气体输配管网水力特征与水力计算.ppt

第2章 气体输配管网水力特征与水力计算（P41）,2.1 气体管流水力特征2.1.1 气体重力管流水力特征如图2-1-1，管道内气体由断面1流向断面2。其流动的能量方程式为：,(2-1-1),H2,H1,1,2,No83,其中，pj1、pj2分别是管内断面1、2的静压；,v1、v2分别是管内断面1、2的流速；H分别是断面1、2的位置标高；a、为环境空气密度和管内气体密度；g为重力加速度；p12为从断面1到 断面2的流动能量损失。工程上称 为断面1、2处的动压；称为位压，它实际上是重力对流动的作用。当管内外流体密度相同，位压为零。当密度上 由温度差造成时，工程上称位压为势压，或热压。,No84,若1、2断面分别在管道的进口处和出口处，如图，则有pj1=0,pj2=0,v1=0,(2-1-1)式变形为,（2-1-2）式表明，出口的动压和断面1、2之间流动损失的压力来源于进出口之间的位压。即由断面1到 2的流动是由重力引起的，属重力流，动力大小取决于进出口的高差和管道内外密度差之积。流动方向取决于管道内外气体密度的相对大小，若管道内气体,(2-1-2),No85,1,1,2,2,H2,H1,a,补充图,密度小（a）,管道内气流向上，反之,气流向下。如卫生间排气竖井内，气体密度冬季小于室外，夏季大于室外，若无排气风机，则竖井内冬季气流向上运动，夏季气流向下运动，倒灌入位于低层的卫生间。U型管如图 2-1-2，假设气流从断面1流入，断面2流出。断面1断面D的能量方程式为：,(2-1-3),1,2,D,1,a,2,H2,H1,H2,V2,V1,1,D,断面D断面2的能量方程为：,其中，1、2分别为管道1-D和D-2中的气体密度；pjD、VD为断面D处的静压和流速；分别是管流由1到D和D到2中的能量损失，将（2-1-3）和（2-1-4）相加，整理得,(2-1-4),(2-1-5),D,2,（2-1-5）式表明：,U型管道内的重力流，与管道外的空气密度无关。流动动力取决于两竖直管段内的气体密度差（1-2）和管道高度（H2-H1）之积。密度相对较小的竖管内气体向上流。当图2-1-2中的断面1、2合为一体时，如图2-1-3，形成闭式循环管道，其能量方程式为其中pL是流过闭式循环管道的能量损失，,(2-1-6),1,2 1,H2,H1,图2-1-3闭式管道重力循环流动,No88,式（2-1-6）表明：,无机械动力的闭式管道中，流动动力取决于竖管段内的气体密度差和竖管段的高之积。密度较大的竖管内气流向下，密度较小的竖管内气流向上。2.1.2 气体压力管流水力特性当管道内部、管道内外不存在密度差，或是水平管网，则有即位压等于零，（2-1-1）式变为：,(2-1-7),No89,同一断面上静压与动压之和称为全压pq,即,即,(2-1-7)式可变形为：(2-1-8)式表明，位压为零的管流中，是两断面的全压差克服流动阻力造成流动，上游断面全压减去上、下游断面间的流动阻力等于下游断面的全压，即,(2-1-8),(2-1-9),No90,因此，流速的变化，引起动压变化，也必然,引起静压变化。上游断面静压减去上、下游断面间的流动阻力与上下游断面动压变化之和等于下游断面的静压，即（2-1-9）和（2-1-10）式表明了压力流网的基本水力特征。当管段中没有外界动力输入时，下游断面的全压总是低于上游断面。而上、下游断面间的静压关系比较复杂，这是因为（2-1-10）的 内可“+”、可“-”、也可为“0”.,(2-1-10),No91,可通过改变流速，在一定范围内调整静压。,2.1.3 压力和重力综合作用下的气体管流特征由（2-1-1）式可得：二者综合作用，克服流动阻力，维持管内流动。但二者的综合作用并非总是相互加强的。当a,即管内气体密度小时，,(2-1-11),No92,位压反映重力作用,全压差反映压力作用,位压驱动气体向上流动(H2H1),阻挡向下流动,（H2H1）。