氣體管網(wǎng)水力特征與水力計算

氣體管網(wǎng)水力特征與水力計算第1頁/共104頁2.1氣體管網(wǎng)水力特征1-2斷面間的能量方程靜壓位壓動壓第2頁/共104頁2.1氣體管網(wǎng)水力特征當(dāng)1斷面和2斷面分別為管道的進(jìn)口和出口，這時靜壓均為0。若將出口的動壓損失視為出口的一種流動局部阻力，則：若只是截出的一段管段不具有此關(guān)系式！第3頁/共104頁2.1氣體管網(wǎng)水力特征上式表明：此種情況下依靠位壓（即重力的作用）克服流動阻力。流動方向取決于管內(nèi)外的密度差。思考題：請分析樓梯間夏、冬季的自然通風(fēng)氣流情況。第4頁/共104頁2.1氣體管網(wǎng)水力特征2）U型管道內(nèi)的重力流斷面1-D、斷面D-2的能量方程為：ρ1ρ2第5頁/共104頁2.1氣體管網(wǎng)水力特征兩式相加有：進(jìn)出口位于相同標(biāo)高時，流動動力是豎管內(nèi)的密度差與高差的乘積，與管外大氣密度無關(guān)。流動方向取決于豎管內(nèi)密度的分布情況。第6頁/共104頁2.1氣體管網(wǎng)水力特征思考題1：請分析南門萬家麗路地下通道的自然通風(fēng)氣流情況。思考題2：請分析1、2斷面高度不等的情況。第7頁/共104頁2.1氣體管網(wǎng)水力特征3）閉合管道內(nèi)的重力流具有與進(jìn)出口斷面等高的U型重力流豎管相同的水力特征。第8頁/共104頁2.1氣體管網(wǎng)水力特征注意：若管內(nèi)密度分段不均勻時，在密度分界點選取計算斷面分析。思考題：管內(nèi)密度逐漸變化時，如何處理？第9頁/共104頁2.1氣體管網(wǎng)水力特征1.2氣體壓力管流水力特征當(dāng)管道內(nèi)外不存在密度差，或是水平管網(wǎng)時，位壓為零，管道的任何兩個斷面間，如果沒有機(jī)械動力裝置，則有：兩個斷面之間的能量方程！第10頁/共104頁2.1氣體管網(wǎng)水力特征1.2

氣體壓力管流水力特征斷面間的全壓關(guān)系：位壓為零的管流，全壓克服阻力，驅(qū)使流體流動。管段中沒有外界動力輸入時，下游斷面全壓低于上游斷面。流速變化引起動壓變化，必引起靜壓變化！第11頁/共104頁2.1氣體管網(wǎng)水力特征斷面間靜壓關(guān)系可以通過改變流速改變斷面靜壓第12頁/共104頁2.1氣體管網(wǎng)水力特征思考題：通過改變流速改變斷面靜壓，有什么用處？第13頁/共104頁2.1氣體管網(wǎng)水力特征1.3

壓力和重力綜合作用下的氣體管流水力特征斷面間的全壓差反映壓力作用，位壓反映重力作用，二者綜合作用，克服流動阻力，維持管內(nèi)流動。位壓驅(qū)動密度小的氣體向上流動，密度大的氣體向下流度；阻擋相反方向的流動。能量平衡：動力等阻力。第14頁/共104頁2.1氣體管網(wǎng)水力特征驅(qū)動力與流動的關(guān)系若壓力驅(qū)動的流動方向與位壓一致，則二者綜合作用加強(qiáng)管內(nèi)氣體流動，若驅(qū)動方向相反，則由絕對值大者決定管流方向；絕對值小者實際上成為另加的流動阻力。第15頁/共104頁2.1氣體管網(wǎng)水力特征思考題：請分析空調(diào)建筑裝有排氣風(fēng)機(jī)的衛(wèi)生間排氣豎井，冬季和夏季位壓對排氣能力的影響，設(shè)計計算以哪個季節(jié)最佳。冬季在位壓的輔助作用下，排氣能力明顯加強(qiáng)；夏季排氣風(fēng)機(jī)除克服豎井的阻力時，還要克服位壓，排氣能力削弱，尤其是高層建筑。第16頁/共104頁2.1氣體管網(wǎng)水力特征當(dāng)沒有開啟排風(fēng)機(jī)、且未設(shè)防倒流閥，夏季豎井中密度低，室外空氣經(jīng)豎井進(jìn)入室內(nèi)；冬季豎井溫度高，室內(nèi)空氣進(jìn)入豎井。第17頁/共104頁2.1氣體管網(wǎng)水力特征當(dāng)密度沿高度變化時，位壓為：若動力設(shè)備提供輸入壓力P，則：氣體管流水力特征綜合概括，適用于重力流、壓力流及二者綜合作用的性況。第18頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)在管網(wǎng)的任意閉合回路中，驅(qū)使流體流動的動力與流動的阻力相平衡。什么是回路？第19頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)回路是指一個閉合的“鏈”；回路方向是人為規(guī)定的，不要求其中的管段流向一致，也不要求管段流向與回路方向一致；閉合包括實際管道的閉合，也可以是開式管網(wǎng)的“虛擬閉合”。什么是“虛擬閉合”？第20頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)“虛擬閉合”的概念與方法：針對開式管網(wǎng)，設(shè)“虛擬管路”使之閉合。虛擬管路：連接開式管網(wǎng)通向環(huán)境的兩個開口之間的管路。該管路中的流體為環(huán)境流體（通常為大氣），其密度為環(huán)境流體密度；虛擬管路的斷面趨于無限大，流速趨于零，流動阻力為零。