流體輸配管網(wǎng)課后習(xí)題解答

第一章

1-1認(rèn)真觀察1~3個(gè)不同類型的流體輸配管網(wǎng)，繪制出管網(wǎng)系統(tǒng)軸測(cè)圖。結(jié)合第1章學(xué)習(xí)的知識(shí)，

回答以下問(wèn)題：

（1）該管網(wǎng)的作用是什么？

（2）該管網(wǎng)中流動(dòng)的流體是液體還是氣體？還是水蒸氣？是單一的一種流體還是兩種流體共同流動(dòng)？或

者是在某些地方是單一流體，而其他地方有兩種流體共同流動(dòng)的情況？如果有兩種流體，請(qǐng)說(shuō)明管網(wǎng)不同

位置的流體種類、哪種流體是主要的。

（3）該管網(wǎng)中工作的流體是在管網(wǎng)中周而復(fù)始地循環(huán)工作，還是從某個(gè)（某些）地方進(jìn)入該管網(wǎng)，又從

其他地方流出管網(wǎng)？

（4）該管網(wǎng)中的流體與大氣相通嗎？在什么位置相通？

（5）該管網(wǎng)中的哪些位置設(shè)有閥門？它們各起什么作用？

（6）該管網(wǎng)中設(shè)有風(fēng)機(jī)（或水泵）嗎？有幾臺(tái)？它們的作用是什么？如果有多臺(tái)，請(qǐng)分析它們之間是一

種什么樣的工作關(guān)系（并聯(lián)還是串聯(lián)）？為什么要讓它們按照這種關(guān)系共同工作？

（7）該管網(wǎng)與你所了解的其他管網(wǎng)（或其他同學(xué)繪制的管網(wǎng)）之間有哪些共同點(diǎn)？哪些不同點(diǎn)？

答：選取教材中3個(gè)系統(tǒng)圖分析如下表:

圖號(hào)圖1-1-2圖1-2-14(a)圖1-3-14(b)

問(wèn)(1)輸配空氣輸配生活給水生活污水、廢水排放

問(wèn)（2）氣體液體液體、氣體多相流，液體

為主

問(wèn)(3)從一個(gè)地方流入管網(wǎng)，其他地方從一個(gè)地方流入管網(wǎng)，其他地方從一個(gè)地方流入管網(wǎng)，其

流出管網(wǎng)流出管網(wǎng)他地方流出管網(wǎng)

問(wèn)⑷入口及出口均與大氣相通末端水龍頭與大氣相通頂端通氣帽與大氣相通

問(wèn)(5)通常在風(fēng)機(jī)進(jìn)出口附近及各送風(fēng)各立管底部、水泵進(jìn)出口及整個(gè)無(wú)閥門

口處設(shè)置閥門，用于調(diào)節(jié)總送風(fēng)管網(wǎng)最低處設(shè)有閥門，便于調(diào)節(jié)

量及各送風(fēng)口風(fēng)量各管段流量和檢修時(shí)關(guān)斷或排

出管網(wǎng)內(nèi)存水

問(wèn)(6)1臺(tái)風(fēng)機(jī)，為輸送空氣提供動(dòng)力1臺(tái)水泵，為管網(wǎng)內(nèi)生活給水提無(wú)風(fēng)機(jī)、無(wú)水泵

供動(dòng)力

問(wèn)（7）與燃?xì)夤芫W(wǎng)相比，流體介質(zhì)均為與消防給水管網(wǎng)相比，流體介質(zhì)與氣力輸送系統(tǒng)相比，都

氣體，但管網(wǎng)中設(shè)施不同。均為液體，但生活給水管網(wǎng)中末是多相流管網(wǎng)，但流體介

端為水龍頭，消防給水管網(wǎng)末端質(zhì)的種類及性質(zhì)不同。

為消火栓。

說(shuō)明：本題僅供參考，同學(xué)可根據(jù)實(shí)際觀察的管網(wǎng)進(jìn)行闡述。

1-2繪制自己居住建筑的給排水管網(wǎng)系統(tǒng)圖。

答：參考給水及排水系統(tǒng)圖如圖1-6、1-7所示。

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圖1-6學(xué)生宿舍給水系統(tǒng)圖（參考）

1-3流體輸配管網(wǎng)有哪些基本組成部分？各有什么作用？

答：流體輸配管網(wǎng)的基本組成部分及各自作用如下表所示。一個(gè)具體的流體輸配管網(wǎng)不一定要具備表中所

有的組成部分。

組成管道動(dòng)力裝置調(diào)節(jié)裝置末端裝置附屬設(shè)備

作用為流體流動(dòng)提為流體流動(dòng)提調(diào)節(jié)流量，開(kāi)啟/直接使用流體，是為管網(wǎng)正常、安

供流動(dòng)空間供需要的動(dòng)力關(guān)閉管段內(nèi)流體流體輸配管網(wǎng)內(nèi)全、高效地工作

的流動(dòng)流體介質(zhì)的服務(wù)提供服務(wù)。

對(duì)象

1-4試比較氣相、液相、多相流這三類管網(wǎng)的異同點(diǎn)。

答：相同點(diǎn)：各類管網(wǎng)構(gòu)造上?般都包括管道系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、調(diào)節(jié)裝置、末端裝置以及保證管網(wǎng)正常工

