流体输配管网-全部课件word版本.ppt

流体输配管网-全部课件  课程概述课程概述三、教学内容与教学要求三、教学内容与教学要求 为适应全国范围内的建筑环境与设备工程专业教学内容改革，本为适应全国范围内的建筑环境与设备工程专业教学内容改革，本课程是将原有本专业及相关专业的课程是将原有本专业及相关专业的《《空调工程空调工程》》、、《《燃气输配燃气输配》》、、《《供热供热工程工程》》、、《《通风工程通风工程》》、、《《建筑给排水建筑给排水》》、、《《锅炉及锅炉房设备锅炉及锅炉房设备》》、、《《建建筑消防工程筑消防工程》》、、《《工厂动力工程工厂动力工程》》等课程中的管网系统原理部分抽出，经等课程中的管网系统原理部分抽出，经提炼后与提炼后与《《流体力学泵与风机流体力学泵与风机》》中的泵与风机部分进行整合、充实而成的中的泵与风机部分进行整合、充实而成的一门课程上述各门专业课不再讲授一门课程上述各门专业课不再讲授“管网系统管网系统”原理部分，但需要在教原理部分，但需要在教学中注意与本课程的联系；学中注意与本课程的联系；《《流体力学泵与风机流体力学泵与风机》》不再讲授不再讲授“泵与风机泵与风机”部分，并更名为部分，并更名为《《流体力学流体力学》》。

本课程在本课程在《《流体力学流体力学》》的的“一元流体动力学基础一元流体动力学基础”、、“流动阻力和能量损流动阻力和能量损失失”、、“孔口管嘴管路流动孔口管嘴管路流动”“相似性原理相似性原理”等理论基础上进行教学，不等理论基础上进行教学，不再重复再重复《《流体力学流体力学》》的这部分内容，但要特别注意加强与这部分内容的联的这部分内容，但要特别注意加强与这部分内容的联系与呼应，尤其是在能量方程、沿程阻力和局部阻力、串联并联管路、枝系与呼应，尤其是在能量方程、沿程阻力和局部阻力、串联并联管路、枝状环状管网等方面的衔接与分工本课程在构建管网系统理论体系的同时，状环状管网等方面的衔接与分工本课程在构建管网系统理论体系的同时，应特别重视工程应用方法和培养学生的工程实践能力，要注意防止本课程应特别重视工程应用方法和培养学生的工程实践能力，要注意防止本课程偏离工程实践，成为偏离工程实践，成为《《流体力学流体力学Ⅱ》》或或《《网络理论网络理论》》第第1 1章章 流体输配基础流体输配基础  建筑流体输配管网按照目的和用途来划分，建筑流体输配管网按照目的和用途来划分，大致可分为下述大致可分为下述4 4类：类： 1. 1. 满足（建筑）环境控制（生产工艺或满足（建筑）环境控制（生产工艺或生活所需要的环境）目标的管网系统；生活所需要的环境）目标的管网系统； 2. 2. 满足生产工艺及生活需要的用水，用满足生产工艺及生活需要的用水，用气管网系统；气管网系统； 3. 3. 安全消防；安全消防； 4. 4. 其它，如制冷机组各元件（零部件）其它，如制冷机组各元件（零部件）之间的连接管道、空压管道等。

之间的连接管道、空压管道等 满足（建筑）环境控制目标的管网系统又可满足（建筑）环境控制目标的管网系统又可分为下述管道系统：分为下述管道系统： 1 1、、蒸汽供暖系统蒸汽供暖系统 2 2、民用建筑空调通风系统、民用建筑空调通风系统 3 3、工业通风及环境控制系统、工业通风及环境控制系统 4 4、空调冷冻水系统、冷却水系统、空调冷冻水系统、冷却水系统 5 5、热水采暖系统、热水采暖系统 6 6、城市集中供热管网系统（又属市政之一）、城市集中供热管网系统（又属市政之一） 统称暖通空调系统统称暖通空调系统  满足生产工艺与生活需要的用水，用气系满足生产工艺与生活需要的用水，用气系统大致为：统大致为： 1 1、、建筑给水系统建筑给水系统 2 2、、建筑排水系统建筑排水系统 3 3、、室内煤气（燃气）系统室内煤气（燃气）系统 4 4、、城市燃气系统（也属于市政工程专业的城市燃气系统（也属于市政工程专业的内容之一）内容之一） 而城市供、排水管网系统均属市政工程而城市供、排水管网系统均属市政工程（城市道路也可属市政）。

城市道路也可属市政） 安全消防（可以理解为环境控制需要的一安全消防（可以理解为环境控制需要的一种延伸，即可以归入一种种延伸，即可以归入一种“广义的广义的”可满足环可满足环境控制目标需要的管网系统）有：境控制目标需要的管网系统）有： 1 1、、消防给水系统（给排水）消防给水系统（给排水） 2 2、、防排烟系统（暖通空调）防排烟系统（暖通空调） 其它，如制冷工质在制冷机组各元件（零其它，如制冷工质在制冷机组各元件（零部件）之间的连接管道内部的流动，空气压缩部件）之间的连接管道内部的流动，空气压缩管道等 按照流体力学特性，管道又可分为简单管按照流体力学特性，管道又可分为简单管路、复杂管路路、复杂管路 复杂管路是简单管路、串联管路与并联管复杂管路是简单管路、串联管路与并联管路的组合，一般可分为枝状管网和环状管网路的组合，一般可分为枝状管网和环状管网 1.1 1.1 有压管网水力计算基础有压管网水力计算基础1.1.1 1.1.1 枝状管网与环状管网枝状管网与环状管网 流体输配管网基本任务：流体输配管网基本任务： 一、流体（物质）的转运与分配一、流体（物质）的转运与分配 二、能量的转运与分配二、能量的转运与分配 在流体（物质）、能量的转运与分配过程在流体（物质）、能量的转运与分配过程中，存在流体的机械能损失。

中，存在流体的机械能损失 1.1.1.1 1.1.1.1 枝状管网枝状管网 枝状管网是指输送流体的管道通过串联与枝状管网是指输送流体的管道通过串联与并联的组合呈树枝状排列的管道系统（管网）并联的组合呈树枝状排列的管道系统（管网） 图1-1 枝状管网 根据并、串联管路的计算原则，可得到该根据并、串联管路的计算原则，可得到该风机应具有的压头为风机应具有的压头为 （（1-11-1）） 风机应具有的风量为风机应具有的风量为 （（1-21-2）） 图1-2 均匀泄流管路 管段每单位长度上泄出的流量均相同即等于qV，这种管路称为均匀泄流管路  （1-3）  （1-4） 近似写作 （1-5） 引入计算流量qVc（1-6） （1-7） 流量qVz=0 （1-8）  环状管网遵循串联和并联管路的计算原则，环状管网遵循串联和并联管路的计算原则，根据其特点，并存在下列两个条件：根据其特点，并存在下列两个条件： （（1 1）任一节点（如点）流入和流出的流量相）任一节点（如点）流入和流出的流量相等。

等 （（2 2）任一闭合环路中，如规定顺时针方向流）任一闭合环路中，如规定顺时针方向流动的阻力损失为正，反之为负，则各管段阻力损动的阻力损失为正，反之为负，则各管段阻力损失的代数和必等于零失的代数和必等于零（（1 1）哈迪）哈迪·克罗斯（克罗斯（Hardy-CrossHardy-Cross）方法）方法 图1-4 环路划分1.1.1.2 1.1.1.2 环状管网环状管网1 1、、Hardy-CrossHardy-Cross方法方法 环状管网是指管道通过串联与并联的组合环状管网是指管道通过串联与并联的组合存在一个以上闭合环路的管道系统（管网）存在一个以上闭合环路的管道系统（管网） 图图1-31-3 计算程序如下：计算程序如下： ① ①将管网分成若干环路如图将管网分成若干环路如图1-41-4上分成上分成ⅠⅠ、、ⅡⅡ、、ⅢⅢ三个闭合环路按节点流量平衡确定流量，选取限三个闭合环路按节点流量平衡确定流量，选取限定流速定流速 ，定出管径，定出管径D D ② ②按照上面规定的流量与损失在环路中的正负值，按照上面规定的流量与损失在环路中的正负值，求出每一环路的总损失。

求出每一环路的总损失 ③③根据上面给定的流量，若计算出来的不为零，根据上面给定的流量，若计算出来的不为零，则每段管路应加校正流量，而与此相适应的阻力损失则每段管路应加校正流量，而与此相适应的阻力损失修正值为修正值为 ④ ④用同样的程序，计算出第二次校正后的流量，用同样的程序，计算出第二次校正后的流量，第三次校正后的流量第三次校正后的流量……，直至满足工程精度要求为，直至满足工程精度要求为止图 1-5环网计算图（（2 2）燃气环状管网水力计算方法）燃气环状管网水力计算方法手工表格法步骤：手工表格法步骤：①①布置管网，绘制管网平面示意图布置管网，绘制管网平面示意图②②计算管网各管段的途泄流量计算管网各管段的途泄流量 ③③假定各管段的气流方向并选择零速点假定各管段的气流方向并选择零速点 ④④求管网各管段的计算流量求管网各管段的计算流量 ⑤⑤选择管径选择管径 ⑥⑥进行初步计算进行初步计算 ⑦⑦进行校正计算，即水力平差计算进行校正计算，即水力平差计算 [例1-2] 有一低压环网，环网中管段的长度及环内建筑用地面积均如图1-6所示，人口密度每公顷为500人，每人每小时的平均用气量为0.08m3，在2、6、9节点处有三个集中用户，用气量如图所示。

现供应该管网的是城市焦炉燃气，燃气对空气相对密度为500Pa，求管网中各段的管径图1-6 燃气环网计算图1.1.2 1.1.2 小密度差管流流动小密度差管流流动图 1-7热水采暖示意图 对对1-11-1，，2-22-2两个截面，其伯努利方程两个截面，其伯努利方程 （（1-201-20）） 式（式（1-201-20）考虑的是浮力（密度差）对流）考虑的是浮力（密度差）对流动过程的影响，称之为小密度差管流能量方程动过程的影响，称之为小密度差管流能量方程 热水自然循环热水自然循环 （（1-211-21）） 在工程中的许多场合，我们往往可以认为管道在工程中的许多场合，我们往往可以认为管道中流体的密度变化是集中在某处或某个断面发生的，中流体的密度变化是集中在某处或某个断面发生的，例如热水采暖系统中高温热水通过散热器时流体密度例如热水采暖系统中高温热水通过散热器时流体密度突然发生了变化，这种变化所产生的附加压头可由前突然发生了变化，这种变化所产生的附加压头可由前述之自然循环系统的作用力计算公式得到。

述之自然循环系统的作用力计算公式得到 还有一类典型的流动亦可归结为小密度差管流流还有一类典型的流动亦可归结为小密度差管流流动，即管内流体与管外流体存在的密度差所导致的流动，即管内流体与管外流体存在的密度差所导致的流动，这一类也存在两种场合：一是密度与空气不同的动，这一类也存在两种场合：一是密度与空气不同的其它气体流动，如燃气流动，其密度大多轻于空气；其它气体流动，如燃气流动，其密度大多轻于空气；另一个场合是高温烟气流动，烟气密度一般也低于当另一个场合是高温烟气流动，烟气密度一般也低于当地空气的密度地空气的密度  对于恒定气流流动，其能量方程可表示为：对于恒定气流流动，其能量方程可表示为： （（1-231-23）） 是断面是断面1 1、、2 2的相对压强，专业上习惯称为静的相对压强，专业上习惯称为静 压。

压 习惯称为动压习惯称为动压 是容重差与高程差的乘积，称为位压，表是容重差与高程差的乘积，称为位压，表 示管内外流体密度差的作用示管内外流体密度差的作用  当气流方向（向上或向下）与实际作用力（重力或浮力）方向相同时，位压为正当二者方向相反时，位压为负 应当注意，气流在有效浮力作用下，位置升高，位压减小；位置降低，位压增大这与气流在有效重力作用下，位置升高，位压增大；位置降低，位压减小正好相反 是是1 1，，2 2两断面间的压强损失两断面间的压强损失 静压和位压相加，称为势压，以静压和位压相加，称为势压，以 表示 势压与管中水流的测压管水头相对应势压与管中水流的测压管水头相对应 静压和动压之和，称为全压，以静压和动压之和，称为全压，以 表示 静压，动压和位压三项之和以静压，动压和位压三项之和以 表示，称表示，称 为总压，与管中水流的总水头线相对应为总压，与管中水流的总水头线相对应。

       存在位压时，总压等于位压加全压位压存在位压时，总压等于位压加全压位压   为零时，总压就等于全压为零时，总压就等于全压       位压（位压（      ）（）（      ）实际上就表示了管内）实际上就表示了管内     外流体存在密度差时所具有的附加压头外流体存在密度差时所具有的附加压头                        烟气流动烟气流动 图图1-91-9  对对1-11-1断面处烟囱内外之流体可分别写出断面处烟囱内外之流体可分别写出 其静力学基本方程：其静力学基本方程： （（1-251-25）） （（1-261-26）） 若若 在在1-11-1断面处烟囱内外两侧压差大小为：断面处烟囱内外两侧压差大小为： （（1-271-27）） 1.2 1.2 无压流动基础无压流动基础—明渠均匀流明渠均匀流1.2.1 1.2.1 概述概述 明渠是一种具有自由表面水流的渠道。

明渠是一种具有自由表面水流的渠道 可分为可分为 天然明渠，如天然河道天然明渠，如天然河道 人工明渠，如人工渠道（输水渠、排水人工明渠，如人工渠道（输水渠、排水 渠等）、运河及未充满水流渠等）、运河及未充满水流 的管道等的管道等 明渠水流与有压管流不同，它具有自由表明渠水流与有压管流不同，它具有自由表面，表面上各点受大气压强作用，其相对压强面，表面上各点受大气压强作用，其相对压强为零，故又称为无压流动或重力流动为零，故又称为无压流动或重力流动1.2.1.1 1.2.1.1 明渠的分类明渠的分类 由于过水断面形状、尺寸与底坡的变化对明由于过水断面形状、尺寸与底坡的变化对明渠水流运动有重要影响，故明渠一般分为以下类渠水流运动有重要影响，故明渠一般分为以下类型：型： 1. 1. 棱柱形渠道与非棱柱形渠道棱柱形渠道与非棱柱形渠道: : 凡是断面形状及尺寸沿程不变的长直渠道，凡是断面形状及尺寸沿程不变的长直渠道，称为棱柱形渠道，否则为非棱柱形渠道。

称为棱柱形渠道，否则为非棱柱形渠道 图 1-10 常见渠道断面形状2. 2. 顺坡、平坡和逆坡渠道顺坡、平坡和逆坡渠道: : 明渠底一般是个斜面，在纵剖面上，渠底明渠底一般是个斜面，在纵剖面上，渠底便成一条斜直线，这一斜线就是渠道底线的坡便成一条斜直线，这一斜线就是渠道底线的坡度便是渠道底坡，它单位流程上渠底高程降低度便是渠道底坡，它单位流程上渠底高程降低值 一般规定：一般规定： 渠底沿程降低的底坡为称为顺坡；渠底水渠底沿程降低的底坡为称为顺坡；渠底水平时，称为平坡；渠底沿程升高时，称为逆坡平时，称为平坡；渠底沿程升高时，称为逆坡图1-11 渠道底坡类型1.2.1.2 明渠均匀流的条件与特征 均匀流是一种渐变流的极限情况，即流线是绝对平行无弯曲的流动 明渠均匀流的水流具有如下特征： 断面平均流速沿程不变；水深也沿程不变；而且总能线即总水头线，水面及渠底相互平行，也就是说，其总水头线坡度（水力坡度），测管水头线坡度（水面坡度）和渠道底坡彼此相等（图1-13），亦即 图1-13 明渠均匀流1.2.2 1.2.2 明渠均匀流的计算公式明渠均匀流的计算公式 明渠水流一般属于紊流阻力平方区即第明渠水流一般属于紊流阻力平方区即第二自模区。

明渠均匀流水力计算中的流速公二自模区明渠均匀流水力计算中的流速公式，长期以来一般表示为如下形式：式，长期以来一般表示为如下形式： （（1-311-31）） 1.1.谢才公式谢才公式 17691769年，法国工程师谢才（年，法国工程师谢才（Antoine Antoine ChezyChezy）提出了明渠均匀流的计算公式即谢）提出了明渠均匀流的计算公式即谢才公式才公式 （（1-321-32）） 2.2.流量模数与正常水深流量模数与正常水深 根据谢才公式可得流量计算式根据谢才公式可得流量计算式 (1-34)(1-34) 3. 3. 曼宁公式与巴甫洛夫斯基公式曼宁公式与巴甫洛夫斯基公式 爱尔兰工程师曼宁（爱尔兰工程师曼宁（Robert Robert ManningManning））18891889年亦提出了一个明渠均匀流公年亦提出了一个明渠均匀流公式。

式 （（1-371-37）） 将谢才公式与曼宁公式相比较，便得将谢才公式与曼宁公式相比较，便得 （（1-381-38）） 此式表明了谢才系数与曼宁粗糙系数之间此式表明了谢才系数与曼宁粗糙系数之间的重要关系，称之为曼宁公式的重要关系，称之为曼宁公式 4. 4. 粗糙系数粗糙系数n n 粗糙系数值的大小综合反映渠道壁面（包粗糙系数值的大小综合反映渠道壁面（包括渠底）对水流阻力的作用，它不仅与渠道表括渠底）对水流阻力的作用，它不仅与渠道表面材料有关，同时和水位高低（即流量大小）面材料有关，同时和水位高低（即流量大小）以及运行管理的好坏有关以及运行管理的好坏有关 因此，正确地选择渠道壁面的粗糙系数对因此，正确地选择渠道壁面的粗糙系数对于渠道水力计算成果和工程造价的影响颇大于渠道水力计算成果和工程造价的影响颇大 1.2.3 1.2.3 明渠水力最优断面和允许流速明渠水力最优断面和允许流速 1. 1. 水力最优断面水力最优断面 明渠均匀流输水能力的大小取决于渠道底明渠均匀流输水能力的大小取决于渠道底坡、粗糙系数以及过水断面的形状和尺寸。

在坡、粗糙系数以及过水断面的形状和尺寸在设计渠道时，底坡一般随地形条件而定，粗糙设计渠道时，底坡一般随地形条件而定，粗糙系数取决于渠壁的材料，于是，渠道输水能力系数取决于渠壁的材料，于是，渠道输水能力只取决于断面大小和形状只取决于断面大小和形状 当当i i、、n n及及A A大小一定，使渠道所通过的流大小一定，使渠道所通过的流量最大的那种断面形状称为水力最优断面量最大的那种断面形状称为水力最优断面  梯形断面的水力最优条件梯形断面的水力最优条件 设明渠梯形过水断面（图设明渠梯形过水断面（图1-10a1-10a）的底为）的底为b b，，水深为水深为h h，边坡系数为，边坡系数为m m，水力最优条件为，水力最优条件为 2. 2. 渠道的允许流速渠道的允许流速 式中式中 是免遭冲刷的最大允许流速，简称不是免遭冲刷的最大允许流速，简称不冲允许流速；冲允许流速； 是免受淤积的最小允许流速，简称不是免受淤积的最小允许流速，简称不淤允许流速。

淤允许流速1.2.4 1.2.4 明渠均匀流水力计算的基本问题明渠均匀流水力计算的基本问题 明渠均匀流的水力计算，主要有以下三种明渠均匀流的水力计算，主要有以下三种基本问题，现以最常用的梯形断面渠道为例分基本问题，现以最常用的梯形断面渠道为例分述如下：述如下： 1. 1. 验算渠道的输水能力验算渠道的输水能力 这类问题主要是对已成渠道进行校核性的这类问题主要是对已成渠道进行校核性的水力计算，特别是验算其输水能力问题水力计算，特别是验算其输水能力问题  2. 2. 决定渠道底坡决定渠道底坡 设计渠道底坡时，一般已知土壤或护面材设计渠道底坡时，一般已知土壤或护面材料、设计流量以及断面的几何尺寸，即已知料、设计流量以及断面的几何尺寸，即已知n n、、q qV V和和m m、、b b、、h h0 0各量，求所需要的底坡各量，求所需要的底坡i i 3. 3. 决定渠道断面尺寸决定渠道断面尺寸 在设计一条新渠道时，一般已知流量在设计一条新渠道时，一般已知流量q qV V 、、渠道底坡渠道底坡i i、边坡系数、边坡系数m m及粗糙系数及粗糙系数n n，求渠道断，求渠道断面尺寸面尺寸b b和和h h。

1.2.5 1.2.5 无压圆管均匀流的水力计算无压圆管均匀流的水力计算1.2.5.1. 1.2.5.1. 无压圆管均匀流的水力特征无压圆管均匀流的水力特征 1 1、水力特征、水力特征 （（1 1）明渠均匀流动，对于比较长的无压圆管来）明渠均匀流动，对于比较长的无压圆管来说，直径不变的顺直段，其水流状态与明渠均匀流相说，直径不变的顺直段，其水流状态与明渠均匀流相同，它的水力坡度、水面坡度以及底坡彼此相等同，它的水力坡度、水面坡度以及底坡彼此相等 （（2 2）无压圆管道均匀流之流速和流量分别在水流）无压圆管道均匀流之流速和流量分别在水流为满流之前，达到其最大值为满流之前，达到其最大值 水流在无压圆管中的充满程度可用水深对直径的水流在无压圆管中的充满程度可用水深对直径的比值即充满度来表示其输水性能最优时的水流充满比值即充满度来表示其输水性能最优时的水流充满度可根据水力最优条件导出度可根据水力最优条件导出 2 2、无压圆管均匀流过水断面水力要素、无压圆管均匀流过水断面水力要素、1.2.5.2 1.2.5.2 无压圆管的计算问题无压圆管的计算问题 无压管道水力计算的基本问题分为下述三类。

无压管道水力计算的基本问题分为下述三类 （（1 1）检验过水能力，即已知管径、充满度、）检验过水能力，即已知管径、充满度、管壁粗糙系数及底坡，求流量管壁粗糙系数及底坡，求流量 （（2 2）已知通过流量及管径、充满度和管壁粗）已知通过流量及管径、充满度和管壁粗糙系数，要求设计管底的坡度糙系数，要求设计管底的坡度 （（3 3）已知通过流量及充满度、管壁粗糙系数）已知通过流量及充满度、管壁粗糙系数和底坡，要求决定管径和底坡，要求决定管径第第2 2章章 泵与风机的理论基础泵与风机的理论基础2.1 2.1 泵与风机的分类及性能参数泵与风机的分类及性能参数2.1.1 2.1.1 常用泵与风机的分类常用泵与风机的分类 泵与风机是利用外加能量输送流体的流泵与风机是利用外加能量输送流体的流体机械2.1.1.1 2.1.1.1 容积式容积式 容积式泵与风机在运转时，机械内部的容积式泵与风机在运转时，机械内部的工作容积（体积）不断发生变化，从而吸入工作容积（体积）不断发生变化，从而吸入或排出流体或排出流体 又可分为又可分为: : 1. 1. 往复式往复式 这种机械借活塞在汽缸内的往复作用使这种机械借活塞在汽缸内的往复作用使缸内容积反复变化，以吸入和排出流体，如缸内容积反复变化，以吸入和排出流体，如蒸汽活塞泵等；蒸汽活塞泵等； 2. 2. 回转式回转式 机壳内的转子或转动部件旋转时，转子机壳内的转子或转动部件旋转时，转子与机壳之间的工作容积发生变化，借以吸入与机壳之间的工作容积发生变化，借以吸入和排出流体，如齿轮泵、罗茨鼓风机、滑板和排出流体，如齿轮泵、罗茨鼓风机、滑板泵等。

泵等2.1.1.2 2.1.1.2 叶片式叶片式 叶片式泵与风机的主要结构是可旋转的、叶片式泵与风机的主要结构是可旋转的、带叶片的叶轮和固定的机壳通过叶轮的旋转带叶片的叶轮和固定的机壳通过叶轮的旋转对流体做功，从而使流体获得能量对流体做功，从而使流体获得能量 根据流体的流动情况，可将它们再分为下根据流体的流动情况，可将它们再分为下列数种：列数种： 1. 1. 离心式泵与风机；离心式泵与风机； 2. 2. 轴流式泵与风机；轴流式泵与风机； 3. 3. 混流式泵与风机；混流式泵与风机； 4. 4. 贯流式风机贯流式风机2.1.1.3 2.1.1.3 其它类型的泵与风机其它类型的泵与风机 如引射器、旋涡泵、真空泵等如引射器、旋涡泵、真空泵等图2-1　离心式风机主要结构分解示意图1－吸入口；2－叶轮前盘；3－叶片；4－后盘；5－机壳；6－出口；7－截流板，即风舌；8－支架 工作原理工作原理 当叶轮随轴旋转时，叶片间的气体也随叶当叶轮随轴旋转时，叶片间的气体也随叶轮旋转而获得离心力，并使气体从叶片之间的轮旋转而获得离心力，并使气体从叶片之间的出口处甩出。

被甩出的气体挤入机壳，于是机出口处甩出被甩出的气体挤入机壳，于是机壳内的气体压强增高，最后被导向出口排出壳内的气体压强增高，最后被导向出口排出气体被甩出后，叶轮中心部分的压强降低；外气体被甩出后，叶轮中心部分的压强降低；外界气体即能从风机的吸入口通过叶轮前盘中央界气体即能从风机的吸入口通过叶轮前盘中央的孔口吸人，源源不断地输送气体的孔口吸人，源源不断地输送气体 作为向流体提供能量的设备，描述其作为向流体提供能量的设备，描述其性能的常用参数有性能的常用参数有 扬程、流量、功率、效率及转速等扬程、流量、功率、效率及转速等2.1.2.1 2.1.2.1 泵的扬程与风机的全压和静压泵的扬程与风机的全压和静压 1. 1. 泵的扬程：泵的扬程： 泵所输送的单位重量流量的流体从进口至泵所输送的单位重量流量的流体从进口至出口的能量增值即为扬程；也即单位重量流量的流体通过泵所出口的能量增值即为扬程；也即单位重量流量的流体通过泵所获得的有效能量，单位是获得的有效能量，单位是m m                   2. 2. 风机的压头风机的压头( (全压全压) ) 与静压与静压 （（1 1）风机的压头）风机的压头( (全压全压) ) ：单位体积气体通过风机所获得的：单位体积气体通过风机所获得的能量增量即全压，单位为能量增量即全压，单位为PaPa。