反之，管内气体密度大时，位压驱动气体向下流动，阻挡向上流动。在闭式循环管路内，位压驱动密度小的气体向上流动，密度大的气体向下流动；阻挡相反方向的流动。若压力 驱动的流动方向与位压一致，则二者综合作用加强管内气体流动，若驱动方向相反，则由绝对值大者决定管流方向；绝对值小者实际上成为加“流动阻力”。如空调建筑装有排气风机的卫生间排气竖井，冬季在位压的辅助作用下，排气能力明显,No93,加强，夏季排气风机除克服竖井的阻力外，,还要克服位压，排气能力削弱，尤其是高层建筑。2.2 流体输配管网水力计算的基本原理和方法流体输配管网水力计算的主要目的是根据要求的流量分配，确定管网的各段管径（或断面尺寸）和阻力，求得管网特性曲线，为匹配管网动力设备（风机、水泵等）的型号和动力消耗；或者根据已定的动力设备，确定保证流量分配的管道尺寸。,No94,2.2.1 摩擦阻力计算,摩擦阻力按下式计算：当管道材料不变，断面尺寸不变，流体密度和流量也不 随流程变化时，式中，为摩阻力系数：为管段长度，m；Rs为管道水力半径，m；Rm为管道 单位长度摩阻力，又称为比阻，Pa/m。,（2-2-1）,No95,f为管道过流断面面积，m2.,当管网压力变化使气体密度的变化不能忽略时，需要引入气态方程和连续方程组成联合方程组；在等断面管道、等温流动条件下，求解此联合方程组得：,常数,No96,得：,式中，p1、p2分别为1、2断面的绝对压力，Pa；L0为管道 流量，Nm3/s;分别为气体在标准状态下的密度、压力、绝对温度和压缩因子；为断面1、2间的管道长度，m。对于接近于0C的常温、压力不太大的（0.8MPa）圆形管道，可近似取T/T0=1；Z/Z0=1.,（2-2-1）,No97,(2-2-1)简化为:,低压（0.005MPa）管道，近似取p1+p2=2p0。(2-2-1)可进步简化为,（2-2-1“）,（2-2-1“）,No98,以上公式表明，必须注意正确选择适合管,流特征摩擦阻力计算公式。确定计算公式后，需计算摩擦阻力系数。是管流雷诺数Re和管道相对粗糙度的函数。式中K为管道材料的绝对粗糙度。大量实验荻得不同流态下，（2-2-2）式的具体数学关系：,（2-2-2）,No99,在层流区：,当2000Re4000时称为临界区或临界过度区：紊流区包括水力光滑区、过渡区（又称紊流过渡区）和阻力平方区：工程中，还常采用适合于一定管材，一定阻力区的专用公式：,（2-2-2a）,（2-2-2b）,（2-2-2c）,No100,1.阿里特苏里公式：,2.谢维列夫公式对于新钢管：水力光滑区过渡区（）,（2-2-2d）,（2-2-2e）,（2-2-2f）,No101,对于新铸铁管：,水力光滑管（）过渡区（）阻力平方区（）,（2-2-2h）,（2-2-2i）,（2-2-2j）,No102,上述诸式：,K1-考虑实验室和实际安装管道的条件不同的系数，取K1=1.15；K2-考虑由于焊接接头而使阻力增加的系数，取K2=1.18。谢维列夫建议的适用铸铁管紊流三个区的综合公式为：根据新铸铁管的实际资料，上式可写成：,（2-2-2k）,No103,有明显差别，雷诺数范围不相同。这就造成同一基本原理下，不能用统一的计算公式或图表计算各种流体输配管网的摩擦阻力。因此必须特别注意各公式和计算图表的使用条件和修正方法。2.2.2 局部阻力计算局部阻力按下式计算：,实际工程中，各种流体输配管网的流动状态,（2-2-3）,No104,式中，为局部阻力系数。,局部阻力系数一般实验方法确定。实际工程中，管件、部件或设备处的流动，通常都处于自模区，局部阻力系数 只取决于管件部件或设备流动通道的几何参数，一般不考虑相对粗糙度和雷诺数的影响。,No105,2.2.3 常用的水力计算方法,流体输配管网水力计算的常用方法有假定流速法、压损平均法和静压复得法等，目前常用的是假定流速法。