第21頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)第22頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)穩(wěn)態(tài)流量下，任意環(huán)路i的流動動力與流動阻力相等：由要求的流量、合理的管內(nèi)流速、確定管道尺寸，得到環(huán)路流動阻力ΔPi。由環(huán)路內(nèi)流體密度與環(huán)路空間走向得到重力形成的環(huán)路流動動力PGi。第23頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)環(huán)路需用壓力：環(huán)路所需要風(fēng)機(jī)、水泵等動力設(shè)備提供的全壓。小竅門：想一想“需”的意義？預(yù)算，成本，客觀需要由動力設(shè)備給出的壓力！第24頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)環(huán)路資用壓力：需用壓力確定后，則環(huán)路的資用壓力為：小竅門：想一想“資”的意義？投資，由某種形式產(chǎn)生而系統(tǒng)具備的動力：設(shè)備給出的壓力與重力作用力之和！第25頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)各環(huán)路的需用壓力應(yīng)作用在所有環(huán)路的共用管路上，每個環(huán)路得到的全壓作用是相同的，則任意環(huán)路資用壓力為：注意：系統(tǒng)的資用壓力可能小于、等于、大于需用壓力，現(xiàn)實與理想的關(guān)系！第26頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)

一般按照“最不利環(huán)路”來確定管網(wǎng)的需用壓力。實際管網(wǎng)中，各環(huán)路重力作用力通常不同，在全壓相同時，各環(huán)路資用壓力不同，這也是管網(wǎng)設(shè)計和調(diào)控失敗的原因！作業(yè)：查GB50736－2012熱水管網(wǎng)平衡分析時關(guān)于重力作用力的規(guī)定！第27頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)重力作用力的計算方法：閉合回路，并規(guī)定回路的流動方向；沿回路方向劃分管段，原則：按照流體密度變化劃分管道段落，與管段內(nèi)的實際流動方向、高差的起伏變化無關(guān)；沿回路方向列出各管段的重力作用力，方法：第28頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)疊加閉合回路中所有段落的重力作用力，得到該回路沿規(guī)定回路方向的總重力作用力。重力作用力值為正，表明該回路中重力作用力推動規(guī)定回路方向的流動；其值為負(fù)，阻礙規(guī)定回路方向的流動。第29頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)閉合回路中的壓力驅(qū)動力：壓力容器或上級管網(wǎng)。與環(huán)境交界面的壓力；流體機(jī)械提供的壓力。作用點在環(huán)路的一個“斷面”位置，作用于整個環(huán)路，作用于共用管段時，則共用該管段所有環(huán)路受到全壓相同。將回路中的壓力疊加。壓力作用力有方向性，當(dāng)其方向與回路方向一致時取正值，反之取負(fù)值。第30頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)閉合回路流動阻力的代數(shù)和的計算方法：（1）劃分計算管段；（2）按流體力學(xué)方法計算各管段的流動阻力；（3）求取沿回路方向各管段流動阻力的代數(shù)和，當(dāng)實際流動方向與回路規(guī)定方向一致時，阻力取正值；反之取負(fù)值。第31頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)閉合回路的能量平衡1、閉合回路，并規(guī)定回路的流動方向；2、求沿規(guī)定回路方向的重力作用力；3、求沿規(guī)定回路方向的壓力作用力代數(shù)和;4、求沿回路方向的管路流動阻力的代數(shù)和;5、建立回路能量平衡方程式。第32頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)作業(yè)1：寫出下圖所示排風(fēng)系統(tǒng)能量平衡方程。第33頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)作業(yè)2：冬季工況下，熱源的供水溫度為60℃（ρ=985kg/m3），回水溫度為40℃（ρ=992kg/m3），分別計算用戶S1和S2與熱源所形成的回路的重力循環(huán)作用力。設(shè)水泵輸出總壓力為P，建立兩個回路的能量平衡方程。第34頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)作業(yè)3：如圖所示，設(shè)液面的壓力P1=P2=0,水泵輸出壓力為P，試建立該管網(wǎng)的能量平衡方程。