作的其它附屬設(shè)備。

不同點(diǎn)：①各類管網(wǎng)的流動(dòng)介質(zhì)不同；

②管網(wǎng)具體型式、布置方式等不同；

③各類管網(wǎng)中動(dòng)力裝置、調(diào)節(jié)裝置及末端裝置、附屬設(shè)施等有些不同。

［說(shuō)明］隨著課程的進(jìn)一步深入，還可以總結(jié)其它異同點(diǎn)，如：

相同點(diǎn)：各類管網(wǎng)中工質(zhì)的流動(dòng)都遵循流動(dòng)能量方程；

各類管網(wǎng)水力計(jì)算思路基本相同；

各類管網(wǎng)特性曲線都可以表示成AP=SQ2+Pst；

各類管網(wǎng)中流動(dòng)阻力之和都等于動(dòng)力之和，等等。

不同點(diǎn)：不同管網(wǎng)中介質(zhì)的流速不同；

不同管網(wǎng)中水力計(jì)算的具體要求和方法可能不同；

不同管網(wǎng)系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)分析時(shí)其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入不同，等等。

1-5比較開(kāi)式管網(wǎng)與閉式管網(wǎng)、枝狀管網(wǎng)與環(huán)狀管網(wǎng)的不同點(diǎn)。

答：開(kāi)式管網(wǎng)：管網(wǎng)內(nèi)流動(dòng)的流體介質(zhì)直接與大氣相接觸，開(kāi)式液體管網(wǎng)水泵需要克服高度引起的靜水壓

頭，耗能較多。開(kāi)式液體管網(wǎng)內(nèi)因與大氣直接接觸，氧化腐蝕性比閉式管網(wǎng)嚴(yán)重。

閉式管網(wǎng)：管網(wǎng)內(nèi)流動(dòng)的流體介質(zhì)不直接與大氣相通，閉式液體管網(wǎng)水泵一般不需要考慮高度引起的靜水

壓頭，比同規(guī)模的開(kāi)式管網(wǎng)耗能少。閉式液體管網(wǎng)內(nèi)因與大氣隔離，腐蝕性主要是結(jié)垢，氧化腐蝕比開(kāi)式

管網(wǎng)輕微。

枝狀管網(wǎng)：管網(wǎng)內(nèi)任意管段內(nèi)流體介質(zhì)的流向都是唯一確定的；管網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，初投資比較節(jié)??；但

管網(wǎng)某處發(fā)生故障而停運(yùn)檢修時(shí)，該點(diǎn)以后所有用戶都將停運(yùn)而受影響。

環(huán)狀管網(wǎng)：管網(wǎng)某管段內(nèi)流體介質(zhì)的流向不確定，可能根據(jù)實(shí)際工況發(fā)生改變；管網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，初投

資較節(jié)枝狀管網(wǎng)大：但當(dāng)管網(wǎng)某處發(fā)生故障停運(yùn)檢修時(shí)，該點(diǎn)以后用戶可通過(guò)另一方向供應(yīng)流體，因而事

故影響范圍小，管網(wǎng)可靠性比枝狀管網(wǎng)高。

1-6按以下方面對(duì)建筑環(huán)境與設(shè)備工程領(lǐng)域的流體輸配管網(wǎng)進(jìn)行分類。對(duì)每種類型的管網(wǎng)，給出一個(gè)在

工程中應(yīng)用的實(shí)例。

(1)管內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)；

(2)動(dòng)力的性質(zhì)；

(3)管內(nèi)流體與管外環(huán)境的關(guān)系；

(4)管道中流體流動(dòng)方向的確定性；

(5)上下級(jí)管網(wǎng)之間的水力相關(guān)性。

答：流體輸配管網(wǎng)分類如下表:

問(wèn)題編號(hào)類型及工程應(yīng)用例子

(1)按流體介質(zhì)氣體輸配管網(wǎng)：如燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)

液體輸配管網(wǎng)：如空調(diào)冷熱水輸配管網(wǎng)

汽-液兩相流管網(wǎng)：如蒸汽采暖管網(wǎng)

液-氣兩相流管網(wǎng)：如建筑排水管網(wǎng)

氣-固兩相流管網(wǎng)：如氣力輸送管網(wǎng)

(2)按動(dòng)力性質(zhì)重力循環(huán)管網(wǎng)：自然通風(fēng)系統(tǒng)、重力循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)

機(jī)械循環(huán)管網(wǎng)：機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)冷熱水輸配管網(wǎng)

(3)按管內(nèi)流體與管開(kāi)式管網(wǎng)：建筑排水管網(wǎng)

外環(huán)境的關(guān)系閉式管網(wǎng)：熱水采暖管網(wǎng)

（4）按管內(nèi)流體流向枝狀管網(wǎng)：空調(diào)送風(fēng)管網(wǎng)

的確定性環(huán)狀管網(wǎng)：城市中壓燃?xì)猸h(huán)狀管網(wǎng)

（5）按上下級(jí)管網(wǎng)的直接連接管網(wǎng)：直接采用城市區(qū)域鍋爐房的熱水采暖管網(wǎng)，如圖1-3-4,

水力相關(guān)性a,b,d,e,f

間接連接管網(wǎng)：采用換熱器加熱熱水的采暖管網(wǎng)，如圖1-3-4,c,g,h.