假定流速法的特点是，先按技术经济要求选定管内流速,再结合所需输送的流量，确定管道断面尺寸，进而计算管道阻力。,No106,压损平均法的特点是，将已知总作用水头，按,管道长度平均分配给每一管段，以此确定管段阻力，再根据每一管段的流量确定管道断面尺寸。当管道系统所用的动力设备型号已定，或对分支管路进行阻力平衡计算，此法较为简便。环状管网水力计算常用此法。静压复得法的特点是，利用管道分段，改变管道 断面尺寸，降低流速，克服管段阻力，重新获得静压。不论采用何种方法，水力计算必须完成管网系统和设备的布置，确定管材，确定各个接受流量的管网末端的位置和所需分配的流量。,No107,然后循着各种方法所要求的步骤进行计算。,以下是假定流速法的 基本步骤：（1）绘制管网轴测图，对各管段进行编号，标出长度和流量。（2）合理确定管内流体流速。（3）根据各管段流量和确定的流速，确定各各部管段的断面尺寸。（4）计算各管段的阻力（5）平衡并联管路（使各并联管路的计算阻力相等）。这是保证流量按要求分配的关键。,No108,若并联管路计算阻力不相等，在实际运行时，,管网会自动调整各并联管路流量，使并联管路的实际流动阻力相等。这时各并联管路的流量不是要求的流量。（6）计算管网的总阻力，求取管网特性曲线。（7）根据管网特性曲线，所要求输送的总流量以及所输送流体的种类、性质等诸因素，综合考虑为管网匹配动力设备（风机、水泵等），确定动力设备所需的参数。管网阻力计算和特性曲线的求取，水力计算的主体，对不同流体输配管网水力计算虽有,No109,区别，但都是水力计算的重点所在，因而是,水力计算的学习重点。水力计算的另重点是管网动力设备的匹配，在第7章专门分析讨论。水力计算中，各种计算公式和基础数据的选取，应遵循相关规范、标准的规定，没有规定的，则可从相关设计手册和资料中查取。2.3 气体输配管网水力计算以通风空调工程的输配管网为例，学习开式枝状气体输配管网水力计算的具体方法。第2.2节中列出了水力计算的7个步骤，这里介绍到第6步，求取管网特性曲线为止。第7步匹配动力设备（风机）在第7章学习。,No110,计算之前，需先完成空气输配管网的布置，,包括系统划分；管道 布置、设备和各送排风点位置的确定；各送风点要求的风量和要求各管段的风量也得一一确定。完成上述前期准备工作之后，方可按假定流速法的基本步骤进行水力计算。2.3.1.1 管内流速和管道断面尺寸（1）绘制风管系统轴测图绘制风管系统轴测图，并划分好管段，对各管段进行编号，标注长度和风量。,No112,通常按流量和断面变化划分管段，一条管段,内流量和管段断面不变，流量和断面二者之一或二者同时发生变化之处是管段的起点或终点。管段长度按管段的中心线长度计算，不扣除管件（如三通、弯头）本身的长度。（2）确定管内流速管内的流速对通风、空调系统的经济性有较大影响，对系统的技术条件也有影响。流速高，风管断面小，占用的空间小，材料耗用少，建造费用小；但系统阻力大，动力消耗大，运行费用增 加，且增加噪声。若气流中,No112,含有粉尘等，会增加设备和管道 的磨损。,反之，流速低，阻力小，动力消耗少；但是风管断面大，材料和建造费用大，风管占用的空间也增大。流速过低会使粉尘沉积而堵塞管道。因此，必须通过全面的技术经济比较选定合理的流速。根据经验总结，风管内的空气流速可按表2-3-1、表2-3-2确定。若输送的是含尘气流，流速不应低于表2-3-3所列的值。,No113,一般通风系统中常用的空气流速（m/s)表2-3-1,表2-3-2（空调）表2-3-3（含尘）见P48请自阅,（3）确定各管段的断面尺寸，计算摩擦阻力和局部阻力根据风管的风量和选择的流速初步确定风管断面尺寸，并适当调整使其符合通风管道统一规格。然后，按调整好的断面尺寸计算管内实际流速。2.3.1.2 风管摩擦阻力计算按管内实际流速计算阻力。