流图输配管网第1章讲课课件.ppt（62页）

1、流体输配管网流体输配管网Fluid Transmission and Distribution NetworkLecturer: Dr. Li Kongqing机械工业出版社机械工业出版社“流体输配管网流体输配管网”释义释义 流体(Fluidsliquids or gases)：具有流动性的物质 输配(Transmission and Distribution) ：按要求输送、分配 管网(Pipeline Network)：管道（流体流动的通道）相互连接形成网络 错误：流水输配管网；流体输送管网；流体输配管道课程性质及与其他课程的联系课程性质及与其他课程的联系n1、专业平台课（专业核心技术基础

2、课）n2、以流体力学为主要理论基础；是学习暖通空调、供热工程、建筑给排水、燃气供应等专业技术课的核心基础。n3、全国注册公用设备工程师考试科目课程的学习任务课程的学习任务o 通过各种教学环节，掌握暖通空调工程、城市燃气工程、供热工程、建筑给排水工程、建筑消防工程、工厂动力工程等各类工程中的流体输配管网的基本原理与技术。掌握进行管网系统设计、调试和调节的基本理论和方法，并形成初步的工程实践能力。能够正确应用设计手册和参考资料进行上述管网系统的设计、调试和调节，并为从事其它大型、复杂管网工程的设计和运行管理打下初步基础。o 管网设计：确定管网形式、流通断面；匹配动力；确定管网调节方案并设置相应的装

3、置。课程的学习方法和要求课程的学习方法和要求o 教师指导和学生自学相结合。以学生自学为主。o 自学方法：阅读参考书、做习题、观察分析实际管网、做实验。o 课堂要求：认真听讲，不得干扰老师讲课和其他同学听课。教材与参考书：o流体输配管网流体输配管网 （第二版）龚光彩（第二版）龚光彩 主编主编 o流体输配管网 （第二版）付祥钊 主编 o工业通风 （第二版）孙一坚 主编o供热工程 （第三版）贺平 孙刚 主编o建筑给排水工程（第四版）王增长 主编o燃气输配 （第三版）段常贵 主编o暖通空调 （第一版）陆亚俊 主编o简明供热设计手册 （第一版）李岱森 主编o简明通风设计手册 （第一版）孙一坚 主编o简明

4、空调设计手册 （第一版）赵荣义 主编o建筑燃气设计手册 （第一版）袁国汀 主编教材与参考书(续)：o采暖通风与空气调节设计规范 GB50019-2003o城市热力网设计规范 CJJ34-2002o城市燃气设计规范 GB50028-93（2002年版）o建筑给水排水设计规范 GB50015-2003o工业金属管道设计规范 GB50316-2000o暖通空调杂志o煤气与热力杂志o给水排水杂志第1章 流体输配管网型式与装置自然界中的流体输配管网：o人体呼吸系统o血液循环系统o植物水分输配系统o江河水系工程中的流体输配管网：o西气东输o南水北调o城市供热、给水排水、燃气o建筑物采暖、上下水、燃气、空调

5、送排风、空调冷冻水与冷却水o工厂通风输配工程与技术（古老的课题） 都江堰水利工程资料来源: From: 都江堰水利工程 李冰父子 鱼嘴分水工程飞沙堰”溢洪道 宝 瓶 口 1.1 举例认识管网举例认识管网o 1.1.1 居民楼厨房排烟管网居民楼厨房排烟管网厨房厨房平面图油烟机烟道1 油烟机排烟罩收集烟气2 风机抽烟和排烟3 单向阀防止烟气倒流4 管道引导烟气流动路径5 风帽防止雨水1F7F13452系统图该管网组成与功能分析该管网的特点：1 流体种类：气体，极少量液体2 管网型式：o 管内流体与环境（大气）的关系：开式o 每个支路管道流向的确定性：枝状o 管道中流体的分流与汇流：汇流归纳：流体输

6、配管网的组成o 流体的源和汇o 管道o 动力装置o 调控装置o 末端装置o 其他附属设备1.1.2 西气东输接续天然气管网西气东输接续天然气管网 该管网的特点：该管网的特点：n1 按照压力不同分级，不同的场合应用不同的压力级别。n2 城区管网的一些管线构成环状。n3上下级管网相互影响。n4是一个开式管网。1234重力循环热水采暖1.1.3 重力循环热水采暖管网重力循环热水采暖管网热源膨胀水箱散热器管道该管网的特点：该管网的特点：n重力作用形成管网中流体流动的动力。（思考：空调冷冻水系统能否依靠自然循环？）n枝状管网 （注意：“闭合”不一定是“环状”）n闭式管网（同程与异程）n1热源(蒸汽锅炉)

7、n2疏水器n3散热器n4管道1432蒸汽采暖管网1.1.4 蒸汽采暖管网蒸汽采暖管网该管网的特点：n1 介质：汽体、汽液混合、液体（分析在管网不同位置的流体种类及占主导地位的流体）n2 既有分流，又有汇流n3 枝状管网1.1.5 气力物料输送管网气力物料输送管网河船吸口管道分离器仓库风机气力物料输送管网该管网的特点：n气固两相流，固体颗粒是流动的阻碍。n风速要求高，流动阻力大，风机的压力要求大。n输送距离有限。1.1.5 热水供热管网系统热水供热管网系统1热源2循环水泵3补水泵4压力调节阀5散热器6喷射泵7混合水泵8热交换器9用户循环水泵10膨胀水箱该管网的特点：上下级管网的连接一级管网 集中

