Ch4多相流管網(wǎng)水力特征與水力計(jì)算

Ch4多相流管網(wǎng)水力特征與水力計(jì)算4.2汽液兩相流管網(wǎng)水力特征與水力計(jì)算4.4枝狀管網(wǎng)水力共性與計(jì)算通用方法4.1液氣兩相流管網(wǎng)水力特征與水力計(jì)算4.1液氣兩相流管網(wǎng)水力特征與水力計(jì)算一、水力特征1、建筑內(nèi)部排水流動特點(diǎn)水量、氣壓隨時間變化幅度大。流速隨空間變化劇烈。2、水封水封：一般在存水彎內(nèi)保持一定高度的水柱，抵抗排水管內(nèi)氣壓變化，防止管內(nèi)氣體進(jìn)入室內(nèi)。水封位置：衛(wèi)生器具、空調(diào)集水盤出水口處。水封高度：一般50~100mm。水封強(qiáng)度：抵抗系統(tǒng)內(nèi)壓力變化的能力。水封破壞：水封高度減小，不能抵抗管道內(nèi)允許的壓力變化時，管內(nèi)氣體進(jìn)入室內(nèi)。原因：自虹吸損失、誘導(dǎo)虹吸損失、靜態(tài)損失。二、橫管內(nèi)的水流狀態(tài)1、能量變化V0——豎直下落末端水流速度；he——橫管斷面水深；v——he水深時的水流速度；K——與連接形式有關(guān)的能量損失系數(shù)。2、流動狀態(tài)3、壓力變化1）橫支管內(nèi)壓力變化2）橫干管內(nèi)壓力變化橫管內(nèi)水流狀態(tài)示意圖1-水膜狀高速水流；2-氣體三、立管中的水流狀態(tài)1、特點(diǎn)斷續(xù)的非均勻流水氣兩相流管內(nèi)壓力變化劇烈2、流態(tài)附壁螺旋流：排水量較小，立管中心氣流仍舊正常，氣壓較穩(wěn)定。水膜流：有一定厚度的帶有橫向隔膜的附壁環(huán)狀流。終限流速終限長度這3個階段流動狀態(tài)的形成與管徑和排水量有關(guān)，即立管充滿率。排水立管內(nèi)的水流狀態(tài)應(yīng)為水膜流。實(shí)驗(yàn)表明，在設(shè)有專用通氣立管的排水系統(tǒng)中：水塞流：隨排水量繼續(xù)增加，水膜厚度不斷增加，隔膜下部壓力不能沖破水膜，最后形成較穩(wěn)定的水塞。3、水膜流的力學(xué)分析及通水能力水膜區(qū)以水為主的水氣兩相流，忽略氣；氣核區(qū)以氣為主的氣水兩相流，忽略水。經(jīng)分析推導(dǎo)，得出：工作高度：橫支管與立管連接處至排出管中心的距離。4、壓力波動因素及防止措施因素確保立管內(nèi)通水能力和防止水封破壞是建筑內(nèi)部排水系統(tǒng)中兩個最重要的問題，這兩個問題都與立管內(nèi)壓力有關(guān)。最大負(fù)壓與立管內(nèi)粗糙度和管徑成反比，與排水量、終限流速和空氣總阻力系數(shù)成正比?？諝饪傋枇ο禂?shù)中水舌阻力系數(shù)最大，與排水量、橫支管與立管的連接方式有關(guān)。防止措施：減小終限流速減小水舌阻力系數(shù)二、建筑排水管網(wǎng)水力計(jì)算1、橫管水力計(jì)算設(shè)計(jì)規(guī)定（1）充滿度—規(guī)定最大設(shè)計(jì)充滿度（2）自凈流速—規(guī)定的最小流速（3）管道坡度—通用坡度，最小坡度（4）最小管徑—防止堵塞的最小管徑廚房：75mm，100mm醫(yī)院：75mm大便器：100mm小便槽：75mm水力計(jì)算：明渠均勻流2、立管水力計(jì)算排水立管按通氣方式分為普通伸頂通氣、專用通氣立管通氣、特制配件伸頂通氣和無通氣四種情況。