第二章

2-1某工程中的空調(diào)送風(fēng)管網(wǎng)，在計(jì)算時(shí)可否忽略位壓的作用？為什么？（提示：估計(jì)位壓作用的大小，

與阻力損失進(jìn)行比較。）

答：民用建筑空調(diào)送風(fēng)溫度可取在15~35℃（夏季~冬季）之間，室內(nèi)溫度可取在25~20℃（夏季~冬

季）之間。取20℃空氣密度為1.204kg/m3,可求得各溫度下空氣的密度分別為：

因此：

夏季空調(diào)送風(fēng)與室內(nèi)空氣的密度差為1.225-1.184=0.041kg/m3

冬季空調(diào)送風(fēng)與室內(nèi)空氣的密度差為1.204-1.145=0.059kg/m3

空調(diào)送風(fēng)管網(wǎng)送風(fēng)高差通常為樓層層高，可取H=3m,g=9.807N/m.s2,則

夏季空調(diào)送風(fēng)位壓=9.807X0.041X3=L2Pa

冬季空調(diào)送風(fēng)位壓=9.807X0.059X3=1.7Pa

空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)末端風(fēng)口的阻力通常為15~25Pa,整個(gè)空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)總阻力通常也在100~300Pa之間。

可見(jiàn)送風(fēng)位壓的作用與系統(tǒng)阻力相比是完全可以忽略的。

但是有的空調(diào)系統(tǒng)送風(fēng)集中處理，送風(fēng)高差不是樓層高度，而是整個(gè)建筑高度，此時(shí)H可達(dá)50米以

匕這種情況送風(fēng)位壓應(yīng)該考慮。

2-2如圖2-1-1是某地下工程中設(shè)備的放置情況，熱表示設(shè)備為發(fā)熱物體，冷表示設(shè)備為常溫物體。為什

么熱設(shè)備的熱量和地下室內(nèi)污濁氣體不能較好地散出地下室？如何改進(jìn)以利于地下室的散熱和污濁氣體

的消除？

圖2-1-1地下工程設(shè)備放置示意圖圖2-1-2設(shè)備放置改進(jìn)方案1

圖2-1-3設(shè)備放置改進(jìn)方案2圖2-1-4設(shè)備放置改進(jìn)方案3

答：該圖可視為一U型管模型。因?yàn)閮蓚?cè)豎井內(nèi)空氣溫度都受熱源影響，密度差很小，不能很好地

依靠位壓形成流動(dòng)，熱設(shè)備的熱量和污濁氣體也不易排出地下室。改進(jìn)的方法有多種：（1）將冷、熱設(shè)

備分別放置于兩端豎井旁，使豎井內(nèi)空氣形成較明顯的密度差，如圖2-L2；（2）在原冷物體間再另掘

一通風(fēng)豎井，如圖2-1-3；(3)在不改變?cè)O(shè)備位置和另增豎井的前提下，采用機(jī)械通風(fēng)方式，強(qiáng)制豎

井內(nèi)空氣流動(dòng)，帶走地下室內(nèi)余熱和污濁氣體，如圖2-1-4。

2-3如圖2-2,圖中居室內(nèi)為什么冬季白天感覺(jué)較舒適而夜間感覺(jué)不舒適？

圖2-2習(xí)題2-2示意圖

答：白天太陽(yáng)輻射使陽(yáng)臺(tái)區(qū)空氣溫度上升，致使陽(yáng)臺(tái)區(qū)空氣密度比居室內(nèi)空氣密度小，因此空氣從上

通風(fēng)口流入居室內(nèi)，從下通風(fēng)口流出居室，形成循環(huán)。提高了居室內(nèi)溫度，床處于回風(fēng)區(qū)附近，風(fēng)速不明

顯，感覺(jué)舒適；夜晚陽(yáng)臺(tái)區(qū)溫度低于居室內(nèi)溫度，空氣流動(dòng)方向反向，冷空氣從下通風(fēng)口流入，床位于送

風(fēng)區(qū)，床上的人有比較明顯的吹冷風(fēng)感，因此感覺(jué)不舒適。

2-4如圖2-3是某高層建筑衛(wèi)生間通風(fēng)示意圖。試分析冬夏季機(jī)械動(dòng)力和熱壓之間的作用關(guān)系。

圖2-3習(xí)題2-4示意圖

答：冬季室外空氣溫度低于通風(fēng)井內(nèi)空氣溫度，熱壓使通風(fēng)井內(nèi)空氣向上運(yùn)動(dòng)，有利于氣體的排除，

此時(shí)熱壓增加了機(jī)械動(dòng)力的通風(fēng)能力；夏季室外空氣溫度比通風(fēng)豎井內(nèi)空氣溫度高，熱壓使用通風(fēng)井內(nèi)空

氣向下流動(dòng)，削弱了機(jī)械動(dòng)力的通風(fēng)能力，不利于衛(wèi)生間排氣。

2-5簡(jiǎn)述實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)的條件。怎樣實(shí)現(xiàn)這些條件？

從該表達(dá)式可以看出，要實(shí)現(xiàn)均勻送風(fēng)，uj■以有以下多種方式:

2-6流體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算的目的是什么？

答：水力計(jì)算的目的包括設(shè)計(jì)和校核兩類。一是根據(jù)要求的流量分配，計(jì)算確定管網(wǎng)各管段管徑（或

斷面尺寸），確定各管段阻力，求得管網(wǎng)特性曲線，為匹配管網(wǎng)動(dòng)力設(shè)備準(zhǔn)備好條件，進(jìn)而確定動(dòng)力設(shè)備

（風(fēng)機(jī)、水泵等）的型號(hào)和動(dòng)力消耗（設(shè)計(jì)計(jì)算）；或者是根據(jù)已定的動(dòng)力設(shè)備，確定保證流量分配要求