（（2 2）风机的静压：风机全压减去风机出口动压即风机静压）风机的静压：风机全压减去风机出口动压即风机静压. . 3. 3. 流量：单位时间内泵或风机所输送的流体量称为流量流量：单位时间内泵或风机所输送的流体量称为流量常用体积流量表示，单位为常用体积流量表示，单位为“m3/sm3/s”或或“m3/hm3/h” 2.1.2.2 2.1.2.2 功率及效率功率及效率 1. 1. 有效功率有效功率: : 在单位时间内通过泵的流体（总流）所获在单位时间内通过泵的流体（总流）所获得的总能量叫有效功率，以符号得的总能量叫有效功率，以符号P Pe e表示表示 对水泵，有对水泵，有 对风机，有对风机，有 2. 2. 全效率（效率）：表示输入的轴功率全效率（效率）：表示输入的轴功率P P被流体所利用的被流体所利用的程度，用泵或风机的全效率（简称效率）程度，用泵或风机的全效率（简称效率） 来计量 3 3 转速转速n n它指泵或风机叶轮每分钟的转数即它指泵或风机叶轮每分钟的转数即“r/minr/min”。

 2.2 离心式泵与风机的基本方程——欧拉方程图2-2 泵或风机工作时能量的转换与迁移过程示意图2.2.2 2.2.2 理想叶轮理想叶轮 速度三角形速度三角形2.2.2.1 2.2.2.1 理想叶轮理想叶轮 1. 1. 假设流体通过叶轮的流动是恒定的，且可看假设流体通过叶轮的流动是恒定的，且可看成是无数层垂直于转动轴线的流面之总和，在层与层成是无数层垂直于转动轴线的流面之总和，在层与层的流面之间其流动互不干扰的流面之间其流动互不干扰 2. 2. 假设叶轮具有无限多的叶片，叶片厚度无限假设叶轮具有无限多的叶片，叶片厚度无限薄，流体流过时无惯性冲击即流体在叶片间流道作薄，流体流过时无惯性冲击即流体在叶片间流道作相对流动时，其流线与叶片形状一致，且当流体进、相对流动时，其流线与叶片形状一致，且当流体进、出叶片流道时，与叶片进、出口的几何安装角、一致，出叶片流道时，与叶片进、出口的几何安装角、一致，即流体即流体“进入和流出时无冲击进入和流出时无冲击” 3. 3. 假设流经叶轮的流体是理想不可压缩流体，假设流经叶轮的流体是理想不可压缩流体，即在流动过程中，不计能量损失。

即在流动过程中，不计能量损失 图2-3 流体在叶轮流道中的流动(a)风机的叶轮；(b)流体在叶轮中的速度1－叶轮前盘；2－叶片；3－后盘；4－轴；5－机壳2.2.2.2 2.2.2.2 速度三角形速度三角形图2-4　叶片进口和出口处流体速度图 图2-5　流体在叶轮中运动的 速度三角形 1－进口；2－出口；u－圆周速度； w－相对速度；v－绝对速度2.2.3 2.2.3 理想叶轮流量计算理想叶轮流量计算从理论力学可知，流体的圆周速度为：从理论力学可知，流体的圆周速度为： 2.2.3 2.2.3 理想叶轮欧拉方程理想叶轮欧拉方程  特点：特点： 1. 1. 用动量矩定理推导基本能量方程时，并未分用动量矩定理推导基本能量方程时，并未分析流体在叶轮流道内的运动过程，于是，流体所获得析流体在叶轮流道内的运动过程，于是，流体所获得的理论扬程，仅与流体在叶片进、出口处的运动速度的理论扬程，仅与流体在叶片进、出口处的运动速度有关，而与流动过程无关；有关，而与流动过程无关； 2. 2. 流体所获得的理论扬程，与被输送流体的种流体所获得的理论扬程，与被输送流体的种类无关。

也就是说无论被输送的流体是水或是空气，类无关也就是说无论被输送的流体是水或是空气，乃至其它密度不同的流体；只要叶片进、出口处的速乃至其它密度不同的流体；只要叶片进、出口处的速度三角形相同，都可以得到相同的流体柱（液柱或气度三角形相同，都可以得到相同的流体柱（液柱或气柱）高度（扬程）柱）高度（扬程）2.2.4 2.2.4 实际叶轮欧拉方程实际叶轮欧拉方程实际叶轮的理论扬程方程式或实际叶轮实际叶轮的理论扬程方程式或实际叶轮欧拉方程欧拉方程 2.2.5 2.2.5 理论扬程理论扬程H HT T之组成之组成 总扬程系由以下三部分组成：总扬程系由以下三部分组成： 1. 1. 式第三项是单位重量流体的动能增量，式第三项是单位重量流体的动能增量，也叫动压水头增量，也叫动压水头增量， 2. 2. 式的第一项是单位重量流体在叶轮旋式的第一项是单位重量流体在叶轮旋转时所产生的离心力所作的功转时所产生的离心力所作的功W W，使流体自进，使流体自进口口( (r r1 1处处) )到出口到出口( (r r2 2处处) )产生一个向外的压能产生一个向外的压能( (静压水头静压水头) )增量。

增量 3. 3. 式的第二项是由于叶片间流道展宽，式的第二项是由于叶片间流道展宽，以致相对速度有所降低而获得的静压水头增量，以致相对速度有所降低而获得的静压水头增量，它代表着流体经过叶轮时动能转化为压能的份它代表着流体经过叶轮时动能转化为压能的份量 2.32.3       实际叶轮的理实际叶轮的理论性能曲线论性能曲线 2.3.1 2.3.1 叶型及其对性能的影响叶型及其对性能的影响 图2-7 叶轮叶型与出口安装角(a)后向叶型，；(b)径向叶型，；(c)前向叶型 实践证明实践证明, ,动压水头成分大，流体在蜗动压水头成分大，流体在蜗壳及扩压器中的流速大，从而动静压转换壳及扩压器中的流速大，从而动静压转换损失必然较大损失必然较大 其它条件相同时，尽管前向叶型的泵其它条件相同时，尽管前向叶型的泵和风机的总的扬程较大，但能量损失也大，和风机的总的扬程较大，但能量损失也大，效率较低效率较低 离心式泵全都采用后向叶轮在大型风机离心式泵全都采用后向叶轮在大型风机中，为了增加效率或降低噪声水平，也几乎都中，为了增加效率或降低噪声水平，也几乎都采用后向叶型。

采用后向叶型 叶轮是前向叶型的风机，在相同的压头下，叶轮是前向叶型的风机，在相同的压头下，轮径和外形可以做得较小轮径和外形可以做得较小, ,中小型风机效率不中小型风机效率不是主要考虑因素是主要考虑因素, , 采用前向叶型采用前向叶型 在微型风机中，大都采用前向叶型的多叶在微型风机中，大都采用前向叶型的多叶叶轮2.3.2 实际叶轮的理论流量－压头曲线与流量－功率曲线 泵和风机的扬程、流量以及所需的功率等性能是互相影响的，通常用以下三种形式来表示这些性能之间的关系： 1. 泵或风机所提供的流量和扬程之间的关系，用来表示； 2. 泵或风机所提供的流量和所需外加轴功率之间的关系，用来表示； 3. 泵或风机所提供的流量与设备本身效率之间的关系，用来表示 上述三种关系常以曲线形式绘在以流量qV为横坐标的图上这些曲线叫做性能曲线 从曲线可以看出，前向叶型的风机所需的轴功率随流量的增加而增长得很快因此，这种风机在运行中增加流量时，原动机超载的可能性要比径向叶型风机的大得多，而后向叶型的风机几乎不会发生原动机超载的现象 离心泵离心泵离心泵装置简图离心泵装置简图吸上原理与气缚现象吸上原理与气缚现象 如果离心泵在启动前壳内充满的如果离心泵在启动前壳内充满的是气体，则启动后叶轮中心气体被抛是气体，则启动后叶轮中心气体被抛时不能在该处形成足够大的真空度，时不能在该处形成足够大的真空度，这样槽内液体便不能被吸上。

这一现这样槽内液体便不能被吸上这一现象称为气缚象称为气缚 主要部件主要部件（1）叶轮 — 叶片（+盖板）6～12个叶片（前弯、后弯，径向）液体通道闭式叶轮闭式叶轮：前盖板、后盖板半开式半开式： 后盖板开式开式： 无盖板平衡孔：平衡孔：消除轴向推力消除轴向推力截面积逐渐扩大的蜗牛壳形通道 液体入口— 中心（2）泵壳泵壳：泵体的外壳，包围叶轮出口 — 切线作用作用：① 汇集液体，并导出液体；② 能量转换装置（3）泵轴泵轴：垂直叶轮面，穿过叶轮中心 轴封轴封：旋转的泵轴与固定的泵壳之间的密封作用作用：防止高压液体沿轴漏出或外界空气漏入 机械密封填料密封填料密封1－填料套；2－填料环；3－填料；4－填料压盖；5－长扣双头螺栓；6－螺母填料填料：采用浸油或涂石墨的石棉绳结构简单，但功率消耗大，且有一定程度的泄漏 （（4 4）导轮的作用）导轮的作用— — 减少能量损失2.4 2.4 泵与风机的实际性能曲线泵与风机的实际性能曲线  2.4.1 水力损失 机内阻力损失发生于下述几个部分 一，进口损失△H1.. 二，撞击损失△H2. 三，叶轮中的水力损失△H3。

它包括：叶轮中的摩擦损失和流道中流体速度大小、方向变化及离开叶片出口等局部阻力损失. 四，动压转换和机壳出口损失△H4图2-11 撞击损失、其它水力损失与流量的关系图2-12　机内流体泄漏回流图 2.4.2 2.4.2 容积损失容积损失通过间隙的泄漏流量可由下式估算：通过间隙的泄漏流量可由下式估算： q=                 减少回流量可以采取以下两方面的措施减少回流量可以采取以下两方面的措施          一是尽可能增加密封装置的阻力，例如将一是尽可能增加密封装置的阻力，例如将密封环的间隙做得较小，且可做成曲折形状密封环的间隙做得较小，且可做成曲折形状.        二是密封环的直径尽可能缩小，从而降低二是密封环的直径尽可能缩小，从而降低其周长使流通面积减少其周长使流通面积减少 2.4.3 2.4.3 机械损失机械损失泵的圆盘摩擦损失的功率泵的圆盘摩擦损失的功率△△P P2 2可表示为：可表示为： △△P2P2还可用下式近似计算还可用下式近似计算 2.4.4 2.4.4 泵与风机的全效率泵与风机的全效率 泵和风机的全效率等于容积效率，水泵和风机的全效率等于容积效率，水力效率及机械效率的乘积。

力效率及机械效率的乘积 q qV V－－H H、、q qV V—N N和和q qV V一一P P三条曲线是泵或三条曲线是泵或风机在一定转速下的基本性能曲线风机在一定转速下的基本性能曲线 其中最重要的是其中最重要的是q qV V—H H曲线，因为它揭曲线，因为它揭示了泵或风机的两个最重要、最有实用意义示了泵或风机的两个最重要、最有实用意义的性能参数之间的关系的性能参数之间的关系2.4.5 2.4.5 泵与风机的性能曲线泵与风机的性能曲线 通常按照通常按照qVqV—H H曲线的大致倾向可将曲线的大致倾向可将其分为下列三种：其分为下列三种：(1)(1)平坦型，平坦型，(2)(2)陡降型，陡降型，(3)(3)驼峰型 图2-14　三种不同的qV－H曲线1－平坦型；2－陡降型；3－驼峰型特性曲线的变换特性曲线的变换液体粘度的影响液体粘度的影响 液体粘度改变，液体粘度改变，H—VH—V、、N—VN—V、、 —V—V曲线都将随之而变曲线都将随之而变液体密度的影响液体密度的影响 离心泵的理论流量和理论压头与液体密度无关，离心泵的理论流量和理论压头与液体密度无关，H—VH—V曲线不随曲线不随液体密度而变，液体密度而变，η—Vη—V曲线也不随液体密度而变。

曲线也不随液体密度而变 轴功率则随液体轴功率则随液体密度的增加而增加密度的增加而增加 离心泵启动时一定应在泵体和吸入管路内充满液体，否则将发离心泵启动时一定应在泵体和吸入管路内充满液体，否则将发生生““气缚气缚” ” 现象 特性曲线是制造厂用特性曲线是制造厂用20℃20℃清水在一定转速下实验测定的若输送液体清水在一定转速下实验测定的若输送液体性质与此相差较大，泵特性曲线将发生变化，应加以修正，使之变换为符性质与此相差较大，泵特性曲线将发生变化，应加以修正，使之变换为符合输送液体性质的新特性曲线合输送液体性质的新特性曲线2.5 2.5 相似律与比转数相似律与比转数 2.5.1 2.5.1 泵与风机的相似律泵与风机的相似律2.5.1.1 2.5.1.1 相似条件相似条件 泵或风机的相似同样须满足几何、运泵或风机的相似同样须满足几何、运动及动力相似三个条件动及动力相似三个条件, , 相似工况：当原型性能曲线上某一工相似工况：当原型性能曲线上某一工况点况点A A与模型性能曲线上工况点与模型性能曲线上工况点A A 所对应所对应的流体运动相似，也就是相应的速度三角的流体运动相似，也就是相应的速度三角形相似，则形相似，则A A与与A A 两个工况为相似工况两个工况为相似工况, ,  2.5.1.1 2.5.1.1 相似律相似律 1 1．流量关系：．流量关系： 2 2．扬程关系：．扬程关系： 3 3．功率关系：．功率关系： 2.5.2 2.5.2 风机的无因次性能曲线风机的无因次性能曲线图2-17　4-72-11型风机的无因次性能曲线 2.5.3 2.5.3 比转数比转数 同一同一“系列系列”的诸多相似机既然可用一条的诸多相似机既然可用一条无因次性能曲线来表述，那么，视在此曲线上无因次性能曲线来表述，那么，视在此曲线上所取的工况点之不同，就会有许多组值。

所取的工况点之不同，就会有许多组值 如果我们指定效率最高点（即最佳工况点）如果我们指定效率最高点（即最佳工况点）的一组值，作为这个的一组值，作为这个“系列系列”的代表值，这样，的代表值，这样，就把表征就把表征“系列系列”的手段由一条无因次曲线简的手段由一条无因次曲线简化成两个参数值，作为这个系列的代表值从化成两个参数值，作为这个系列的代表值从而找到了非相似泵或风机即不同系列机器的比而找到了非相似泵或风机即不同系列机器的比较基础较基础——比转数 实际上的比转数定义为：实际上的比转数定义为： 比转数的实用意义如下：比转数的实用意义如下： （一）比转数反映了某系列泵或风机性能上（一）比转数反映了某系列泵或风机性能上的特点 （二）比转数可以反映该系列泵或风机在结（二）比转数可以反映该系列泵或风机在结构上的特点构上的特点 （三）比转数可以反映性能曲线变化的趋势三）比转数可以反映性能曲线变化的趋势 图2-18 风机比转数，叶轮形状图2-19 泵的比转数、叶轮形状和性能曲线形状图2-20 比转数对性能曲线变化趋势影响(a)比转数较低的机器；(b)比转数较高的机器n前面所讲的大多是设计效率，到目前而言存在的问题：前面所讲的大多是设计效率，到目前而言存在的问题：n1. 性能曲线是一条连续的曲线，其上有无穷多个点，泵与风机性能曲线是一条连续的曲线，其上有无穷多个点，泵与风机到底在哪一点上工作，工作时的到底在哪一点上工作，工作时的qv如何定。

如何定n2. 设计效率在设计效率在0.6～～0.95之间，为什么运行效率会低于之间，为什么运行效率会低于50%？？n3. 某一台泵的运行效率为某一台泵的运行效率为75%，设计效率为，设计效率为80%，换一台新泵，换一台新泵的设计效率为的设计效率为90%，额定的，额定的H、、 qv都比旧泵大实测发现，安都比旧泵大实测发现，安装后，新泵的运行效率却降低，为什么？装后，新泵的运行效率却降低，为什么？n4. 有时阀门全开时，运行效率比较低有时阀门全开时，运行效率比较低(如如60%)，但稍关阀门之，但稍关阀门之后，运行效率反倒有所提高但关阀门等于增加阻力，增加了后，运行效率反倒有所提高但关阀门等于增加阻力，增加了消耗，效率应下降才对消耗，效率应下降才对n这些问题都可通过运行的这些问题都可通过运行的工作点工作点工作点工作点的确定来解决的确定来解决管道特性曲线，也称管道特性曲线，也称作装置特性能曲线或作装置特性能曲线或系统特性曲线系统特性曲线管道特性曲线是管道特性曲线是指流指流体在管道中流动时，体在管道中流动时，流量与维持该流量所流量与维持该流量所需的能量之间的关系需的能量之间的关系 管路特性曲线及工作点泵从吸入容器水面泵从吸入容器水面A—AA—A处抽水，经泵输送至压力容器处抽水，经泵输送至压力容器B—BB—B，其中经过吸水管路和压水管路，其中经过吸水管路和压水管路. .1 1、管路特性曲线、管路特性曲线断面A—A与1—1的伯努利方程为管路特性曲线管路特性曲线断面B—B与2—2的伯努利方程为：则：上式左边为泵的扬程，右边为系统阻力，即管路系统为输送液体所需要的总扬程，称为装置扬程装置扬程HHc c。

稳定运行时，稳定运行时，稳定运行时，稳定运行时，扬程与阻力平衡扬程与阻力平衡扬程与阻力平衡扬程与阻力平衡管路特性曲线管路特性曲线对于风机：对于风机：与流量无关，称为与流量无关，称为静扬程静扬程Hst离心泵的工作点离心泵的工作点 当泵安装在一定当泵安装在一定管路系统中的离心泵管路系统中的离心泵工作时，泵输出的流工作时，泵输出的流量即为管路流量、泵量即为管路流量、泵提供的压头即为管路提供的压头即为管路所要求的压头泵的所要求的压头泵的特性曲线与管路特性特性曲线与管路特性曲线有一交点曲线有一交点a a点，点，该交点称为离心泵的该交点称为离心泵的工作点 2.6.1 2.6.1 轴流式风机轴流式风机 轴流式泵与风机能满足大流量和低压轴流式泵与风机能满足大流量和低压头要求 轴流机原理：按流体力学关于轴流机原理：按流体力学关于“绕流绕流阻力和升力阻力和升力”的相关原理，绕流物体的相关原理，绕流物体——这里指叶片，在垂直于流动方向存在着升这里指叶片，在垂直于流动方向存在着升力力L L，，平行于流动方向产生阻力平行于流动方向产生阻力D D根据作根据作用力和反作用力关系原理，叶片对流体和用力和反作用力关系原理，叶片对流体和升力和阻力的合理利用，就是叶片形状设升力和阻力的合理利用，就是叶片形状设计的目的。

计的目的图2-22　气流质点通过叶栅的运动情况    轴流式风机与离心式风机具有同轴流式风机与离心式风机具有同样的理论压头方程式：样的理论压头方程式：图图2-232-23　　3030E-11NE-11No o.36.36型轴流风机性能曲线型轴流风机性能曲线 轴流风机在性能曲线方面的特点可以归纳轴流风机在性能曲线方面的特点可以归纳为如下三点：为如下三点： （一）（一）q qV V—H H曲线大都属于陡降型曲线曲线大都属于陡降型曲线 （二）（二）q qV V—P P曲线在流量为零时曲线在流量为零时N N最大，当流量增最大，当流量增大时，大时，H H下降很快，轴功率也有所降低，这样往往使下降很快，轴功率也有所降低，这样往往使轴流式风机在零流量下启动的轴功率为最大轴流式风机在零流量下启动的轴功率为最大 （三）（三） q qV V－－曲线在最高效率点附近迅速下降，曲线在最高效率点附近迅速下降，由于流量不在设计工况下气流情况迅速变坏，以致由于流量不在设计工况下气流情况迅速变坏，以致效率下降很快所以轴流式风机的最佳工作范围较效率下降很快。

所以轴流式风机的最佳工作范围较窄  图2-24 贯流式风机示意图（1－叶片；2－封闭端面） (a)贯流式风机叶轮结构示意图；(b)贯流式风机中的气流 2.6.2 2.6.2 贯流式风机贯流式风机的主要特点贯流式风机贯流式风机的主要特点 1.1.叶轮一般是多叶式前向叶型，但两个端面是叶轮一般是多叶式前向叶型，但两个端面是封闭的 2. 2.叶轮的宽度叶轮的宽度b b没有限制，当宽度加大时，流量没有限制，当宽度加大时，流量也增加 3. 3.贯流式风机不像离心式风机是在机壳侧板上贯流式风机不像离心式风机是在机壳侧板上开口使气流轴向进入风机，而是将机壳部分地敞开开口使气流轴向进入风机，而是将机壳部分地敞开使气流直接径向进入风机使气流直接径向进入风机 4. 4.在性能上，贯流式风机的全压系数较大，曲在性能上，贯流式风机的全压系数较大，曲线是驼峰型的，效率较低，一般约为线是驼峰型的，效率较低，一般约为3030％～％～5050％ 5. 5.进风口与出风口都是矩形的，易与建筑物相进风口与出风口都是矩形的，易与建筑物相配合。

配合 图2-25　贯流式风机的无因次性曲线  2.6.3 2.6.3 往复泵与真空泵往复泵与真空泵2.6.3.1 2.6.3.1 往复式泵往复式泵 往复式泵属于容积泵，主要结构包括往复式泵属于容积泵，主要结构包括泵缸、活塞或柱塞、连杆、吸水阀和压水泵缸、活塞或柱塞、连杆、吸水阀和压水阀等单作用往复泵的理论流量可按下式计阀等单作用往复泵的理论流量可按下式计算：算： qVT＝＝Asn  2.6.3.2 2.6.3.2 真空泵真空泵 水环式真空泵实际上是一种压气机，水环式真空泵实际上是一种压气机，它抽取容器中的气体将其加压到高于大气它抽取容器中的气体将其加压到高于大气压，从而能够克服排气阻力将气体排入大压，从而能够克服排气阻力将气体排入大气 真空泵在工作时应不断补充水，用来真空泵在工作时应不断补充水，用来保证形成水环和带走摩擦引起的热量保证形成水环和带走摩擦引起的热量  2.6.4 2.6.4 深井泵与旋涡泵深井泵与旋涡泵2.6.4.1 2.6.4.1 深井泵深井泵 由以下几个主要部分组成：由以下几个主要部分组成： ( (一一) )装于上壳装于上壳7 7、中壳、中壳9 9和下壳和下壳8 8中的中的泵本体，它的叶轮泵本体，它的叶轮1818是混流式多级叶轮；是混流式多级叶轮； ( (二二) )扬水管扬水管5 5和传动轴和传动轴6 6；； ( (三三) )装在地面的电动机装在地面的电动机1 1和泵座和泵座2 2；； ( (四四) )滤水网滤水网1111与吸水管与吸水管1010。

  图2-26 SD型深井泵的结构图 (a)整机外形；(b)泵体结构1-电动机；2-泵座；3-基础；4-井管；5－扬水管；6－传动轴；7－上壳；8－下壳；9－中壳；10－吸水管；11－滤水网；12－轴承体；13－螺纹联轴 器；14－止回阀；15－截止阀；16－轴承衬套；17－锥形套；18－叶轮 2.6.5 2.6.5 常用压缩机常用压缩机2.6.5.1 2.6.5.1 活塞式压缩机活塞式压缩机 1 1．压缩机的理论排气量确定：．压缩机的理论排气量确定： 对于单作用式压缩机对于单作用式压缩机 对于双作用式压缩机对于双作用式压缩机 压缩机实际排气量由下式确定：压缩机实际排气量由下式确定：  2 2．压缩级数的确定：．压缩级数的确定： 所谓多级压缩就是将气体依次在若干级中所谓多级压缩就是将气体依次在若干级中进行压缩，并在各级之间将气体引入中间冷却进行压缩，并在各级之间将气体引入中间冷却器进行冷却。

多级压缩除了能降低排气温度，器进行冷却多级压缩除了能降低排气温度，提高容积系数之外，还能节省功率的消耗和降提高容积系数之外，还能节省功率的消耗和降低活塞上的气体作用力低活塞上的气体作用力 多级压缩时，级数越多，越接近等温过程，多级压缩时，级数越多，越接近等温过程，越节省功率的消耗但是结构也越复杂，造价越节省功率的消耗但是结构也越复杂，造价也越高，发生故障的可能性也就越大也越高，发生故障的可能性也就越大 3 3．活塞式压缩机的变工况工作与流量调节：．活塞式压缩机的变工况工作与流量调节：(1)(1)变工况对压缩机性能的影响变工况对压缩机性能的影响1 1）吸气压力改变）吸气压力改变 2 2）排气压力改变）排气压力改变 3 3）压缩介质改变）压缩介质改变 （（2 2）活塞式压缩机排气量的调节）活塞式压缩机排气量的调节1 1）停转调节）停转调节 2 2）改变转数的调节）改变转数的调节 3 3）停止吸入的调节）停止吸入的调节 4 4）旁路调节）旁路调节 5 5）打开吸气阀的调节）打开吸气阀的调节 6 6）连接补助容积的调节）连接补助容积的调节 2.6.5.2 2.6.5.2 回转式压缩机回转式压缩机1 1．滑片式气体压缩机．滑片式气体压缩机 滑片式气体压缩机是由气缸部件、壳滑片式气体压缩机是由气缸部件、壳体和冷却器等主要部分组成。

体和冷却器等主要部分组成 滑片式压缩机的理论排气量可用下式滑片式压缩机的理论排气量可用下式确定：确定：  2 2．罗茨式回转压缩机．罗茨式回转压缩机 罗茨式回转压缩机，一般习惯称为罗罗茨式回转压缩机，一般习惯称为罗茨式鼓风机它是利用－对相反旋转的转茨式鼓风机它是利用－对相反旋转的转子来输送气体的设备，其工作情况如图所子来输送气体的设备，其工作情况如图所示 图2-27 罗茨式回转压缩机1－机壳； 2－转子； 3－压缩室 3 3．螺杆式气体压缩机．螺杆式气体压缩机 螺杆式气体压缩机的气缸成螺杆式气体压缩机的气缸成8 8字形，内字形，内装两个转子装两个转子――阳转子阳转子( (或称阳螺杆或称阳螺杆) )和阴转子和阴转子( (或称阴螺杆或称阴螺杆) ) 目前转子采用对称型线和非对称型线两目前转子采用对称型线和非对称型线两种，国内多用钝齿双边对称圆弧型线为转子种，国内多用钝齿双边对称圆弧型线为转子的端面型线，如图的端面型线，如图2-282-28所示所示  图图2-28 2-28 转子端面型线转子端面型线1 1－阳转子；－阳转子；2 2－阴转子－阴转子  2.6.5.3 2.6.5.3 离心式压缩机离心式压缩机 离心式压缩机的叶轮基本构造与离心风机离心式压缩机的叶轮基本构造与离心风机或泵相同。