阻力计算应从最 不利环路（即最长、局部阻力件最多的环路）开始。,No115,通风空调管道中，气流大多属于紊流光滑区到,粗糙区之间的过渡区。可用（2-3-1）式 计算摩擦阻力系数，再用（2-3-2）计算比摩阻Rm。式中 K-风管内壁粗糙，mm;D-风管直径，mm.可根据公式（2-3-1）和（2-3-2）制成的计算图表或线算图，可供计算管道阻力时使用。,（2-3-1）,（2-3-2）,No116,只要已知流量、管径、流速、阻力四个参数,中的任意两个，即可利用该图求得其余两个参数。该图是按过渡区的值，在压力B0=101.3kPa、温度t0=200C、空气密度0=1.24kg/m3、运动粘度=15.0610-6m2/s、壁粗糙度K=0.15mm、圆形风管、气流与管壁间无热量交换等条件下得的。当实际条件与上述不符时，应进行修正。（1）密度和粘度的修正,Pa/m,（2-3-3）,No117,式中,Rm-实际的单位长度摩擦阻力，Pa/m；Rm0-图上查出的单位长度摩擦阻力，Pa/m；-实际的空气密度，kg/m3;-实际的空气运动粘度，m2/s。（2）空气温度、大气压力和热交换修正式中Kt-温度修正系数；KB-大气压力修正系数；KB-热交换修正系数。,Pa/m,(2-3-4),(2-3-5),No118,式中 t-实际的空气温度，oc.,式中 B-实际的大气压力，kPa。T-气流绝对温度，K；Tb-管壁绝对温度，K。,(2-3-7),(2-3-6),No119,（3）管壁粗糙度的修正,在通风空调正程中，常采用不同材料制作风管，各种材料的粗糙度K见表2-3-4。当风管管壁的粗糙度K0.15mm时，可先由图查Rm0，再近似按下式修正。Kt管壁粗糙度修正系数；K-管壁粗糙度，mm。V-管内空气流速，m/s。,Pa/m,(2-3-8),(2-3-9),No120,矩形风管摩阻按当量直径计算单位长度摩擦,阻力。分流速当量直径和流量当量直径两种。1）流速当量直径假设某一圆形风管中的空气与矩形风管中的空气流速相等，并且两者的单位长度摩阻力也相等，则该圆管的 直径就称为流速当量直径，以DV表示。据此定义可推得为：,No121,(2-3-10),根据矩形风管的流速当量直径Dv和实际流速V，,由图2-3-1查得的Rm即为矩形风管的单位长度摩擦阻力。例 有一表面光滑的砖砌风道（K=3mm），横断面尺寸为500mm 400mm,流量L=1m3/s(3600m3/h)，求单位长度摩阻力。解2-1 矩道风道内空气流速,No122,由V=5m/s、Dv=444mm查图2-3-1(P51)得,Rm0=0.62Pa/m粗糙度修正系数,No123,200,1.0,0.01,0.1,100,400,4000管径,40,35,1,80d流速,30,444,5,0.62,Rm(Pa/m),空气量m3/s,图2-3-1(P51),450,2)流量当量直径,设某一圆形风管中的流量与矩形风管的流量相等，并且单位长度摩擦阻力也相等，则该圆管的直径就称为矩形风管的流量当量当量直径，以DL表示。根据推导，流量当量直径可近似按下式计算：以流量当量直径DL和矩形风管的流量L，查图2-3-1所得的单位长度的摩擦阻力Rm，即为矩形风管的单位长度的摩擦阻力。,(2-3-11),No124,由L=1m3/S、DL=487mm查图2-3-1得Rm0=0.61Pa/mRm=1.960.61=1.2 Pa/m,例2-2 例2-1改用流量当量直径求矩形风管,单位长度摩擦阻力。解 矩形风道的流量当量直径,No125,0.01,1.0,200,200,1.0,0.01,0.1,100,400,4000管径,40,35,1,80d流速,30,447,5,0.61,RmPa/m,空气量m3/s,2.3.1.3 风管局部阻力计算,首先确定局部阻力系数 和它对应的特征速度V，然后代入（2-2-3）式计算局部阻力。