的管網(wǎng)尺寸規(guī)格（校核計(jì)算）；或者是根據(jù)已定的動(dòng)力情況和已定的管網(wǎng)尺寸，校核各管段流量是否滿足

需要的流量要求（校核計(jì)算）。

2-7水力計(jì)算過(guò)程中，為什么要對(duì)并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡？怎樣進(jìn)行？”所有管網(wǎng)的并聯(lián)管路阻力都應(yīng)相

等”這種說(shuō)法對(duì)嗎？

答：流體輸配管網(wǎng)對(duì)所輸送的流體在數(shù)量上要滿足一定的流量分配要求。管網(wǎng)中并聯(lián)管段在資用動(dòng)力

相等時(shí)，流動(dòng)阻力也必然相等。為了保證各管段達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期要求的流量，水力計(jì)算中應(yīng)使并聯(lián)管段的計(jì)

算阻力盡量相等，不能超過(guò)一定的偏差范圍。如果并聯(lián)管段計(jì)算阻力相差太大，管網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)并聯(lián)管段

會(huì)自動(dòng)平衡阻力，此時(shí)并聯(lián)管段的實(shí)際流量偏離設(shè)計(jì)流量也很大，管網(wǎng)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。因此，要對(duì)并聯(lián)

管路進(jìn)行阻力平衡。

對(duì)并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡，當(dāng)采用假定流速法進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，在完成最不利環(huán)路的水力計(jì)算后，再

對(duì)各并聯(lián)支路進(jìn)行水力計(jì)算，其計(jì)算阻力和最不利環(huán)路上的資用壓力進(jìn)行比較。當(dāng)計(jì)算阻力差超過(guò)要求值

時(shí)，通常采用調(diào)整并聯(lián)支路管徑或在并聯(lián)支路上增設(shè)調(diào)節(jié)閥的辦法調(diào)整支路阻力，很少采用調(diào)整主干路（最

不利環(huán)路）阻力的方法，因?yàn)橹鞲陕酚绊懝芏伪戎芬?。并?lián)管路的阻力平衡也可以采用壓損平均法進(jìn)

行：根據(jù)最不利環(huán)路上的資用壓力，確定各并聯(lián)支路的比摩阻，再根據(jù)該比摩阻和要求的流量，確定各并

聯(lián)支路的管段尺寸，這樣計(jì)算出的各并聯(lián)支路的阻力和各自的資用壓力基本相等，達(dá)到并聯(lián)管路的阻力平

衡要求。

“所有管網(wǎng)的并聯(lián)管路阻力都應(yīng)相等”這種說(shuō)法不對(duì)。在考慮重力作用和機(jī)械動(dòng)力同時(shí)作用的管網(wǎng)中，

兩并聯(lián)管路的流動(dòng)資用壓力可能由于重力重用而不等，而并聯(lián)管段各自流動(dòng)阻力等于其資用壓力，這種情

況下并聯(lián)管路阻力不相等，其差值為重力作用在該并聯(lián)管路上的作用差。

2-8水力計(jì)算的基本原理是什么？流體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算大都利用各種圖表進(jìn)行，這些圖表為什么不統(tǒng)

一?

答：水力計(jì)算的基本原理是流體一元流動(dòng)連續(xù)性方程和能量方程，以及管段串聯(lián)、并聯(lián)的流動(dòng)規(guī)律。

流動(dòng)動(dòng)力等于管網(wǎng)總阻力（沿程阻力+局部阻力）、若干管段串聯(lián)和的總阻力等于各串聯(lián)管段阻力之和，

并聯(lián)管段阻力相等。用公式表示即：

流體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算大都利用各種圖表進(jìn)行，這些圖表為什么不統(tǒng)一的原因是各類流體輸配管網(wǎng)內(nèi)

流動(dòng)介質(zhì)不同、管網(wǎng)采用的材料不同、管網(wǎng)運(yùn)行是介質(zhì)的流態(tài)也不同。而流動(dòng)阻力（尤其是沿程阻力）根

據(jù)流態(tài)不同可能采用不同的計(jì)算公式。這就造成了水力計(jì)算時(shí)不能采用統(tǒng)一的計(jì)算公式。各種水力計(jì)算的

圖表是為了方便計(jì)算，減少煩瑣、重復(fù)的計(jì)算工作，將各水力計(jì)算公式圖表化，便于查取數(shù)據(jù)，由于各類

流體輸配管網(wǎng)水力計(jì)算公式的不統(tǒng)一，當(dāng)然各水力計(jì)算圖表也不能統(tǒng)一。

2-9比較假定流速法、壓損平均法和靜壓復(fù)得法的特點(diǎn)和適用情況。

答：假定流速法的特點(diǎn)是先按照合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求，預(yù)先假定適當(dāng)?shù)墓軆?nèi)流速；在結(jié)合各管段輸送

的流量，確定管段尺寸規(guī)格；通常將所選的管段尺寸按照管道統(tǒng)一規(guī)格選用后，再結(jié)合流量反算管段內(nèi)實(shí)

際流速；根據(jù)實(shí)際流速（或流量）和管段尺寸，可以計(jì)算各管段實(shí)際流動(dòng)阻力，進(jìn)而可確定管網(wǎng)特性曲線,

選定與管網(wǎng)相匹配的動(dòng)力設(shè)備。假定流速法適用于管網(wǎng)的設(shè)計(jì)計(jì)算，通常已知管網(wǎng)流量分配而管網(wǎng)尺寸和