或泵相同 压缩机的主轴带动叶轮旋转时，气体自轴压缩机的主轴带动叶轮旋转时，气体自轴向进入并以很高的速度被离心力甩出叶轮，进向进入并以很高的速度被离心力甩出叶轮，进入扩压器中在扩压器中由于有宽的通道，气入扩压器中在扩压器中由于有宽的通道，气体的部分动能转变为压力能，速度降低而压力体的部分动能转变为压力能，速度降低而压力提高接着通过弯道和回流器又被第二级吸入，提高接着通过弯道和回流器又被第二级吸入，通过第二级进一步提高压力依此逐级压缩，通过第二级进一步提高压力依此逐级压缩，一直达到额定压力一直达到额定压力 2.6.5.4 2.6.5.4 压缩机的排气温度及功率计算压缩机的排气温度及功率计算1 1．压缩机的排气温度．压缩机的排气温度 容积式容积式( (活塞式和回转式活塞式和回转式) )压缩机的排压缩机的排气温度可按绝热压缩公式计算气温度可按绝热压缩公式计算2 2．压缩机的功率．压缩机的功率 容积式压缩机的功率根据绝热压缩功容积式压缩机的功率根据绝热压缩功公式，通过单位换算，对于有中间冷却器公式，通过单位换算，对于有中间冷却器的多级压缩容积式压缩机，各级入口温度的多级压缩容积式压缩机，各级入口温度相同，各级压缩比相同时，其理论功可按相同，各级压缩比相同时，其理论功可按下式计算下式计算2.7 2.7 相似律的实际应用相似律的实际应用2.7.1 2.7.1 当被输送流体的密度改变时性能参数的当被输送流体的密度改变时性能参数的换算换算 2.7.2 2.7.2 当转速改变时性能参数的换算当转速改变时性能参数的换算 2.7.3 2.7.3 泵叶轮切削泵叶轮切削——仅时轮直径仅时轮直径D D改变的改变的换算换算 此时，根据此时，根据(2-41)(2-41)，，(2-42)(2-42)及及(2-44)(2-44)式，可将相似律简化为：式，可将相似律简化为：  2.7.4 2.7.4当叶轮直径和转数都改变性能曲线的换当叶轮直径和转数都改变性能曲线的换算算图2-29 相似泵qV－H曲线的换算  例：某一单吸单级泵，流量例：某一单吸单级泵，流量Q=45mQ=45m3 3/s /s ，，扬程扬程H=33.5mH=33.5m，，转速转速n=2900r/min ,n=2900r/min ,试求其试求其比转数为多少？如该泵为双吸式，应以比转数为多少？如该泵为双吸式，应以Q/2Q/2作为比转数中的流量计算，则其比转数应为作为比转数中的流量计算，则其比转数应为多少，当该泵设计成八级泵，应以多少，当该泵设计成八级泵，应以H/8H/8作为作为比转数中的扬程计算值，则比转数为多少？比转数中的扬程计算值，则比转数为多少？第第3 3章章 冷、热水循环管路冷、热水循环管路 3.1 3.1 水的自然循环水的自然循环 3.1.13.1.1自然（重力）管流水力特征自然（重力）管流水力特征 图3-1自然循环管路系统示意图  自然（重力）循环管路系统中流体的流自然（重力）循环管路系统中流体的流动动力取决于竖管段内的密度差和竖管段动动力取决于竖管段内的密度差和竖管段的垂直高度。

的垂直高度 3.1.23.1.2自然（重力）循环热水系统的工作原理自然（重力）循环热水系统的工作原理图3-2 自然循环热水供暖系统工作原理图1－散热器；2－热水锅炉；3－供水管路； 4－回水管路；5－膨胀水箱  由式可以看出，自然循环作用的大小与供、由式可以看出，自然循环作用的大小与供、回水的密度差和散热中心和锅炉中心的垂直距回水的密度差和散热中心和锅炉中心的垂直距离有关 如供水温度为如供水温度为95℃95℃，回水温度，回水温度70℃70℃，则每，则每米高差可产生的作用压力为，自然循环的作用米高差可产生的作用压力为，自然循环的作用压力不大，系统中若积有空气，会形成气塞，压力不大，系统中若积有空气，会形成气塞，阻碍循环，因此管路排气是非常重要的阻碍循环，因此管路排气是非常重要的 3.1.33.1.3自然循环热水系统的形式和特点自然循环热水系统的形式和特点 图图3-3 3-3 自然循环单管上供下回式系统自然循环单管上供下回式系统1 1－总立管；－总立管；2 2－供水干管；－供水干管；3 3－供水立管；－供水立管；4 4－供水支管；－供水支管；5 5－回水支管；－回水支管；6 6－回水立管；－回水立管；7 7－回水干管；－回水干管；8 8－连接管；－连接管；9 9－充水管；－充水管；1010－泄水管；－泄水管；1111－止回阀－止回阀 自然循环热水系统采用上供下回系统方自然循环热水系统采用上供下回系统方式式 有双管和单管两种系统形式。

如图有双管和单管两种系统形式如图3-33-3中（中（a a）（）（b b））所示，所示， （（a a））为双管上供下回式系统；为双管上供下回式系统； （（b b））为单管上供下回式（顺流式）系统为单管上供下回式（顺流式）系统3.1.4 3.1.4 自然循环热水系统的作用压力自然循环热水系统的作用压力3.1.4.13.1.4.1双管上供下回式系统的作用压力双管上供下回式系统的作用压力 作用压力分别为 3.1.4.23.1.4.2单管上供下回式系统的作用压力单管上供下回式系统的作用压力 当循环环路中有N组串联的冷却中心（散热器）时，其自然循环作用压力可用下述通式表示其循环作用压力值为 从上面作用压力的计算公式可见，单管热从上面作用压力的计算公式可见，单管热水供暖系统的作用压力，与水温变化，加热中水供暖系统的作用压力，与水温变化，加热中心与冷却中心的高差，以及冷却中心的个数等心与冷却中心的高差，以及冷却中心的个数等因素有关因素有关 每一根立管只有一个自然循环作用压力，每一根立管只有一个自然循环作用压力，而且即使最低层的散热器低于锅炉中心（为负而且即使最低层的散热器低于锅炉中心（为负值），也可使循环水流动。

值），也可使循环水流动                为了计算单管系统自然循环的作用压力，为了计算单管系统自然循环的作用压力，需要求出各个冷却中心之间管路中水的密度，需要求出各个冷却中心之间管路中水的密度，为此，就首先要确定各冷却中心之间管路的水为此，就首先要确定各冷却中心之间管路的水温 在单管系统运行期间，由于立管的供水温在单管系统运行期间，由于立管的供水温度或流量不符合设计要求，也会出现垂直失调度或流量不符合设计要求，也会出现垂直失调现象但在单管系统中，影响垂直失调的原因，现象但在单管系统中，影响垂直失调的原因，不是由于各层作用压力的不同，而是由于各层不是由于各层作用压力的不同，而是由于各层散热器的传热热系数散热器的传热热系数 【【例例3-13-1】】如图如图3-63-6所示为三层楼房自然循环所示为三层楼房自然循环热水供暖系统，明装立管不保温，总立管距热水供暖系统，明装立管不保温，总立管距散热器立管之间的距离为散热器立管之间的距离为15m15m，，，散热器，，，散热器的热负荷分别为的热负荷分别为700w700w，，600w600w，，800w800w供水温度度95℃95℃，回水温度，回水温度70℃70℃。

求：求：1.1.双管系统自然循环的综合作用压力双管系统自然循环的综合作用压力 2.2.单管系统各层之间立管的水温单管系统各层之间立管的水温 3.3.单管系统自然循环的综合作用压力单管系统自然循环的综合作用压力图3-6 例3-1附图3.2 3.2 水的机械循环水的机械循环 3.2.1 3.2.1 机械循环水力特征机械循环水力特征 机械循环流动的能量方程与自然循环机械循环流动的能量方程与自然循环流动的能量方程的区别在于循环作用压力流动的能量方程的区别在于循环作用压力增加了水泵扬程，即增加了水泵扬程，即 3.2.2 3.2.2机械循环水系统的工作原理机械循环水系统的工作原理      如图如图3-73-7，以机械循环热水供暖系统说明，以机械循环热水供暖系统说明机械循环水系统工作原理机械循环系统设机械循环水系统工作原理机械循环系统设置了循环水泵、膨胀水箱、集气罐和散热器置了循环水泵、膨胀水箱、集气罐和散热器等设备，与自然循环系统主要区别等设备，与自然循环系统主要区别 一是循环动力不同；一是循环动力不同； 二是膨胀水箱的连接点和作用不同；二是膨胀水箱的连接点和作用不同； ( (膨胀水箱的连接点位于水泵入口或回水干管上膨胀水箱的连接点位于水泵入口或回水干管上. .) ) 三是排气方式不同。

三是排气方式不同 图图3-7 3-7 机械循环热水系统机械循环热水系统1 1－循环水泵；－循环水泵；2 2－热水锅炉；－热水锅炉；3 3－集气罐；－集气罐；4 4－膨胀水箱－膨胀水箱 3.2.3 3.2.3 机械循环水系统型式机械循环水系统型式 机械循环水系统按工作介质温度可分为热机械循环水系统按工作介质温度可分为热水循环系统和冷水循环系统；水循环系统和冷水循环系统； 按工作介质是否与空气接触可分为闭式系按工作介质是否与空气接触可分为闭式系统和开式系统；统和开式系统； 按系统中的各并联环路中水的流程可分为按系统中的各并联环路中水的流程可分为同程系统和异程系统同程系统和异程系统 按系统中循环水量的特性可分为定流量系按系统中循环水量的特性可分为定流量系统和变流量系统；统和变流量系统； 按系统中冷热水管道的布置方式是可分为按系统中冷热水管道的布置方式是可分为双管制系统和四管制系统双管制系统和四管制系统. .  3.2.3.1 3.2.3.1室内机械循环热水供暖系统室内机械循环热水供暖系统 室内机械循环热水供暖系统的形式相室内机械循环热水供暖系统的形式相当多，按管道敷设方式的不同，分为垂直当多，按管道敷设方式的不同，分为垂直式系统和水平式系统。

式系统和水平式系统1 1．垂直式系统．垂直式系统（（1 1）上供下回式系统）上供下回式系统图3-8 机械循环上供下回式热水系统1－热水锅炉；2－循环水泵；3－集气罐；4－膨胀水箱（（2 2）双管下供下回式系统）双管下供下回式系统图3-9 机械循环下供下回式热水供暖系统1－热水锅炉；2－循环水泵；3－集气罐；4－膨胀水箱；5－空气管；6－放气阀（（3 3）中供式系统）中供式系统（（4 4）下供上回（倒流）式系统）下供上回（倒流）式系统图3-11 机械循环下供上回（倒流）式热水系统1－热水锅炉；2－循环水泵；3－膨胀水箱2.2.水平式系统水平式系统 3.2.3.2 3.2.3.2室外机械循环热水供热管网室外机械循环热水供热管网 机械循环室外热水供热管网由热源、热机械循环室外热水供热管网由热源、热网和热用户三部分组成网和热用户三部分组成 供热管网的供热管道常用双管制系统供热管网的供热管道常用双管制系统  1. 1.热水管网与热用户的连接方式热水管网与热用户的连接方式图3-14 双管热水供热管网与热用户连接示意图（a）无混合装置的直接连接；（b）装水喷射器的直接连接；（c）装混合水泵的直接连接；（d）热用户与热网间接连接1－热源的加热装置；2－循环水泵；3－补给水泵；4－补给水压力调节器；5－散热器；6－水喷射器；7－混合水泵；8－换热器；9－热用户系统的循环水泵；10－膨胀水箱2.2.室外热水供热管网的型式室外热水供热管网的型式      图图3-15 3-15 热水支状管网热水支状管网1 1－热源；－热源；2 2－主干线；－主干线；3 3－支干线；－支干线；4 4－用户直线；－用户直线；5 5－热用户的用户引入口－热用户的用户引入口 3.2.3.3 3.2.3.3 机械循环空调冷冻水系统机械循环空调冷冻水系统 一个完整的中央空调系统有三大部分一个完整的中央空调系统有三大部分组成，即冷热源、供热与供冷管网、空调组成，即冷热源、供热与供冷管网、空调用户系统。

用户系统 冷冻水系统是把冷热源产生的冷或热冷冻水系统是把冷热源产生的冷或热量通过管网输送到空调用户的系统，循环量通过管网输送到空调用户的系统，循环管路由总管、干管和支管组成，各支管与管路由总管、干管和支管组成，各支管与各空调末端装置相连，构成一个个并联回各空调末端装置相连，构成一个个并联回路 1.1.双管制与四管制系统双管制与四管制系统 图图3-16 3-16 两管制与四管制两管制与四管制（（a a））两管制系统；两管制系统； （（b b））四管制系统四管制系统2.2.开式和闭式系统开式和闭式系统 图图3-17 3-17 开式与闭式系统开式与闭式系统（（a a））开式系统；开式系统； （（b b））闭式系统闭式系统 3.3.定流量和变流量系统定流量和变流量系统 图图3-18 3-18 单级泵定流量双管闭式系统单级泵定流量双管闭式系统1 1—冷水机组；冷水机组；2 2—循环泵；循环泵；3 3—空调机组或盘管；空调机组或盘管；4 4—三通阀；三通阀；5 5—分水器；分水器；6 6—集水器集水器 图图3-19 3-19 变流量系统之一变流量系统之一1 1—冷水机组；冷水机组；2 2—循环泵；循环泵；3 3—空调机组或盘管；空调机组或盘管；4 4—二通阀；二通阀；5 5—分水器；分水器；6 6—集水器；集水器；7 7—旁通调节阀旁通调节阀 4.4.一次泵和二次泵系统一次泵和二次泵系统 图图3-20 3-20 二次泵水系统之一二次泵水系统之一1 1一次泵；一次泵；2 2—冷水机组；冷水机组；3 3—二次泵；二次泵；4 4—风及盘管；风及盘管；5 5—旁通管；旁通管；6 6—二通阀二通阀图图3-21 3-21 二次泵水系统之二二次泵水系统之二1 1—冷水机组一次泵；冷水机组一次泵；2 2—一次泵；一次泵；3 3—二次泵；二次泵；4 4—压差调节器压差调节器 3.2.3.4 3.2.3.4 机械循环同程式和异程式系统机械循环同程式和异程式系统1.1.异程式系统异程式系统 图3-22异程式热水系统1-锅炉；2循环水泵；3集气罐4膨胀水箱图3-23 异程式冷冻水系统2.2.同程式系统同程式系统图3-24 热水同程式系统1-热水锅炉；2-循环水泵；3-集气罐；4-膨胀水箱图 3-25 同程系统的几种形式（a）水平管路同程； （b）垂直管路同程； （c）水平与垂直管路均同程3.2.3.5 3.2.3.5 机械循环冷却水系统机械循环冷却水系统 图3-26 共用供回水干管的冷却水循环系统（a）下水箱式冷却水系统； （b）上水箱式冷却水系统3.2.4.13.2.4.1高层建筑水系统承压分析高层建筑水系统承压分析 图3-27 高层建筑空调水系统示意图1－冷水机组；2－空气处理设备；3－循环水泵；4－膨胀水箱；5－调节阀图图3-273-27的系统运行时，的系统运行时，B B、、C C和和D D点的压力为：点的压力为： 设计中，确定各种设备承压能力时，要考虑系统停止运行、启动瞬间和正常运行三种情况下的承压能力，以最大者来选择设备和管路附件。

3.2.4.23.2.4.2高层建筑水系统形式高层建筑水系统形式 （（1 1）分层式系统）分层式系统 图3-28 分层式热水供暖系统 图图3-29 3-29 双水箱分层式热水供暖系统双水箱分层式热水供暖系统1 1－加压水泵；－加压水泵；2 2－回水箱；－回水箱；3 3－进水箱；－进水箱；4 4－进水箱溢流管；－进水箱溢流管；5 5－信号管；－信号管；6 6－回水箱溢流－回水箱溢流 （2）双水箱分层式系统 3.3 3.3 水循环系统管路水力计算水循环系统管路水力计算  3.3.1 3.3.1循环管路水力计算的原理循环管路水力计算的原理3.3.1.13.3.1.1水流动压力损失水流动压力损失1.1.沿程压力损失沿程压力损失 流体在管道内流动时，由于流体与管壁间流体在管道内流动时，由于流体与管壁间的摩擦，产生能量损失，称为沿程损失，可用的摩擦，产生能量损失，称为沿程损失，可用沿程水头损失和沿程压力损失表示沿程水头损失和沿程压力损失表示  系系统统的的最最不不利利环环路路平平均均比比摩摩阻阻对对整整个个管管网网经经济济性性起起决决定定作作用用。

这这就就需需要要确确定定一一个个经经济济的的比比摩摩阻阻，，使使得得在在规规定定的的计计算算年年限限内内总总费费用用为为最最小小，，因因此此推推荐荐经经济济平平均均比比摩摩阻阻 沿沿程程阻阻力力系系数数与与流流体体的的流流态态和和管管壁壁的的粗粗糙度有关，即糙度有关，即图3-32 水管路比摩阻计算图（1mmH2O＝9.807Pa） 2. 2.局部压力损失局部压力损失 当流体通过管道的一些附件如阀门、弯当流体通过管道的一些附件如阀门、弯头、三通、散热器、盘管等时，由于流体速头、三通、散热器、盘管等时，由于流体速度的大小或方向改变，发生局部旋涡和撞击，度的大小或方向改变，发生局部旋涡和撞击，产生能量损失，称为局部损失产生能量损失，称为局部损失  3. 3.总压力损失总压力损失 任何一个冷热水循环系统都是由很多串任何一个冷热水循环系统都是由很多串联、并联的管段组成，通常将流量和管径不联、并联的管段组成，通常将流量和管径不变的一段管路称为一个计算管段变的一段管路称为一个计算管段 各个计算管段的总压力损失应等于该管各个计算管段的总压力损失应等于该管段沿程压力损失与该管段局部压力损失之和，段沿程压力损失与该管段局部压力损失之和，即即 3.3.1.2 3.3.1.2当量局部阻力法当量局部阻力法 当量局部阻力法是实际工程中为了简当量局部阻力法是实际工程中为了简化计算，将管段的沿程损失折算成相当的化计算，将管段的沿程损失折算成相当的局部损失的一种方法。

局部损失的一种方法  3.3.1.3 3.3.1.3当量长度法当量长度法 当量长度法是将局部压力损失折算成沿当量长度法是将局部压力损失折算成沿程压力损失的一种简化计算方法程压力损失的一种简化计算方法  3.3.2 3.3.2 室内热水循环管路水力计算的任务和方法室内热水循环管路水力计算的任务和方法 室内热水供暖循环系统管路水力计算的主要任务室内热水供暖循环系统管路水力计算的主要任务 ① ①已知各管段的流量和系统的循环作用压力，确定已知各管段的流量和系统的循环作用压力，确定各管段的管径这是实际工程设计的主要内容各管段的管径这是实际工程设计的主要内容 ② ②已知各管段的流量和各管段的管径，确定系统所已知各管段的流量和各管段的管径，确定系统所必需的循环作用压力常用于校核计算，校核循环水泵必需的循环作用压力常用于校核计算，校核循环水泵扬程是否满足要求扬程是否满足要求 ③ ③已知各管段的管径和该管段的允许压降，确定通已知各管段的管径和该管段的允许压降，确定通过该管段的水流量用于校核已有的热水供暖系统各管过该管段的水流量。

用于校核已有的热水供暖系统各管段的流量是否满足需要段的流量是否满足需要 供暖系统水力计算的方法有等温降法和不等温降法供暖系统水力计算的方法有等温降法和不等温降法两种  3.3.2.1 3.3.2.1等温降法等温降法 等温降法是采用相同的设计温降进行等温降法是采用相同的设计温降进行水力计算的一种方法水力计算的一种方法 例如双管热水供暖系统每组散热器的例如双管热水供暖系统每组散热器的温度降相同，都是温度降相同，都是95℃95℃－－70℃70℃＝＝25℃25℃；单；单管热水供暖系统每根立管的供回水温降相管热水供暖系统每根立管的供回水温降相同，都是同，都是95℃95℃－－70℃70℃＝＝25℃25℃在这个前提在这个前提下计算各管段流量，进而确定各管段管径下计算各管段流量，进而确定各管段管径  3.3.2.2 3.3.2.2不等温降法不等温降法 不等温降法就是在垂直单管系统中，各立不等温降法就是在垂直单管系统中，各立管采用不同的温降进行水力计算管采用不同的温降进行水力计算 不等温降法先选定立管温降和管径，根据不等温降法先选定立管温降和管径，根据压力损失平衡的要求，计算各立管流量，再根压力损失平衡的要求，计算各立管流量，再根据流量计算立管的实际温降，确定所需散热器据流量计算立管的实际温降，确定所需散热器的数量，最后再用当量阻力法确定立管的总压的数量，最后再用当量阻力法确定立管的总压力损失。

力损失  3.3.3 3.3.3 自然循环热水供暖系统的水力计算自然循环热水供暖系统的水力计算 以自然循环双管热水管路系统为例，说以自然循环双管热水管路系统为例，说明自然循环热水管路的水力计算具体步骤明自然循环热水管路的水力计算具体步骤例题【例题3-23-2】】 图图3-333-33为自然循环双管热水供为自然循环双管热水供暖系统两大并联环路的右侧环路，热媒参数：暖系统两大并联环路的右侧环路，热媒参数：供水温度供水温度90℃90℃，回水温度，回水温度70℃70℃；锅炉中心距；锅炉中心距底层散热器中心距离为底层散热器中心距离为3 3m m，，层高为层高为3 3m m；；每组每组散热器的供水支管上有一截止阀；确定此环散热器的供水支管上有一截止阀；确定此环路的管径路的管径 图3-33 重力循环双管热水供暖系统管路计算图 3.3.4 3.3.4 机械循环热水供暖系统的水力计算机械循环热水供暖系统的水力计算 （（1 1）如果室内系统入口处循环作用压力已经确定，可根据入）如果室内系统入口处循环作用压力已经确定，可根据入口处的作用压力求出各循环环路的平均比摩阻，进而确定各管段口处的作用压力求出各循环环路的平均比摩阻，进而确定各管段管径。

管径 （（2 2）如果室内系统入口处循环作用压力较高，必然要求环路）如果室内系统入口处循环作用压力较高，必然要求环路的总压力损失也较高，这会使系统的比摩阻、管道流速相应提高的总压力损失也较高，这会使系统的比摩阻、管道流速相应提高对于异程式系统，如果最不利环路各管段比摩阻的过大，其他并对于异程式系统，如果最不利环路各管段比摩阻的过大，其他并联环路的压力损失难以平衡，而且设计中还需考虑管路和散热器联环路的压力损失难以平衡，而且设计中还需考虑管路和散热器的承压能力问题的承压能力问题 对于入口处作用压力过大的系统可先采用经济比摩阻对于入口处作用压力过大的系统可先采用经济比摩阻6060～～120120Pa/mPa/m选取管径，然后再确定系统所需的循环作用压力，过剩的选取管径，然后再确定系统所需的循环作用压力，过剩的入口压力可用调压装置节流消除入口压力可用调压装置节流消除 （（3 3）在机械循环热水供暖系统中，循环压力主要是由水泵提）在机械循环热水供暖系统中，循环压力主要是由水泵提供，同时也存在着自然循环作用压力进行机械循环系统水力计供，同时也存在着自然循环作用压力。

进行机械循环系统水力计算时，只需考虑水在散热器内冷却产生的作用压力，水在管路中算时，只需考虑水在散热器内冷却产生的作用压力，水在管路中冷却产生的附加压力较小，可以忽略不计冷却产生的附加压力较小，可以忽略不计 3.3.4.1 3.3.4.1机械循环异程式热水供暖系统的水力计算机械循环异程式热水供暖系统的水力计算【例【例3-33-3】：图】：图3-343-34是机械循环单管顺流异程式是机械循环单管顺流异程式热水供暖系统两大并联环路中右测环路热媒参热水供暖系统两大并联环路中右测环路热媒参数：供水温度数：供水温度95℃95℃，回水温度，回水温度70℃70℃；系统与外网；系统与外网连接，在引入口处外网的供回水压差为连接，在引入口处外网的供回水压差为3030kPakPa；；楼层高为楼层高为3 3m m；；确定管路的管径图中已标出立管确定管路的管径图中已标出立管号，各组散热器的热负荷（号，各组散热器的热负荷（W W））和各管段的热负和各管段的热负荷（荷（W W）、）、长度（长度（m m） 图3-34 机械循环单管顺流热水供暖系统水力计算图 3.3.4.2 3.3.4.2机械循环同程式热水供暖系统的水力计算机械循环同程式热水供暖系统的水力计算 【例【例3-43-4】将例题】将例题3-33-3的异程式系统改为同程式系的异程式系统改为同程式系统。

已知条件与例统已知条件与例3-33-3相同管路系统图见图相同管路系统图见图3-353-35  3.3.5 3.3.5 不等温降法水力计算不等温降法水力计算 所谓不等温降的水力计算，就是在单管系统中所谓不等温降的水力计算，就是在单管系统中各立管的温降各不相等的前提下进行水力计算它以各立管的温降各不相等的前提下进行水力计算它以并联环路节点压力平衡的基本原理进行水力计算并联环路节点压力平衡的基本原理进行水力计算 在热水供暖系统的并联环路上，当其中一个并联在热水供暖系统的并联环路上，当其中一个并联支路节点压力损失确定后，对另一个并联支路，预先支路节点压力损失确定后，对另一个并联支路，预先给定其管径，从而确定通过该立管的流量以及该立管给定其管径，从而确定通过该立管的流量以及该立管的实际温度降的实际温度降 这种计算方法对各立管间的流量分配，完全遵守这种计算方法对各立管间的流量分配，完全遵守并联环路节点压力平衡的流体力学规律，能使设计工并联环路节点压力平衡的流体力学规律，能使设计工况与实际工况基本一致况与实际工况基本一致  【例【例3-53-5】将例题】将例题3-33-3（见图（见图3-343-34）的异程）的异程式系统采用不等温降法进行系统管路的水式系统采用不等温降法进行系统管路的水力计算。