各种局部阻力系数通常查设计手册等确定。各种设备的局部阻力或局部阻力系数，由设备生产厂提供。各管段摩擦阻力和局部阻力之和即为该管段的阻力。各管段阻力计算完成后，应进行并联管路的阻力平衡，以保证实际流量分配满足要求。,No126,2.3.1.4 并联管路的阻力平衡,为了保证各管路达到预期的风量，使并联支管的计算阻力相等，称为并联管路阻力平衡。对一般的通风系统，两支管的计算阻力差应不超过15%；含尘风管应不超过10%。若过上述规定，采用下述方法进行阻力平衡。（1）调整支管管径这种方法通过改变支管管径来调整支管阻力，达到阻力平衡。调整后的管径按下式计算：,(2-3-12),No127,式中 D-调整后的管径；,D-原设计的管径，mm;p-原设计的支管阻力，Pa;p-要求达到的支管阻力，Pa。应当指出，采用本方法时，不宜改变三通支管直径，可在三通支管上先增设一节渐扩（缩）管，以免引起三通局部阻力的变化。（2）阀门调节通过改变阀门开度，调节阀门阻力，从理论上讲是最简单易行的方法。但对一个多支管的通风的空调管网，是一项复杂的技术工作。必须进行反复调整、测试才能实现预期的流量分配。,No128,2.3.1.5 计算系统的总阻力和获得管网特性曲线,最不利环路所有串联管段阻力（包括设备）之和，即为管网系统的总阻力p。管网的特性曲线为：p=SQ2 式中 S-管网阻抗，kg/s7;Q-管网总流量，m3/s。管网阻抗与管网几何尺寸及管网中的摩擦阻力系数，局部阻力系数，流体密度有关。当这些因素不变时，管网阻抗S为常数。根据计算的,(2-3-13),No129,的管网总阻力和要求的总风量Q，即可用,式（2-3-14）计算管网阻抗，获得管网特性曲线。不计算管段阻力和管网总阻力，而先计算各管段阻抗，再按如下串联管路的阻抗关系计算管网阻抗，也可获得管网特性曲线。管段i:,(2-3-14),(2-3-15),No130,串联管路：,并联管路：上述公式表明，管网中任一管段的有关参数变化，都会引起整个管网特性曲线的变化，从而改变管网总流量和管段的流量分配，这决定了管网调整的复杂性。进一步从理论上可以证明，,(2-3-16),(2-3-17),No131,管网设计时不作好阻力平衡，完全依靠阀门,调节流量的作法难以奏效，尤其是并联管路较多的管网。获得管网特性曲线后即可结合动力设备（风机）的性能曲线匹配动力设备，具体匹配方法在第7章介绍。2.3.1.6 计算例题例2-3 图2-3-2所示的通风除尘管网。风管用钢板制作，输送含有轻矿物粉尘的空气，气体温度为常温。除尘器阻力Pc=1200Pa。对该管网进行水力,No132,计算，获得管网特性曲线。,图,1,L=11m,2,3,L=6m,L=3m,5,L=4m,L=6m,4,7,L=6m,6,L=8m,圆形伞形罩,1500m3/s,4000m3/s,800m3/s,风机,除尘器,图2-3-2 通风除尘系统的系统图,No133,解：,1.对各管段进行编号，标出管段长度和风点的排风量。2.选定最不利环路，本系统选择1-3-5-除尘器-6-风机-7为最利环路。3.根据各管段的风量及选定的流速，确定最不利环路各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。根据表2-2-3输送含有轻矿物粉尘的空气时，风管内最小风速为，垂直风管12m/s、水平风管14m/s.,No134,考虑到除尘器及风管漏风，取5%的漏风,系数，管段6及7的计算量为63001.05=6615m3/h.管段1有水平风管，初定流速为14m/s。根据Q1=1500m/h(0.42m3/s)、V1=14m/s所选管径按通风管道 统一规格调整为D1=200mm：实际流速V1=13.4m3/S;由图2-3-1查得，Rml=12.5Pa/m。同理可查得管段3、5、6、7的管径及比摩阻，具体结果见表2-3-5。4.