根據(jù)設(shè)計(jì)秒流量查最大允許排水流量表，查管徑。3、通氣管道計(jì)算單立管伸頂通氣管與污水管同管徑。寒冷地區(qū)管徑放大一號。雙立管通氣管管徑≥1/2污水管徑，最小管徑查表。通氣立管長度＞50m時，管徑同污水管。三立管和多立管系統(tǒng)的通氣管按最大一根排水立管徑查表確定，同時≥其余排水管徑。結(jié)合通氣管≥通氣立管徑。匯合通氣管不需逐段改變管徑。例4-1某9層飯店排水系統(tǒng)采用污廢水分流制，管材為排水鑄鐵管。每根立管每層設(shè)洗臉盆、虹吸式坐便器和浴盆各2個，設(shè)計(jì)管路。解：1）計(jì)算各管段排水設(shè)計(jì)秒流量2）查表確定立管管徑3）查表確定排水橫干管和排出管管徑4）專用通氣立管管徑5）匯合通氣管及伸頂通氣管計(jì)算6）結(jié)合通氣管管徑三、空調(diào)冷凝水管路設(shè)計(jì)各種空調(diào)設(shè)備（例如風(fēng)機(jī)盤管機(jī)組，柜式空調(diào)機(jī)，新風(fēng)機(jī)組，組合式空調(diào)箱等）在運(yùn)行過程中產(chǎn)生凝結(jié)水。較之建筑排水管網(wǎng)，凝結(jié)水管網(wǎng)內(nèi)的流動穩(wěn)定性要好得多，氣壓波動小。設(shè)計(jì)要點(diǎn)：管材；坡度；水封；通氣；保溫；沖洗的可能性。通常，可以根據(jù)機(jī)組的冷負(fù)荷Q（kW）按下列數(shù)據(jù)近似選定冷凝水管的公稱直徑：Q≤7kW時，DN=20mmQ=7.1～17.6kW時，DN=25mmQ=17.7～100kW時，DN=32mmQ=101～176kW時，DN=40mmQ=177～598kW時，DN=50mmQ=599～1055kW時，DN=80mmQ=1056～1512kW時，DN100mmQ=1513～12462kW時，DN=125mQ＞12462kW時，DN=150mm4.2汽液兩相流管網(wǎng)水力特征與水力計(jì)算一、汽液兩相流管網(wǎng)水力特征1、蒸汽供熱管網(wǎng)高速水滴，水塞，水擊坡度要求：汽水同向時，干管i=0.003，支管i=0.01~0.02疏水裝置：耐水擊疏水器或水封上供式系統(tǒng)：供汽干管需排凝水，立管從干管上方或上方側(cè)接出下供式系統(tǒng)：汽水逆向管道，流速應(yīng)小，管徑應(yīng)大散熱器與立管連接點(diǎn)低于散熱器出口，閥門應(yīng)用轉(zhuǎn)心閥或球閥散熱器上設(shè)自動排氣閥，高度在1/3處2、凝結(jié)水管網(wǎng)二次汽化，疏水器后汽液兩相流凝水回流：重力回水、余壓回水、機(jī)械回水二次蒸汽利用二、室內(nèi)低壓蒸汽供暖管網(wǎng)水力計(jì)算方法：壓損平均法紊流過渡區(qū)、阻力平方區(qū)，柯氏、阿氏公式，K=0.2mm，密度認(rèn)為不變步驟：1、計(jì)算系統(tǒng)資用動力鍋爐出口（或建筑物采暖管網(wǎng)入口）蒸汽壓力。2、計(jì)算最不利環(huán)路平均比摩阻確定管徑P0一般取2000Pa；Pg較大時，Rm可能很大，導(dǎo)致流速過大。