第35頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)獨用管段與共用管段第36頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)獨用管段與共用管段通路一：1-3-5-6-7通路二：2-3-5-6-7通路一、二：管段1、2分別為的獨用管段，管段3-5-6-7為兩個通路的共用管段。第37頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)水力計算的本質(zhì)：水力計算即將資用壓力分配到環(huán)路管段。與最不利環(huán)路的共用管段的資用壓力，由最不利環(huán)路資用動力分配確定。任意環(huán)路只在獨有管路上有分配資用壓力的自由。第38頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)環(huán)路獨用管段資用壓力分配方法：共用管路的資用壓力等于共用管路的流動阻力ΔPg。獨用管路的資用壓力Pd=PzbL-ΔPg。按確定的方案將Pd分配給獨用管路的每一段管路。上述方法實質(zhì)為壓損平均法。思考題：如何確定管段流動阻力？第39頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)獨用管路的流動阻力等于其獲得的資用壓力。環(huán)路資用壓力=與最不利環(huán)路的共用管路資用壓力+不與最不利環(huán)路共用的獨用管路資用壓力與最不利環(huán)路的共用管路上，分配的資用壓力等于其流動阻力。第40頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)任意環(huán)路i獨用管路的資用壓力Pi,d：環(huán)路i獨用管段資用壓力Pi,d等于最不利環(huán)路Pzi,zbl減去環(huán)路i與最不利環(huán)路的共用管段Pi,g。管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計目的在于，讓獨用管路的阻力與其資用壓力相等。管網(wǎng)環(huán)路平衡的實質(zhì)在于：不同環(huán)路的獨用管路平衡。第41頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)獨用管路的壓損平衡：通過調(diào)整管路尺寸，改變管內(nèi)流速，使其在要求的流量下，流動阻力等于資用動力，保證管網(wǎng)運行時，獨用管路的流量達(dá)到要求值。思考題：管網(wǎng)設(shè)計時，管路尺寸（流速）能無限制調(diào)整嗎？為什么？如何正確調(diào)整？第42頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)并聯(lián)管路壓損平衡：管路處于并聯(lián)地位時，若它們各自所在環(huán)路的重力作用形成的動力相等，則這些并聯(lián)管路的資用動力相等。想想，為什么資用壓力相等？那么，并聯(lián)管路的阻力也應(yīng)相等。第43頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)可見，并聯(lián)管路阻力平衡是壓損平衡的特例。在各環(huán)路重力作用形成的動力相等時適用。思考題：并聯(lián)管路重力作用力不相等時，環(huán)路壓損平衡應(yīng)注意什么？第44頁/共104頁2.2管網(wǎng)水力工況分析理論基礎(chǔ)重要內(nèi)容回顧：需用壓力與資用壓力概念；需用壓力、資用壓力計算方法；重力作用力與環(huán)路能量平衡；環(huán)路共用管段與獨用管段概念；環(huán)路共用管段與獨用管段壓力關(guān)系；環(huán)路壓損平衡方法。第45頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法什么是水力計算？布置管網(wǎng)，通過計算，選擇、確定構(gòu)成管網(wǎng)的要素（如：管道尺寸；動力裝置性能參數(shù)；調(diào)節(jié)裝置及其安裝位置），使管網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)定的流體輸配。水力計算是流體輸配管網(wǎng)設(shè)計與調(diào)節(jié)的基本手段，是管網(wǎng)實現(xiàn)流體輸配要求的基本手段。第46頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法水力計算的前提條件：已知管網(wǎng)的流體輸配要求。即各使用流體的末端用戶的位置是明確的、其流量需求是已知的。思考題：如何確定管網(wǎng)末端位置和流量？請查閱GB50736－2012。第47頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法設(shè)計計算：（確定需用壓力）確定下列參數(shù)：各管段斷面尺寸、阻力；管網(wǎng)總阻力與阻抗；動力設(shè)備（風(fēng)機(jī)、水泵）的位置、性能參數(shù)、型號、臺數(shù)。第48頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法校核計算：（分配資用壓力）根據(jù)已定的動力設(shè)備，確定保證流量輸配的各管段斷面尺寸；根據(jù)已定的管道尺寸，確定保證流量輸配的動力設(shè)備性能參數(shù)。