8、供热管网 （外网）二级管网 用户采暖管网 （内网）两级管网之间的连接方式：(a)直接连接(b)装喷射泵直接连接(c)装混合水泵直接连接(d)装换热器间接连接不同级管网之间的水力相关性o 水力相关性的概念“水水”泛指流体；泛指流体；“水力水力”指流体流动时的一些力学性质，指流体流动时的一些力学性质，主要是压力、速度等。主要是压力、速度等。“相关相关”指上下级管网之间的压力、速度相互影响；指上下级管网之间的压力、速度相互影响；“无无关关”指上下级管网之间压力、速度不相互影响。指上下级管网之间压力、速度不相互影响。o 直接连接的上下级管网是水力相关的，间接连接则水力无关。o 注意：水力无关的管网“热

9、力相关”。1.2 小结小结o1.2.1 流体输配管网的基本功能与基本组流体输配管网的基本功能与基本组成成o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”。o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。o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o 基本组成：动力 来源于来源于“源源” 如锅炉；储气罐的压力；上级管网的压力； 来源于重力来源于重力 如自然循环热水采暖；建筑排水； 来源于机械动力

10、水泵与风机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。o 调控设备 调节阀、关断阀o 安全、计量装置 安全阀、报警器、流量计、温度计、压力表等o 其他装置与设备 膨胀水箱、排气装置、疏水器、过滤器等其他装置：1.2.2 流体输配管网的分类流体输配管网的分类o 1.2.2.1 单相流与多相流管网o 1.2.2.2 重力驱动与压力驱动管网o 1.2.2.3 开式与闭式管网o 1.2.2.4 枝状与环状管网o 1.2.2.5 异程式管网与同程式管网1.2.3 多级管网之间的连接方式多级管网之间的连接方式o 1.2.3.1 直接连接水力相关o 1.2.3.2 间接连接水力无关第

11、一章第一章 课后要求课后要求o 完成习题o 仔细阅读并理解教材内容o 阅读参考书gVDLfhL22),(eDVff达西魏斯巴赫公式 (Darcy-Weisbach equation)F is friction factor(摩擦阻力系数) which depends on the various quantities that affect the flow, written as),(DeVDffAfter dimensional analysis:Def7 . 3ln86. 018 . 0Reln86. 01ffColebrook equationsfDefRe51. 27 . 3ln86

12、. 01Smooth pipe flow:Completely turbulent zone:Transition zoneFrom: “摩擦和碰撞这二者仅仅在程度上有所不同。摩擦可以看作集中于一个瞬间和一个地方的摩擦。摩擦是缓慢的碰撞，碰撞是激烈的摩擦”恩格斯：自然辩证法，人民出版社1971年第90页 Water at 60 is transport for 1500m in a 40mm-diameter wrought iron horizontal pipe with a flow 0.1m3/s,0.4m3/s, 0.9m3/s. Calculate the pressure dro

13、p over the 1500m length of pipe. Solution (a)The average velocity 途泄流量(Passers-by discharge) 转输流量(Transfer flow) 边坡系数(Slope coefficient)yxJCRv v平均流速(m/s)R水力半径(m)J水力坡度C水流的流速系数。它与水力半径、渠道粗糙度等因素相关RJCv v平均流速(m/s)R水力半径(m)J水力坡度C水流的流速系数，称为谢才系数K流量模数JKRJACAvqv2/13/21JRnv JKJRnAAvqv2/13/21n渠道的粗糙系数，见表1-4R水力半径(m

14、)J水力坡度6/11RnC 参考：参考：曼宁公式与水利科学曼宁公式与水利科学(上上)（讨论稿）（讨论稿）yRnC1使用条件0.1mR3m0.011n 0.04010. 075. 013. 05 . 2nRnyhmhbA)( mhhAb221212mhmhhAmhb水力最优断面是A一定时湿周最小的断面。 01222mmhAdhd)1(22mmhbh212)(2hmhbhmhbARh)1(22mmhbh水力最优断面的宽深比(表1-5）minmax渠道中的不冲允许流速max它的大小决定于土质情况，即土壤种类、颗粒大小和密实程度，或决定于渠道的衬砌材料，以及渠中流量等因素。 n验算渠道的输水能力n决定

15、渠道底坡 n决定渠道断面尺寸 JKiKRiACAvqVVq即已知m、b、h0、n和i ，求其输水能力K22KqiV 设计渠道底坡时，一般已知土壤或护面材料、设计流量以及断面的几何尺寸，即已知n、qV和m、b、h0各量，求所需要的底坡先算出流量模数 3/23/52/12/16/12/16/1)(1)(1(nAiiAAnARiRnARiACqV2)sin(82ddA)()()()(),(sin05. 02sin83/23/53/82/13/23/522/13/23/52/1ddfnfifdnifndidndinAiqV 当i,n,d一定时流量qv仅为过水断面的充满角的函数 水力半径0)sin(3/

16、23/5dd0sin32cos351308hdh95. 03/23/22/12/16/12/16/1)(1)(1(nAiiAAnRiRnRiCv2)sin(82ddA)()()()(),(sin105. 02sin83/23/22/13/23/222/13/23/22/1ddfnfifdnifndidndinAiv 当i,n,d一定时流量qv仅为过水断面的充满角的函数 0sin13/2ddtan03257dh81. 0)()()()(sin05. 03/23/53/82/1ddfnfifndiqV3/213/5113/82/1,sin05. 01ndiqV3/223/5223/82/1,sin05. 02ndiqV对于i,n,d一定时，不同充满度时3/2123/52211,sinsin21VVqq选取一个特定的角度，如2=2，What will happen?)()()()(sin105. 03/23/22/1ddfnfifndiv3/2123/22211sinsin21vv波辛内斯克假设 (Bousinesqs approximation )dhddhgddP21222222111122lbyhgvpZHgvpZ密度差引起的附加压头 阻力损失)(ghbyhH