流体输配管网复习课

流体输配管网复习课

1、认识和了解流体输配管网

1.1流体输配管网的基本功能与基本组成 基本功能

从“源”取得流体，通过管道输送，按照要求将流量分配给用户的末端装置； 从末端装置处按照要求收集流体，通过管道，将其输送到“汇”。

基本组成：末端装置 从管道中取得一定量的流体，或将一定量的流体送入管道。如：排风罩、散热器、送风口、燃气罩；卫生器具、配水龙头等。

基本组成：管道 在“源”和“汇”之间，给流体流动以路径，引导流体流动。 基本组成：动力 来源于“源”

如锅炉；储气罐的压力；上级管网的压力； 来源于重力

如自然循环热水采暖；建筑排水； 来源于机械动力－－水泵与风机

机械通风、城市供热、城市给水等，应用广泛。

其他装置：①调控设备: 调节阀、关断阀 ②安全、计量装置: 安全阀、报警器、流量计、温度计、压力表等 其他装置与设备：膨胀水箱、排气装置、疏水器、过滤器等 1.2 流体输配管网的分类

1.2.1 单相流与多相流管网 1.2.2 重力驱动与压力驱动管网 1.2.3 开式与闭式管网 1.2.4 枝状与环状管网 1.2.5 异程式管网与同程式管网 1.3 多级管网之间的连接方式

1.3.1 直接连接－－水力相关 1.3.2 间接连接－－水力无关 2、流体输配管网的基本原理

（1）质量平衡。节点处流量平衡。 （2）能量平衡。环路中动力与阻力平衡。

水力计算（管网设计）:已知用户的流量需求和管网布置，要求通过合理选择管径、动力，使管网在设计流量下满足这两个基本规律。

水力工况分析：利用这两个基本规律，在已知管网布置、管径、动力设备性能的条件下，求各管段、各用户的流量、阻力、管网的压力分布等，首要任务是求解流量分布。 断面间能量方程： 2?v12?v2Pj1??g(?a??1~2)(Z2?Z1)?P?Pj2???P1?222 对液体，?a???1~2,并除以?1~2?g:2Pv12P2v21Z1???H?Z2????H1?2?g2g?g2gv12常可忽略。2g

回路能量方程： 2P22 P1 11 Z1 oo3、各类管网的水力计算 水力计算： 水力计算（管网设计）:已知用户的流量需求和管网布置，要求通过合理选择管道断面尺寸、调节装置以及匹配动力装置，使管网在设计流量下满足这两个基本原理，以保证实际按设计建造管网后能达到设计要求。 流动阻力计算基本方法： （1） 摩擦阻力计算

（2）局部阻力计算

产生原因：流动边界几何形状改变，使流动产生涡旋、流动方向变化，引起能量损失。

?v2局部阻力基本计算公式： ?P???2

3、各类管网的水力计算

水力计算的基本步骤和具体方法： 基本步骤： （1）计算最不利环路；（2）计算其他环路；（3）计算确定动力需求。其中，（2）、（3）环节实际是回路压力（能量）平衡的应用。实际工程中，已知条件可能不同，则计算步骤会有差异，如动力已知（或可由管网其他设计条件确定）。

具体方法：假定流速法、压损平均法、静压复得法（用于均匀送风管道计算）。 3、各类管网的水力计算

①各类管网的具体特点对管网设计及水力计算的影响以及涉及的相关概念。②多相流管网的水力特征与计算。 4、动力装置性能

①离心式泵与风机的基本结构、工作原理；②泵与风机的主要性能参数、各种损失与效率；③基本方程：欧拉方程及其

Z2物理意义；④性能曲线及叶片型式对性能的影响（压力（扬程）、功率、效率随流量变化的特点）。 相似律及其应用。

5、泵与风机与管网的匹配

①工况点：管网阻力特性、管网特性曲线、工况点、工况点稳定性；系统效应；

②动力装置联合运行工况点分析；③工况点调节：管路调节、动力调节（变转速调节） ④安装位置：如何避免水泵气蚀？减小系统效应？⑤泵与风机的选用——基本原则与方法。 6、枝状管网工况分析与调节

①压力分布图：水压图、定压；气体管网压力分布图；②调节阀的流量特性及其选择的基本方法； ③枝状管网的水力工况分析：基本方法；水力失调与水力稳定性；典型问题的定性分析。 ④水力平衡调节：比例法调节的基本原理与步骤。 7、环状管网水力计算与水力工况分析 ①管网图的基本概念；

②管网图的矩阵表示：关联矩阵、基本关联矩阵；独立回路矩阵

③管网特性方程组：节点流量平衡方程组、独立回路压力平衡方程组的列写、基本求解思路 ④环状管网水力计算与水力工况分析的基本要点。

例题：图1所示为某空调水系统管网图。S1、S2为用户设备，D(mm) 100 125 150 R为冷（热）源设备，E为膨胀水箱。ab、cd、ef之间的管道G(t/h) 长度为100m，竖向管道长度如图所示，计算时不考虑水泵并

50 R=25 Pa/m R =12.5 Pa/m R=7.5 Pa/m 联所用的管道。S1、S2的设计流量均为100t/h，设计流量下

的阻力为5mH2O；冷热源设备的设计流量为200t/h，设计流量100 R =100 Pa/m R=50 Pa/m R=30 Pa/m 2

下的阻力也为5mH2O。计算时取g=10m/s，系统运行前各阀

150 R =225 Pa/m R =125 Pa/m R=67.5 Pa/m 门保持全开，水力计算表见表1。

200 R =300 Pa/m R =200 Pa/m R=100 Pa/m

夏季工况下，不考虑重力作用压力。请选择最不利环路，进行水力计算。控制比摩阻为80~120Pa/m，各管段的局部阻力（含阀门全开的局部阻力）按总阻力的50%计算。（1）计算确定各管段的管径，计算阻力损失。（2）进行并联管路的水力计算，确定其管径，并校核不平衡率（要求<=15%）。（3）确定水泵所需的扬程。 冬季工况下，热源的供水温度为60℃（ρ= 985.34kg/m3），回水温度为40℃（ρ=992.24 kg/m3），分别计算用户S1和S2与热源所形成的环路的重力循环作用力。

采用两台水泵并联工作，其中单台水泵的性能曲线如图2所示，各阀门全开。求：（1）水泵并联运行性能曲线；（2）系统的总流量；（3）每台水泵的实际工作流量、扬程和有效功率；（4）用户S1、S2的实际流量及其水力失调度；（5）若膨胀水箱的液面高度为65m，请计算系统运行时图中a点的表压力。

5* 如欲使用户S1、S2的实际流量完全达到设计流量，图中阀门V2和V3的阻力应比全开时的阻力增大多少？ 阀门V1关闭时，只开1台水泵，（1）此时S2的实际流量是多少?（7分）（2）若水泵的额定转速为1450r/min，通过调整水泵的转速，使S2的流量达到设计流量，此时水泵转速和扬程应为多少？

冬季工况下，用户的设计流量、设备阻力及管道直径等条件不变，如欲使用户S1和S2的流量相等，阀门V2应比V1的阻力大还是小？相差多少？

将该管网转化为管网图如图4，请：（1）建立该管网的基本关联矩阵；（2）选取生成树；（3）建立基于所选生成树的独立回路矩阵。