第49頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法水力計算理論依據(jù)：流體力學(xué)一元流動連續(xù)性方程、能量方程。流體流動阻力計算的基本理論。管網(wǎng)質(zhì)量平衡——節(jié)點處流量的平衡；管網(wǎng)能量平衡——任意閉合(虛擬閉合)回路中,驅(qū)動流體流動的動力與阻力的平衡。第50頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法管段流動阻力計算方法：管段阻力是構(gòu)成管網(wǎng)阻力的基本單元。管段中流體流動的阻力有兩種:摩擦阻力，也稱為沿程阻力；局部阻力。管段：流動斷面與流量保持不變的管道段落。第51頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法摩擦阻力計算：當(dāng)管材、斷面尺寸、流體密度、溫度和流量不變時，對不可壓縮流體，摩擦阻力可用下式計算：Rm為比摩阻，表示單位管長摩擦阻力，流量已知時，還需什么參數(shù)才可確定其值？第52頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法RS為水力半徑，等于過流斷面面積除以濕周。流量一定時，流速是影響阻力的關(guān)鍵因數(shù)，為什么？流速－－斷面－－RS，λ，Rm。第53頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法工程上常根據(jù)自身的工程特點，編制相應(yīng)的計算圖/表幫助計算。P56任何計算公式或圖表，都有其制圖條件和使用范圍，使用時要特別注意。當(dāng)工程條件與得出公式或圖表的條件有差異時，常采用修正的方法。P54如密度和黏度修正、溫度和熱交換修正以及管壁粗糙度修正等。第54頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法P56線算圖制圖條件：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；溫度t=20℃；密度1.204kg/m3；運動黏度：15.06×10-6m2/s；圓形截面風(fēng)管。思考題：非圓管時如何處理？第55頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法非圓管比摩阻計算方法：當(dāng)量直徑假設(shè)某一圓形風(fēng)管中的空氣流速與非圓形風(fēng)管中的空氣流速相等，并且兩者的單位長度摩擦阻力也相等，則該圓形風(fēng)管的直徑就稱為此矩形風(fēng)管的流速當(dāng)量直徑，以Dv表示。斷面為a×b的矩形風(fēng)管的流速當(dāng)量直徑Dv用下式計算，查表時用矩形風(fēng)管中的實際流速。

第56頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法設(shè)某一圓形風(fēng)管中的流量與矩形風(fēng)管的空氣流量相等，并且單位長度摩擦阻力也相等，則該圓形風(fēng)管的直徑就稱為矩形風(fēng)管的流量當(dāng)量直徑，以DL表示。矩形風(fēng)管的流量當(dāng)量直徑可近似按下式計算，查表時用矩形風(fēng)管中的流量。

第57頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法務(wù)必注意：非圓管查表求比摩阻時，流量當(dāng)量直徑與流量對應(yīng)，流速當(dāng)量直徑與流速對應(yīng)，不可交叉。不可將水力半徑與當(dāng)量直徑混淆！第58頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法局部阻力計算：產(chǎn)生原因：流動邊界幾何形狀改變，使流動產(chǎn)生渦旋、流動方向變化，引起能量損失。第59頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法局部阻力系數(shù)與其安裝條件（受流動環(huán)境的影響）、各部分的幾何尺寸有關(guān)（如突擴(kuò)）。同名的局部阻力在不同的場合有不同的阻力系數(shù)值。局部阻力系數(shù)值一般通過實驗獲得。局部阻力系數(shù)值總是與所指的斷面動壓對應(yīng)，使用時必須注意。各工程設(shè)計手冊給出了常用的局部阻力系數(shù)或當(dāng)量長度。第60頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法水力計算方法：假定流速法壓損平均法靜壓復(fù)得法