動(dòng)力設(shè)備未知的情況。

壓損平均法的特點(diǎn)是根據(jù)管網(wǎng)（管段）已知的作用壓力（資用壓力），按所計(jì)算的管段長(zhǎng)度，將該資

用壓力平均分配到計(jì)算管段匕得到單位管長(zhǎng)的壓力損失（平均比摩阻）；再根據(jù)各管段的流量和平均比

摩阻確定各管段的管道尺寸。壓損平均法可用于并聯(lián)支路的阻力平衡計(jì)算，容易使并聯(lián)管路滿足阻力平衡

要求。也可以用于校核計(jì)算，當(dāng)管，道系統(tǒng)的動(dòng)力設(shè)備型號(hào)和管段尺寸已經(jīng)確定，根據(jù)平均比摩阻和管段

尺寸校核管段是否滿足流量要求。壓損平均法在環(huán)狀管網(wǎng)水力計(jì)算中也常常應(yīng)用。

靜壓復(fù)得法的特點(diǎn)是通過(guò)改變管段斷面規(guī)格，通常是降低管內(nèi)流速，使管內(nèi)流動(dòng)動(dòng)壓減少而靜壓維持

不變，動(dòng)壓的減少用于克服流動(dòng)的阻力。靜壓復(fù)得法通常用于均勻送風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算中。

2-10為何天然氣管網(wǎng)水力計(jì)算不強(qiáng)調(diào)并聯(lián)支路阻力平衡？

答：天然氣管網(wǎng)水力計(jì)算不強(qiáng)調(diào)并聯(lián)支路阻力平衡，可以從以下方面加以說(shuō)明：

（1）天然氣末端用氣設(shè)備如燃?xì)庠?、熱水器等阻力較大，而燃?xì)廨斉涔艿雷枇ο鄬?duì)較小，因此各并

聯(lián)支路阻力相差不大，平衡性較好；

（2）天然氣管網(wǎng)一般采用下供式，最不利環(huán)路是經(jīng)過(guò)最底層的環(huán)路。由于附加壓頭的存在，只要保

證最不利環(huán)路的供氣，則上層并聯(lián)支路也一定有氣;

(3)各并聯(lián)支路在燃?xì)獾氖褂脮r(shí)間上并非同時(shí)使用，并且使用時(shí)也并非都在額定流量工況下使用，

其流量可以通過(guò)用戶末端的旋塞，閥門等調(diào)節(jié)裝置根據(jù)需要調(diào)節(jié)。簽于以上原因，天然氣管網(wǎng)無(wú)需強(qiáng)調(diào)并

聯(lián)支路的阻力平衡。

2-11如圖2-4所示管網(wǎng)，輸送含谷物粉塵的空氣，常溫下運(yùn)行，對(duì)該管網(wǎng)進(jìn)行水力計(jì)算，獲得管網(wǎng)特性

曲線方程。

圖2-4習(xí)題2-11示意圖

答：L對(duì)各管段進(jìn)行編號(hào)，標(biāo)出管段長(zhǎng)度和各排風(fēng)點(diǎn)的排風(fēng)量。

2.選擇最不利環(huán)路，本題確定1-3-5——除塵器——6——風(fēng)機(jī)——7為最不利環(huán)路。

3.根據(jù)表2-3-3輸送含有谷物粉塵的空氣時(shí)，風(fēng)管內(nèi)最小風(fēng)速為垂直風(fēng)管lOm/s,水平風(fēng)管12m/s,

考慮到除塵器及風(fēng)管漏網(wǎng)，取5%的漏網(wǎng)系數(shù)，管段6及7的計(jì)算風(fēng)量：5500X1.05=/s。管段1,

有水平風(fēng)管，確定流速12m/s,Qi=1000m3/h(0.28m3/s),選D1=1805775m3/s=1.604m3mm,實(shí)際流速

22

V,=11.4m/s,查Rmi=90Pa/m,Pd=PV/2=1.2X11.4/2=78.0Pa,同理可查管段3、5、6、7的管徑及比摩阻,

并計(jì)算動(dòng)壓及摩擦阻力，結(jié)果見(jiàn)水力計(jì)算表。

4.確定管斷2、4的管徑及單位長(zhǎng)度摩擦力，結(jié)果見(jiàn)水力計(jì)算表。

水力計(jì)算表

單位長(zhǎng)摩

管長(zhǎng)管徑局部管段阻

流量流速動(dòng)"'局部度摩擦擦

段度D阻力力

m3/hVPd阻力阻力備注

編l(m(mm系數(shù)Rl+Pi(P

阻力m

(m3/s)(m/s)(Pa)Pi(Pa)Rm

))€a)

(Pa/m)Rm(Pa)

1000

11518011.478.01.37106.869.0135241.9

(0.28)

350012.3

3632091.1-0.05-4.865.53328.4

(0.972)2

550012.3

5540091.70.655.024.22176.0

(1.53)6

5775410.2

6862.70.4729.472.01645.5

(1.604)502

577510.2

71045062.70.637.622.02057.6

(1.604)2

阻力

2500

21030010.060.00.5834.83.83872.8不平

(0.694)

衡

用力

2000

4826010.768.71.4196.874.838.4135.3不平

(0.556)