确定管段2、4的管径及单位长度摩擦力，,No135,见表2-3-5。,5.从阻力手册、暖通设计手册等资料查各管段的局部阻力系数。（1）管段1 设备密闭罩=1.0（对应接管动压）900 弯头（R/D=1.5）一个=0.17直流三通（13）（见图2-3-3）根据F1+F2=F3，=300,F2/F3=(140/240)2=0.340Q2/Q3=800/2300=0.384,查得13=0.20,V1,F1,V3,F3,V2,F2,图2-3-3合流三通,No136,=1.0+0.17+0.20=1.37,（2）管段2 圆形伞形罩=600,3=0.0990o弯头（R/D=1.5）1个，=0.1760o弯头（R/D=1.5）1个，=0.14合流三通（23）（见图2-3-3）23=0.20=0.09+0.17+0.14+0.20=0.60（3）管段3 直流三通（3 5）（见图2-3-4）根据F3+F4=F5，=300，F4/F5=(300/380)2=0.62Q4/Q5=4000/6300=0.634,查得35=-0.05,No137,=-0.05,（4）管段4设备密闭罩=1.0（对应接管动压）900 弯头（R/D=1.5）一个=0.17合流三通（45）（见图2-3-4）45=0.24=1.0+0.17+0.24=1.41（5）管段5除尘器进口变径管（渐扩管）除尘器出口尺寸300mm800mm变径管长度L=400mm,tan=0.475,=25.4o,=0.10,No138,900 弯头（R/D=1.5）2个,=20.17=0.34,风机进口渐扩管按要求的总风量和估计的管网总阻力先近似选出一台风机，风机进口直径D0=500mm,变径管长度L=300mmF0/F6=(500/420)2=1.41tan=0.13,=7.6o,=0.03=0.10+0.34+0.03=0.47（7）管段7风机出口渐扩管风机出口尺寸410mm315mm，D7=420mmF7/F出=0.138/0.129)=1.07，0,No139,带扩散管的伞形风帽（h/D=0.5）,=0.60,=0.606.计算各管段的沿程摩擦阻力局部阻力。计算结果见表2-3-5。7.对并联管段进行阻力平衡（1）汇合点A,No140,为使管段1、2达到阻力平衡，改变管段2的管径，,增大其阻力。根据公式（2-3-12）根据通风管道统一规格，取仍不平衡，只好取，在运行时再辅以阀门调节，消除平衡。,No141,（1）汇合点B,为使阻力平衡，改变管段4的管径通风管道统一规格中没有此规格，但管段4长，按 制作，使1、3处于平衡。,No142,8.计算系统总阻力，获得管网特性曲线,管网特性曲线为,No143,2.3.1.7 均匀送风管设计,根据工业与民用建筑的使用要求，通风和空调系统的风管，有时需要把等量的空气沿风管侧壁的成排孔口或短管均匀送出。这种均匀送风方式可使送风房间得到均匀的空气分布，而且风管的制作简单、材料节约，因此，均匀送风管道在车间、会堂、冷库和气幕装置中广泛应用。均匀送风管道的计算方法很多，下面介绍近似计算方法。,No144,（1）均匀送风管道的设计原理,空气在风管内的流动时，其静垂直作用于管壁。如果在风管的侧壁开孔，由于孔口内外存在静压差，空气会垂直于管壁的方向从孔口流出。静压差产生的流速Vj为：空气在风内的流为：,m/s,m/s,No145,式中：,空气从孔口流出时，它的实际流速和出流方向不只取决于静压产生的流速和方向，还受管内流速的影响，如图2-3-5所示。,风管内空气的静压，Pa,风管内空气的动压，Pa,f,f0,图2-3-5,No146,在管内流速的影响下，孔口出流方向盘要发生,偏斜，实际流速为合成速度，可用下列各式计算有关数值：孔口出流方向：孔口出流与风管轴线的夹角（出流角）为孔口实际流速,(2-3-18),(2-3-19),No149,孔口流出风量L0=3600fV,式中-孔口的流量系数；f-孔口在气流垂直方向上的投影面积，m2,由图2-3-5可知：f0-孔口面积，m2。