第4章多相流管网水力特征与水力计算.docx

第 4 章 多相流管网水力特征与水力计算4-1 什么是水封？它有什么作用？举出实际管网中应用水封的例子 答：水封是利用一定高度的静水压力来抵抗排水管内气压的变化，防止管内气体 进入室内的措施因此水封的作用主要是抑制排水管内臭气窜入室内，影响室内 空气质量另外，由于水封中静水高度的水压能够抵抗一定的压力，在低压蒸汽 管网中有时也可以用水封来代替疏水器，限制低压蒸汽逸出管网，但允许凝结水 从水封处排向凝结水回收管实际管网中应用水封的例子很多，主要集中建筑排水管网，如：洗练盆、大/小 便器等各类卫生器具排水接管上安装的存水弯（水封）此外，空调末端设备（风 机盘管、吊顶或组合式空调器等）凝结水排水管处于空气负压侧时，安装的存水 弯可防止送风吸入排水管网内的空气4-2 讲述建筑排水管网中液气两相流的水力特征？答：（1）可简化为水气两相流动，属非满管流；（2）系统内水流具有断续非均匀的特点，水量变化大，排水历时短，高峰流 量时水量可能充满水管断面，有的时间管内又可能全是空气，此外流速变化也较 剧烈，立管和横管水流速相差较大3）水流运动时夹带空气一起运动，管内气压波动大；（4）立管和横支管相互影响，立管内水流的运动可能引起横支管内压力波动， 反之亦然；（5）水流流态与排水量、管径、管材等因素有关；（6）通水能力与管径、过不断面与管道断面之比、粗糙度等因素相关。

4-3 提高排水管排水能力的关键在哪里？有哪些技术措施？答：提高排水管排水能力的关键是分析立管内压力变化规律，找出影响立管压力 变化的因素进而想办法稳定管内压力，保证排水畅通技术措施可以①调整管 径；②在管径一定时，调整、改变终限流速和水舌阻力系数减小终限流速可以 通过（1）增加管内壁粗糙度；（2）立管上隔一定距离设乙字弯；（3）利用横 支管与立管连接的特殊构造，发生溅水现象；（4）由横支管排出的水流沿切线 方向进入立管；（5）对立管内壁作特殊处理，增加水与管内壁的附着力减小 水舌阻力系数，可以通过改变水舌形状，或向负压区补充的空气不经水舌两种途 径，措施（1）设置专用通气立管；（2）在横支管上设单路进气阀；（3）在排 水横管与立管连接处的立管内设置挡板；（4）将排水立管内壁作成有螺旋线导 流突起；（5）排水立管轴线与横支管轴线错开半个管径连接；（6）一般建筑采 用形成水舌面积小两侧气孔面积大的斜三通或异径三通4-4 解释“终限流速”和“终限长度”的含义，这二概念与排水管通水能力之 间有何关系？答：终限流速 V ，排水管网中当水膜所受向上的管壁摩擦力与重力达到平衡时，t水膜的下降速度和水膜厚度不再发生变化，这时的流速叫终限流速。

终限长度L ：从排水横支管水流入口至终限流速形成处的高度叫终限长度这两个概念确 t定了水膜流阶段排水立管在（允许的压力波动范围）内最大允许排水能力超过 终限流速的水流速度将使排水量继续增加，水膜加厚，最终形成水塞流，使排水 系统不能正常使用水膜流状态下，可有Q二亦叫耳，L=0.144V2,其中Q——通 tt水能力 L/S； W ——终限流速时过水断面积， cm2， V ——终限流速， m/s， L ——t t t终限长度， m4-5 空调凝结水管内流动与建筑排水管内流动的共性和差别是什么？ 答：共性：均属于液气两相流区别：①空调凝结水管在运动时管内水流量变化不大，气压变化也不大，而 建筑排水管风水量及气压随时间变化都较大；② 空调凝结水管内流速较小，排水管网内流速较大；③ 空调凝水管内流动可当成凝结水和空气的流动，排水管内的流动除 水和气体外，还有固体4-6 汽液两相流管网的基本水力特征是什么？答：①属蒸汽、凝结水的两相流动；② 流动过程中，由于压力、温度的变化，工质状态参数变化较大，会伴随着 相态变化；③ 由于流速较高，可能形成“水击”、“水塞”等不利现象，因此应控制流 速并及时排除凝结水；④ 系统运动时排气，系统停止运行时补气，以保证系统长期、可靠运行。

⑤ 回水方式有重力回水、余压回水、机械回水等多种方式4-7 简述保证蒸汽管网正常运行的基本技术思路和技术措施？答：保证蒸汽管网正常运行的基本思路是减少凝结水被高速蒸汽流裹带，形成“水 塞”和“水击”主要预防思想包括：①减少凝结；②分离水滴；③汽液两相同 向流动；④若两相逆向流动减少，则尽量相互作用可采取的技术措施是：①通 过保温减少凝结；②在供汽干管向上拐弯处装耐水击的疏水器分离水滴；③设置 足够坡度使水汽同向；④在两相逆向的情况下，降低蒸汽的速度；⑤在散热器上 装自动排气阀，以利于凝水排净，下次启动时不产生水击；⑥汽、水逆向时，适 当放粗管径；⑦供汽立管从干管上方或下方侧接出，避免凝水流入立管；⑧为保 证管正常运行，还需适当考虑管网变形的破坏作用，设置补偿器4-8 简述室内蒸汽供热管网水力计算的基本方法和主要步骤答：蒸汽管网水力计算的基本方法一般采用压损平均法，与热水管网大致相同， 管网同样存在着沿程阻力和局部阻力从最不利环路算起，满足锅炉出口蒸汽压 力等于流动阻力+用户散热器所需压力水力计算主要步骤：（1）确定最不利环 路；（2）管段编号，统计各管段长度及热负荷；（3）选定比压降，确定锅炉出 口压力；（4）对最不利环路各管段进行水力计算，依次确定其管径和压损；（5） 对各并联管路进行水力计算，确定其管径和压损；（6）确定各凝水管路管径， 必要时需计算凝水管路压损并配置相应回水设备，如凝水泵，凝水箱等。