衡

除塵

1000

器

224021.3272.2196.3

422014.6128.4222.5

5.從阻力平衡，暖通設(shè)計(jì)手冊(cè)等資料查名管段的局部阻力系數(shù)（《簡(jiǎn)明通風(fēng)設(shè)計(jì)手冊(cè)》）。

(1)管段1

設(shè)備密閉罩I=1.0,90°彎頭(R/D=1.5)T,&=0.17,直流三通，根據(jù)B+F2=F3,a=30°,F2/F3=(300/320)

2=0.88,Q2/Q3=2500/3500=0.714,查得&1,3=0.20,S11=1.0+0.17+0.20=1.37,P,=S€

Pd=106.86Pao

(2)管段2

圓形傘形罩，a=60",-3=0.09,90°彎頭(R/D=1.5)一個(gè)，I=0.17,60°彎頭(R/D=1.5)1個(gè)，

&=0.14,合流三通&2,3=0J8,￡久=0.09+0.17+0.14+0.18=0.58。

(3)管段3

直流三通F3+F4?=F5，2=30°,FJF5=(260/400)2=0.423,Q4/Q5=2000/5500=0.36,€35=-0.05,2

,=-0.05。

(4)管段4

設(shè)備密閉罩1=1.0,90°彎頭(R/D=1.5)I個(gè)，己=0.17,合流三通"5=0.24,

Sg=1.0+0.17+0.24=14.1。

(5)管段5

除塵器進(jìn)口變徑管(斷擴(kuò)管)，除塵器進(jìn)口尺寸300X800mm,變徑管長(zhǎng)度L=500mm,

［說(shuō)明］除塵器出入口及風(fēng)機(jī)出入口尺寸為參考尺寸，根據(jù)所選設(shè)備具體尺寸定。

(6)管段6

除塵器出口變徑管(斷縮管)，除塵器出口尺寸300mmX80mm,變徑管長(zhǎng)度l=400m,

,a=23.6°,1=0.1,90。彎頭(R/D=1.5)2個(gè),&=2X0.17=0.34。

風(fēng)機(jī)進(jìn)口漸擴(kuò)管，按要求的總風(fēng)量和估計(jì)的管網(wǎng)總阻力先近似選出一臺(tái)風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)進(jìn)口直徑

2

D|=500mm,變徑管長(zhǎng)度L=300mm。F5/F6=(500/450)=1.23

(7)管段7

2

風(fēng)機(jī)出口漸擴(kuò)管，風(fēng)機(jī)出口尺寸410X315mm,D7=420mm,F7/FJtD/(410X315X4)=1.07,，

=0?帶擴(kuò)散管的平形風(fēng)帽(h/Do=O.5),€=0.60,￡；=0.60。

6.計(jì)算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力，結(jié)果如水力計(jì)算表。

7.對(duì)并聯(lián)管路進(jìn)行阻力平衡。立阻力為288.9Pa更不平衡。因此決定取D2=24()mm,在運(yùn)

行對(duì)再輔以閥門調(diào)節(jié)，削除不平衡。

⑵匯合點(diǎn)B,AP,+AP3==241.9+28.4=270.3Pa,AP4=135.3Pa,

8.計(jì)算系統(tǒng)的總阻力，獲得管網(wǎng)揚(yáng)程曲線。

XP=2(Rml+P|)=241.9+28.4+76.0+45.5+57.6+1000=1449.4Pa

27

S=￡P(guān)/Q2=1450/1.604=5633.6kg/m

管網(wǎng)特性曲線為AP=563.6Q2Pa

2-12試作如圖所示室內(nèi)天然氣管道水力計(jì)算，每戶額定用氣量LONnZ/h,用氣設(shè)備為雙眼燃?xì)庠睢?/p>

解：

1)確定計(jì)算流量

畫出管道系統(tǒng)圖，在系統(tǒng)圖上對(duì)計(jì)算管段進(jìn)行編號(hào)，凡管徑變化或流量變化均編號(hào)。

第j管道計(jì)算流量用下式計(jì)算。

式中匕一j管道計(jì)算流量，Nm3/h；

k——燃具的同時(shí)工作系數(shù)，可從燃?xì)夤こ淘O(shè)計(jì)手冊(cè)查取;

Lj——第i種燃具的額定流量，Nm3/h；

N,——管道負(fù)擔(dān)的i種燃具數(shù)目。

圖2-5習(xí)題2-12示意圖

計(jì)算結(jié)果列于下表。

流量計(jì)算表

11-112-

管段號(hào)1?22~33?44?55~66?710-99~88?6

011

燃具數(shù)N11123612311

額定流量

11123612311

2：LiNj(Nm3/h)

同時(shí)工作系數(shù)

1111.00.850.6411.00.8511

k

計(jì)算流量

11122.553.84122.5511

Lj(Nm3/h)

2)確定各管段的長(zhǎng)度Lj,標(biāo)在圖上。

3)根據(jù)計(jì)算流量，初步確定管徑，并標(biāo)于系統(tǒng)圖上。

4)算出各管段的局部阻力系數(shù)，求出其當(dāng)量長(zhǎng)度，即可得管段的計(jì)算長(zhǎng)度。

管段1~2

直角彎頭3個(gè)；=2.2

旋塞1個(gè)；=4

S&=2.2X3+4X1=10.6

計(jì)算雷諾數(shù)Re

計(jì)算摩擦阻力系數(shù)入

其它管段計(jì)算方法同，結(jié)果列于燃?xì)夤艿浪τ?jì)算表。

2-13如圖2-7所示建筑，每層都需供應(yīng)燃?xì)狻Ｔ嚪治鋈細(xì)夤艿赖淖畈焕h(huán)路及水力計(jì)算的關(guān)鍵問(wèn)題。