力计算 设计供回水温度为设计供回水温度为95℃95℃／／70℃70℃用户入口处外网的资用压力为入口处外网的资用压力为1010kPakPa  3.3.6 3.3.6 室外热水供热管网的水力计算室外热水供热管网的水力计算 室外热水供热管网水力计算的主要任务是：室外热水供热管网水力计算的主要任务是： ① ①按已知的热媒流量，确定管道的直径，按已知的热媒流量，确定管道的直径，计算压力损失计算压力损失 ② ②按已知热媒流量和管道直径，计算管道按已知热媒流量和管道直径，计算管道的压力损失的压力损失 ③ ③按已知管道直径和允许压力损失，计算按已知管道直径和允许压力损失，计算和校核管道中的流量和校核管道中的流量 【【例例3-63-6】】某工厂厂区热水供热系统，其网络某工厂厂区热水供热系统，其网络平面布置图见图平面布置图见图3-363-36，各管段的长度、阀门位，各管段的长度、阀门位置、方形补偿器的位置及个数及热负荷已标注置、方形补偿器的位置及个数及热负荷已标注图中网路的计算供水温度图中网路的计算供水温度℃℃，计算回水温度，计算回水温度℃℃，各用户内部已确定压力损失均为，各用户内部已确定压力损失均为50kPa50kPa，，对管网进行水力计算。

对管网进行水力计算图3-36 室外热水管网 3.3.7.2 3.3.7.2 空调冷冻水循环系统水泵的选择空调冷冻水循环系统水泵的选择 空调冷冻水循环系统一般采用闭式系统，空调冷冻水循环系统一般采用闭式系统，泵的流量按空调系统夏季最大计算冷负荷确泵的流量按空调系统夏季最大计算冷负荷确定定, ,即即 泵的扬程应能克服冷冻水系统最不利环泵的扬程应能克服冷冻水系统最不利环路的用冷设备、产冷设备、管道、阀门附路的用冷设备、产冷设备、管道、阀门附件等总阻力要求即件等总阻力要求即 若采空调冷冻水循环系统采用二次泵循环管路，若采空调冷冻水循环系统采用二次泵循环管路，则则 1.1.一次泵的选择一次泵的选择 （（1 1）泵的流量应等于冷水机组蒸发器的额定）泵的流量应等于冷水机组蒸发器的额定流量 （（2 2）泵的扬程为克服一次环路的阻力损失，）泵的扬程为克服一次环路的阻力损失，其中包括一次环路的管道阻力和设备阻力其中包括一次环路的管道阻力和设备阻力 （（3 3）一次泵的数量与冷水机组台数相同。

一次泵的数量与冷水机组台数相同 2 2．二次泵的选择．二次泵的选择 （（1 1）泵的流量按分区夏季最大计算冷负荷确）泵的流量按分区夏季最大计算冷负荷确定；定； （（2 2）二次泵的扬程应能克服所管分区的二次）二次泵的扬程应能克服所管分区的二次最不利环路中用冷设备、管道、阀门附件等总阻最不利环路中用冷设备、管道、阀门附件等总阻力要求【【例例3-73-7】】 如图如图3-373-37所示的空调冷冻水二次所示的空调冷冻水二次泵循环系统（一级循环略去），此系统计算泵循环系统（一级循环略去），此系统计算冷负荷为冷负荷为48.8kW48.8kW，冷冻水供水温度为，冷冻水供水温度为7℃7℃，回，回水温度为水温度为12℃12℃，空调机组表冷器水侧阻力为，空调机组表冷器水侧阻力为50kPa50kPa，各管段的长度见表，各管段的长度见表3-113-11，求各管段的，求各管段的管径及二次水泵的流量和扬程管径及二次水泵的流量和扬程 3.3.8 3.3.8冷却水系统的水力计算冷却水系统的水力计算 空调冷却水冷却系统的水力计算的任务是空调冷却水冷却系统的水力计算的任务是根据冷却水流量，选择合适的冷却水流速，确根据冷却水流量，选择合适的冷却水流速，确定计算管路系统的沿程阻力损失和局部阻力损定计算管路系统的沿程阻力损失和局部阻力损失，进而确定冷却水泵的扬程。

失，进而确定冷却水泵的扬程 冷却塔冷却水量可按下式计算冷却塔冷却水量可按下式计算冷却水泵所需扬程冷却水泵所需扬程 【【例例3-83-8】】某建筑建筑面积为某建筑建筑面积为4000m2,4000m2,共共3 3层，层高层，层高3m3m，选，选用冷水机组一台，制冷量为用冷水机组一台，制冷量为455KW455KW冷却水系统如图冷却水系统如图3-3-3838所示，冷凝器侧水阻力为所示，冷凝器侧水阻力为4.9×104Pa4.9×104Pa，进、出冷凝器，进、出冷凝器的水温分别为的水温分别为32℃32℃和和37℃37℃，水处理器的阻力为，水处理器的阻力为2.0×104Pa2.0×104Pa，冷却塔置于，冷却塔置于3 3层屋顶，冷却水管长总长层屋顶，冷却水管长总长32m32m求各管段的管径和水泵的流量和扬程求各管段的管径和水泵的流量和扬程第第4 4章章 蒸汽管网蒸汽管网 4.1 4.1 室内蒸汽管路系统的基本型室内蒸汽管路系统的基本型式与水力特征式与水力特征 4.1.1 4.1.1 蒸汽管路系统的水力特征蒸汽管路系统的水力特征 蒸汽管路系统在供热（暖）方面应用蒸汽管路系统在供热（暖）方面应用极为普遍，如同前述冷、热水那样，蒸汽极为普遍，如同前述冷、热水那样，蒸汽也是重要的转运、分配能量的流体介质。

也是重要的转运、分配能量的流体介质图图4-14-1是蒸汽管路系统用于供热的原理图是蒸汽管路系统用于供热的原理图蒸汽从热源蒸汽从热源1 1沿蒸汽管路沿蒸汽管路2 2进入散热设备进入散热设备4 4，，蒸汽凝结放出热量后，凝水通过疏水器蒸汽凝结放出热量后，凝水通过疏水器5 5再再返回热源重新加热返回热源重新加热 图4-1 蒸汽管路系统原理图1－热源；2－蒸汽管路；3－分水器；4－散热设备；5－疏水器；6－凝水管路；7－凝水箱；8－空气管；9－凝水泵；10－凝水管               与冷热水管路系统相对比，蒸汽管路与冷热水管路系统相对比，蒸汽管路系统具有显著的特征系统具有显著的特征        首先，蒸汽和凝水在系统管路内流动首先，蒸汽和凝水在系统管路内流动时，其状态参数变化比较大，（主要指流时，其状态参数变化比较大，（主要指流量和比容），还会伴随相态变化量和比容），还会伴随相态变化       其次，蒸汽在系统散热设备中，靠水其次，蒸汽在系统散热设备中，靠水蒸汽凝结成水放出热量，相态发生了变化蒸汽凝结成水放出热量，相态发生了变化4.1.2 4.1.2 室内蒸汽管路系统的型式室内蒸汽管路系统的型式1 1．室内蒸汽管路系统分类．室内蒸汽管路系统分类 按照供汽压力的大小，将室内供暖时按照供汽压力的大小，将室内供暖时的蒸汽管路系统分类三类：的蒸汽管路系统分类三类： 供汽的表压力高于供汽的表压力高于70kPa70kPa时，称为中时，称为中压蒸汽管路。

供汽的表压力等于或低于压蒸汽管路供汽的表压力等于或低于70kPa70kPa时，称为低压蒸汽管路当系统中时，称为低压蒸汽管路当系统中的压力低于大气压力时，称为真空蒸汽管的压力低于大气压力时，称为真空蒸汽管路               按照蒸汽干管布置的不同，蒸汽管路按照蒸汽干管布置的不同，蒸汽管路系统可有上供式、中供式、下供式三种系统可有上供式、中供式、下供式三种        按照立管的布置特点，蒸汽管路系统按照立管的布置特点，蒸汽管路系统可分为单管式和双管式目前国内绝大多可分为单管式和双管式目前国内绝大多数蒸汽管路系统采用双管式数蒸汽管路系统采用双管式        按照回水动力不同，蒸汽管路系统可按照回水动力不同，蒸汽管路系统可分为重力回水和机械回水两类中压蒸汽分为重力回水和机械回水两类中压蒸汽管路系统都采用机械回水方式管路系统都采用机械回水方式  2 2．低压蒸汽管路系统的基本型式．低压蒸汽管路系统的基本型式 图图4-24-2所示是重力回水低压蒸汽管路所示是重力回水低压蒸汽管路系统示意图系统示意图 在系统运行前，锅炉充水至在系统运行前，锅炉充水至I-II-I平面。

平面锅炉加热后产生的蒸汽，在其自身压力作锅炉加热后产生的蒸汽，在其自身压力作用下，克服流动阻力，沿供汽管道输进散用下，克服流动阻力，沿供汽管道输进散热器内，并将积聚在供汽管道和散热器内热器内，并将积聚在供汽管道和散热器内的空气驱入凝水管，最后，经连接在凝水的空气驱入凝水管，最后，经连接在凝水管末端的管末端的B B点处排出蒸汽在散热器内冷点处排出蒸汽在散热器内冷凝放热凝水靠重力作用沿凝水管路返回凝放热凝水靠重力作用沿凝水管路返回锅炉，重新加热变成蒸汽锅炉，重新加热变成蒸汽图4-2 重力回水低压蒸汽管路系统示意图 图图4-3 4-3 机械回水低压蒸汽管路系统示意图机械回水低压蒸汽管路系统示意图 1 1－低压恒温式疏水器；－低压恒温式疏水器；2 2－凝水箱；－凝水箱； 3 3－空气管；－空气管；4 4－凝水泵－凝水泵3 3、中压蒸汽管路系统的型式、中压蒸汽管路系统的型式图4-4 室内中压蒸汽管路系统示意图1－室外蒸汽管；2－室内中压蒸汽供热管；3－室内中压蒸汽供暖管；4－减压装置；5－补偿器；6－疏水器；7－开式凝水箱；8－空气管；9－凝水泵；10－固定支点；11－安全阀4.2 4.2 室内蒸汽管路系统的凝结水室内蒸汽管路系统的凝结水 4.2.1 4.2.1 低压蒸汽管路系统的凝结水低压蒸汽管路系统的凝结水 图4-5 蒸汽在散热器内凝结示意图 图4-6 恒温式疏水器图图4-7 4-7 供汽干、立管连接方式供汽干、立管连接方式 (a)(a)供汽干管下部敷设供汽干管下部敷设; (b); (b)供汽干管上部敷设供汽干管上部敷设图图4-8 4-8 单管下供下回式低压蒸汽供暖系统单管下供下回式低压蒸汽供暖系统1 1—阀门；阀门；2 2—自动排气阀自动排气阀4.2.2 4.2.2 中压蒸汽管路系统的凝结水中压蒸汽管路系统的凝结水图4-9 干凝水管路过门装置 图4-10 高低压凝水合流的简单措施1—图图4-11 4-11 设置二次蒸发箱的室内中压蒸汽管路系统示意图设置二次蒸发箱的室内中压蒸汽管路系统示意图1 1—暖风机；暖风机；2 2—泄水阀；泄水阀；3 3—疏水装置；疏水装置；4 4—止回阀；止回阀；5 5—二次蒸发箱；二次蒸发箱；6 6—安全阀；安全阀；7 7—蒸汽压力调节阀；蒸汽压力调节阀；8 8—排气阀排气阀4.3 4.3 室内低压蒸汽管路系统的室内低压蒸汽管路系统的水力计算方法和例题水力计算方法和例题 4.3.1 4.3.1 室内低压蒸汽管路系统水力计算方法室内低压蒸汽管路系统水力计算方法 在进行低压蒸汽管路系统的水力计算在进行低压蒸汽管路系统的水力计算时，同样先从最不利的管路开始，亦即从时，同样先从最不利的管路开始，亦即从锅炉到最远散热器的管路开始计算。

为保锅炉到最远散热器的管路开始计算为保证系统均匀可靠地供暖，尽可能使用较低证系统均匀可靠地供暖，尽可能使用较低的蒸汽压力，进行最不利管路的水力计算的蒸汽压力，进行最不利管路的水力计算时，通常采用压损平均法进行计算时，通常采用压损平均法进行计算 在已知锅炉或室内入口处蒸汽压力条在已知锅炉或室内入口处蒸汽压力条件下件下4.3.2 4.3.2 室内低压蒸汽管路系统水力计算例题室内低压蒸汽管路系统水力计算例题[ [例题例题4-1] 4-1] 图图4-124-12为重力回水的低压蒸汽为重力回水的低压蒸汽管路系统的一个支路锅炉房设在车间一管路系统的一个支路锅炉房设在车间一侧每个散热器的热负荷均为侧每个散热器的热负荷均为4000W4000W每根立管及每个散热器的蒸汽支管上均装有根立管及每个散热器的蒸汽支管上均装有截止阀每个散热器凝水支管上装一个恒截止阀每个散热器凝水支管上装一个恒温式疏水器总蒸汽立管保温温式疏水器总蒸汽立管保温4.4 4.4 室内中压蒸汽管路系统水力室内中压蒸汽管路系统水力计算方法和例题计算方法和例题 4.4.1 4.4.1 室内中压蒸汽管路系统的水力计算方法室内中压蒸汽管路系统的水力计算方法 室内中压蒸汽管路系统的水力计算任室内中压蒸汽管路系统的水力计算任务同样也是选择管径和计算其压力损失，务同样也是选择管径和计算其压力损失， 通常采用压损平均法或流速法进行计算。

通常采用压损平均法或流速法进行计算 计算从最不利管路开始计算从最不利管路开始 1 1、压损平均法、压损平均法 2 2、流速法、流速法 3 3、限制平均比摩阻法、限制平均比摩阻法 4.4.2 4.4.2 室内中压蒸汽管路系统水力计算例题室内中压蒸汽管路系统水力计算例题[ [例题例题4-2] 4-2] 图图4-134-13所示为室内中压蒸汽管所示为室内中压蒸汽管路系统的一个支路各散热器的热负荷与路系统的一个支路各散热器的热负荷与例题例题4-14-1相同，均为相同，均为4000W4000W用户入口处设用户入口处设分汽缸，与室外蒸汽热网相接在每一个分汽缸，与室外蒸汽热网相接在每一个凝水支路上设置疏水器散热器的蒸汽工凝水支路上设置疏水器散热器的蒸汽工作表压力要求为作表压力要求为200kPa200kPa试选择中压蒸汽试选择中压蒸汽管路系统的管径和用户入口处的蒸汽管路管路系统的管径和用户入口处的蒸汽管路起始压力起始压力4.5 4.5 室外高压蒸汽管网的室外高压蒸汽管网的水力计算水力计算  在设计中为了简化蒸汽管道水力计算过在设计中为了简化蒸汽管道水力计算过程，通常也是利用计算图或表格进行计算，程，通常也是利用计算图或表格进行计算，具体方法与步骤与热水管网基本相同具体方法与步骤与热水管网基本相同, ,但有但有如下几点需要在设计计算时加以注意。

如下几点需要在设计计算时加以注意 （（1 1）由于室外蒸汽网路长，蒸汽在管道）由于室外蒸汽网路长，蒸汽在管道内流动过程中的密度变化大，用水力计算表内流动过程中的密度变化大，用水力计算表时，必须对密度变化予以修正时，必须对密度变化予以修正 （（2 2）在室外高压蒸汽网路水力计算中，）在室外高压蒸汽网路水力计算中，特别是在主干线始、末端有较大的资用压差特别是在主干线始、末端有较大的资用压差情况下，常采用工程实践中的常用流速，作情况下，常采用工程实践中的常用流速，作为选择主干线管径的依据为选择主干线管径的依据 4.6 4.6 凝结水管网的水力计算方法凝结水管网的水力计算方法 图图4-14 4-14 包括各种流动状况的凝结水回收系统示意图包括各种流动状况的凝结水回收系统示意图1 1－用汽设备；－用汽设备；2 2－疏水器；－疏水器；3 3－二次蒸发箱；－二次蒸发箱；4 4－凝水箱；－凝水箱；5 5－凝水泵；－凝水泵；6 6－总凝水箱；－总凝水箱；7 7－压力－压力调节器调节器 （1）管段AB 由用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。

（2）管段BC 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凝水在该管道流动，由于通过疏水器时不可避免形成的二次蒸汽和疏水器漏汽，该管段凝水流动属汽—液两相流的流动状况 余压凝水管的资用压力p，应按下式计算 （（3 3）管段）管段CD CD 从二次蒸发箱（或高位水箱）出口到从二次蒸发箱（或高位水箱）出口到凝水箱的管段管中流动的凝水是压力的凝水箱的管段管中流动的凝水是压力的饱和凝水如管中压降过大，凝水仍有可饱和凝水如管中压降过大，凝水仍有可能汽化 管段中，凝水靠二次蒸发箱与凝水箱管段中，凝水靠二次蒸发箱与凝水箱中的压力差及其水面标高差的总势能而作中的压力差及其水面标高差的总势能而作满管流动满管流动 其资用压头按下式计算其资用压头按下式计算 图图4-15 4-15 管段的资用压头管段的资用压头1 1－凝水箱；－凝水箱；2 2－安全水封；－安全水封；3 3－蒸汽补汽的压力－蒸汽补汽的压力调节器；调节器；4 4－外网凝水管线；－外网凝水管线；5 5－二次蒸发箱；－二次蒸发箱；6 6－静水压线；－静水压线；7 7－动水压线（线－动水压线（线C C- -O O）） （4）管段DE 利用凝水泵输送凝水的管段。

管中流过纯凝水，为满管流动状态 当有多个用户或凝水分站的凝水泵并联向管网输送凝水时，凝水管网的水力计算和水泵选择的步骤和方法如下： 1）以进入用户或凝水分站的凝水箱最大回水量作为计算流量，并根据常用流速范围（1.0~2.0m/s），确定各管段的管径 2）求出各个凝水泵所需的扬程HB，按下式计算图图4-16 4-16 凝水泵扬程计算图凝水泵扬程计算图 图图4-17 4-17 例题例题4-34-3附图附图1 1—用汽设备；用汽设备；2 2—疏水器；疏水器；3 3—二次蒸发二次蒸发箱；箱；4 4—多级水封；多级水封； [ [例例4-4] 4-4] 某工厂的余压凝水回收系统如某工厂的余压凝水回收系统如图图4-184-18所示用户的凝水计算流量所示用户的凝水计算流量qma=qma=7.0t/h7.0t/h，疏水器前的凝水表压力，疏水器前的凝水表压力p pa1=2.5bara1=2.5bar用户的凝水计算流量用户的凝水计算流量qmb=qmb=3.0t/h3.0t/h，疏水器前的凝水表压力，疏水器前的凝水表压力p pb1=3.0barb1=3.0bar。

各管段长度标在图上各管段长度标在图上凝水借疏水器后的压力集中输送回热源的开式凝结疏水器后的压力集中输送回热源的开式凝结水箱总凝水箱水箱总凝水箱I I回形管与疏水器标高差为回形管与疏水器标高差为1.5m1.5m试选择各管段的管径试选择各管段的管径 4.7 4.7 凝结水管网的水力计算例题凝结水管网的水力计算例题  [ [例例4-3] 4-3] 图图4-174-17所示为一闭式满管流所示为一闭式满管流凝水回收系统示意图用热设备的凝结水计凝水回收系统示意图用热设备的凝结水计算流量算流量q qm1=2.0t/hm1=2.0t/h，疏水器前凝水表压力，疏水器前凝水表压力p p1=2.0bar1=2.0bar，疏水器后表压力，疏水器后表压力p p2=1.0bar2=1.0bar二次蒸发箱的蒸汽最高表压力次蒸发箱的蒸汽最高表压力p p3=0.2bar3=0.2bar管段的计算长度段的计算长度l l1=120m1=120m疏水器后凝水的提疏水器后凝水的提升高度升高度h h1=4.0m1=4.0m 二次蒸发箱下面减压水封出口与凝水箱二次蒸发箱下面减压水封出口与凝水箱的回形管标高差的回形管标高差h h2=2.5m2=2.5m。

外网的管段长度外网的管段长度l l2=200m2=200m闭式凝水箱的蒸汽垫层压力闭式凝水箱的蒸汽垫层压力p p4=5kPa4=5kPa试选择各管段的管径试选择各管段的管径图图4-18 4-18 例题例题4-44-4附图附图ⅠⅠ­—总凝水箱；总凝水箱；ⅡⅡ—凝水管节点凝水管节点第第5 5章章 建筑给排水网路基础建筑给排水网路基础 5.1 5.1 建筑给水管网水力计算基础建筑给水管网水力计算基础 5.1.1 5.1.1 给水系统及其分区与给水方式给水系统及其分区与给水方式5.1.1.4 5.1.1.4 竖向分区竖向分区 当建筑物很高时，若只采用一套给水装置向管道直当建筑物很高时，若只采用一套给水装置向管道直接供水，为满足上区层供水的压力要求，则会使下区层接供水，为满足上区层供水的压力要求，则会使下区层的给水压力过大，从而带来许多不利之处：的给水压力过大，从而带来许多不利之处： ① ①龙头开启，水呈射流喷溅，影响使用；龙头开启，水呈射流喷溅，影响使用； ② ②必须采用耐高压管材、零件及配水器材；必须采用耐高压管材、零件及配水器材； ③ ③由于压力过高，龙头、阀门、浮球阀等器材磨损由于压力过高，龙头、阀门、浮球阀等器材磨损迅速，寿命缩短，漏水增加，检修频繁；迅速，寿命缩短，漏水增加，检修频繁； ④ ④下层龙头的流出水头过大，如不减压，其出流量下层龙头的流出水头过大，如不减压，其出流量比设计流量大得多，使管道内流速增加，以致产生流水比设计流量大得多，使管道内流速增加，以致产生流水噪音、振动噪音，并使顶层龙头产生负压抽吸现象，易噪音、振动噪音，并使顶层龙头产生负压抽吸现象，易形成回流污染；形成回流污染； ⑤ ⑤由于压力过大，容易产生水锤及水锤噪音；由于压力过大，容易产生水锤及水锤噪音； ⑥ ⑥维修管理费用和水泵运转电费增高。

维修管理费用和水泵运转电费增高 现列出图现列出图5-15-1给水系统的水箱水面和给水系统的水箱水面和顶层龙头断面处的能量方程：顶层龙头断面处的能量方程：图5-1 给水系统最低水压 5.1.1.5 5.1.1.5 给水方式给水方式 高层建筑给水方式的基本特征是分区和加压高层建筑给水方式的基本特征是分区和加压当高层建筑竖向分区确定以后，如何经济合理选择给当高层建筑竖向分区确定以后，如何经济合理选择给水方式同样是个重要问题高层建筑主要供水方式有：水方式同样是个重要问题高层建筑主要供水方式有： ① ①水泵－高位水箱供水方式，水泵－高位水箱供水泵－高位水箱供水方式，水泵－高位水箱供水方式又可分为水泵－高位水箱并联供水方式、水泵水方式又可分为水泵－高位水箱并联供水方式、水泵－高位水箱串联供水方式、减压水箱供水方式、减压－高位水箱串联供水方式、减压水箱供水方式、减压阀供水方式等；阀供水方式等； ② ②气压罐（气压设备）供水方式，此方式又可分气压罐（气压设备）供水方式，此方式又可分为气压罐并联供水方式、气压罐减压阀供水方式等；为气压罐并联供水方式、气压罐减压阀供水方式等； ③ ③变频调速水泵供水方式，变速水泵供水也有并变频调速水泵供水方式，变速水泵供水也有并联供水方式和减压阀供水方式等两种。

联供水方式和减压阀供水方式等两种 5.1.2 5.1.2 给水管网计算给水管网计算5.1.2.1 5.1.2.1 设计流量计算设计流量计算 1. 1. 最高日用水量最高日用水量 (1) (1) 建筑生活用水量建筑生活用水量 建筑物最高日生活用水量按式建筑物最高日生活用水量按式(5-2)(5-2)计算：计算： 2. 2. 最大小时生活用水量最大小时生活用水量 最大小时生活用水量应根据最高日最大小时生活用水量应根据最高日（或最大班）生活用水量，使用时间与小（或最大班）生活用水量，使用时间与小时变化系数按式时变化系数按式(5-4)(5-4)计算3. 3. 生活给水设计秒流量生活给水设计秒流量 (1) (1) 住宅、集体宿舍、旅馆、招待所、住宅、集体宿舍、旅馆、招待所、宾馆、医院、疗养院、休养所、门诊部、宾馆、医院、疗养院、休养所、门诊部、诊疗所、幼儿园、托儿所、办公楼、学校诊疗所、幼儿园、托儿所、办公楼、学校等建筑的生活给水设计秒流量应按式等建筑的生活给水设计秒流量应按式(5-(5-5)5)计算  (2) (2) 工业企业生活间、公共浴室、洗工业企业生活间、公共浴室、洗衣房、公共食堂、实验室、电影院、剧场、衣房、公共食堂、实验室、电影院、剧场、游泳池、体育场、仅设集中给水龙头的住游泳池、体育场、仅设集中给水龙头的住宅等建筑的生活给水设计秒流量应按式宅等建筑的生活给水设计秒流量应按式(5-10)(5-10)计算。

计算 5.1.2.2 5.1.2.2 管网水力计算管网水力计算 1. 1. 计算目的计算目的 建筑内部给水管网水力计算的目的，建筑内部给水管网水力计算的目的，在于确定给水管网各管段的管径，求得设在于确定给水管网各管段的管径，求得设计秒流量通过管段时造成的水头损失、决计秒流量通过管段时造成的水头损失、决定室内管网所需的水压，确定加压装置所定室内管网所需的水压，确定加压装置所需扬程和高位水箱的设置高度需扬程和高位水箱的设置高度 2. 2. 计算要求和步骤计算要求和步骤 (1) (1) 根据建筑物类别正确选用生活给水设计根据建筑物类别正确选用生活给水设计秒流量计算公式，计算生活给水设计秒流量秒流量计算公式，计算生活给水设计秒流量 (2) (2) 以生活给水设计秒流量和其它用水以生活给水设计秒流量和其它用水（空调用水、试验室用水等）之和确定设计秒（空调用水、试验室用水等）之和确定设计秒流量 (3) (3) 根据设计秒流量确定给水管管径根据设计秒流量确定给水管管径 (4) (4) 确定管径时，应使设计秒流量通过计确定管径时，应使设计秒流量通过计算管段时的水流速度符合规定算管段时的水流速度符合规定 (5) (5) 大型工程在有条件时，可以计算经济流大型工程在有条件时，可以计算经济流速并用以确定管径。