這時，控制比壓降<100Pa/m。3、計(jì)算并聯(lián)管路資用動力，確定管徑。流速限制：汽水同向時v<30m/s；汽水逆向時v<20m/s。實(shí)際采用更低。注：此處不進(jìn)行壓損或阻力平衡計(jì)算，原因是蒸汽采暖的自調(diào)節(jié)性和周期性，與疏水器的作用有關(guān)。4、凝結(jié)水管徑確定排氣前為干式：根據(jù)輸熱量查手冊。排氣后為濕式：查手冊，同負(fù)荷下管徑小于干式。三、室內(nèi)高壓蒸汽供暖系統(tǒng)水力計(jì)算紊流過渡區(qū)、阻力平方區(qū)，K=0.2mm，局阻按當(dāng)量長度算，密度也可認(rèn)為不變。方法：1、壓損平均法管路阻力損失≤1/4系統(tǒng)起始壓力2、假定流速法汽、水同向流動時v<80m/s汽、水逆向流動時v<60m/s推薦采用15～40m/s（小管徑取低值）3、限制平均比摩阻法高壓蒸汽供暖的干管的總壓降不應(yīng)超過凝水干管總壓降的1.2～1.5倍。一般選用管徑較粗，但工作可靠。四、室外蒸汽管網(wǎng)的水力計(jì)算計(jì)算公式：同室外熱水供熱管網(wǎng)。注意：密度變化。采用圖表計(jì)算要注意修正：密度修正；粗糙度修正。例4-2重力回水低壓蒸汽采暖系統(tǒng)一個支路。每個散熱器熱負(fù)荷為4000W。每根立管及每個散熱器的蒸汽支管上均裝有截止閥。每個散熱器凝水支管上安裝有一個恒溫式疏水器。總蒸汽立管保溫。要求確定管徑及鍋爐蒸汽壓力。解：1）確定鍋爐壓力按推薦比壓降估算2）計(jì)算最不利環(huán)路計(jì)算比摩阻，查表3）計(jì)算并聯(lián)支路計(jì)算支路資用壓力、比摩阻，查表4）凝水管管徑選擇按輸熱能力查表4.4枝狀管網(wǎng)水力共性與計(jì)算通用方法一、環(huán)路、共用管路和獨(dú)用管路1、環(huán)路：以管網(wǎng)內(nèi)任一點(diǎn)為起點(diǎn)，沿流向必定回到起點(diǎn)，沿途經(jīng)過的所有管路構(gòu)成環(huán)路。開式管網(wǎng)與虛擬的管道構(gòu)成虛擬閉合的環(huán)路。2、共用管路：在多個環(huán)路中共存的管路。3、獨(dú)用管路：只出現(xiàn)在一個環(huán)路中的管路。二、環(huán)路的動力源環(huán)路動力：1、全壓來源泵或風(fēng)機(jī)上級管網(wǎng)壓力容器環(huán)境流體的動壓2、重力作用動力來源閉合環(huán)路中，當(dāng)密度為常數(shù)時，即閉式管網(wǎng)密度不變或開式管網(wǎng)流體與環(huán)境流體密度相同，重力不做功。水平管路中，豎直管路中，向上流動重力做負(fù)功，位壓上升向下流動重力做正功，位壓減小對閉合環(huán)路，若重力加強(qiáng)循環(huán)反之，重力阻礙循環(huán)。三、需用壓力與資用動力穩(wěn)態(tài)時，1、需用壓力全壓來源需要提供的壓力（泵、風(fēng)機(jī)、調(diào)壓器等）先求出阻力損失，減去重力作用動力即得需用壓力。2、資用動力可供環(huán)路使用的總動力。選擇最不利環(huán)路時，應(yīng)選需用壓力最大的環(huán)路。即管路長、部件多、重力推動力小甚至阻礙流動。四、資用動力分配1、按最不利環(huán)路長度分配資用動力