圖2-7習(xí)題2-13示意圖

答：最不利環(huán)路是從小區(qū)燃?xì)飧晒芤胫磷畹讓?-54.000m)用戶的向下環(huán)路。水力計(jì)算關(guān)鍵要保證

最不利環(huán)路的供氣能力和上部樓層的用氣安全，確保燃?xì)庥谐浞值膲毫朔畈焕h(huán)路的阻力和燃?xì)庥镁?/p>

出口壓力需要，同時(shí)保證最上層環(huán)路由于對(duì)加壓頭積累，燃?xì)鈮毫Σ怀^(guò)設(shè)備承壓以致泄漏，由于樓層較

多，附加壓頭作用明顯，為保證高峰負(fù)荷時(shí)各層的用氣，水力計(jì)算應(yīng)適當(dāng)考慮環(huán)路的阻力平衡問(wèn)題。

2-14某大型電站地下主廠房發(fā)電機(jī)層(如圖)需在拱頂內(nèi)設(shè)置兩根相同的矩形送風(fēng)管進(jìn)行均勻送風(fēng)，送

風(fēng)溫度20℃。試設(shè)計(jì)這兩根風(fēng)管。設(shè)計(jì)條件：總送風(fēng)量60X104m3/卜，每根風(fēng)管風(fēng)口15個(gè)，風(fēng)口風(fēng)速

8m/S,風(fēng)口間距16.5m。

圖2-8習(xí)題2-14示意圖

解：1.總風(fēng)量為:60X104m3/h

Pqi=106.1+28.6=134.7,。

第三章

3-1計(jì)算例題3-1中各散熱器所在環(huán)路的作用壓力tg=95℃,tgi=85C,tg2=80℃,tn=70℃。

題3-1

解：雙管制：第一層：AP1=gh1(PH-Pg)=9.8X3X(977.81-961.92)=467.2Pa

第二層：△P2=gh2(Ph-Pg)=9.8X6X(977.81-961.92)=934.3Pa

第三層：AP3=gh3(Ph-Pg)=9.8X8.5X(977.81-961.92)=1323.6Pa

單管制：APh=gh3(tgI-tg)+gh2(tg2-tgl)+ghl(Ph-Pg2)=9.8X8.5X(968.65-961.92)

+9.8X6X(971.83-968.65)+9.8X3X(977.81-971,83)=923.4Pa

3-2通過(guò)水力計(jì)算確定習(xí)題圖3-2所示重力循環(huán)熱水采暖管網(wǎng)的管徑。圖中立管III、IV、V各散熱器的熱

負(fù)荷與n立管相同。只算I、n立管，其余立管只講計(jì)算方法，不作具體計(jì)算，散熱器進(jìn)出水管管長(zhǎng)1.5m,

進(jìn)出水支管均有截止閥和乙字彎，沒(méi)根立管和熱源進(jìn)出口設(shè)有閘閥。

圖3-2

解：APi/=gH(PH-Pg)+AP尸9.8IX(0.5+3)(977.81-961.92)+350=896Pa

Eli,=8+10+10+10+10+(8.9-0.5)+1.5+1.5+(0.5+3)+10+10+10+10+8+(8.9+3)=l22.8m

水力計(jì)算表

管QGLDVR△Pd△Pj△p

局部阻力統(tǒng)計(jì)

段(w)(kg/h)(m)(mm)(m/s)(Pa/m)P、=R1(Pa)(Pa)(Pa)

'J-(Pa)

散熱器1X2.0,截止閥

11800625.8200.053.1118.025.01.2330.848.82X10,90。彎頭1X1.5,

合流三通1.5X1

閘閥1X0.5,直流三通

2530018213.5320.051.6522.32.51.233.125.4

1X1.0,90°彎頭1X1.0

3990034110400.072.5825.81.02.252.2528.1直流三通1X1.0

41450049910400.115.2152.11.05.985.9858.1直流三通1X1.0

51910065710500.082.4224.21.03.143.1427.3直流三通1X1.0

閘閥1X0.5,90。彎頭2

6237008159500.113.6028.81.55.989.037.8

X0.5

閘閥1X0.5,90"彎頭2

72370081519.90500.113.6071.62.55.9815.086.6

X0.5,直流三通1X1.0

819100657105()0.082.4224.21.03.143.1427.3直流三通1X1.0

91450049910400.115.2152.11.05.985.9858.1直流三通1X1.0

10990034110400.072.5825.81.02.252.2528.1直流三通1X1.0

閘閥1X0.5,直流三通

11530018212.8320.051.6521.12.51.233.124.3

1X1.0,90°彎IX1.0

1233001142.8250.062.888.11.01.771.89.9直流三通1X1.0

壓力要求，過(guò)剩壓力可以通過(guò)閥門調(diào)節(jié)。

立管I,第二層APt，2=9.81X6.3X(977.81-961.92)+350=1332Pa

通過(guò)第二層散熱器的資用壓力：APBI4'=1332-896+48.8=485Pa,Rpj=0.5X485/5.8=41.8Pa/m

管△

QGLDVRPd△PjAP

段P^Rl￡a局部阻力統(tǒng)計(jì)

（W）(kg/h)(m)(mm)(m/s)(Pa/m)(Pa)(Pa)(Pa)

號(hào)(Pa)

