通风工程的主要任务

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。

二、通风工程的风管系统分类

排风系统和送风系统

三、空调工程的主要任务

控制室内空气污染物，保证良好的室内空气品质，并保护大

气环境的舒适性，或使室内热环境满足生产工艺的要求；

空调系统的两个功能：

控制室内空气污染物浓度和热环境质量。

四、空调工程的风管系统分类

一次回风系统、二次回风系统、双风道系统、变风量系统。

风阀：

蝶式调节阀

菱形单叶调节阀

插板阀

——小断面风管

平行式多叶调节阀

对开式多叶调节阀

菱形多叶调节阀

——大断面风管

复式多叶调节阀

三通调节阀

——分流合流

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流体输配管网的基本任务：

流体的转运与分配

能量的转运与分配

1.1.2燃气输配管网的型式与设施

1.1.2.1燃气输配管网型式

（1）燃气输配管道的分类

按用途分：

长距离输气管道

城市燃气管道：

分配管道、用户引入管、室内燃气管道

工业企业管道

按敷设方式分：

地下燃气管道与架空燃气管道

按燃气输配管网压力分级：

高压

次高压

中压

低压

居民和小型公共建筑用户一般由低压管道供气。

中压和次高压管道必须通过区域调压室或用户专用调压室才能给

城市分配管网中的低压和中压管道供气。

一般由城市高压管道构成大城市燃气输配管网的外环环网。

高压

燃气必须通过调压后才能送入次高压或中压管道。

根据压力级制不同可分为：

一级系统

二级系统

三级系统

多级系统

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1.1.2.2燃气输配管网设施

1.储配站

储配站是城市燃气输配管网的一个重要设施。

储配站具有三个功能：

储存必要的燃气量用以调峰

使多种燃气进行混合

将燃气加压以保证每个燃气用具前具有足够的压力。

送入储配站的燃气——低压储气罐——压缩机加压至中压——

流量计——城市中压管网

2调压站

调压站是城市的燃气输配管网的另一个重要设施。

调压站有两个功能：

将输气管网的压力调节到下一级管网或用户需要的压力

保持调节后的压力稳定

调压站按用途分为三种：

1）区域调压站

2）专用调压站

3）箱式调压装置

1.2液体输配管网形式与装置

1.2.1供暖空调冷热水管网形式与装置

1.2.1.1供暖空调冷热水管网形式

供暖空调工程常用冷热水管网形式：

（1）按循环动力分

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重力循环系统和机械循环系统

按水流路径分：

同程式系统和异程式系统

按流量变化分：

定流量和变流量系统

按水泵设置分:

单式泵水系统和复式泵水系统

按与大气接触情况分：

开式和闭式系统

1.2.1.2供暖空调冷热水管网装置

（1）膨胀水箱

作用是用来储存冷热水系统水温上升时的膨胀水量。

在重力循环上供下回式系统中，还起着排气的作用。

（2）排气装置

系统中如果积存空气，就会形成气塞，影响水的正常循环，因此必须设置排气装置。

常见的排气装置主要有集气罐自动排气阀和冷风阀。

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（3）散热器温控阀

是一种自动控制散热器散热量的设备，散热器温控阀的阻力，

较大阀门全开时阻力系数达18.0左右

（4）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。

（5）过滤器

设在水系统中的水泵、换热器、孔板等设备的入口官道上，

防止杂质进入，污染或堵塞这些设备。

（6）阀门

不做介绍

（7）换热装置

基本功能是从冷、热水中获得冷热量。

1.2.2热水集中供热管网形式与装置

1.2.2.1热水供热管网形式

枝状管网和环状管网

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1.2.2.2热水集中供热管网用户连接方式与装置

热水供热系统有两种形式：

闭式系统和开路系统。

（1）供暖系统热用户与热水网路的连接方式

（2）通风系统热用户与热水网路的连接

（3）热水供应用户与热网的连接方式

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1.3相变流或多相流管网的功能与类型

1.3.1．1低压蒸汽采暖管网的基本类型

一、蒸汽管网与冷热水管网相比有如下特点

1流体在输送过程中状态参数变化大

2饱和凝结水易发生二次气化

3蒸汽比容大、密度小，产生的静压力较小

重力回水低压蒸汽供暖系统有上供式、下供式等多种形式。

1.3.1.2高压蒸汽供热管网的基本形式

1.3.1.3蒸汽供热管网和热用户的连接方式

1.3.1.4疏水器及其他附属装置

一、疏水器

作用：

阻汽、排气、排水

种类：

机械型、热动力型、热静力型

安装形式：

六种

二、减压阀

作用：

减压、稳压

安装

三、二次蒸发箱

分离二次蒸汽、再利用继续

凝结水系统组成：

用热设备、疏水器、凝结水管道、凝结水箱

及其他设备

1.3.2凝结水管网的功能与类型

低压自流式凝结水回收系统

余压回水凝结水回收系统

重力式满管流凝结水回收系统

闭式余压凝结水回收系统

闭式满管流凝结水回收系统

加压凝结水回收系统

1.4流体输配管网的基本功能、基本组成与基本类型

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1.4.1流体输配管网的基本功能与基本组成

基本功能：

从源来的流体通过管道输送并按流量要求分配到各末端

装置、动力装置、调节装置及附属设备

1.4.2流体输配管网的分类

按管内流体相态分：

单相流和多相流

按管网动力性质分：

重力驱动管网和压力驱动管网

按管网内流体与外界环境关系分：

开式和闭式

按流动路径的确定性分：

枝状和环状

按并联管段各环路的路径长度分：

同程式和异程式

按管网之间的连接方式分：

直接和间接

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第二章气体管网水力特征与水力计算

2.1气体管流水力特征

2.1.1气体重力管流水力特征

管道内气体由断面1流向断面2，其流动的能量方程式：

2.1.2气体压力管流水力特性

当管道内部、管道内外不存在密度差，或是水平管网，则有

2.1.3压力和重力综合作用下的气体管流特征

2.2流体输配管网水力计算的基本原理和方法

流体输配管网水力计算的主要目的是根据要求的流量分配，确定

管网的各段管径（或断面尺寸）和阻力，求得管网特性曲线。

2.2．1摩擦阻力计算

摩擦阻力按下式计算：

当管道材料不变，断面尺寸不变，流体密度和流量也不随流程

变化时，

2.2.2局部阻力计算

局部阻力按下式计算：

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2.2.3常用的水力计算方法

流体输配管网水力计算的常用方法有假定流速法、压损

平均法和静压复得法等。

目前常用的是假定流速法。

假定流速法的特点是，先按技术经济要求选定管内流速，再

结合所需输送的流量，确定管道内流速，再结合所需输送的流量，

确定管道断面尺寸，进行计算管道阻力。

假定流速法的基本步骤：

1）绘制管网轴测图，对各管段进行编号，标出长度和流量

2）合理确定管内流体流速。

3）根据各管段流量和确定的流速，确定各部管段的断面尺寸。

4）计算各管段的阻力

5）平衡并联管路。

6）计算管网的总阻力

7）根据管网特性曲线所要求输送的总流量以及所输

送流体的种类、性质等诸因素，综合考虑为管网匹配

动力设备，确定动力设备所需的参数。

2.3气体输配管网水力计算

以通风空调工程的输配管网为例，学习开式枝状气体输配管网水

力计算的具体方法。

2.3.1.1管内流速和管道断面尺寸

（1）绘制风管系统轴测图

绘制风管系统轴测图，并划分好管段，对各管段进行编号，标注

长度和风量。

（2）确定管内流速

管内的流速对通风、空调系统的经济性有较大影响，对系统的技

术条件也有影响。

流速高，风管断面小，占用的空间小，材料耗

用少，建造费用小。

（3）确定各管段的断面尺寸，计算摩擦阻力和局部阻力

根据风管的风量和选择的流速初步确定风管断面尺寸，并适当

调整使其符合通风管道统一规格。

2.3.1.2风管摩擦阻力计算

按管内实际流速计算阻力，阻力计算应从最不利环路开始。

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1、流速当量直径

2、流量当量直径

2.3.1.3风管局部阻力计算

2.3.1.4并联管路的阻力平衡

（1）调整支管管径

（2）阀门调节

2.3.1.5计算系统的总阻力和获得管网特性曲线

最不利环路所有串联管段阻力之和，即为管网系统的总阻力之和。

2.3.1.6计算例题

如图所示的通风除尘管网，风管用钢板制作，输送含有轻矿物

粉尘的空气，气体温度为常温。

除尘器阻力为1200Pa。

对该管网

进行水力计算，获得管网特性曲线。

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2.3.1.7均匀送风管设计

均送风管的计算方法有很多，下面介绍近似计算方法

（1）均匀送风管道的设计原理

（2）实现均匀送风的基本条件

1）保持各侧孔静压相等

2）保持各孔流量系数相等

3）增大出流角

（3）侧孔送风时的通路（直通部分）局部阻力

（4）均匀送风管道的计算方法

2.3.1.8中低压燃气管网水力计算

室内燃气管网和庭院燃气管网的支管线都属于低管道。

庭院

燃气管网干线可能是中压管道。

（1）低压燃气管道摩擦阻力计算公式及计算表

（2）中压燃气管道摩擦阻力计算公式及计算表

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第三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

转化为

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

二、作用压力

注意：

作用力不大，重视排气

3.1.1.2重力循环液体管网的水利特征

（1）重力循环液体管网的水力特征

双管系统中两个冷却中心分别产生的作用压力为

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（2）重力循环液体管网串联环路的水力特征

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：

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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。

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

二、局部阻力

（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

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、已知流量和系统作用压力，确定管径

2、已知流量和管径，确定系统作用压力

3、已知流量，确定管径和系统作用压力

4、已知管径和管段的允许压力降，确定流量

1

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二、液体管网水力计算方法

3.1.2.3重力循环双管系统管网水力计算方法和例题

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

控制比摩阻，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

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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

热水管网的流速一般大于0.5m/s，处于阻力平区，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

三、计算方法与步骤