式（2-3-20）可改写为,(2-3-20),(2-3-21),空气在孔口面积上的流速，按定义和式（2-3-21）得：,对于断面不变的矩形送（排）风管，采用条缝形风口送（排）风时，风口上的速度分布如图2-3-6所示。送风管上，从始端到末端管内流量不断减小动压相应下降，静压增大，使条缝口流速不断增大。分析公式（2-3-21）可以看出，要实现均匀送风，可采用以下措施：,m/s,(2-3-22),No151,1）送风管断面积F和孔口面积f0不变时，管内,静压会不断增大，可根据静变化，在孔口上设置不同的阻体，使不同的孔口具有不同的阻力（即改变流量系数），见图2-3-7(a)(b)。2）孔口面积f0和值不变时可采用锥形风管改变送风管断面积，使管静压基本保持不变见图2-3-7(c)。3）送风管断面积F及孔口值不变时，可以根据管内静压变化，改变孔口面积f0，见图2-3-7(d)、(e).4)增大送风管面积F，减小孔口面积f0。对于图2-3-7（f）所示的条形缝形风口。试验表明，,No152,当f0/F0.4时始末端出口流速的相对误差在,10%以内，可近似认为是均匀分布的。,吹出,吸入,图2-3-6从条缝口吹出和吸入的速度分布,F,f0,(f),(c),(d),图2-3-7 实现均匀送风的方式,No153,（2）实现均匀送风的基本条件,从公式（2-3-21）可以看出，对侧孔面积f0保持不变的均匀送风管，要使各侧孔的送风量保持相等，必须保证各侧孔的静压pj和流量系数相等；要使出口气流尽量保持垂直，即要求出 流角接近90o，这势必要求道断面接近无限大。工程上不可能的。通常要求60o。下面分析如何实现上述要求。1）保持各侧孔静压相等如图，由能，若要 则要,1,2,No154,这表明，两孔静压相等的条件是两孔间的动压降等于两孔间的阻力。,2）保持各孔流量系数相等如图2-3-9，当600、风量比 范围内，对于锐边的孔口可近似认为=0.6=常数。3）增大出流角要保持600，必须使pj/pd 3.0(Vj/Vd 1.73).可在装孔口处装置垂直于侧壁的挡板或改用管嘴，调整出流角接近900。,=700,=600,=500,=400,=900,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.1,1.0,0.5,图2-3-9,No155,（3）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（或流量系数）均匀送风管可视为支管长度为零的三通，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力和侧孔出流的局部阻力。直通的局部阻力系数可由P59表2-3-6查出（风量比01时，=0.150.35），表中的值对应于侧孔前的管内动压。从侧孔或条缝口出流的流量系数可取=0.60.65。,No156,（4）均匀送风管道的计算方法,先确定侧孔个数、侧孔间距及每个侧孔的送风量，然后计算出侧孔面积、送风管道直径（或断面尺寸）及管道 阻力。例2-4说明了均匀送风管道的计算步骤和方法，请邀请自阅P59P61。,No157,2.3.1.8 中低压燃气管网水力计算,室内燃长管网和庭院燃气管网的支管线都属于低管道。庭院燃气管网干线可能是中压管道。（1）低压燃气管道摩擦阻力计算公式及计算表根据我国城市燃气设计规范（GB50028-93）规定，低压燃气管道单位长度的摩擦阻力宜按下式计算,(2-3-24),No158,式中Rm-燃气管道单位长度摩擦阻力，Pa/m；,-燃气管道的摩擦阻力系数；L-燃气管道的计算流量，Nm3/h;d-管道内径，mm；-燃气的密度，kg/Nm3;T-设计中所采用的燃温度。