速并用以确定管径 (6) (6) 根据已确定的管径，计算相应的水头损根据已确定的管径，计算相应的水头损失值，决定室内管网所需的水压，确定加压装失值，决定室内管网所需的水压，确定加压装置所需扬程和高位水箱设置高度置所需扬程和高位水箱设置高度 (7) (7) 对不允许断水的给水管网，如从几条引对不允许断水的给水管网，如从几条引入管供水时，应假定其中一条被关闭修理，其入管供水时，应假定其中一条被关闭修理，其余引入管应按供给全部用水量计算余引入管应按供给全部用水量计算 3. 3. 管道水头损失计算管道水头损失计算 (1) (1) 单位长度水头损失单位长度水头损失 给水管道的钢管和铸铁管，其单位长度给水管道的钢管和铸铁管，其单位长度水头损失应按式水头损失应按式(5-12)(5-12)和式和式(5-13)(5-13)计算：计算： 当当 < 1.2m/s< 1.2m/s时：时： 当当≥≥1.2m/s1.2m/s时：时： (2) (2) 局部水头损失局部水头损失 给水管道局部水头损失应按式（给水管道局部水头损失应按式（5-155-15））计算：计算：  4. 4. 建筑内部给水管网所需水压建筑内部给水管网所需水压 图 5－2 建筑内部给水系统所需压力 给水系统的水压就应保证配水最不利点（通常位于系统的最高点、最远点）具有足够的流出水头，参见图5-2，其计算公式如下 H＝H1+H2+H3+H4  5.1.2.3 5.1.2.3 增压与贮水设备计算增压与贮水设备计算 1. 1. 水泵选择水泵选择(1) (1) 水泵扬程水泵扬程(m)(m)；； ① ① 当水泵单独或与高位水箱联合供水时：当水泵单独或与高位水箱联合供水时： ≥ ≥ ② ② 当水泵与室外给水管网直接相连时：当水泵与室外给水管网直接相连时：水泵扬程计算应考虑利用室外管网的最小水压，并应以水泵扬程计算应考虑利用室外管网的最小水压，并应以室外管网的最大水压来校核水泵和内部管网的压力工况，室外管网的最大水压来校核水泵和内部管网的压力工况，此时：此时： ≥ ≥ ③ ③ 当水泵与室外给水管网间接相连（通过贮水池）时：当水泵与室外给水管网间接相连（通过贮水池）时： ≥ ≥ (1)(1)水箱有效容积计算水箱有效容积计算由室外管网直接供水时：由室外管网直接供水时：由人工操作水泵进水：由人工操作水泵进水： 当水泵自动运行时：当水泵自动运行时： ≥  (1) (1) 贮水池的有容积与水源供水保证贮水池的有容积与水源供水保证能力和用户要求有关，一般根据用水调节能力和用户要求有关，一般根据用水调节水量，消防贮备用水量确定，应满足下式水量，消防贮备用水量确定，应满足下式要求：要求： ≥ ≥ ≥ ≥ (2) (2) 当资料不足时，贮水池的调节当资料不足时，贮水池的调节水量水量( (qVqVb -b - qV qVg)Tb g)Tb 部分不得小于最高日部分不得小于最高日用水量的用水量的10%~20%10%~20%。

（（2 2）设置高度计算）设置高度计算 ① ①水箱的设置高度，应使其最低水位水箱的设置高度，应使其最低水位的标高满足最不利配水点或消火栓或自动的标高满足最不利配水点或消火栓或自动喷水喷头的流出水头要求：喷水喷头的流出水头要求：≥ ≥ ②②对于贮备消防用水的水箱，在满足消对于贮备消防用水的水箱，在满足消防流出水头确有困难时，应采取其它适当措防流出水头确有困难时，应采取其它适当措施满足消防要求施满足消防要求4. 4. 气压给水设备气压给水设备 气压给水设备是利用密闭压力罐内空气压给水设备是利用密闭压力罐内空气的可压缩性来贮存、调节和压送水量的气的可压缩性来贮存、调节和压送水量的给水装置，其作用相当于高位水箱或水塔给水装置，其作用相当于高位水箱或水塔气压给水设备系统中的供水压力是借助罐气压给水设备系统中的供水压力是借助罐内压缩空气维持的，罐体的高度不受限制，内压缩空气维持的，罐体的高度不受限制，所以在不宜设置高位水箱的高层建筑给水所以在不宜设置高位水箱的高层建筑给水系统中可采用系统中可采用 5.2 5.2 建筑排水网路建筑排水网路  [ [例例5-1] 5-1] 某某5 5层层1010户住宅，每户卫生间户住宅，每户卫生间内有低水箱坐式大便器内有低水箱坐式大便器1 1套，洗脸盆、浴盆套，洗脸盆、浴盆各各1 1个。

厨房内有洗涤盆个厨房内有洗涤盆1 1个，该建筑有局部个，该建筑有局部热水供应图热水供应图5-35-3为该住宅给水系统轴测图，为该住宅给水系统轴测图，管材为镀锌钢管引入管与室外给水管网连管材为镀锌钢管引入管与室外给水管网连接点到配水最不利点的高差为接点到配水最不利点的高差为17.1m17.1m室外给水管网所能提供的最小压力给水管网所能提供的最小压力H0H0＝＝270kPa270kPa试进行给水系统的水利计算试进行给水系统的水利计算图图5-3 5-3 例例5-15-1给水系统轴测图给水系统轴测图5.2 5.2 建筑排水网路建筑排水网路 5.2.1 5.2.1 建筑排水网路组成建筑排水网路组成5.2.1.1 5.2.1.1 建筑内部排水体制和排水系统的组成建筑内部排水体制和排水系统的组成 建筑内部排水系统的任务就是把人们在生建筑内部排水系统的任务就是把人们在生活、生产过程中使用过的水、屋面雪水、雨水活、生产过程中使用过的水、屋面雪水、雨水尽快排至建筑物外尽快排至建筑物外１．建筑内部排水系统分类１．建筑内部排水系统分类 按所排除的污、废水性质，建筑排水按所排除的污、废水性质，建筑排水系统分为以下几类。

系统分为以下几类1)(1)粪便污水排水系统粪便污水排水系统 (2)(2)生活废水排水系统生活废水排水系统 (3)(3)生活污水排水系统生活污水排水系统 (4)(4)生产污水排水系统生产污水排水系统 (5)(5)生产废水排水系统生产废水排水系统 (6)(6)工业废水排水系统工业废水排水系统 (7)(7)屋面雨水排水系统屋面雨水排水系统２．建筑排水体制２．建筑排水体制        建筑内部排水体制分为分流制与合流建筑内部排水体制分为分流制与合流制两种        分流制即针对各种污水分别设单独的分流制即针对各种污水分别设单独的管道系统输送和排放的排水制度；管道系统输送和排放的排水制度；        合流制即在同一排水管道系统中可以合流制即在同一排水管道系统中可以输送和排放两种或两种以上污水的排水制输送和排放两种或两种以上污水的排水制度 5.2.1.2 5.2.1.2 排水系统的组成排水系统的组成图5-4 室内排水系统基本组成 建筑内部排水系统一般由以下几部分组成建筑内部排水系统一般由以下几部分组成1 1．污．污( (废废) )水收集器水收集器2. 2. 排水管道排水管道 (1)(1)器具排水管器具排水管 (2)(2)排水横支管排水横支管 (3)(3)排水立管排水立管 (4)(4)排出管排出管  3 3．通气管．通气管 通气管的作用是把管道内产生的有害通气管的作用是把管道内产生的有害气体排至大气中去，以免影响室内的环境气体排至大气中去，以免影响室内的环境卫生，减轻废水、废气对管道的腐蚀；在卫生，减轻废水、废气对管道的腐蚀；在排水时向管内补给空气，减轻立管内气压排水时向管内补给空气，减轻立管内气压变化的幅度，防止卫生器具的水封受到破变化的幅度，防止卫生器具的水封受到破坏，保证水流畅通。

坏，保证水流畅通 4 4．清通设备．清通设备 一般有检查口、清扫口、检查井等作一般有检查口、清扫口、检查井等作为疏通排水管道之用为疏通排水管道之用5 5．抽升设备．抽升设备 常见的抽升设备有水泵、空气扬水器常见的抽升设备有水泵、空气扬水器和水射器等和水射器等6 6．污水局部处理构筑物．污水局部处理构筑物5.2.1.3 5.2.1.3 通气管系统通气管系统 通气管系统分为伸顶通气管、专用通通气管系统分为伸顶通气管、专用通气管和辅助通气管气管和辅助通气管5.2.2 5.2.2 建筑排水网路计算建筑排水网路计算 水力计算的目的在于合现、经济地确水力计算的目的在于合现、经济地确定管径、管道坡度、以及确定设置通气系定管径、管道坡度、以及确定设置通气系统的形式，以使排水管系统正常地工作统的形式，以使排水管系统正常地工作5.2.2.1 5.2.2.1 排水定额与设计秒流量排水定额与设计秒流量 排水当量：与建筑内部给水一样，以排水当量：与建筑内部给水一样，以污水盆排水量污水盆排水量0.33L/s0.33L/s作为一个排水当量，作为一个排水当量，将其它卫生器具的排水量与将其它卫生器具的排水量与0.33L/s0.33L/s的比的比值，作为该种卫生器具的排水当量。

值，作为该种卫生器具的排水当量5.2.2.2 5.2.2.2 排水横干管水力计算排水横干管水力计算1. 1. 排水横干管水力计算公式排水横干管水力计算公式水力计算应按曼宁公式进行，即水力计算应按曼宁公式进行，即   2 2．水力计算的规定．水力计算的规定 为了保证管道在良好的水力条件下工为了保证管道在良好的水力条件下工作，用公式作，用公式(5-31)(5-31)进行计算时，必须满足进行计算时，必须满足以下规定以下规定 (1)(1)排水管道最大设计充满度排水管道最大设计充满度 (2)(2)管道坡度管道坡度 (3)(3)管道流速管道流速 (4)(4)最小管径最小管径  [ [例题例题5-2] 5-2] 某市有一幢某市有一幢1414层宾馆，层宾馆，2~132~13层为层为客房，各客房的卫生间内均设有低水箱坐式客房，各客房的卫生间内均设有低水箱坐式大便器、洗脸盆、浴盆各大便器、洗脸盆、浴盆各1 1件，地漏件，地漏1 1个洗涤废水与生活污水分别排除，通气系统采用涤废水与生活污水分别排除，通气系统采用三管制，即洗涤废水立管与生活污水立管合三管制，即洗涤废水立管与生活污水立管合用一根通气管，管道布置见图用一根通气管，管道布置见图5-55-5和图和图5-65-6。

管材采用排水铸铁管，进行该排水系统水力管材采用排水铸铁管，进行该排水系统水力计算 图图5-5 5-5 卫生间大样图卫生间大样图图图5-6 5-6 排水轴侧图排水轴侧图5.2.3 5.2.3 建筑雨水排水与高层建筑排水概述建筑雨水排水与高层建筑排水概述5.2.3.1 5.2.3.1 建筑雨水排水简介建筑雨水排水简介 外排水是指屋面不设雨水斗，建筑物外排水是指屋面不设雨水斗，建筑物内部没有雨水管道的雨水排放方式按屋内部没有雨水管道的雨水排放方式按屋面有无天沟，又分为普通外排水和天沟外面有无天沟，又分为普通外排水和天沟外排水两种方式排水两种方式 内排水是指屋面设雨水斗，建筑物内内排水是指屋面设雨水斗，建筑物内部有雨水管道的雨水排水系统部有雨水管道的雨水排水系统 5.2.3.2 5.2.3.2 高层建筑排水简介高层建筑排水简介 高层建筑排水可分为两大类，即普通排水系统与新型排水系统 普通排水系统的组成与多层建筑排水系统的组成基本相同，所以又称为一般排水系统在普通排水系统中，按污水立管与通气立管的根数，分为双管式和三管式两种排水系统。

新型排水系统具有多种型式，其中较典型的有混流式排水系统(苏维脱单立管排水系统)、旋流式排水系统(塞克斯蒂阿单立管排水系统)和环流式排水系统(小岛德原配件排水系统)三种5.3 5.3 消防给水管网消防给水管网  5.3.1 5.3.1 消火栓给水管网消火栓给水管网5.3.1.1 5.3.1.1 消火栓给水系统的组成及供水方式消火栓给水系统的组成及供水方式 1. 1. 消火栓给水系统的组成消火栓给水系统的组成 建筑消火栓消防给水系统一般由水枪、水建筑消火栓消防给水系统一般由水枪、水带、消火栓、消防管道、消防水池、高位水箱带、消火栓、消防管道、消防水池、高位水箱、水泵结合器及增压水泵等组成水泵结合器及增压水泵等组成  图图5-7 5-7 设水泵、水箱的消防供水方式设水泵、水箱的消防供水方式1-1-室内消火栓；室内消火栓；2-2-消防竖管；消防竖管；3-3-干管；干管；4-4-进户进户管；管；5-5-水表；水表；6-6-旁通及阀门；旁通及阀门；7-7-止回阀；止回阀；8-8-水水箱；箱；9-9-消防水泵；消防水泵；10-10-水泵结合器；水泵结合器；11-11-安全阀安全阀2. 2. 消火栓给水系统的给水方式消火栓给水系统的给水方式 室内消火栓给水系统有如下几种给水室内消火栓给水系统有如下几种给水方式：方式： 1.1.由室外供水管网直接供水的消防给由室外供水管网直接供水的消防给水方式；水方式； 2.2.设水箱的消火栓给水方式；设水箱的消火栓给水方式； 3.3.设水泵、水箱的消火栓给水方式。

设水泵、水箱的消火栓给水方式 （（1 1）消防给水系统按压力分类）消防给水系统按压力分类 消防给水系统按压力分类有高压、临消防给水系统按压力分类有高压、临时高压和低压消防给水系统时高压和低压消防给水系统 （（2 2）消防给水系统按范围分类）消防给水系统按范围分类 按消防给水系统的服务范围，消防供按消防给水系统的服务范围，消防供水的方式有独立高压（或临时高压）消防水的方式有独立高压（或临时高压）消防给水系统和区域或集中高压（或临时高压）给水系统和区域或集中高压（或临时高压）消防给水系统消防给水系统 （（3 3）） 按建筑高度分类按建筑高度分类5.3.1.2 5.3.1.2 消火栓给水系统水力计算消火栓给水系统水力计算 消火栓给水系统水力计算的主要任务消火栓给水系统水力计算的主要任务是根据规范规定的消防用水量及要求使用是根据规范规定的消防用水量及要求使用的水枪数量和水压确定管网的管径，系统的水枪数量和水压确定管网的管径，系统所需的水压，水池、水箱的容积和水泵的所需的水压，水池、水箱的容积和水泵的型号等。

型号等  1．水枪充实水柱长度计算R=Ld+Ls 2. 消火栓保护半径 消火栓保护半径按式（5-34）计算：3. 消火栓间距 4. 消火栓栓口处所需水压 5. 5. 消防水箱与消防水池计算消防水箱与消防水池计算6.6.消防水泵扬程消防水泵扬程7.7.减压计算减压计算8. 8. 消防管道水力计算原则消防管道水力计算原则5.3.2 5.3.2 自动喷水灭火系统管网及水力计算自动喷水灭火系统管网及水力计算5.3.2.1 5.3.2.1 自动喷水灭火系统的分类自动喷水灭火系统的分类 自动喷水灭火系统有湿式喷水灭火系自动喷水灭火系统有湿式喷水灭火系统、干式喷水灭火系统、干湿式喷水灭火统、干式喷水灭火系统、干湿式喷水灭火系统以及预作用喷水灭火系统系统以及预作用喷水灭火系统5.3.2.2 5.3.2.2 自动喷水灭火系统水力计算自动喷水灭火系统水力计算1 1．消防用水量及水压．消防用水量及水压2. 2. 管网水力计算管网水力计算 自动喷水灭火系统管网水力计算的目自动喷水灭火系统管网水力计算的目的在于确定管网各管段管径、计算管网所的在于确定管网各管段管径、计算管网所需的供水压力、确定高位水箱的设置高度需的供水压力、确定高位水箱的设置高度和选择消防水泵。

和选择消防水泵 （（1 1）作用面积法）作用面积法 作用面积法是作用面积法是《《自动喷水灭火系统设自动喷水灭火系统设计规范计规范》》（（GBJ84GBJ84—8585）推荐的计算方法推荐的计算方法 (2)(2)特性系数法特性系数法 特性系数法是从系统设计最不利点喷特性系数法是从系统设计最不利点喷头开始，沿程计算各喷头的压力、喷水量头开始，沿程计算各喷头的压力、喷水量和管段的累计流量、水头损失，直至某管和管段的累计流量、水头损失，直至某管段累计流量达到设计流量为止此后的管段累计流量达到设计流量为止此后的管段中流量不再累计，仅计算水头损失段中流量不再累计，仅计算水头损失 [ [例题例题5-3]5-3]某一某一7 7层办公楼，最高层喷头安层办公楼，最高层喷头安装标高装标高23.7m23.7m（一层地坪标高为（一层地坪标高为±0.00m±0.00m）喷头流量特性系数为喷头流量特性系数为0.1330.133，喷头处压力，喷头处压力为为0.1MPa0.1MPa，设计喷水强度为，设计喷水强度为6L/6L/（（minmin m2m2），作用面积为），作用面积为200m2200m2，形，形状为长方形，长边，短边为状为长方形，长边，短边为12m12m。

作用面作用面积内喷头数共积内喷头数共2020个，布置形式见图个，布置形式见图5-105-10所所示按作用面积法进行管道水力计算按作用面积法进行管道水力计算图图5-10 5-10 例题（系统图）例题（系统图）5.4 5.4 建筑内部热水管网建筑内部热水管网 5.4.1 5.4.1 热水供应系统分类、组成与供水方式热水供应系统分类、组成与供水方式5.4.1.1 5.4.1.1 分类与组成分类与组成 建筑内的热水供应按供水范围的大小，可建筑内的热水供应按供水范围的大小，可分为集中热水供应系统和局部热水供应系统分为集中热水供应系统和局部热水供应系统               室内热水系统主要由热媒系统（第一室内热水系统主要由热媒系统（第一循环系统）、热水供应系统（第二循环系循环系统）、热水供应系统（第二循环系统）及相关附件等组成统）及相关附件等组成       热媒系统即第一循环系统由热源、水热媒系统即第一循环系统由热源、水加热器和热媒管网组成热水供水系统即加热器和热媒管网组成热水供水系统即           第二循环系统由热水配水管网和回水第二循环系统由热水配水管网和回水管网组成。

管网组成 5.4.1.2 5.4.1.2 热水供水方式热水供水方式 热水供水方式按管网压力工况的特点热水供水方式按管网压力工况的特点可分为开式和闭式两类可分为开式和闭式两类 根据热水加热方式的不同有直接加热根据热水加热方式的不同有直接加热和间接加热之分和间接加热之分 根据热水管网设置循环管网的方式不根据热水管网设置循环管网的方式不同，有全循环式、半循环、无循环热水供同，有全循环式、半循环、无循环热水供水方式之分水方式之分 根据热水配水管网水平干管的位置不根据热水配水管网水平干管的位置不同，还有下行上给供水方式和上行下给的同，还有下行上给供水方式和上行下给的供水方式供水方式5.4.2 5.4.2 热水系统管网计算热水系统管网计算5.4.2.1 5.4.2.1 热水用水定额、水质及水温热水用水定额、水质及水温5.4.2.2 5.4.2.2 热水供应系统附件计算热水供应系统附件计算5.4.2.3 5.4.2.3 耗热量计算耗热量计算 设计小时热水量是耗热量计算的基础设计小时热水量是耗热量计算的基础。

集中热水系统的设计小时耗热量应根据小集中热水系统的设计小时耗热量应根据小时热水量和冷、热水温差计算确定，见式时热水量和冷、热水温差计算确定，见式（（5-615-61）：）： 5.4.2.4 5.4.2.4 热水贮水与加热计算热水贮水与加热计算 热水贮水器容积计算热水贮水器容积计算 （（1 1）根据供热曲线和耗热曲线计算）根据供热曲线和耗热曲线计算 （（2 2）集中热水供应系统中，当小时供）集中热水供应系统中，当小时供热量等于设计小时耗热量时，热水贮水器热量等于设计小时耗热量时，热水贮水器的贮水容积可按经验计算决定的贮水容积可按经验计算决定 （（3 3）集中热水供应系统，如采用半即）集中热水供应系统，如采用半即热式加热器，且蒸汽量随时满足要求，并热式加热器，且蒸汽量随时满足要求，并设有自动温装置，可不设热水贮水器设有自动温装置，可不设热水贮水器 水加热器计算水加热器计算 常用水加热器分为常用水加热器分为2 2类即容积式水加热器与类即容积式水加热器与快速热交换器，其中快速热交换器又有水快速热交换器，其中快速热交换器又有水—水水快速热交换器和汽快速热交换器和汽—水快速热交换器。

水快速热交换器 容积式水加热器计算包括容积的计算和加容积式水加热器计算包括容积的计算和加热盘管的计算，前者可按前述的热水贮水器容热盘管的计算，前者可按前述的热水贮水器容积计算方法决定，后者可依据传热学中相关知积计算方法决定，后者可依据传热学中相关知识进行计算识进行计算 5.4.2.5 5.4.2.5 热水管网水力计算热水管网水力计算 本节主要介绍第二循环管网本节主要介绍第二循环管网 室内热水管道即第二循环管网的计算可以分为室内热水管道即第二循环管网的计算可以分为二部分，即热水配水管道与热水回水管道的计算二部分，即热水配水管道与热水回水管道的计算 1.1.热水配水管道计算热水配水管道计算 热水配水管道计算的内容为确定管径和所需总热水配水管道计算的内容为确定管径和所需总水压水压. . 2. 2.热水回水管道计算热水回水管道计算 热水回水管道计算的目的主要决定回水管径热水回水管道计算的目的主要决定回水管径 ，，在自然循环热水管中，看其能否产生自然循环在在自然循环热水管中，看其能否产生自然循环。

在机械循环热水管网中，便于选定循环水泵机械循环热水管网中，便于选定循环水泵 （（1 1）自然循环热水管网）自然循环热水管网 1 1）自然循环作用水头）自然循环作用水头 如图如图5-135-13所示的上行下给式热水管网，不论所示的上行下给式热水管网，不论其环路多少，其自然循环作用水头为选择最不利其环路多少，其自然循环作用水头为选择最不利环路按（环路按（6-556-55）式进行计算）式进行计算 对图对图5-145-14所示的下行上给式热水管网，所示的下行上给式热水管网，其自然循环作用水头按（其自然循环作用水头按（5-825-82）式计算）式计算2 2）循环流量）循环流量图5-15 上行下给式热水管网 图5-16 下行上给式热水管网 循环流量计算图 循环流量计算图 （（2 2）机械循环热水管网）机械循环热水管网 1)1)全日循环全日循环 全日机械循环与自然循环的计算方法全日机械循环与自然循环的计算方法大致相同，也要先求出热水管网各管段的大致相同，也要先求出热水管网各管段的热损失、各管段循环流量和最不利环路的热损失、各管段循环流量和最不利环路的循环水头损失。

然后再按下述方法计算循循环水头损失然后再按下述方法计算循环水泵流量和扬程环水泵流量和扬程    qVb≥qVx+qVf  ≥ 3 3）自然循环水头损失）自然循环水头损失 H H= =HpHp+ +HhHh+ +HjHj 4 4）形成自然循环（属第二循环管网）的）形成自然循环（属第二循环管网）的条件条件 自然循环的作用水头应有一定的富余安全自然循环的作用水头应有一定的富余安全量，形成自然循环的条件为：量，形成自然循环的条件为： P P≥1.35≥1.35H H 2) 2)定时循环定时循环 定时循环按下式计算定时循环按下式计算 qVqVb b≥(2≥(2～～4)4)V V H Hb≥b≥HpHp+ +HhHh+ +HjHj   （（3 3）水头损失即能量损失平衡）水头损失即能量损失平衡 在多环路热水管网计算中，务使各环路的在多环路热水管网计算中，务使各环路的水头损失大致相等，是热水管网循环管路计算水头损失大致相等，是热水管网循环管路计算中的重要一环。

中的重要一环 （（4 4）循环水泵工作时管网阻力情况）循环水泵工作时管网阻力情况图5-17 循环水泵设在回水管上的沿程阻力损失第第6 6章章 气体流动及其网路气体流动及其网路 6.1 6.1 通风空调管路通风空调管路  6.1.1 6.1.1 气体输配管网型式与装置气体输配管网型式与装置6.1.1.1 6.1.1.1 通风空调工程的空气输配管网型式通风空调工程的空气输配管网型式 通风工程的主要任务是控制室内污染物和通风工程的主要任务是控制室内污染物和维持室内温湿度，保证良好的空气品质，并保维持室内温湿度，保证良好的空气品质，并保护大气环境护大气环境 通风工程通过室内外空气交换，排除室内通风工程通过室内外空气交换，排除室内的污染空气，将清洁的、具有一定温湿度（焓的污染空气，将清洁的、具有一定温湿度（焓或能量）的空气送入室内，使室内空气污染物或能量）的空气送入室内，使室内空气污染物浓度符合卫生标准，满足生产工艺和卫生要求浓度符合卫生标准，满足生产工艺和卫生要求 室内外空气交换主要由空气输配管网室内外空气交换主要由空气输配管网——风管系统承担。

风管系统承担 通风工程的风管系统分为两类：排风系统和通风工程的风管系统分为两类：排风系统和送风系统送风系统 排风系统的基本功能是排除室内的污染空气排风系统的基本功能是排除室内的污染空气如图如图6-16-1 送风系统的基本功能是将清洁空气送入室内送风系统的基本功能是将清洁空气送入室内如图如图6-26-2 图6-1 排风系统 图6-2 送风系统1-排风罩；2-风管；3-净化设备 1-新风口；2-进气处理设备；3-风机4-风机； 5-风帽 4-风管； 5-送风口               空调工程除了承担通风工程的主要任务外，增加了空调工程除了承担通风工程的主要任务外，增加了新的任务，即不论室外气象条件怎样变化，都要维持新的任务，即不论室外气象条件怎样变化，都要维持室内热环境的舒适性，或使室内热环境满足生产工艺室内热环境的舒适性，或使室内热环境满足生产工艺的要求因此空调系统具有两个基本功能，控制室内的要求因此空调系统具有两个基本功能，控制室内空气污染物浓度和热环境质量空气污染物浓度和热环境质量。