4-9若例4-2中，每个散热器的热负荷均改为3000W，试重新确定各管段管径及锅炉蒸汽压力m/2,0 \L图4 24 的彗路计算图0^0 0^0 CZqTO [—■' ■“ ■ ■■ = " i鬻0 鬱0 醬矽解：1）确定锅炉压力E l=80m，比压降100Pa/m，散热器所需乘余压力2000Pa, 运行压力 P =80X 100+2000=10Kpab2）最不利管径的水力计算，预计R=100X0.6=60Pa/m，各管段管径确定见m以下水力计算表水力计算表管热量a长度管径比摩阻摩擦阻流速V局部压头局部压总压力损ldR力损失阻P力损失失卜P=A段(mm)(m/s)1d△ P=P-j dP+Ay(m)(mm)(Pa/m)△P 二Rl(Pa)y力系数(Pa)(Pa)P (Pa)g171000127026.313.9315.610.561.2642.6958.2230000135029.4112.94382.332.053.08106.16488.49324000124039.6912.6496.281.050.3350.33546.61418000123252.6812.29632.161.047.8847.88680.04512000123221.588.42258.961.022.4722.47281.4366000172528.357.34481.9512.017.08204.96686.917300022020.555.8041.14.510.6647.9789.07工 l=80m 工△ P=3730.75Pa立管皿资用压力A P =775・98Pa6-7立管60004.52528.357.34127.5811.517.08196.42324支管300022020.555.8041.14.510.6647.9789.07工△ P=413.07Pa立管皿资用压力A P =968・34Pa5-7立管60004.52528.357.34127.5811.517.08196.42324支管3000215103.4511.07206.904.538.85174.81381.7工△ P=705.71Pa立管II资用压力AP =1648・38Pa立管IAP =2194・99Pa4-7 3-7立管60004.52080.411.66361.813.043.1560.3922.07支管3000215103.4511.07206.904.538.85174.81381.7Z △ P=1303.77Pa局部阻力系数汇总管段①截止阀7.0,锅炉出口 2.0, 90°煨弯3X0.5=1.5 工g =10.5管段②90。

煨弯2 X 0.5=1.0,直流三通1.0 Z g =2.0管段③④⑤直流三通1.0 Z g =1.0管段⑥截止阀9.0, 90°煨弯2X1.0=2.0，直流三通 Z g =10.0管段⑦乙字弯1.5,分流三通3.0 Z g =4.5 其他立管IIIW(d=25mm)截止阀9.0, 90°煨弯1.0,旁流三通1.5 Z g =11.5III(d=20mm)截止阀 10.0, 90°煨弯 1.5,旁流三通 1.5 Z g =13 其他支管IIIW(d=20mm)乙字弯9.0,分流三通3.0 Z g =4.5III(d=15mm)乙字弯 1.5，分流三通 3.0 Z g =4.5凝水管径汇总表编号76/5/4/3/2/1z热负荷W300060001200018000240003000071000管径d(mm)152020252532324-10 简述凝结水管网水力计算的基本特点答：凝结水管网水力计算的基本特征是管网内流体相态不确定，必须分清管道内 是何种相态的流体例如从热设备出口至疏水器入口的管段，凝水流动状态属非 满管流从疏水器出口到二次蒸发箱（或高位水箱）或凝水箱入口的管段，有二 次蒸汽是液汽两相流，从二次蒸发箱出口到凝水箱为饱和凝结水，是满管流，可 按热水管网计算。

4-11 物料的“沉降速度”、“悬浮速度”、“输送风速”这三个概念有何区 别与联系？答：物料颗粒在重力作用下，竖直向下加速运动同时受到气体竖直向上的阻力， 随着预粒与气体相对速度增加竖直向上的阻力增加，最终阻力与重力平衡，这对 物料与气体的相对运动速度V，若气体处于静止状态，则V是颗粒的沉降速度， tt 若颗粒处于悬浮状态， V 是使颗粒处于悬浮状态的竖直向上的气流速度，称悬浮 t速度气固两相流中的气流速度称为输送风速输送风速足够大，使物料悬浮输 送，是输送风速使物料产生沉降速度和悬浮速度，沉降速度和悬浮速度宏观上在 水平风管中与输送风速垂直，在垂直风管中与输送风速平行为了保证正常输送， 输送风速大于沉降或悬浮速度，一般输送风速为悬浮速度的 2.4~4.0 倍，对大密 度粘结性物料甚至取 5~10倍4-12 简述气固两相流的阻力特征和阻力计算的基本方法答：气固两相流中，既有物料颗粒的运动，又存在颗粒与气体间的速度差，阻力 要比单相气流的阻力大，对于两相流在流速较小时阻力随流速增大而增大，随。