流图输配管网第1章讲课课件.ppt
流体输配管网,Fluid Transmission and Distribution Network,Lecturer: Dr. Li Kongqing机械工业出版社,“流体输配管网”释义,流体(Fluidsliquids or gases)：具有流动性的物质 输配(Transmission and Distribution) ：按要求输送、分配 管网(Pipeline Network)：管道（流体流动的通道）相互连接形成网络 错误：流水输配管网；流体输送管网；流体输配管道,课程性质及与其他课程的联系,1、专业平台课（专业核心技术基础课）2、以流体力学为主要理论基础；是学习暖通空调、供热工程、建筑给排水、燃气供应等专业技术课的核心基础。3、全国注册公用设备工程师考试科目,课程的学习任务,通过各种教学环节，掌握暖通空调工程、城市燃气工程、供热工程、建筑给排水工程、建筑消防工程、工厂动力工程等各类工程中的流体输配管网的基本原理与技术。掌握进行管网系统设计、调试和调节的基本理论和方法，并形成初步的工程实践能力。能够正确应用设计手册和参考资料进行上述管网系统的设计、调试和调节，并为从事其它大型、复杂管网工程的设计和运行管理打下初步基础。管网设计：确定管网形式、流通断面；匹配动力；确定管网调节方案并设置相应的装置。,课程的学习方法和要求,教师指导和学生自学相结合。以学生自学为主。自学方法：阅读参考书、做习题、观察分析实际管网、做实验。课堂要求：认真听讲，不得干扰老师讲课和其他同学听课。,教材与参考书：,流体输配管网 （第二版）龚光彩 主编 流体输配管网 （第二版）付祥钊 主编 工业通风 （第二版）孙一坚 主编供热工程 （第三版）贺平 孙刚 主编建筑给排水工程（第四版）王增长 主编燃气输配 （第三版）段常贵 主编暖通空调 （第一版）陆亚俊 主编简明供热设计手册 （第一版）李岱森 主编简明通风设计手册 （第一版）孙一坚 主编简明空调设计手册 （第一版）赵荣义 主编建筑燃气设计手册 （第一版）袁国汀 主编,教材与参考书(续)：,采暖通风与空气调节设计规范 GB50019-2003城市热力网设计规范 CJJ34-2002城市燃气设计规范 GB50028-93（2002年版）建筑给水排水设计规范 GB50015-2003工业金属管道设计规范 GB50316-2000暖通空调杂志煤气与热力杂志给水排水杂志,第1章 流体输配管网型式与装置,自然界中的流体输配管网：人体呼吸系统血液循环系统植物水分输配系统江河水系工程中的流体输配管网：西气东输南水北调城市供热、给水排水、燃气建筑物采暖、上下水、燃气、空调送排风、空调冷冻水与冷却水工厂通风,输配工程与技术（古老的课题） 都江堰水利工程,都江堰水利工程,李冰父子,鱼嘴分水工程,飞沙堰”溢洪道,宝 瓶 口,1.1 举例认识管网,1.1.1 居民楼厨房排烟管网,油烟机,烟道,1 油烟机排烟罩收集烟气2 风机抽烟和排烟3 单向阀防止烟气倒流4 管道引导烟气流动路径5 风帽防止雨水,该管网组成与功能分析,该管网的特点：,1 流体种类：气体，极少量液体2 管网型式：管内流体与环境（大气）的关系：开式每个支路管道流向的确定性：枝状管道中流体的分流与汇流：汇流,归纳：流体输配管网的组成,流体的源和汇管道动力装置调控装置末端装置其他附属设备,1.1.2 西气东输接续天然气管网,该管网的特点：,1 按照压力不同分级，不同的场合应用不同的压力级别。2 城区管网的一些管线构成环状。3上下级管网相互影响。4是一个开式管网。,1.1.3 重力循环热水采暖管网,热源,膨胀水箱,散热器,管道,该管网的特点：,重力作用形成管网中流体流动的动力。（思考：空调冷冻水系统能否依靠自然循环？）枝状管网 （注意：“闭合”不一定是“环状”）闭式管网（同程与异程）,1热源(蒸汽锅炉)2疏水器3散热器4管道,1.1.4 蒸汽采暖管网,该管网的特点：,1 介质：汽体、汽液混合、液体（分析在管网不同位置的流体种类及占主导地位的流体）2 既有分流，又有汇流3 枝状管网,1.1.5 气力物料输送管网,该管网的特点：,气固两相流，固体颗粒是流动的阻碍。风速要求高，流动阻力大，风机的压力要求大。输送距离有限。,1.1.5 热水供热管网系统,1热源2循环水泵3补水泵4压力调节阀5散热器6喷射泵7混合水泵8热交换器9用户循环水泵10膨胀水箱,该管网的特点：上下级管网的连接,一级管网 集中供热管网 （外网）二级管网 用户采暖管网 （内网）两级管网之间的连接方式：(a)直接连接(b)装喷射泵直接连接(c)装混合水泵直接连接(d)装换热器间接连接,不同级管网之间的水力相关性,水力相关性的概念“水”泛指流体；“水力”指流体流动时的一些力学性质，主要是压力、速度等。“相关”指上下级管网之间的压力、速度相互影响；“无关”指上下级管网之间压力、速度不相互影响。直接连接的上下级管网是水力相关的，间接连接则水力无关。注意：水力无关的管网“热力相关”。,1.2 小结,1.2.1 流体输配管网的基本功能与基本组成基本功能从“源”取得流体，通过管道输送，按照要求将流量分配给用户的末端装置；从末端装置处按照要求收集流体，通过管道，将其输送到“汇”。,基本组成：末端装置 从管道中取得一定量的流体，或将一定量的流体送入管道。如：排风罩、散热器、送风口、燃气罩；卫生器具、配水龙头等。基本组成：管道在“源”和“汇”之间，给流体流动以路径，引导流体流动。,基本组成,基本组成：动力 来源于“源” 如锅炉；储气罐的压力；上级管网的压力； 来源于重力 如自然循环热水采暖；建筑排水； 来源于机械动力水泵与风机 机械通风、城市供热、城市给水等，应用广泛。,调控设备 调节阀、关断阀安全、计量装置 安全阀、报警器、流量计、温度计、压力表等其他装置与设备 膨胀水箱、排气装置、疏水器、过滤器等,其他装置：,1.2.2 流体输配管网的分类,1.2.2.1 单相流与多相流管网1.2.2.2 重力驱动与压力驱动管网1.2.2.3 开式与闭式管网1.2.2.4 枝状与环状管网1.2.2.5 异程式管网与同程式管网,1.2.3 多级管网之间的连接方式,1.2.3.1 直接连接水力相关1.2.3.2 间接连接水力无关,第一章 课后要求,完成习题仔细阅读并理解教材内容阅读参考书,流体力学基本知识（1）Fundamental theory of mechanics of fluids,达西魏斯巴赫公式 (Darcy-Weisbach equation),F is friction factor(摩擦阻力系数) which depends on the various quantities that affect the flow, written as,After dimensional analysis:,流体力学基本知识（续）Fundamental theory of mechanics of fluids（conts),Colebrook equations,Smooth pipe flow:,Completely turbulent zone:,Transition zone,Fundamental theory of mechanics of fluids（conts),From:,“摩擦和碰撞这二者仅仅在程度上有所不同。摩擦可以看作集中于一个瞬间和一个地方的摩擦。摩擦是缓慢的碰撞，碰撞是激烈的摩擦”,恩格斯：自然辩证法，人民出版社1971年第90页,例题1（Example 1),Water at 60 is transport for 1500m in a 40mm-diameter wrought iron horizontal pipe with a flow 0.1m3/s,0.4m3/s, 0.9m3/s. Calculate the pressure drop over the 1500m length of pipe.Solution(a)The average velocity,术语(Terminology),途泄流量(Passers-by discharge)转输流量(Transfer flow)边坡系数(Slope coefficient),明渠(Channel)均匀流计算,v平均流速(m/s)R水力半径(m)J水力坡度C水流的流速系数。它与水力半径、渠道粗糙度等因素相关,谢才公式(法国，Antoine Chezy,1769) （Chezy formula ）,v平均流速(m/s)R水力半径(m)J水力坡度C水流的流速系数，称为谢才系数K流量模数,曼宁公式(Robert Manning,1889),n渠道的粗糙系数，见表1-4R水力半径(m)J水力坡度,参考：曼宁公式与水利科学(上)（讨论稿）,巴甫洛夫斯基公式(前苏联，巴甫洛夫斯基,1925),使用条件0.1mR3m0.011n 0.040,水力计算器,梯形明渠,梯形明渠水力最优断面,水力最优断面是A一定时湿周,最小的断面。,梯形明渠水力半径,水力最优断面的宽深比(表1-5）,2. 渠道的允许流速,渠道中的不冲允许流速,它的大小决定于土质情况，即土壤种类、颗粒大小和密实程度，或决定于渠道的衬砌材料，以及渠中流量等因素。,明渠均匀流水力计算的基本问题,验算渠道的输水能力决定渠道底坡 决定渠道断面尺寸,验算渠道的输水能力,即已知m、b、h0、n和i ，求其输水能力,决定渠道底坡,设计渠道底坡时，一般已知土壤或护面材料、设计流量以及断面的几何尺寸，即已知n、qV和m、b、h0各量，求所需要的底坡,先算出流量模数,当i,n,d一定时流量qv仅为过水断面的充满角的函数,水力半径,当i,n,d一定时流量qv仅为过水断面的充满角的函数,对于i,n,d一定时，不同充满度时,选取一个特定的角度，如2=2，What will happen?,小密度差流动,波辛内斯克假设 (Bousinesqs approximation ),小密度差管流流动,密度差引起的附加压头,阻力损失,