      在技术上，可由两个系统分别承担一个是控制室在技术上，可由两个系统分别承担一个是控制室内污染物浓度的新风（清洁的室外空气）系统，即通内污染物浓度的新风（清洁的室外空气）系统，即通风工程种的新风系统；另一个是控制室内热环境的系风工程种的新风系统；另一个是控制室内热环境的系统，例如降温或采暖的冷热水系统统，例如降温或采暖的冷热水系统        技术上也可由送风系统同时承担控制室内空气污技术上也可由送风系统同时承担控制室内空气污染物浓度和热环境质量两个任务染物浓度和热环境质量两个任务  图图6-3 6-3 空调送风系统空调送风系统1-1-新风口；新风口； 2-2-空调机；空调机； 3-3-风机；风机； 4-4-送风管；送风管； 5-5-送风口送风口 6-6-回风口；回风口；7 7、、8-8-回风管；回风管； 9-9-排风管；排风管；10-10-排风口排风口 如图如图6-36-3称为一次回风称为一次回风 其它几种常用的空调风系统有二次回风系其它几种常用的空调风系统有二次回风系统统﹑﹑双风道系统双风道系统﹑﹑变风量系统、定风量系统、变风量系统、定风量系统、变风量系统。

变风量系统 6.1.1.2 6.1.1.2 通风空调工程空气输配管网的装通风空调工程空气输配管网的装置及管件置及管件 通风空调工程中空气输配管网的装置及通风空调工程中空气输配管网的装置及管件有风口管件有风口﹑﹑风阀风阀﹑﹑三通三通﹑﹑弯头弯头﹑﹑变径（形）变径（形）管、空气处理设备等管、空气处理设备等6.1.2 6.1.2 通风管道阻力计算通风管道阻力计算6.1.2.1 6.1.2.1 通风管道的种类及风管材料通风管道的种类及风管材料 通风管道常采用的断面形式有圆形及通风管道常采用的断面形式有圆形及矩形民用建筑为了与建筑结构相配合多矩形民用建筑为了与建筑结构相配合多采用矩形的工业厂房的送排风系统的管采用矩形的工业厂房的送排风系统的管道多采用圆形的道多采用圆形的6.1.2.2 6.1.2.2 一般通风管道内的风速一般通风管道内的风速 可按表可按表6-26-2选用6.1.2.3 6.1.2.3 通风管道阻力计算通风管道阻力计算 通风管道内空气流动阻力由摩擦阻力通风管道内空气流动阻力由摩擦阻力和局部阻力两部分组成的。

和局部阻力两部分组成的 1 1．摩擦阻力．摩擦阻力 空气沿着断面不变的直管段中流动所空气沿着断面不变的直管段中流动所引起的能量损失称为摩擦阻力单位长度引起的能量损失称为摩擦阻力单位长度管段所产生的摩擦阻力称为单位摩擦阻力，管段所产生的摩擦阻力称为单位摩擦阻力，通常也称为摩阻，单位为通常也称为摩阻，单位为Pa/mPa/m 对于圆形通风管道的单位摩擦阻力，对于圆形通风管道的单位摩擦阻力，可按下式计算：可按下式计算：图图6-4 6-4 薄钢板风管的比摩阻线解图薄钢板风管的比摩阻线解图图图6-5 6-5 风道粗糙度的修正系数风道粗糙度的修正系数 2 2．局部阻力．局部阻力 通风管道是由各种不变断面的直管段通风管道是由各种不变断面的直管段和许多局部构件所组成的局部构件种类和许多局部构件所组成的局部构件种类较多，如弯头，渐扩管和渐缩管，三通管，较多，如弯头，渐扩管和渐缩管，三通管，调节阀以及各种送、回风口等空气流过调节阀以及各种送、回风口等空气流过这些局部构件所产生的集中能量损失即为这些局部构件所产生的集中能量损失即为局部阻力局部阻力。

局部阻力可按下式计算：局部阻力可按下式计算：3 3．通风管道全部阻力．通风管道全部阻力 通风管道的全部阻力等于各管段的摩通风管道的全部阻力等于各管段的摩擦阻力和局部阻力之和即：擦阻力和局部阻力之和即：  4 4．通风管道的计算．通风管道的计算 风道计算的目的主要是根据输送的空气量来风道计算的目的主要是根据输送的空气量来确定风道断面尺寸和选择合理的局部构件，计算通确定风道断面尺寸和选择合理的局部构件，计算通风系统的总阻力，然后选择合适的通风机风系统的总阻力，然后选择合适的通风机 通风管道的计算方法很多，只介绍假定速度法通风管道的计算方法很多，只介绍假定速度法 一般通风管道计算可按以下步骤进行一般通风管道计算可按以下步骤进行 ① ①根据风管平剖面布置图绘制出通风管道系统根据风管平剖面布置图绘制出通风管道系统图，标出设备及局部管件的位置以及道断面和流图，标出设备及局部管件的位置以及道断面和流量不变为原则把通风管道系统分成若干个单独管段，量不变为原则把通风管道系统分成若干个单独管段，并编号，标出各管段的长度（一般以两管件中心线并编号，标出各管段的长度（一般以两管件中心线长度计算）和风量。

长度计算）和风量 ② ②选择风管内的空气流速（见表选择风管内的空气流速（见表6-26-2）确定风管）确定风管断面 ③ ③根据各管段的风量和所确定的风管断面尺寸计根据各管段的风量和所确定的风管断面尺寸计算最不利环路（一般是部件最多，管道最长，风量较算最不利环路（一般是部件最多，管道最长，风量较大的环路）的摩擦阻力和局部阻力大的环路）的摩擦阻力和局部阻力 ④ ④并联风管阻力计算，要求各并联支管段之间的并联风管阻力计算，要求各并联支管段之间的阻力差值，一般送排风系统不大于阻力差值，一般送排风系统不大于15%15%当不可能通当不可能通过改变分支管道断面尺寸来达到阻力平衡要求时，则过改变分支管道断面尺寸来达到阻力平衡要求时，则可利用风阀进行调节可利用风阀进行调节 ⑤ ⑤最后求得所设计的通风系统的总阻力通风系最后求得所设计的通风系统的总阻力通风系统的总阻力除通风管道的全部阻力外，还应当包括空统的总阻力除通风管道的全部阻力外，还应当包括空气通过设备（如空气处理及净化设备等）阻力气通过设备（如空气处理及净化设备等）阻力 【【例例6-36-3】】有一排风系统，如图有一排风系统，如图6-76-7。

全部全部为钢板制作的圆形风道，各管段的风量和为钢板制作的圆形风道，各管段的风量和长度均注于图中，矩形伞形排风罩的扩散长度均注于图中，矩形伞形排风罩的扩散角分别为角分别为30°30°、、60°60°，吸入三通分支管的，吸入三通分支管的夹角设计为夹角设计为30°30°，系统排出空气的平均温，系统排出空气的平均温度为度为30°30°，试确定此系统的风道断面及系，试确定此系统的风道断面及系统的阻力统的阻力 图 6-7 6.1.3 6.1.3 均匀送风管道设计计算均匀送风管道设计计算6.1.3.1 6.1.3.1 均匀送风管道的设计原理均匀送风管道的设计原理 空气在风管内流动时，其静压垂直作用空气在风管内流动时，其静压垂直作用于管壁如果在风管的侧壁开孔，由于孔口于管壁如果在风管的侧壁开孔，由于孔口内外存在静压差，空气会按垂直于管壁的方内外存在静压差，空气会按垂直于管壁的方向从孔口流出静压差产生的流速为：向从孔口流出静压差产生的流速为：空气在风管内的流速为：               孔口出流方向：孔口出流方向：       孔口出流与风管轴线间的夹角孔口出流与风管轴线间的夹角α（出流角）（出流角）孔口实际流速：孔口实际流速： 孔口流出风量孔口流出风量： qV 0＝3600μf 图6-8 侧孔出流状态图 图6-9 从条缝口吹出和吸入的速度分布 要实现均匀送风，可采取以下措施：要实现均匀送风，可采取以下措施： ① ①送风管断面积送风管断面积F F和孔口面积和孔口面积f f0 0不变时，管内静不变时，管内静压会不断增大，可根据静压变化，在孔口设置不同压会不断增大，可根据静压变化，在孔口设置不同的阻体，使不同的孔口具有不同的阻力。

的阻体，使不同的孔口具有不同的阻力 ② ②孔口面积孔口面积f f0 0和和μμ值不变时，可采用锥形风管值不变时，可采用锥形风管改变送风管断面积，使管内静压基本保持不变改变送风管断面积，使管内静压基本保持不变 ③ ③送风管断面积送风管断面积F F及孔口及孔口μμ值不变时，可根据管值不变时，可根据管内静压变化，改变孔口面积内静压变化，改变孔口面积f f0 0 ④ ④增大送风管断面积增大送风管断面积F F，减小孔口面积，减小孔口面积f f0 0图图6-10 6-10 实现均匀送（排）风的方式实现均匀送（排）风的方式6.1.3.2 6.1.3.2 实现均匀送风的基本条件实现均匀送风的基本条件①①保持各侧孔静压相等保持各侧孔静压相等②②保持各侧孔流量系数相等保持各侧孔流量系数相等③③增大出流角增大出流角αα 6.1.3.3 6.1.3.3 侧孔送风时的通路（直通部分）局侧孔送风时的通路（直通部分）局部阻力系数和侧孔局部阻力系数（或流量系部阻力系数和侧孔局部阻力系数（或流量系数）数） 通常把侧孔送风的均匀送风管看作是支通常把侧孔送风的均匀送风管看作是支管长度为零的三通，当空气从侧孔送出时，管长度为零的三通，当空气从侧孔送出时，产生两部分局部阻力，即直通部分的局部阻产生两部分局部阻力，即直通部分的局部阻力和侧孔流出时的局部阻力。

力和侧孔流出时的局部阻力 【【例例6-76-7】】 如图如图6-136-13所示总风量为所示总风量为8000m3/h8000m3/h的圆的圆形均匀送风管道，采用形均匀送风管道，采用8 8个等面积的侧孔送风，个等面积的侧孔送风，孔间距为孔间距为1.5m1.5m试确定其孔口面积、各断面直试确定其孔口面积、各断面直径及总阻力径及总阻力 图6-13 均匀送风管道6.2 6.2 气力输送系统的设计计算气力输送系统的设计计算 6.2.1 6.2.1 气固两相流的特征气固两相流的特征 气力输送是一种利用气流输送物料的气力输送是一种利用气流输送物料的输送方式当管道中的气流遇到物料的阻输送方式当管道中的气流遇到物料的阻碍时，其动压将转化成静压，推动物料在碍时，其动压将转化成静压，推动物料在管内输送管内输送 气力输送系统设计计算的基本顺序如下：气力输送系统设计计算的基本顺序如下： ① ①根据工艺要求确定输料量（生产率）：根据工艺要求确定输料量（生产率）： ② ②根据物料性质和输送条件，确定气力输根据物料性质和输送条件，确定气力输送方式和主要部件、设备的型式；送方式和主要部件、设备的型式； ③ ③布置管路，绘制系统图；布置管路，绘制系统图； ④ ④根据物料性质、气力输送方式等确定料根据物料性质、气力输送方式等确定料气比（混合比）、输送风速；气比（混合比）、输送风速； ⑤ ⑤计算输送风量，确定管径和主要设备；计算输送风量，确定管径和主要设备； ⑥ ⑥计算系统的压力损失；计算系统的压力损失； ⑦ ⑦选择风机。

选择风机 在气力输送系统中，固体物料和气体介在气力输送系统中，固体物料和气体介质在管道内形成两相流动，影响气力输送技质在管道内形成两相流动，影响气力输送技术经流性能的因素：术经流性能的因素： 1. 1. 物料的悬浮速度物料的悬浮速度 2. 2. 两相流中物料的运动状态两相流中物料的运动状态 3 3．两相流的阻力特征．两相流的阻力特征6.2.2 6.2.2 气力输送系统设计的主要参数气力输送系统设计的主要参数1.1.输送风速输送风速2.2.物料速度和速比物料速度和速比3.3.料气比料气比6.2.3 6.2.3 气力输送系统的阻力计算气力输送系统的阻力计算1.1.喉管或吸嘴的阻力喉管或吸嘴的阻力2.2.空气和物料加速阻力空气和物料加速阻力3.3.物料的悬浮阻力物料的悬浮阻力4.4.物料的提升阻力物料的提升阻力5.5.输料管的摩擦阻力输料管的摩擦阻力 输料管的摩擦阻力包括气流的阻力和输料管的摩擦阻力包括气流的阻力和物料颗粒引起的附加阻力两部分物料颗粒引起的附加阻力两部分 气流的阻力气流的阻力物料颗粒引起的阻力物料颗粒引起的阻力6.6.弯管阻力弯管阻力7.7.分离器阻力分离器阻力8.8.其他部件的阻力其他部件的阻力  [ [例例6-8]6-8]某厂铸造车间决定采用低压吸送式气某厂铸造车间决定采用低压吸送式气力送砂，其系统图力送砂，其系统图6-166-16所示。

要求输料量所示要求输料量（新砂）（新砂）qmlqml=11000kg/h=11000kg/h（（3.05kg/s3.05kg/s），已知），已知物料密度物料密度=2650kg/m3=2650kg/m3，输料管倾角，输料管倾角7070º，车间，车间内空气温度内空气温度22℃22℃下面通过计算确定该系统下面通过计算确定该系统的管径、设备规格和阻力的管径、设备规格和阻力 图图6-16 6-16 低压吸送式气力送砂系统图低压吸送式气力送砂系统图 9. 9. 气力输送系统的管道布置气力输送系统的管道布置 ① ①布置生产工艺时，要为气力输送创造条布置生产工艺时，要为气力输送创造条件，尽量缩小输送距离和提升速度；件，尽量缩小输送距离和提升速度； ② ②管路尽量简单，避免支路叉道；管路尽量简单，避免支路叉道； ③ ③减少弯管数量，采用较大的曲率半径；减少弯管数量，采用较大的曲率半径； ④ ④避免管道由水平弯向垂直，以降低阻力，避免管道由水平弯向垂直，以降低阻力，减少局部磨损，防止物料沉积减少局部磨损，防止物料沉积 ⑤ ⑤喉管后的直管长度应小于（喉管后的直管长度应小于（1515～～2020））d d，，使物料顺利加速。

使物料顺利加速6.3 6.3 燃气管网水力计算基础燃气管网水力计算基础6 6．．3 3．．1 1 水力计算基本公式水力计算基本公式1 1．对于高中压燃气管道．对于高中压燃气管道 2 2．对于低压管道．对于低压管道6 6．．3 3．．2 2 摩阻系数摩阻系数λλ­ 摩阻系数摩阻系数λλ值的确定与燃气管道的材值的确定与燃气管道的材料（管壁粗糙度）、管道连接方式和燃气料（管壁粗糙度）、管道连接方式和燃气在管道内的流动情况等因素有关在管道内的流动情况等因素有关 确定摩阻系数确定摩阻系数λλ一般用雷诺数一般用雷诺数ReRe来判来判定6 6．．3 3．．4 4 燃气管道水力计算图燃气管道水力计算图图6-17 高压燃气管道水力计算图图图6-18 6-18 中压燃气管道水力计算图中压燃气管道水力计算图图图6-19 6-19 低压燃气管道水力计算图低压燃气管道水力计算图图图6-20 6-20 户内人工燃气管道水力计算图户内人工燃气管道水力计算图（（ρ0 ρ0 =1kg/m3 =1kg/m3 ，， 0 0 =25×10-6m2/s=25×10-6m2/s））6 6．．3 3．．6 6 局部阻力局部阻力 燃气在管道内流动，除了克服长度阻燃气在管道内流动，除了克服长度阻力而消耗能量外，管道中的配件，如弯头、力而消耗能量外，管道中的配件，如弯头、三通、阀门等也需要消耗一部分能量。

因三通、阀门等也需要消耗一部分能量因为这部分能量消耗于管道部件的局部处，为这部分能量消耗于管道部件的局部处，所以称为局部阻力所以称为局部阻力 消耗在局部阻力的压力损失，可用下消耗在局部阻力的压力损失，可用下式求得：式求得：6 6．．3 3．．8 8 管道的当量管径和当量长度管道的当量管径和当量长度 1 1．低压管当量管径的换算．低压管当量管径的换算 2 2．低压管当量长度的计算．低压管当量长度的计算 3 3．高、中压管道当量管径和当量长．高、中压管道当量管径和当量长度的计算度的计算6 6．．3 3．．9 9 燃气管道总压力和压力降分配燃气管道总压力和压力降分配1 1．低压管网允许压力降的选择．低压管网允许压力降的选择2 2．高、中压管网的压力降选择．高、中压管网的压力降选择 6 6．．3 3．．10 10 管道计算管道计算 1 1．高中压干管计算．高中压干管计算 （（1 1）单根管道的计算，）单根管道的计算， 高压干管与中压干管高压干管与中压干管的设计程序相同一般设计程序包括下列内容：的设计程序相同。

一般设计程序包括下列内容： ① ①己知输送的燃气流量，管道长度，始、终己知输送的燃气流量，管道长度，始、终点压力，进行管径计算；点压力，进行管径计算； ② ②己知管径，管道长度，始、终点压力，进己知管径，管道长度，始、终点压力，进行通过能力的计算；行通过能力的计算； ③ ③己知输送的燃气流量、管道长、管径、起己知输送的燃气流量、管道长、管径、起点或终点压力，进行终点或始点压力的计算点或终点压力，进行终点或始点压力的计算 [ [例例6-9]6-9]如图如图6-236-23所示，所示，A A为燃气厂，为燃气厂，B B、、C C、、D D为为沿途输出，沿途输出，ABAB点距离为点距离为3 3公里；公里；BCBC点距离为点距离为2km2km，，CDCD点距离为点距离为2.22.2公里B B点输出点输出10000m3/h10000m3/h，，C C点输出点输出15000 m3/h15000 m3/h，，D D点输出点输出20000 m3/h20000 m3/h自自A A点以点以2×105 Pa2×105 Pa绝对压力输出燃气，送到绝对压力输出燃气，送到D D点点的压力保持的压力保持1.5×105 Pa1.5×105 Pa绝对压力，当燃气对空绝对压力，当燃气对空气相对密度为气相对密度为0.550.55时，求时，求A A、、D D间的铸管管径。

间的铸管管径图图6-23 6-23 中压干管计算中压干管计算 [ [例例6-12] 6-12] 如图如图6-266-26所示，管道的始点压力为所示，管道的始点压力为2.5×105 Pa2.5×105 Pa（绝对），终点压力为（绝对），终点压力为1.5×105 1.5×105 PaPa（绝对），燃气的相对密度为（绝对），燃气的相对密度为0.550.55，求直径，求直径为为50cm50cm，，40 cm40 cm，，30 cm30 cm，长度为，长度为0.5km0.5km，，0.8 km0.8 km，，0.5km0.5km的燃气通过能力的燃气通过能力图6-26 不同管径管道的流量计算 [ [例例6-20]6-20]试做六层住宅楼的室内燃气管道的试做六层住宅楼的室内燃气管道的水力计算，燃气管道的布置见图水力计算，燃气管道的布置见图6-346-34室内燃室内燃气管道平面图，和图气管道平面图，和图6-366-36管道系统图，每家管道系统图，每家用户装双眼灶一台，额定热负荷用户装双眼灶一台，额定热负荷3.5×2kw3.5×2kw，，燃气热值为燃气热值为18000kJ/m318000kJ/m3，燃气密度，燃气密度ρ′ρ′=0.45kg/m3=0.45kg/m3，运动粘度，运动粘度γγ=25×10-=25×10-6m2/s6m2/s。

图6-34 室内燃气管道平面图一层平面图；（b）二层平面图图图6­36 管道系统图管道系统图第第7 7章章 其他管网系统其他管网系统7.1 7.1 压缩空气管网压缩空气管网 压缩空气管网系统由压缩空气站、压缩空气管网系统由压缩空气站、室外压缩空气管路、车间入口装置及车间室外压缩空气管路、车间入口装置及车间内部压缩空气管路等四部分组成内部压缩空气管路等四部分组成 7.1.1 7.1.1 压缩空气消耗量压缩空气消耗量单台设备平均消耗量与最大消耗量的关系单台设备平均消耗量与最大消耗量的关系最大计算消耗量最大计算消耗量图图7 7－－1 1 设备同时使用系数设备同时使用系数 7.1.2 7.1.2 压缩空气管网系统设计容量的确定压缩空气管网系统设计容量的确定 对压缩空气管网系统设计容量的确定方对压缩空气管网系统设计容量的确定方法有三种：法有三种： 1. 1. 用平均消耗量总和为依据进行设计用平均消耗量总和为依据进行设计 2. 2. 用最大消耗量为依据进行设计用最大消耗量为依据进行设计 3. 3. 以主要用气设备的最大计算消耗量以主要用气设备的最大计算消耗量VjVj，，加上其余用气设备的平均消耗量加上其余用气设备的平均消耗量∑∑V0V0为依据进为依据进行设计行设计 7.1.3 7.1.3 压缩空气管网系统压缩空气管网系统 压缩空气的管网系统是指室外空气管压缩空气的管网系统是指室外空气管道系统和室内空气管道系统。

道系统和室内空气管道系统 图7-2 树枝状管道系统图7-3 辐射状管网系统图图7-4 7-4 双树枝状管网系统双树枝状管网系统图图7-5 7-5 环状管网系统环状管网系统7.2 7.2 其它消防系统管网其它消防系统管网 7.2.1 7.2.1 泡沫灭火系统泡沫灭火系统 泡沫消防灭火系统一般包括泡沫灭火泡沫消防灭火系统一般包括泡沫灭火系统和消防冷却给水系统两部分系统和消防冷却给水系统两部分 泡沫消防灭火系统有液上喷射和液下泡沫消防灭火系统有液上喷射和液下喷射两大类喷射两大类 按型式分有固定式泡沫灭火系统、半按型式分有固定式泡沫灭火系统、半固定式灭火系统和移动式泡沫灭火系统固定式灭火系统和移动式泡沫灭火系统 图图7-6 7-6 空气泡沫产生器示意图空气泡沫产生器示意图 泡沫灭火系统消防用水的给水计算如下：泡沫灭火系统消防用水的给水计算如下： （（1 1）灭火用水量）灭火用水量 （（2 2）冷却用水量）冷却用水量 冷却用水总量＝燃烧油罐冷却用水总量＝燃烧油罐+ +邻近油罐邻近油罐冷却用水量冷却用水量+ +其它冷却用水量其它冷却用水量 （（3 3）泡沫灭火消防用水总量）泡沫灭火消防用水总量 消防用水总量消防用水总量= =灭火用水总量灭火用水总量+ +冷却用冷却用水总量水总量7.2.2 7.2.2 二氧化碳灭火系统二氧化碳灭火系统图7-7 二氧化碳灭火系统示意图7.2.3 7.2.3 卤代烷灭火系统卤代烷灭火系统 卤代烷灭火系统是利用卤代烷灭火剂卤代烷灭火系统是利用卤代烷灭火剂对燃烧反应的抑制作用，中断燃烧，达到对燃烧反应的抑制作用，中断燃烧，达到灭火的目的。

灭火的目的 卤代烷是由以卤素原子取代烷烃分子卤代烷是由以卤素原子取代烷烃分子中的部分氢原子或全部氢原子后得到的一中的部分氢原子或全部氢原子后得到的一类有机化合物的总称类有机化合物的总称 目前最常用的卤代烃灭火剂有二氟一目前最常用的卤代烃灭火剂有二氟一氯一溴甲烷、三氟一溴甲烷、二氟二溴甲氯一溴甲烷、三氟一溴甲烷、二氟二溴甲烷和四氟二溴乙烷烷和四氟二溴乙烷 7.3 7.3 制冷工艺管道制冷工艺管道 7.3.17.3.1制冷工艺管道的特征制冷工艺管道的特征 在空调工程中，和室内空调热（冷）负在空调工程中，和室内空调热（冷）负荷平衡的冷（热）量输入主要有两种途径荷平衡的冷（热）量输入主要有两种途径 一是由冷热水机组制取满足空调要求温一是由冷热水机组制取满足空调要求温度的冷媒水，通过冷媒水的输配管网，把冷度的冷媒水，通过冷媒水的输配管网，把冷量送到各个用冷末端；量送到各个用冷末端； 另一种是采取制冷剂在用冷末端直接蒸另一种是采取制冷剂在用冷末端直接蒸发，为空调用户提供冷量发，为空调用户提供冷量 7.3.2 7.3.2 管径的确定方法管径的确定方法①根据制冷剂流量计算管道内径②根据制冷量计算管道内径 〔〔例例7-27-2〕〕有一空调用制冷系统，采用有一空调用制冷系统，采用R22R22为制为制冷剂，其制冷量为冷剂，其制冷量为20kW20kW，在冷凝温度为，在冷凝温度为35℃35℃，蒸发温度为，蒸发温度为5℃5℃工况条件下工作（工况条件下工作（qvqv＝＝4060kJ/m34060kJ/m3，＝，＝18.73kg/m318.73kg/m3），吸气管直管），吸气管直管线长线长1515米，且有米，且有90°90°弯头弯头3 3只，截止球阀只，截止球阀2 2只，只，取回气管道内制冷剂流速为取回气管道内制冷剂流速为10m/s10m/s，试确定，试确定其回气管道的管内直径。