散熱器1X2,截止閥2

131500523150.089.9230373.14116146

X16,旁流三通2X1.5

1435001202.8150.1765.93128.61.014.2214.2143直流三通1X1.0

因13、14管均選用最小管徑，剩余壓力只能通過(guò)第二層散熱器支管上的閥門消除。

立管I,第三層△P.3=9.81X9.1X(977.81-961.92)+350=1768Pa

資用壓力：AP',5.16.14=1768-896+48.8+9.9=931Pa

管△

QGLDVRPd△PjAP

段Py=Rl2g局部阻力統(tǒng)計(jì)

（W）(kg/h)(m)(mm)(m/s)(Pa/m)(Pa)(Pa)(Pa)

號(hào)(Pa)

散熱器1X2,截止閥2

15200068.83150.115.2645.8354.9172217

X16,90°彎頭1X1.0

1

16200068.82.8150.115.2642.74.94.948.0直流三通1X1。

,.o

因管段15、16、14已選用最小管徑，剩余壓力通過(guò)散熱器支管的閥門消除。

計(jì)算立管H,APnr9.81X3.5X（977.81-961.92）+350=896Pa

管段17、18、23、24與管段11、12、1、2并聯(lián)

II立管第一層散熱器使用壓力APn./=24.3+9.9+48.8+25.4=108.4Pa

管△

QGLDVRPd△PjAP

段Py=Rl2€局部阻力統(tǒng)計(jì)

（W）(kg/h)(m)(mm)(m/s)(Pa/m)(Pa)(Pa)(Pa)

(Pa)

171500525.8150.089.957.437.03.08114.0171.4同管段13

閘閥1X0.5

1846001583.5320.051.314.62.01.232.57.1

合流三通1X1.5

232800962.8200.086.6518.61.03.143.1422.0直流三通1X1.0

閘閥1X0.5,直流三通

2446001582.8320.051.313.73.01.233.77.4

1X1.0,旁流三通1X1.5

壓降不平衡X較大，可適當(dāng)調(diào)整管徑如下。

管A

QGLDVR△Pd△Pj△P

段Py=Rl￡€局部阻力統(tǒng)計(jì)

（W）(kg/h)(m)(mm)(m/s)(Pa/m)(Pa)(Pa)(Pa)

號(hào)(Pa)

散熱器1X2,截止

閥2X10,90°彎1°

17，1500525.8200.041.388.025.00.820.028.0

X1.5,合流三通1.5

XI

閘閥1X0.5

18，46001583.5250.0911.038.52.04.08.046.5

合流三通1X1.5

23，2800962.8250.055.014.01.01.21.215.2直流三通1X1.0

閘閥1X0.5,直厄

24,46001582.8250.0911.030.83.04.012.042.8通1X1.0,旁流三通

IX1.5

調(diào)整后的壓降不平衡率

多余壓力可以通過(guò)閥門調(diào)節(jié)。

確定II立管第二層散熱器管徑

資用壓力APu.2'=1332-（896-28.0-46.5）=511Pa

管QGLDVR△Pd△PjAP

￡g局部阻力統(tǒng)計(jì)

段（W）(kg/h)(m)(mm)(m/s)(Pa/m)Py=Rl(Pa)(Pa)(Pa)

(Pa)

19130044.73150.067.823.4371.7364.187.5同管段13

203100106.62.8150.1637.0103.6112.512.5116.1直流三通1X1.0

管段19、20已選用最小管徑，剩余壓力由閥門消除。

確定II立管笫3層散熱器管徑。

資用壓力AP'H.3=1768-(896-28.0-15.2)=915Pa

管△

QGLDVR△Pd△Pj△P

段P產(chǎn)RI2;局部阻力統(tǒng)計(jì)

（W）(kg/h)(m)(mm)(m/s)(Pa/m)(Pa)(Pa)(Pa)

(Pa)

散熱器1X2.0,截止閥

211800623150.0913.641.035.53.9139180

2X16,旁流三通1義1.5

直流三通1X1。

221800622.8150.0913.638.02.53.99.848

90。彎頭IX1.5

剩余壓力由閥門消除。

第III、IV、V立管的水力計(jì)算與H立管相似，方法為:

1）確定通過(guò)底層散熱器的資用壓力；

2）確定通過(guò)底層散熱器環(huán)路的管徑和各管段阻力：

3）進(jìn)行底層散熱器環(huán)路的阻力平衡校核；

4）確定第2層散熱器環(huán)路的管徑和各管段阻力；

5）對(duì)第2層散熱器環(huán)路進(jìn)行阻力平衡校核；

6）對(duì)第3層散熱器作4）、5）步計(jì)算，校核。

3-3機(jī)械循環(huán)室內(nèi)采暖系統(tǒng)的水力特征和水力計(jì)算方法與重力循環(huán)系統(tǒng)有哪些一致的地方和哪些不同之

處？

①作用壓力不同：重力循環(huán)系統(tǒng)的作用壓力：雙管系統(tǒng)△P=gH（PH-Pg），單管系統(tǒng)：

但在局部并聯(lián)管路中進(jìn)行阻力手段時(shí)需考慮重力作用。

②計(jì)算方法基本相同：首先確定最不利環(huán)路，確定管徑，然后根據(jù)阻力平衡，確定并聯(lián)支路的管徑，

最后作阻力平衡校核。

3-4室外熱水供熱管的水力計(jì)算與室內(nèi)相比有哪些相同之處和不同之處？

答