第61頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法假定流速法的特點：先按技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求選定管內(nèi)流速，再結(jié)合所需輸送的流量，確定管道斷面尺寸，進(jìn)而計算管道阻力,得出需要的作用壓力（動力）。假定流速法適用于作用壓力未知的情況。第62頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法假定流速法的基本步驟：繪制管網(wǎng)軸測圖，對各管段進(jìn)行編號，標(biāo)出長度和流量。選定最不利回路。合理選定最不利回路各管段的管內(nèi)流體流速。根據(jù)各管段的流量和確定的流速，確定最不利回路各管段的斷面尺寸。計算最不利回路各管段的阻力。按照閉合回路能量（壓力）平衡原理，計算其他管路：由于已完成最不利回路的計算，因此常利用與最不利回路的并聯(lián)關(guān)系進(jìn)行?？捎脡簱p平均法計算。這是保證流量按要求分配的關(guān)鍵。第63頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法計算管網(wǎng)的總阻力和阻抗，得到管網(wǎng)特性曲線。根據(jù)管網(wǎng)特性、所要求輸送的總流量以及所輸送流體的種類、性質(zhì)等諸因素，綜合考慮為管網(wǎng)匹配動力設(shè)備，確定動力設(shè)備所需的參數(shù)。關(guān)鍵點：流速的合理選??；最不利回路；并聯(lián)管路間的平衡。第64頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法壓損平均法的特點:將已知的總作用壓力（動力），按干管長度平均分配給每一管段，以此確定管段阻力，再根據(jù)每一管段的流量確定管道斷面尺寸。當(dāng)管道系統(tǒng)的動力已知時，此法較為方便。第65頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法壓損平均法的基本步驟：繪制管網(wǎng)軸測圖，對各管段進(jìn)行編號，標(biāo)出長度和流量，確定最不利環(huán)路。根據(jù)確定的最不利回路的資用動力，計算最不利環(huán)路單位管長的壓力損失。根據(jù)最不利環(huán)路單位管長壓力損失和各管段流量，確定其各管段斷面尺寸。確定其他支路的資用動力，計算單位管長的壓力損失，根據(jù)單位管長壓力損失和各管段流量，確定其管徑。第66頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法靜壓復(fù)得法的特點通過調(diào)整管道斷面尺寸，維持管道在不同斷面處的管內(nèi)靜壓。送風(fēng)管道若要求各個風(fēng)口風(fēng)量均勻，常用此方法保證要求的風(fēng)口風(fēng)速。第67頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法靜壓復(fù)得法的基本步驟：第68頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法不論采用何種方法，水力計算前必須完成管網(wǎng)系統(tǒng)和設(shè)備的布置，確定管道材料及每個管段的流量，然后循著各種方法所要求的步驟進(jìn)行計算。水力計算中，各種計算公式和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的選取，應(yīng)遵循相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。第69頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法以通風(fēng)空調(diào)工程的空氣輸配管網(wǎng)為例，學(xué)習(xí)枝狀氣體輸配管網(wǎng)水力計算的具體方法。設(shè)計計算要確定管徑和動力大小，主要采用假定流速法。需先完成管網(wǎng)的布置，確定各送排風(fēng)點要求的風(fēng)量；各管段的輸送風(fēng)量。制作風(fēng)管的水力計算表格。第70頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法實例：下圖所示通風(fēng)除塵管網(wǎng)，風(fēng)管用鋼板制作，輸送含有輕礦物粉塵的空氣，氣體溫度為常溫。當(dāng)?shù)貧鈮航咏鼧?biāo)準(zhǔn)大氣壓力，除塵器清灰前阻力ΔPc=1200Pa。對該管網(wǎng)進(jìn)行水力計算，獲得管網(wǎng)特性曲線，及機(jī)械動力需求。第71頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法1確定最不利環(huán)路的管內(nèi)流速和斷面尺寸1）繪制風(fēng)管系統(tǒng)軸測圖，并劃分管段，對各管段編號，標(biāo)注其長度和設(shè)計流量。管段：管內(nèi)流量和管道斷面均不變化。管段長度按中心線長度計算，不扣除管件（如三通、彎頭）本身的長度。如需要考慮重力作用，應(yīng)保證同一管段的密度不變。對于枝狀管網(wǎng)，已知各用戶的流量要求，利用節(jié)點流量平衡的原理可以逐次確定出各管段的設(shè)計流量。第72頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法第73頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法2）選定最不利回路。本系統(tǒng)選擇1-3-5-除塵器-6-風(fēng)機(jī)-7為最不利回路（環(huán)路）。解釋：最不利回路。