其回气管道的管内直径 〔〔例例7-37-3〕〕某某R134aR134a制冷系统，其冷凝温度为制冷系统，其冷凝温度为40℃40℃，液管流动阻力，液管流动阻力12.5kPa12.5kPa，若液管需，若液管需升高升高6 6米，求防止产生闪发气体所需最小米，求防止产生闪发气体所需最小过冷度第第8 8章章 泵、风机与管网系统匹配泵、风机与管网系统匹配 8.1 8.1 管网系统压力分布及管路管网系统压力分布及管路性能曲线性能曲线 8.1.1 8.1.1 管路特性曲线管路特性曲线 所谓管路特性曲线，就是管路中通过的流所谓管路特性曲线，就是管路中通过的流量与管路系统的压头之间的关系曲线量与管路系统的压头之间的关系曲线 图8-1 泵的输水系统 列出从吸入容器液面列出从吸入容器液面1-11-1与输入容器液面与输入容器液面2-22-2流动过程的伯努利方程流动过程的伯努利方程完成输水过程，所需的水泵扬程：完成输水过程，所需的水泵扬程：图图8-2 8-2 开式输水管路性能曲线开式输水管路性能曲线 图图8-3 8-3 通风管路性能曲线通风管路性能曲线 8.1.2 8.1.2 泵、风机与管网匹配的工作点泵、风机与管网匹配的工作点图8-4 离心泵的工作点 〔〔例例8-18-1〕〕 某水泵输水系统如图（某水泵输水系统如图（9-19-1）所示。

所示已知输水量已知输水量qVqV＝＝0.04m30.04m3／／s s，吸水池液面到高，吸水池液面到高位水池的几何高度差位水池的几何高度差HzHz＝＝10m10m，管路总水头损，管路总水头损失失hl1-2hl1-2＝＝28m28m，今欲用转速，今欲用转速n n＝＝950r950r／／minmin的水的水泵输水，已知该水泵的泵输水，已知该水泵的qVqV－－H H性能曲线如图性能曲线如图9-59-5所示试问：所示试问：(1) (1) 水泵工作点的参数？水泵工作点的参数？(2) (2) 该该泵能否满足输水要求？泵能否满足输水要求？图图8-5 8-5 管路性能曲线与工作点管路性能曲线与工作点8.1.3 8.1.3 运行工况的稳定性运行工况的稳定性 图8-6 泵性能曲线呈驼峰形的运行工况 图8-7 管路性能曲线与泵性能曲线相切  对于具有驼峰形性能曲线的泵、风机而言，对于具有驼峰形性能曲线的泵、风机而言，在其压头峰值点的右侧区间运行时，设备的工作在其压头峰值点的右侧区间运行时，设备的工作状态能自动地与管网的工作状态保持平衡，稳定状态能自动地与管网的工作状态保持平衡，稳定工作，我们把这一稳定的区间称为稳定工作区。

工作，我们把这一稳定的区间称为稳定工作区而在压头特性曲线峰值的左侧区域运行时，设备而在压头特性曲线峰值的左侧区域运行时，设备的工作状态不能稳定，因而此区域为非稳定工作的工作状态不能稳定，因而此区域为非稳定工作区因此在设备选型时，要避免发生这样的情况因此在设备选型时，要避免发生这样的情况 泵或风机的最佳工作区是指其运行在既泵或风机的最佳工作区是指其运行在既稳定又经济的工作区域一般将设备最高效稳定又经济的工作区域一般将设备最高效率的率的9090％～％～100100％范围内的区域作为最佳工％范围内的区域作为最佳工作区泵、风机性能表上给出的工况点，都作区泵、风机性能表上给出的工况点，都处于最佳工作区，按其性能表上给出的性能处于最佳工作区，按其性能表上给出的性能选用设备都是合理的选用设备都是合理的8.1.4 8.1.4 泵与风机的喘振及其预防泵与风机的喘振及其预防 当泵或风机在非稳定工作区运行时，当泵或风机在非稳定工作区运行时，可能出现一会儿由泵或风机输出流体，一可能出现一会儿由泵或风机输出流体，一会儿流体由管网中向泵或风机内部倒流的会儿流体由管网中向泵或风机内部倒流的现象，由于该现象出现时叶片受到突变负现象，由于该现象出现时叶片受到突变负荷而产生强烈的振动和噪声，专业中称之荷而产生强烈的振动和噪声，专业中称之为为“喘振喘振”现象。

现象  从理论上讲，喘振的发生应具备三个条件：从理论上讲，喘振的发生应具备三个条件： 泵与风机具有驼峰形性能曲线，并在不泵与风机具有驼峰形性能曲线，并在不稳定工况区运行；稳定工况区运行； 管路中具有足够的容积和输水管中存有管路中具有足够的容积和输水管中存有空气；空气； 整个系统的喘振频率与机组的旋转频率整个系统的喘振频率与机组的旋转频率重叠，发生共振重叠，发生共振 喘振的防治方法有：喘振的防治方法有： ① ①应尽量避免设备在非稳定区工作，应尽量避免设备在非稳定区工作， ② ②采用旁通或放空法采用旁通或放空法 ③ ③增速节流法增速节流法 ④ ④在管路布置方面，应尽量避免压出管路在管路布置方面，应尽量避免压出管路内积存空气内积存空气 ⑤ ⑤在运行中，当多台泵或风机并联时，如在运行中，当多台泵或风机并联时，如果负荷减小，则应尽量提前减少投运的设备台果负荷减小，则应尽量提前减少投运的设备台数，以保证运行设备容量与负荷在较接近的情数，以保证运行设备容量与负荷在较接近的情况下工作。

况下工作 8.1.5 8.1.5 系统效应的影响系统效应的影响 所谓系统效应，是指泵、风机进出口所谓系统效应，是指泵、风机进出口与管网系统连接方式，对泵、风机的性能与管网系统连接方式，对泵、风机的性能特性产生的影响通常，接入管网系统风特性产生的影响通常，接入管网系统风机的风压及流量都不同程度地低于风机的机的风压及流量都不同程度地低于风机的理论计算值和生产厂给出的风机特性曲线理论计算值和生产厂给出的风机特性曲线值，这种现象称作系统效应值，这种现象称作系统效应 (1)(1)入口的系统效应入口的系统效应图8-9 不同连接风机入口的气流示意图（a）圆形弯管；（b）矩形弯管；（c）进口风箱图图8-10 8-10 系统效应影响风机性能示意图系统效应影响风机性能示意图（（2 2）出口系统效应的影响）出口系统效应的影响图8-11 接不同长度出口管道的系统效应8.1.6 8.1.6 泵或风机联合运行及工况分析泵或风机联合运行及工况分析1. 1. 泵与风机联合运行泵与风机联合运行 图8-13 两台泵和风机的并联 图8-14 两台泵和风机的串联 并联常用于以下情况：并联常用于以下情况： ① ①当用户需要大流量，而大流量的泵或当用户需要大流量，而大流量的泵或风机制造困难或造价较高时；风机制造困难或造价较高时； ② ②由于外界需要大幅度的流量变化，为由于外界需要大幅度的流量变化，为发挥泵与风机的经济效益，使其在高效率范发挥泵与风机的经济效益，使其在高效率范围内工作，并可用增减运行台数调节时；围内工作，并可用增减运行台数调节时； ③ ③保证不间断供水保证不间断供水( (气气) )的要求，作为检的要求，作为检修及事故备用时；修及事故备用时； ④ ④在单机运行虽能满足流量要求，但多在单机运行虽能满足流量要求，但多台并联运行时的效率比单台运行效率高时。

台并联运行时的效率比单台运行效率高时              串联运行常用于以下情况：串联运行常用于以下情况：       ①①当单台泵或风机不能提供所需的较当单台泵或风机不能提供所需的较高扬程或风压时；高扬程或风压时；      ②②在改建或扩建的管路系绕中，由于在改建或扩建的管路系绕中，由于阻力增加较大，需要提供较大的扬程或风阻力增加较大，需要提供较大的扬程或风压时2. 2. 并联运行工况分析并联运行工况分析（（1 1）作图法）作图法( (图解法图解法) )图8-15 两台同性能单机并联运行工况分析图图8-16 8-16 两台不同性能单机并联运行工况分析两台不同性能单机并联运行工况分析 （（2 2）数学法）数学法( (数解法数解法) )对水泵为：对水泵为：H H＝＝HxHx－－SxqV2 SxqV2 对风机为；对风机为；p p＝＝pxpx－－SpxqV2SpxqV2 3. 3. 串联运行工况分析串联运行工况分析图8-17两台单机串联运行工况分析8.2 8.2 管网系统的压力分布管网系统的压力分布 8.2.1 8.2.1 管网压力分布图的作用及绘制方法管网压力分布图的作用及绘制方法 经过管网系统的水力计算和分析，可以确经过管网系统的水力计算和分析，可以确定管网中各管段的流量、流速、压力损失，以定管网中各管段的流量、流速、压力损失，以及管网的管路特性。

在实际管网设计中，管网及管网的管路特性在实际管网设计中，管网系统的压力分布情况对各用户流量值的分析和系统的压力分布情况对各用户流量值的分析和确定，循环水泵和风机等流体机械的选择，系确定，循环水泵和风机等流体机械的选择，系统内各装置的耐压要求等，即泵与风机等流体统内各装置的耐压要求等，即泵与风机等流体机械和管网系统的匹配有着很大的影响机械和管网系统的匹配有着很大的影响 从管网系统的压力分布状况也可以判断整从管网系统的压力分布状况也可以判断整个实际管网是否安全可靠，运行合理个实际管网是否安全可靠，运行合理 对管网压力分布图的绘制简单介绍如下： ① 将总流能量方程式转换成压力水头高度的表示形式 ②具体绘制的步骤： a、沿流体总流方面画一条水平基准线0－0，作为相对零水头线； b、绘出总流的中心线，各断面的中心到基准线的高度就是该断面的位置水头，所以总流中心线即为总流的位置水头线 c、计算出断面1-1上的总水头H1-1和从1-1到断面2-2间的水头损失hl1-2，由式（8－17）确定断面2-2上的总水头H2-2 d、以此方法沿流体总流方向向下游推进，可确定出所有流体断面的总水头。

8.2.2 8.2.2 液体管网系统的压力分布液体管网系统的压力分布 在液体管网系统中，由于管网本身的在液体管网系统中，由于管网本身的特性和所连接的用户位置高度对流体的流特性和所连接的用户位置高度对流体的流量、压力、温度等要求各有不同，在管网量、压力、温度等要求各有不同，在管网设计时，必须对整个管网系统的压力状况设计时，必须对整个管网系统的压力状况进行综合评价进行综合评价                压力水头线图可直观地反映管网和各用户压力水头线图可直观地反映管网和各用户的压力状况，通过管网的实际水头线图分析，的压力状况，通过管网的实际水头线图分析，可提出保证系统安全可靠的技术措施；可得出可提出保证系统安全可靠的技术措施；可得出系统在运行调节或发生故障时的压力状况，有系统在运行调节或发生故障时的压力状况，有利于系统的安全运行因此，画压力水头线图利于系统的安全运行因此，画压力水头线图是液体流体管网，特别是热水管网的设计和运是液体流体管网，特别是热水管网的设计和运行管理的重要依据所以掌握各种管网系统的行管理的重要依据所以掌握各种管网系统的压力水头线图的绘制，掌握工况特征分析方法压力水头线图的绘制，掌握工况特征分析方法很有必要。

很有必要8.2.2.18.2.2.1热水管网系统的压力状况要求热水管网系统的压力状况要求 ① ①热水管网内任何一点的热水不能产热水管网内任何一点的热水不能产生汽化 ② ②热水管网内任何一点的压力均不应热水管网内任何一点的压力均不应超过系统中所有设备、管件的允许压力超过系统中所有设备、管件的允许压力 ③ ③热水管网任何一点的压力，无论管热水管网任何一点的压力，无论管网是否处于运行，不得小于网是否处于运行，不得小于5kPa5kPa的表压力的表压力值，以免空气进入系统值，以免空气进入系统 ④ ④热水管网提供的供回水压差，应满热水管网提供的供回水压差，应满足用户所需的作用压头值热水管网当采足用户所需的作用压头值热水管网当采用间接连接系统时，一级管网的供回水压用间接连接系统时，一级管网的供回水压差，应满足换热站内系统和设备的总压力差，应满足换热站内系统和设备的总压力损失，二级管网的供回水压差应满足用户损失，二级管网的供回水压差应满足用户系统与散热器等总压力损失系统与散热器等总压力损失 8.2.2.2 8.2.2.2 热水管网系统的压力水头线图绘制热水管网系统的压力水头线图绘制 压力水头线图绘制的具体步骤为：压力水头线图绘制的具体步骤为： ① ①建立坐标系。

建立坐标系 ② ②静压水头线，是指当循环水泵停止运行静压水头线，是指当循环水泵停止运行时，热水管网中各点压头的连接线，静压水头时，热水管网中各点压头的连接线，静压水头线是一条水平线，线是一条水平线， ③ ③回水管的动压水头线，是循环水泵运行回水管的动压水头线，是循环水泵运行中回水管上各点的压力连线中回水管上各点的压力连线 ④ ④供水管动压水头线是循环水泵运行中供供水管动压水头线是循环水泵运行中供水管上各点的压力水头连线水管上各点的压力水头连线  〔〔例例8-28-2〕〕 有一供热系统，管网平面图见图有一供热系统，管网平面图见图8 8－－1818所示，其供水温度所示，其供水温度120℃120℃，回水温度，回水温度80℃80℃，用户，用户E E、、F F、、D D的热负荷分别为的热负荷分别为3.35GJ/h3.35GJ/h、、4.19GJ/h4.19GJ/h、、2.51GJ/h2.51GJ/h，建筑物地，建筑物地面标高分别为面标高分别为-1m-1m、、+1m+1m、、+2.5m+2.5m，建筑物标，建筑物标高分别为高分别为19m19m、、20m20m、、22.5m22.5m，热用户内部阻，热用户内部阻力均为力均为△△P P＝＝50kPa50kPa，水力计算结果见表，水力计算结果见表8 8－－2 2 ，试画出压力水头线图，并判断外设热水管，试画出压力水头线图，并判断外设热水管网系统的设计是否合理。

网系统的设计是否合理 图图8 8－－18 18 热水管网平面布置图热水管网平面布置图 图图8 8－－19 19 热水管网压力水头线图热水管网压力水头线图 8.2.2.3 8.2.2.3 热水管网系统的定压热水管网系统的定压 对热水管网系统，为了保证系统的安全可对热水管网系统，为了保证系统的安全可靠性，如前面所述，在制订系统水压图时，无靠性，如前面所述，在制订系统水压图时，无论系统是否运行必须满足下列条件：论系统是否运行必须满足下列条件： ① ①与热水管网直接连接的用户，在系统内与热水管网直接连接的用户，在系统内最底层的散热器等设备所承受的静水压力，应最底层的散热器等设备所承受的静水压力，应不超过这些设备的承压能力；不超过这些设备的承压能力； ② ②在供水管网及与它连接的用户系统内任在供水管网及与它连接的用户系统内任何一点的压力，应不低于该水温下的汽化压力；何一点的压力，应不低于该水温下的汽化压力； ③ ③系统的静压要大于或等于系统最高点与系统的静压要大于或等于系统最高点与热力站热力站( (或热源或热源) )的标高差加上高温水的汽化压的标高差加上高温水的汽化压力，为安全起见，一般加上力，为安全起见，一般加上3030～～50Pa50Pa的富裕值；的富裕值； ④ ④回水管的压力水头都必须高于用户系统回水管的压力水头都必须高于用户系统的充水高度，以防系统倒空而吸入空气，破坏的充水高度，以防系统倒空而吸入空气，破坏正常运行和腐蚀管道。

正常运行和腐蚀管道 保持定压点压力恒定的定压方式有高位膨保持定压点压力恒定的定压方式有高位膨胀水箱、补充水泵、气体加压罐等方法，各有胀水箱、补充水泵、气体加压罐等方法，各有其控制压力的特点和适合的应用场合其控制压力的特点和适合的应用场合 ① ①用开式高位膨胀水箱以保持系统的静压用开式高位膨胀水箱以保持系统的静压 图8－20 高位膨胀水箱定压示意1－高位膨胀水箱 2－循环水泵 3－换热器 4－热用户 ② ②补给水泵补水定压补给水泵补水定压a a、利用压力调节阀维持定压、利用压力调节阀维持定压 图8－21 压力调节阀维持定压补水泵连续补水定压示意1－补给水箱 2－补给水泵 3－泵后压力调节阀4－循环水泵 5－换热器 6－安全阀 7－热用户b b、利用水泵变频调速定压、利用水泵变频调速定压 图8－22 水泵变频调速定压示意1－换热器 2－循环水泵 3－补给水泵 4－压力变送器 5－变频调速器 6－用户 7－补给水箱 8－安全阀 9－逆止阀c c、补给水泵间歇补水定压、补给水泵间歇补水定压 图8－23 补给水泵间歇补水定压示意 1－补给水箱 2－循环水泵 3－安全阀 4－换热器 5－循环水泵 6－电接点压力表 7－用户d d、定压点设在旁通管处的补给水泵定压、定压点设在旁通管处的补给水泵定压 图8－24 定压点设在旁通管处的补给水泵定压示意1－加热装置（锅炉或换热器） 2－管网循环水泵 3－泄水调节阀 4－压力调节阀 5－补给水泵 6－补给水箱 7－用户          ③③利用自动稳压补水。

利用自动稳压补水  ④④利用气体加压罐定压利用气体加压罐定压 图8-25 利用气体加压罐定压示意1－氮气瓶 2－减压阀 3－排气阀 4－水位控制器 5－氮气罐 6－热水锅炉 7、8－供回水管总阀 9－除污器 10－管网循环水泵 11－补给水泵 12－排水电磁阀 13－补给水箱8.2.38.2.3气体管网系统的压力分布气体管网系统的压力分布图8－27 包括沿程阻力、局部阻力和管道内动力机械的通风管网系统的压力分布 （（1 1）讨论气体吸入管段的压力分布讨论气体吸入管段的压力分布 （（2 2）讨论气体排出管段的压力分布讨论气体排出管段的压力分布 ①①风机的风压风机的风压pfpf等于风机进、出口的全压差，等于风机进、出口的全压差， ② ②风机吸入段的全压和静压均为负值，在风机入风机吸入段的全压和静压均为负值，在风机入口处负压最大；风机压出段的全压和口处负压最大；风机压出段的全压和 静压一般情况静压一般情况下均是正值，在风机出口正压最大下均是正值，在风机出口正压最大 ③ ③各并联支管的阻力总是相等。

各并联支管的阻力总是相等 ④ ④压出段上点压出段上点9 9的静压出现负值是由于断面的静压出现负值是由于断面9 9收缩收缩得很小，使流速大大增加，当动压大于全压时，该处得很小，使流速大大增加，当动压大于全压时，该处的静压出现负值的静压出现负值 8.3 8.3 管网系统的工况调节管网系统的工况调节  8.3.1 8.3.1 管网系统的水力工况分析管网系统的水力工况分析 引起这些运行工况偏离的原因很多，大致引起这些运行工况偏离的原因很多，大致可归纳为几种：可归纳为几种： ① ①选用的泵或风机等动力源设备和设计值选用的泵或风机等动力源设备和设计值不同，在选型时，所选的泵或风机的型号、规不同，在选型时，所选的泵或风机的型号、规格、配用的电机和皮带轮等发生变化，动力源格、配用的电机和皮带轮等发生变化，动力源的性能参数也将跟着发生变化；的性能参数也将跟着发生变化； ② ②选用的管材和制作风管板材的实际表面选用的管材和制作风管板材的实际表面粗糙度和设计不符，改变了管网系统的沿程阻粗糙度和设计不符，改变了管网系统的沿程阻力值；力值；               ③③管网系统在安装实施中，受到建筑物管网系统在安装实施中，受到建筑物的结构、室内装潢要求等条件限制，管道的的结构、室内装潢要求等条件限制，管道的走向要求改变；为避免管道间的相互碰撞，走向要求改变；为避免管道间的相互碰撞，管道需增加弯道等，使管网系统的管道长度、管道需增加弯道等，使管网系统的管道长度、流通面积发生变化，弯头、三通等管配件增流通面积发生变化，弯头、三通等管配件增减，造成管网系统的实际沿程阻力和局部阻减，造成管网系统的实际沿程阻力和局部阻力均偏离了设计值，管网内各并联支路的阻力均偏离了设计值，管网内各并联支路的阻抗发生了变化；抗发生了变化；       ④④施工质量和系统调试质量也影响着管施工质量和系统调试质量也影响着管网系统的运行工况。

网系统的运行工况                由流体力学可知，在串联管路中，串联管路由流体力学可知，在串联管路中，串联管路的总阻抗是各串联管段的阻抗之和的总阻抗是各串联管段的阻抗之和 在并联管路中，并联管路的总阻抗和各并在并联管路中，并联管路的总阻抗和各并联分支管路的阻抗以如下关系成立联分支管路的阻抗以如下关系成立                串联管路和各串联管段间的流量是相同的，串联管路和各串联管段间的流量是相同的，其关系为：其关系为：并联管路和各并联分支管路间的流量关系为：并联管路和各并联分支管路间的流量关系为： 根据上述计算公式，可以算出管网系统压根据上述计算公式，可以算出管网系统压力分布、各管段的阻抗和流量值，以及整个管力分布、各管段的阻抗和流量值，以及整个管网系统的流量和总阻抗网系统的流量和总阻抗8.3.2 8.3.2 泵与风机的工况调节泵与风机的工况调节8.3.2.1 8.3.2.1 改变泵与风机本身性能曲线的方法改变泵与风机本身性能曲线的方法1 1．入口导流器调节．入口导流器调节图8-28 （a）轴向导流器 （b）径向导流器（a） （b） 图8-29 简易导流器 2 2．改变转速的调节．改变转速的调节图8-30 改变转速工况调节 改变转速通常有两个途径：改变转速通常有两个途径： 一是借助偶合器实现转速变化；一是借助偶合器实现转速变化； 二是改变原动机二是改变原动机( (常为电动机常为电动机) )转速来实现。

转速来实现 3 3．其它调节方法．其它调节方法 如切削水泵叶轮调节等如切削水泵叶轮调节等 8.3.2.2. 8.3.2.2. 进行管路的阻抗调整进行管路的阻抗调整1 1．节流调节．节流调节①①出口端节流调节出口端节流调节 图8-31 改变管路特性曲线工况调节②②入口端节流调节入口端节流调节 图8-32 入口端节流 2 2．管路调整．管路调整 ① ①根据正常工况下的流量和压降，求出管根据正常工况下的流量和压降，求出管网的干管和各分支管路及用户系统的阻抗；网的干管和各分支管路及用户系统的阻抗； ② ②根据对管网系统的水力工况要求，确定根据对管网系统的水力工况要求，确定某管段或某分支管路的调节量然后根据管网某管段或某分支管路的调节量然后根据管网系统中各管段和分支管路的连接方式，利用串、系统中各管段和分支管路的连接方式，利用串、并联管路的阻抗计算公式，逐步求出水力工况并联管路的阻抗计算公式，逐步求出水力工况改变后整个管网系统的阻抗值；改变后整个管网系统的阻抗值； ③ ③根据算得的管网系统总阻抗值，利用前根据算得的管网系统总阻抗值，利用前面介绍过的计算法或图解法求出管网系统水力面介绍过的计算法或图解法求出管网系统水力工况改变后的系统总流量。

工况改变后的系统总流量 ④ ④根据串、并联管路流量分配计算公式，根据串、并联管路流量分配计算公式，分布求出管网系统水力工况变化后各分支管路分布求出管网系统水力工况变化后各分支管路的流量；的流量； ⑤ ⑤确定管网系统水力工况变化后，系统内确定管网系统水力工况变化后，系统内新的压力分布状况新的压力分布状况例：网路在正常工况时水压图和各热用户的流例：网路在正常工况时水压图和各热用户的流量如图所示如关闭热用户量如图所示如关闭热用户3 3，试求其它，试求其它各热用户的流量及其水力失调程度各热用户的流量及其水力失调程度 〔〔例例8-38-3〕〕有一管网系统其构成如图有一管网系统其构成如图8-338-33所所示，正常工作时的压降和流量已知，管网示，正常工作时的压降和流量已知，管网系统所选水泵的性能曲线较平坦试分析系统所选水泵的性能曲线较平坦试分析该管网系统当某分支管路的阻抗调整时，该管网系统当某分支管路的阻抗调整时，管网系统的水力工况变化状况管网系统的水力工况变化状况 图图8-33 8-33 管网系统构成示意图管网系统构成示意图 3 3．管网的水力稳定性．管网的水力稳定性 管网系统的水力稳定可有效地避免或减少管网系统的水力稳定可有效地避免或减少管网系统受水力失调的作用而产生的不利影响。

管网系统受水力失调的作用而产生的不利影响所以管网系统的设计，应考虑采取措施降低可所以管网系统的设计，应考虑采取措施降低可能发生的水力失调度，特别是在管网系统的运能发生的水力失调度，特别是在管网系统的运行中，对那些需经常调整的分支管路进行流量行中，对那些需经常调整的分支管路进行流量调整时，其余分支管路的流量不发生较大的变调整时，其余分支管路的流量不发生较大的变化，仍保持在原来水平，管网系统保持本身流化，仍保持在原来水平，管网系统保持本身流量稳定的能力，称为管网的水力稳定性量稳定的能力，称为管网的水力稳定性  通常管网的水力稳定性用分支管路规定流通常管网的水力稳定性用分支管路规定流量量qV igqV ig和管网系统水力工况变动后可能达到和管网系统水力工况变动后可能达到的最大流量的最大流量qV imaxqV imax的比值的比值yiyi来衡量 8.4 8.4 泵与风机的选用和安装泵与风机的选用和安装 8.4.1 8.4.1 常用泵的性能及选用原则常用泵的性能及选用原则 工程中常用的泵有：单级单吸离心泵、工程中常用的泵有：单级单吸离心泵、单级双吸离心泵、多级离心泵、管道泵等。

单级双吸离心泵、多级离心泵、管道泵等这些都属于离心泵这些都属于离心泵 由于电动机与泵的连接方式不同又有由于电动机与泵的连接方式不同又有直接耦合式、皮带传动式、直连式等直接耦合式、皮带传动式、直连式等图图8-34 8-34 三种类型泵的三种类型泵的性能特点示意性能特点示意 图图8-35 8-35 泵的综合性能泵的综合性能示意图示意图8.4.2 8.4.2 常用风机的性能及适用范围常用风机的性能及适用范围 一般建筑工程中常用的通风机，按其工作一般建筑工程中常用的通风机，按其工作原理主要可分为离心式和轴流式两大类原理主要可分为离心式和轴流式两大类 8.4.3 8.4.3 泵、风机的选用原则泵、风机的选用原则 1. 1. 确定设备类型确定设备类型 首先明确工程对泵或风机的要求，取首先明确工程对泵或风机的要求，取得对设备的用途和使用条件等方面的资料，得对设备的用途和使用条件等方面的资料，作为依据选定设备类型作为依据选定设备类型  2. 2.确定选用依据确定选用依据 根据工程实际最不利工况的要求，通过根据工程实际最不利工况的要求，通过水力计算，确定工况最大流量水力计算，确定工况最大流量qVmaxqVmax和最高扬和最高扬程程HmaxHmax。