K；T0-基准温度，T0=273.16K.根据燃气在管道 中不同的运动状态，摩擦阻力系数按下列各式计算：,No159,层流状态：Re2100,临界状态：Re=21003500湍流状态：Re3500，与管材有关，1）钢管2)铸铁管,(2-3-25),(2-3-26),(2-3-27),(2-3-28),No160,式中Re-雷诺数；,-00C和101.325pa时燃气的运动粘度，m2/s;K-管壁内表面的当量绝对粗糙度；对钢管取0.2mm.为了简化计算，将计算公式（2-3-24）（2-3-28）用计算机编制成低压燃气管道单位长度摩阻计算表，其编制条件为：1）人工煤气：燃气密度：运动粘度：设计温度：,No161,2）天然气：,燃气密度：运动粘度：设计温度：对于不同种类的人工煤气，表中查取的单位长度摩擦阻力Rm0须公式（2-3-29）进行校正。Rm=Rm0式中Rm-工作低人工煤气的单位长度摩擦阻力（Pa/m)Rm0-计算表中=1kg/m3时给出的低压人工煤气的单位长度的摩擦阻力（Pa/m)-工作低压人工煤气密度（kg/Nm3）.,（2-3-29）,No162,(2)中压燃气管道摩擦阻力计算公式及计算表,根据我国城镇燃气设计规范（GB 50028-93)规定，中压燃气管道的单位长度摩擦阻力，宜按下式计算。式中p1-燃气管道起点的绝对压力，kPa;p2-燃气管道起点的绝对压力，kPa;-燃气管道的计算长度，km.,（2-3-30）,No163,根据燃气管道不同材质，其摩擦阻力 系数,可按下列各式计算：1)钢管2)铸铁管按（2-3-30）（23-32）用计算机制成中压燃气管道单位长度摩擦阻力计算表，其制表与压燃气管道相同。使用时，根据流量径从表,(2-3-31),(2-3-32),No164,中查出 值，若是人工煤气，用下式,修正：燃气管道的终点压力为：,(2-3-33),(kPa),(2-3-34),No165,例2-5 试作5层住宅楼一单元的燃气管道的水力计算,每户装双眼灶一台，额定用气量为1.4Nm3/h;使用人工煤气，燃气密度为0.46kg/Nm3,运动粘度为24.7610-6-m2/s.解计算按下列程序进行：1）确定计算流量画出管道系统图，在系统图上对计算管段进行编号，凡管径变化或流量变化处均应编号。第j管道计算流量用下式计算：,(2-3-35),No166,式中,Lj-j管道计算流量，Nm3/h;K-燃气的同时工作系数，可从燃气工程设计手册查取;Li-第i种燃具的额定流量，Nm3/h.Ni-管道担的I种燃具数目。计算结果列于表 2-3-7。,No167,表2-3-7 流量计算表,No168,2）确定各管段长度，标在图2-3-11上。,3）根据计算流量，初步确定流量，并标在系统图上（用户支管最小管径为DN15）。4）算出各管段的局部阻力系数，求出其当量长度，即可得管段的计算长度。以管段12为例进行以下计算。局部阻力系数查表2-3-8。直角弯头5个，=2.2 旋塞1个，=4=2.25+4 1=15,No169,2-3-11室内燃气管道系统图,14,1,2,3,4,5,6,12,11,7,8,9,10,2-3-11室内燃气管道系统图,No170,计算雷诺数Re,计算摩擦阻力系数 当量长度管段计算长度,No171,5）计算单位管长摩擦阻力（2-3-24）式或下式,6)管段阻力7）管段位压，即附加压头按（2-1-1）式计算：,No172,8)管段实际压力损失,重复3-8步，即可计算出各管管径和实际压力损失。其计算结果列于表2-3-9中（P66）。上述计算用燃气管道摩擦阻力计算表更直捷。各种燃气工程设计手册中都有这类计算表。求出室内燃气管道的总压降后，与允许的管道 阻力比较，若超过允许值，可改变个别管段管径，再次计算。低压管道允许阻力见表2-3-10。以上是燃气枝状管网的水力计算，燃气环状管网的计算在第 8章讲述。,No173,