第74頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法3）確定管內(nèi)流速管內(nèi)流速對管網(wǎng)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)條件的影響：流速高，管道斷面小，占用的空間小，材料耗用少，建造費用??；但是系統(tǒng)的阻力大，動力消耗增大，運行費用增加，且增加噪聲。若流體中含有雜質(zhì)等，還會增加設(shè)備和管道的磨損。流速低，阻力小，動力消耗少；但是風(fēng)管斷面大，材料和建造費用大，管道占用的空間也大。流速過低會使雜質(zhì)沉積堵塞管道。第75頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法必須通過全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選定合理的流速。根據(jù)工程經(jīng)驗，總結(jié)出了通風(fēng)空調(diào)工程中風(fēng)管內(nèi)較為合理的空氣流速。如教材表2-3-1，2-3-2，2-3-3（P52，P53）作業(yè)：查閱GB50736－2012對通風(fēng)除塵系統(tǒng)管內(nèi)流速的規(guī)定。第76頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法根據(jù)表2-3-3，輸送含有輕礦物粉塵的空氣時，風(fēng)管內(nèi)最小風(fēng)速為:垂直風(fēng)管12m/s、水平風(fēng)管14m/s?？紤]到除塵器及風(fēng)管漏風(fēng)，取5%的漏風(fēng)系數(shù)，管段6及7的計算風(fēng)量為6300×1.05=6615m3/h。作業(yè)：查閱GB50736-2012關(guān)于風(fēng)管漏風(fēng)量的規(guī)定。第77頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法3）確定管內(nèi)流速和管徑：管段1包含有水平風(fēng)管，初定流速為14m/s，則管徑為：查圖2-3-1，沒有這個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，取為d=200mm則實際風(fēng)速為：同理確定出管段3、5、6、7的管內(nèi)流速和管徑。第78頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法4）沿程阻力：查圖得管段1的比摩阻為12.5Pa/m，填入計算表中，并計算管段的摩擦阻力。同理查得3、5、6、7管段的比摩阻和摩擦阻力。檢查是否需要修正。本例無需進(jìn)行修正。如需修正的情況，在水力計算表中留出填寫這些參數(shù)的位置。第79頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法5）局部阻力：各種管件（彎頭、三通等）的局部阻力系數(shù)ξ通常查圖表確定，查圖表時要注意依據(jù)的參數(shù)值。還要注意對應(yīng)的特征速度。設(shè)備的局部阻力或局部阻力系數(shù)，由設(shè)備生產(chǎn)廠商提供。第80頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法管段1設(shè)備密閉罩ζ=1.090°彎頭ζ=0.17直流三通ζ13=0.20Σζ=1.0+0.17+0.20=1.37

計算出管段1的局部阻力損失為：147.5Pa。同理計算出管段3、5、6、7的局部阻力。第81頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法2利用回路能量平衡原理計算其他管路需要計算的管段：2、4計算2管段時，找出最不利環(huán)路中已計算的管路，或虛擬管路，使其加上2管段后能構(gòu)成閉合回路。本例中，管段1，2以及虛擬管路構(gòu)成閉合回路。規(guī)定回路方向為與管段2同向（可任意），有：第82頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法第83頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法對于管路1、2構(gòu)成的回路，有：第84頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法管段2（壓損平均法）：按流量0.22m3/s和比摩阻31.7Pa/m，查線算圖，得：D=126mm取130mm。查圖得Rm=26pa/m，沿程阻力156pa。速度16.7m/s，局部阻力100.9Pa管段2總阻力為256.9Pa。第85頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法不平衡率：基本符合要求。按相同步驟，對管段4進(jìn)行壓損平衡，確定其管徑。作業(yè)：查閱GB50736－2012關(guān)于管路不平衡率的規(guī)定。第86頁/共104頁2.3管網(wǎng)水力計算基本原理和方法教材提供了另外一種計算方法：先選管徑，再按壓損平衡調(diào)整。P61管徑調(diào)整的