然后，考虑计算中的误差及管路泄然后，考虑计算中的误差及管路泄漏等未预见因素分别加上漏等未预见因素分别加上1010％～％～1515％的安％的安全系数，即全系数，即 qVqV＝＝(1.1(1.1～～1.15) qVmax1.15) qVmax H H＝＝(1.1(1.1～～1.15)Hmax1.15)Hmax  3. 3.确定设备的型号、大小及台数确定设备的型号、大小及台数 泵或风机的类型确定之后，根据已知泵或风机的类型确定之后，根据已知的流量、扬程的流量、扬程( (或压头或压头) )及管道水力计算，及管道水力计算，在泵或风机的在泵或风机的qVqV－－H H性能曲线综合图性能曲线综合图( (见附见附录录 ) )上绘出管路性能曲线上绘出管路性能曲线 根据管路性能曲线与根据管路性能曲线与qVqV－－H H性能曲线性能曲线的相交情况，确定所需泵或风机的型号和的相交情况，确定所需泵或风机的型号和台数然后，再查单台设备的性能曲线图台数然后，再查单台设备的性能曲线图或表，确定该选定设备的转速、功率、效或表，确定该选定设备的转速、功率、效率以及配套电机的功率和型号。

率以及配套电机的功率和型号 4 4．选配电动机及传动部件或风机转向及出．选配电动机及传动部件或风机转向及出口位置口位置 采用泵与风机的性能表选机时，在性能表上采用泵与风机的性能表选机时，在性能表上附有电机功率及型号和传动部件型号时，可一并附有电机功率及型号和传动部件型号时，可一并选用 图图8-368-36离心式通风机出风口位置离心式通风机出风口位置（（a a）右转风机；（）右转风机；（b b）左转风机）左转风机图8-37 轴流式通风机出风口位置 5 5．其它注意事项：．其它注意事项： ① ①当选水泵时，应注意防止当选水泵时，应注意防止“气蚀气蚀”现象发现象发生 ② ②对非样本规定条件下的流体参数的换算：对非样本规定条件下的流体参数的换算： ③ ③尽量选用容量较大的水泵，一般容量较大尽量选用容量较大的水泵，一般容量较大的水泵效率较高；的水泵效率较高； ④ ④在选用设备时，应使其工作点处于其在选用设备时，应使其工作点处于其qVqV－－H H性能曲线下降段的高效区域性能曲线下降段的高效区域 ⑤ ⑤选择风机时，应根据管路布置及连接要求选择风机时，应根据管路布置及连接要求确定风机叶轮的旋转方向及出风口位置。

确定风机叶轮的旋转方向及出风口位置  〔〔例例8 8－－4 4〕〕 某空气调节系统需要自冷水箱向某空气调节系统需要自冷水箱向空气处理室供水，最低水温为空气处理室供水，最低水温为10℃10℃，要求供，要求供水量为水量为24m324m3／／h(h(日用水量变化不大日用水量变化不大) )，几何扬，几何扬水高度为水高度为6.2m6.2m，空气处理室喷嘴前应保证，空气处理室喷嘴前应保证16.5m16.5m的压头经计算得知供水管路损失为的压头经计算得知供水管路损失为5.8m5.8m为了便于系统随时启动，故将水泵装为了便于系统随时启动，故将水泵装设在冷水箱之下试选择水泵设在冷水箱之下试选择水泵 〔〔例例9 9－－5 5〕〕某供水管网系统，已知泵站吸水井某供水管网系统，已知泵站吸水井最低水位到管网中最不利点地形高差为最低水位到管网中最不利点地形高差为2m2m，管，管网要求的服务水头为网要求的服务水头为16m16m最高时用水量最高时用水量qVmax=836LqVmax=836L／／s s，假设用水量最大时泵站内水，假设用水量最大时泵站内水头损失为头损失为2m2m，输水管水头损失为，输水管水头损失为1.5m1.5m，配水管，配水管网水头损失为网水头损失为10.3m10.3m，且知该供水系统平均日，且知该供水系统平均日平均时用水量为平均时用水量为416L/s416L/s，试进行水泵站选泵设，试进行水泵站选泵设计。

计图图8-38 8-38 应用应用qVqV—H H性能曲线综合图选泵性能曲线综合图选泵 〔〔例例8 8－－6 6〕〕某地大气压为某地大气压为98.07kPa98.07kPa，输送温，输送温度为度为70℃70℃的空气，风量为的空气，风量为6650m3/h6650m3/h，管道，管道阻力为阻力为195mmH2O195mmH2O，试选用合适的风机及其，试选用合适的风机及其配用电机配用电机8.5 8.5 泵与风机的安装与运行泵与风机的安装与运行  8.5.1 8.5.1 泵的汽蚀与吸上真空度泵的汽蚀与吸上真空度1 1．汽蚀现象及其对水泵工作的影响．汽蚀现象及其对水泵工作的影响(1)(1)汽蚀现象汽蚀现象 (2)(2)汽蚀对泵工作的影响汽蚀对泵工作的影响 汽蚀造成的结果汽蚀造成的结果 ① ①材料破坏材料破坏 ② ②噪声和振动噪声和振动 ③ ③性能下降性能下降  2 2．汽蚀余量和安装高度．汽蚀余量和安装高度 （（1 1）几何安装）几何安装( (吸水吸水) )真空高度真空高度HgHg 离心泵不能自吸，即无干吸能力，所以离心泵不能自吸，即无干吸能力，所以在启动时必须先将泵壳内部和吸入管中充满在启动时必须先将泵壳内部和吸入管中充满液体，运转后才能在一定的高度吸入液体，液体，运转后才能在一定的高度吸入液体，这个高度称为泵的几何安装高度。

这个高度称为泵的几何安装高度 图图8-42 8-42 离心泵的几何安装高度离心泵的几何安装高度 泵的几何安装高度泵的几何安装高度HgHg与液面压力与液面压力papa、入口压、入口压力力psps、入口平均速度、入口平均速度 s s以及吸入管路中的流动损以及吸入管路中的流动损失失h hl l有关有关 （（2 2）吸上真空高度（吸入口压强水头））吸上真空高度（吸入口压强水头）Hs Hs  （（3 3）允许几何安装高度）允许几何安装高度[Hg][Hg]与允许吸上真空与允许吸上真空高度高度[Hs][Hs]之间的关系之间的关系①①泵的允许几何安装高度泵的允许几何安装高度[H[Hg g] ]，应以水泵样本，应以水泵样本中给出的允许吸上真空高度中给出的允许吸上真空高度[H[Hs s] ]减去泵吸入口减去泵吸入口的速度头的速度头和吸入管路的流动损失和吸入管路的流动损失h hl l ②②为了提高水泵允许的几何安装高度，应该为了提高水泵允许的几何安装高度，应该尽量减小尽量减小和和h hl l  （（4 4）汽蚀余量）汽蚀余量 ΔhrΔhr 汽蚀余量是用来表示泵汽蚀性能的参汽蚀余量是用来表示泵汽蚀性能的参数，有资料也称其为净正吸入压头数，有资料也称其为净正吸入压头（（NPSHNPSH），汽蚀余量又分为有效的汽蚀余），汽蚀余量又分为有效的汽蚀余量量ΔheΔhe和必需的汽蚀余量和必需的汽蚀余量ΔhrΔhr。

图图8-43 8-43 离心泵内的压力变化离心泵内的压力变化 （（5 5）有效汽蚀余量）有效汽蚀余量ΔheΔhe和必需汽蚀余量和必需汽蚀余量ΔhrΔhr的关系的关系 由以上分析可知，必需汽蚀余量是标志由以上分析可知，必需汽蚀余量是标志泵本身汽蚀性能的基本参数，与吸入管路装泵本身汽蚀性能的基本参数，与吸入管路装置条件无关，置条件无关，ΔhrΔhr越小，说明泵本身的抗汽越小，说明泵本身的抗汽蚀性能越好因此，要提高泵的抗汽蚀性能，蚀性能越好因此，要提高泵的抗汽蚀性能，就要使就要使ΔhrΔhr减小有效汽蚀余量标志泵在使减小有效汽蚀余量标志泵在使用时的装置汽蚀性能，为了避免发生汽蚀，用时的装置汽蚀性能，为了避免发生汽蚀，就必须提高就必须提高ΔheΔhe （（6 6）汽蚀余量）汽蚀余量ΔhΔh和允许吸上真空高和允许吸上真空高度度[Hs][Hs]的关系的关系  8.5.2 8.5.2泵与风机的安装泵与风机的安装 1.1.泵的安装泵的安装图8-44 灌注式吸入管路示意图 2. 2.泵与管路系统的连接泵与管路系统的连接 ① ①对吸入管段即使工作介质不污染、不对吸入管段即使工作介质不污染、不汽化，也必须保证不漏气。

汽化，也必须保证不漏气 ② ②在吸入管路的水平管段应有大于在吸入管路的水平管段应有大于0.0050.005的反向找坡的反向找坡 ③ ③吸水口应在最低水位时的淹没深度不吸水口应在最低水位时的淹没深度不小于小于0.50.5～～1.0 m1.0 m多台水泵在相近的取水口多台水泵在相近的取水口取水时，吸水口之间的距离不得小于吸水管取水时，吸水口之间的距离不得小于吸水管管径的管径的1.51.5～～2.02.0倍                ④④吸入式管段当水泵从压水管引水启动吸入式管段当水泵从压水管引水启动时，吸水管应装底阀，底阀采用水下式，装时，吸水管应装底阀，底阀采用水下式，装于吸水管的末端于吸水管的末端        ⑤⑤泵的压出管路不允许液体倒流，应在泵的压出管路不允许液体倒流，应在泵的压出管上设置止回阀，止回阀置于泵与泵的压出管上设置止回阀，止回阀置于泵与管路截止阀之间，便于维修管路截止阀之间，便于维修        ⑥⑥对水泵的压出管路除了要求牢固和不对水泵的压出管路除了要求牢固和不漏水外，在适当的位置应设法兰接口，便于漏水外，在适当的位置应设法兰接口，便于拆装和检修。

拆装和检修 3. 3.风机的安装与风管连接风机的安装与风管连接 ①①由于风机的使用目的、要求和位置不同，风机的由于风机的使用目的、要求和位置不同，风机的形式、风口位置也各不相同，在安装前应检查核对风机形式、风口位置也各不相同，在安装前应检查核对风机的机件是否完整，各机件联结是否紧密，转动部分是否的机件是否完整，各机件联结是否紧密，转动部分是否灵活，叶轮与机壳的旋转方向是否一致，风机的外壳、灵活，叶轮与机壳的旋转方向是否一致，风机的外壳、叶轮、吸气短管是否有损伤等如发现有问题或损伤的叶轮、吸气短管是否有损伤等如发现有问题或损伤的风机要修复或更换风机要修复或更换 ② ②风机的进口应尽量让气流均匀进入叶轮，均匀地风机的进口应尽量让气流均匀进入叶轮，均匀地充满叶轮的进口截面对需变径的风机进、出口，避免充满叶轮的进口截面对需变径的风机进、出口，避免采用突扩管和突缩管，尽可能采用角度较小的变径管采用突扩管和突缩管，尽可能采用角度较小的变径管  ③③风机出口需设置调节风阀，位置应在风机出口管风机出口需设置调节风阀，位置应在风机出口管路一个叶轮直径以外，这样可以减小压头损失。

路一个叶轮直径以外，这样可以减小压头损失 ④ ④当风机输送会产生凝结水的潮湿空气或风机在室当风机输送会产生凝结水的潮湿空气或风机在室外使用时，在风机的底部应装一个放水阀或存水弯管，外使用时，在风机的底部应装一个放水阀或存水弯管，以排除积水以排除积水 ⑤ ⑤风机与风管的连接，不要让空气在方向和速度上风机与风管的连接，不要让空气在方向和速度上产生突然变化，不允许将管道重量加在风机壳体上产生突然变化，不允许将管道重量加在风机壳体上 ⑥ ⑥对用皮带轮传动的风机，在安装时要注意两皮带对用皮带轮传动的风机，在安装时要注意两皮带轮外侧面必须成一直线否则应调整电动机的安装位置轮外侧面必须成一直线否则应调整电动机的安装位置对联轴器直接传动的风机，安装时应特别注意主轴与电对联轴器直接传动的风机，安装时应特别注意主轴与电动机轴的同心度动机轴的同心度 8.5.3 8.5.3泵与风机的运行泵与风机的运行1.1.泵与风机的运行泵与风机的运行（（1 1）起动前的准备）起动前的准备 (2)(2)运行中应注意的事项运行中应注意的事项 2.2.常见故障的分析与排除常见故障的分析与排除第第9 9章章 管网水力计算的管网水力计算的 计算机方法计算机方法 9.1 9.1 图论基础图论基础 9.1.19.1.1图的概念图的概念图9-1 图的概念 若集合若集合G G=(=(V V, , E E, ,ΦΦ) )，其中，其中 a) a) V V={={v v1,1,v v2,2,…，，v vm}m}是点的有穷非空是点的有穷非空集合，称为图集合，称为图G G的节点集合。

的节点集合 b)b) E E={={e e1,1,e e2,2,…，，e en}n}是图是图G G的连线的集的连线的集合 c)c)ΦΦ是从是从E E到到V V中的有序或无序偶对所中的有序或无序偶对所组成的集合映射组成的集合映射 则称其为一个图则称其为一个图 9.1.2 9.1.2 图的矩阵表示图的矩阵表示9.1.2.1 9.1.2.1 图的邻接矩阵图的邻接矩阵 一个图一个图G G的结构，可以完全由结点之的结构，可以完全由结点之间的邻接关系来描述，这种关系可以通过间的邻接关系来描述，这种关系可以通过一个矩阵来给出一个矩阵来给出图图 9-3 9-3 图图 9-49-4图图9-5 9-5 有权图与多重图有权图与多重图 9.1.2.2 9.1.2.2 图的关联矩阵图的关联矩阵 一个图一个图G G＝＝( (V V，，E E）的邻接矩阵）的邻接矩阵A A（（G G），），通过给出结点间邻接关系的信息，描述了通过给出结点间邻接关系的信息，描述了图图G G的结构。

如果给出了有向图的结构如果给出了有向图G G的结点与的结点与弧间的关联关系，图弧间的关联关系，图G G也完全被确定也完全被确定图图 9-69-6 9.1.2.4 9.1.2.4 关联矩阵与回路矩阵的关系关联矩阵与回路矩阵的关系 基本关联基本关联BKBK（（G G）矩阵与独立回路矩阵）矩阵与独立回路矩阵CfCf（（G G）均具有重要作用基本关联矩阵）均具有重要作用基本关联矩阵BKBK（（G G）反映了节点与分支的关联关系，我）反映了节点与分支的关联关系，我们可以通过基本关联们可以通过基本关联BKBK（（G G）得出与节点相）得出与节点相关联的各分支的流量和节点流量之间的关系；关联的各分支的流量和节点流量之间的关系；而矩阵而矩阵CfCf（（G G）既反映了分支与独立回路的）既反映了分支与独立回路的关系，又能将分支上的管段压力损失转化为关系，又能将分支上的管段压力损失转化为独立回路上的压力损失闭合差因此，独立回路上的压力损失闭合差因此，CfCf（（G G）矩阵与）矩阵与BKBK（（G G）矩阵是同等重要的二）矩阵是同等重要的二个基本矩阵个基本矩阵9.2 9.2 管网水力计算及水力工况管网水力计算及水力工况计算机分析计算机分析 9.2.1 9.2.1 流体输配管网的基础参数流体输配管网的基础参数9.2.1.1 9.2.1.1 沿线（途泄）流量沿线（途泄）流量 在城市管网中，任一管段的流量由两在城市管网中，任一管段的流量由两部分组成：一部分是该管段配给的沿线流部分组成：一部分是该管段配给的沿线流量，在工程中也称为途泄流量；另一部分量，在工程中也称为途泄流量；另一部分是通过该管段输送到以后管段的转输流量。

是通过该管段输送到以后管段的转输流量  9.2.1.2 9.2.1.2 节点流量节点流量 按照用户流量在全部干管上均匀分配的假定，求按照用户流量在全部干管上均匀分配的假定，求出的沿线流量是一种简化方法经过简化后，管段流出的沿线流量是一种简化方法经过简化后，管段流量还是沿线变化的，不便于在计算机上进行管网计算，量还是沿线变化的，不便于在计算机上进行管网计算，必须将沿线流量转化成节点流出的流量得出节点流必须将沿线流量转化成节点流出的流量得出节点流量后，管段中的流量不再沿线变化将沿线流量化成量后，管段中的流量不再沿线变化将沿线流量化成节点流量的方法是通过一个折算系数节点流量的方法是通过一个折算系数αα，把沿线流量，把沿线流量分成两部分，这两部分被人为地转移到管段两端的节分成两部分，这两部分被人为地转移到管段两端的节点上这样每个节点上的节点流量就是与节点相连的点上这样每个节点上的节点流量就是与节点相连的各管段沿线流量总和乘以折算系数各管段沿线流量总和乘以折算系数αα得到的结果得到的结果  【【例例9-69-6】】如图如图9-89-8所示的某城市小区的低压所示的某城市小区的低压燃气输送管网，由调压站供气，燃气对空气燃气输送管网，由调压站供气，燃气对空气相对密度为相对密度为0.550.55。

小区内居民用户的日用气小区内居民用户的日用气量为量为4m3/4m3/户，高峰途泄流量为户，高峰途泄流量为0.4m3/0.4m3/（（h*h*户）户）公建用气量如图中所示计算各节点流量公建用气量如图中所示计算各节点流量图图9-8 9-8 低压燃气管网负荷图低压燃气管网负荷图9.2.1.3 9.2.1.3 初摊管段计算流量初摊管段计算流量 在确定了节点流量后，根据节点流量在确定了节点流量后，根据节点流量和零速点，可按照初步拟定的燃气流向确和零速点，可按照初步拟定的燃气流向确定各管段的初摊管段计算流量定各管段的初摊管段计算流量 图图9-9 9-9 低压燃气管网图低压燃气管网图9.2.1.4 9.2.1.4 管径管径 根据气源点至各零速点的管道长度和根据气源点至各零速点的管道长度和管网的允许压力降值，求出单位长度的平管网的允许压力降值，求出单位长度的平均压力降，考虑到管道系统中局部阻力占均压力降，考虑到管道系统中局部阻力占沿程阻力的，结合管段计算流量，按下式沿程阻力的，结合管段计算流量，按下式可求出各管段的管径，然后将计算出的管可求出各管段的管径，然后将计算出的管径径d d化成标准管径。

化成标准管径 9.2.2 9.2.2 节点流量平衡方程节点流量平衡方程 管网实际流动情况应服从克契霍夫第管网实际流动情况应服从克契霍夫第一定律，就是通常所说的节点方程或连续一定律，就是通常所说的节点方程或连续方程：与任何节点关联的所有分支流量，方程：与任何节点关联的所有分支流量，其代数和等于该节点的流量节点流量平其代数和等于该节点的流量节点流量平衡方程可写成衡方程可写成 ＝＝q 用矩阵形式表示可写成为用矩阵形式表示可写成为 BkQ=q 图图9 9－－10 10 低压燃气管网计算图低压燃气管网计算图图图9-11 9-11 管网分支流量和压力损失管网分支流量和压力损失9.2.3 9.2.3 回路压力平衡方程回路压力平衡方程 管网实际流动按照契霍夫第二定律，管网实际流动按照契霍夫第二定律，即回路压力平衡方程：沿任一独立回路各即回路压力平衡方程：沿任一独立回路各管段压力降的代数和为零回路压力平衡管段压力降的代数和为零回路压力平衡方程可写成方程可写成 =0 9.2.4 9.2.4 泵与风机性能曲线的代数方程泵与风机性能曲线的代数方程 为了应用计算机处理泵与风机性能参为了应用计算机处理泵与风机性能参数，绘制性能曲线，需要确定泵与风机性数，绘制性能曲线，需要确定泵与风机性能参数的代数方程，以便将代数方程引入能参数的代数方程，以便将代数方程引入管网方程中进行管网计算。

性能曲线方程管网方程中进行管网计算性能曲线方程主要包括泵与风机的流量与扬程（风压）主要包括泵与风机的流量与扬程（风压）特性曲线、效率特性曲线、转速变换曲线特性曲线、效率特性曲线、转速变换曲线等9.2.5 9.2.5 流体输配管网中的流量分配规律流体输配管网中的流量分配规律9.2.5.1 9.2.5.1 复杂管网分支流量分配特征复杂管网分支流量分配特征图9-12 双回路流体管网              管网流动满足节点流量平衡定律时，管管网流动满足节点流量平衡定律时，管网的流量分配是使管网所消耗的能量为最网的流量分配是使管网所消耗的能量为最少当管网的结构和各分支的阻抗发生变少当管网的结构和各分支的阻抗发生变化时，管网的流量分配和能量消耗也将相化时，管网的流量分配和能量消耗也将相应改变9.2.5.2 9.2.5.2 单回路管网及流量的解析解单回路管网及流量的解析解图9-13 单回路管网 9.2.6 9.2.6 流体管网水力计算计算机分析步骤和流体管网水力计算计算机分析步骤和 实例实例9.2.6.1 9.2.6.1 计算方程组的建立计算方程组的建立 目前，管网解算的方法主要有回路方程法和节目前，管网解算的方法主要有回路方程法和节点方程法等。

回路方程法中普遍采用的是点方程法等回路方程法中普遍采用的是CrossCross迭代迭代法，法， CrossCross迭代法是以回路校正流量为未知变量，迭代法是以回路校正流量为未知变量，该方法比较简单、容易理解，以流体流动基本规律该方法比较简单、容易理解，以流体流动基本规律为依据，利用高斯－赛德尔迭代法逐次求解回路校为依据，利用高斯－赛德尔迭代法逐次求解回路校正流量，直得到其值满足精度为止，以获得接近方正流量，直得到其值满足精度为止，以获得接近方程组真实解的渐进流量节点方程法以根据节点流程组真实解的渐进流量节点方程法以根据节点流量平衡定律和阻力定律按节点列出节点压力方程，量平衡定律和阻力定律按节点列出节点压力方程，并在节点压力值附近将非线性方程组用台劳公式展并在节点压力值附近将非线性方程组用台劳公式展开为具有优势对称系数矩阵的线性方程组，然后用开为具有优势对称系数矩阵的线性方程组，然后用牛顿法迭代求解，直至满足精度为止牛顿法迭代求解，直至满足精度为止 9.2.6.2 9.2.6.2 网路求解计算步骤网路求解计算步骤①①选择独立回路选择独立回路②②计算网孔或回路的位压计算网孔或回路的位压③③风机或泵特性曲线的拟合风机或泵特性曲线的拟合④④赋流量的初值赋流量的初值⑤⑤迭代计算迭代计算⑥⑥计算固定流量分支的阻力计算固定流量分支的阻力9.2.6.3 9.2.6.3 水力计算计算机分析水力计算计算机分析 前节的计算是建立在已知管道尺寸的前节的计算是建立在已知管道尺寸的基础之上，解决流量分配问题。

本节的主基础之上，解决流量分配问题本节的主要目的是解决管道尺寸问题解决这一问要目的是解决管道尺寸问题解决这一问题的基本思路是通过预先按一定的方法如题的基本思路是通过预先按一定的方法如经济流速法初步确定各管段的尺寸，然后经济流速法初步确定各管段的尺寸，然后通过上节所述方法求出各管段的流量、阻通过上节所述方法求出各管段的流量、阻力，然后通过阻力平衡定律和节点流量守力，然后通过阻力平衡定律和节点流量守恒定律去逐步修正管段的尺寸恒定律去逐步修正管段的尺寸              尺寸确定的过程中，必须解决以下几个问尺寸确定的过程中，必须解决以下几个问题：题：       ①①局部阻力系数的确定局部阻力系数的确定        通常可以采用理论公式或拟合公式，或通通常可以采用理论公式或拟合公式，或通过查表的方式求得过查表的方式求得      ②②泵或风机的性能曲线泵或风机的性能曲线      ③③管径修正的策略管径修正的策略  [ [例例9-9] 9-9] 如图如图9-159-15所示为两个分支异程机械所示为两个分支异程机械循环单管顺流热水供暖系统已知系统供水循环单管顺流热水供暖系统。

已知系统供水温度为温度为95℃95℃，回水温度为，回水温度为70℃70℃，所有供暖房，所有供暖房间的室内供暖温度为间的室内供暖温度为18℃18℃，散热器全部采用，散热器全部采用TZ2TZ2－－5 5－－5X5X型铸铁散热器试确定系统各管型铸铁散热器试确定系统各管段的管径、散热器的片数及系统总阻力损失段的管径、散热器的片数及系统总阻力损失图图9-15 9-15 两分支异程机械循环单管顺流热水供暖系统两分支异程机械循环单管顺流热水供暖系统图图9-16 9-16 热水供暖热水供暖水力计算图水力计算图 【【例例9-109-10】】 某车间除尘系统的风管材料为某车间除尘系统的风管材料为薄钢板，各管段的风量、长度如图薄钢板，各管段的风量、长度如图9-179-17所所示，除尘器阻力为示，除尘器阻力为1000Pa1000Pa，风机进出口变，风机进出口变径管局部阻力为径管局部阻力为160Pa160Pa系统中空气平均温系统中空气平均温度为度为40℃40℃，矩形伞形排风罩的扩张角为，矩形伞形排风罩的扩张角为30°30°试确定该系统的风管各段尺寸和总试确定该系统的风管各段尺寸和总阻力图图9-17 9-17 除尘系统水力计算图除尘系统水力计算图图图9-18 9-18 通风系统水力计算框图通风系统水力计算框图9.3 9.3 输配管网调节计算机分析输配管网调节计算机分析 9.3.1 9.3.1 管网调节方法管网调节方法 当流体在管网中流动时，任一回路的当流体在管网中流动时，任一回路的阻力及动力必满足压力平衡定律阻力及动力必满足压力平衡定律9.3.2 9.3.2 管网流体的稳定性及其判别管网流体的稳定性及其判别图9-19简单角联风网 图9-20 双角联管网• 谢谢!• 主要编写人员(PPT):• 龚光彩 章劲文 唐海兵 李孔清 柳建华此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢。