《流体输配管网》 .ppt
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1、,流体输配管网,第1章 流体输配管网形式,公用设备工程,如通风空调、采暖供热、燃气供应、建筑给水排水等,需要将流体输送并分配到各相关设备,或且从各接受点将流体收集起来输送到指定点。承担这一切功能的管网系统称为流体输配管网,它包括管道系统、动力系统、调节装置、末端装置及保证正常工作的其他附属装置。1.1 气体输配管网形式与装置1.1.1 通风空调工程风管形式与装置,No02,1.1.1.1 通风空调工程的空气输配管网形式,1)通风工程主要任务:是控制室内空气污染物,保证良好的室内空气品质,并保护大气环境。通风工程通过室内外空气交换,排除室内的污染 空气,将清洁的空气送入室内,使室内空气污染物浓度
2、符合卫生标准,满足生产工艺和人员生活要求。室内外空气交换主要由空气输配管网-风管系统承担。风管系统分类:排风系统和送风系统。,No03,排风系统:基本功能 排除室内的污染空气。,如图1-1-1,在风机4的动力作用下,排风罩(或排风口)1将室内污染空气吸入,经管道2送入净化设备3,经净化处理达到规定的排放标准后,通过风帽5排到室外大气中。,4 风机,3 净化设备,1 排风罩,5 风帽,1 排风罩,图1-1-1 排风系统,2 风管,室内空气,室外大气,No04,送风系统的基本功能是将 清洁空气送入室内。,如图1-1-2,在风机3的动力作用下,室外空气进入新风口1,经进气处理设备2处理后达到 卫生标
3、准或工艺要求后,由风管4输送并分配到各送风口5,由风口送入室内。,图1-1-2 送风系统,3 风机,1新风口,室外大气,2进气处理设备,4 风管,5 送风口,室内,No05,主要任务:通风与控热控热是指维持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.所以空调具有两个基本功能,控制室内空气污染物浓度和热环境质量。技术上可由两个系统分别承担:一个是新风系统:控制室内污染物浓度的(即通风工程中的送风系统);另一是控制室内热环境的系统,例如降温采暖的冷热水系统。,2)空调工程:,No06,通常控热送风量 控污所要求的通风换气量。而在室外气象条件恶劣时,如冬、夏季节,通风换气 要消耗 大量能源
4、。为了节能,可将一部分室内空气送回到空气处理设备,与新风混合,并经处理后送入房间,从而减少新风量。这部分重复使用的室内空气称为回风。空调工程的空气输配管网组成:送风管道、回风管道、新风管道和排风管道。如图1-1-3称为一次回风系统(见下屏)。,技术上也可由送风系统同时承担控污和控热两个任务。,No07,回风口6,当室内正压造成围护结构缝隙渗漏风量达到,排风量时,可以省去排风管道。,图1-1-3 空调送回风系统,7回风管,4 送风管,3风机,2空调机,1新风口,8回风管,送风口5,9排风管,10排风口,No08,常用的空调系统形式还有二次回风系统、双,风道系统、变风量系统等。二次回风系统中,回风
5、分为两部分。新风先与一部分回风混合,经热湿处理后,再与另一部回风混合。回风分两处混合,比一次混合节能,但必须按需要分配好两次回风的风量。双风道系统采用两根送风道,一根送冷风,一根送热风。各房间设混合箱与冷、热风管相连。按房间设计要求控制进入各混合箱的冷热风量比例,使混合后送入房间的空气状态符合满足各房间的不同要求。输配管网不但要保证各房间要求的送风量,还需保证各房间不同的冷、热风混合比例。,No09,实际使用中,由于室外气象条件变化或室内,情况变化,维持室内热环境要求的冷热量随之变化。空调系统适应变化的两种基本方法:1)定送风量、变送风状态参数;2)是定送风状态参数,变量送风。前者称为定风量系
6、统,后者称为变风量系统。变风量通过送风系统的变风量末端来实现。变风量末端装置有节流型、旁通型和诱导形等。,No10,1.1.1.2 通风空调工程,空气输配管网的装置与管件:有风机、风阀、风口、三通、弯头、变径管等,另外空气处理设备等与管网性能有关。风机:是空气输配管网的动力装置。第5章将详细研究风机的基本理论。第6、7、8各章全面分析管网的水力工况和泵与风机的匹配及选用方法。风阀:是空气输配管网的控制、调节机构,基本功能是截断或开通空气流通的管路,调节或分配管路流量。具有控制、调节两种功能的风阀有:,No11,同时具有控制、调节两种功能的风阀有:,(1)蝶式调节阀;(2)菱形单叶调节阀;(3)
7、插板阀;(4)平行式多叶调节阀;(5)对开式多叶调节阀;(6)菱形多叶调节阀;(7)复式多叶调节阀;(8)三通调节阀等。(1)(3)主要用于小断面风管;(4)(6)种风阀主要用于大断面风管;(7)、(8)两种风阀用于管网分流或合流或旁通处的各支路风量调节。这类风阀的主要性能是流量特性,全开时的阻力性能用阻力系数表示;全关时的漏风性能用漏风系数表示。,No12,只具有控制功能的风阀有:,止回阀,防火阀,排烟阀等。止回阀:控制气流的流动方向,只允许气流按规定方向流动,阻止气流逆向流动。它的主要性能有两个:气流正向流动时的阻力性能 和逆向流动时的漏风性能。防火阀:平常全开,火灾时关闭并切断气流,防止
8、火灾通过风管蔓延;排烟阀:平时关闭,排烟时全开,排除室内烟气,主要性能是全开时的阻力性能和关闭时的漏风性能。,No13,风口的基本功能是将气体吸入或排出管网,,按具体的功能可分为新风口、排风口、送风口、回风口等。新风口将室外清洁空气吸入管网内;排风口将室内空气排到室外;回风口将室内空气吸入管网内;送风口将管网内的空气送入室内。控制污染气流的局部排风罩,从空气输配管网角度也可视为类风口,它将污染气流和室内空气吸入排风系统管道,通过排风管道排到室外。新风口、回风口构造比较简单,常用格栅、百叶等形式。排风口为了防止室外,No14,风对排风效果的影响,往往要加装避风风帽。,送风口形式根据室内气流组织的
9、要求选用。常用的有格栅、百叶、条缝、孔板、散热器、喷口等。从空气输配管网角度,风口的主要特性是风量特性和阻力特性.三通、四通用在管路中分流或汇流以便分配或汇集气流;变径、变形管段在管路中设置是为了连接管道和设备,或由于空间的限制等;弯头的设置是为了改变管流方向。这些管件都会在所在位置产生局部阻力。它们的阻力特性在流体力学已作了分析研究。,No15,空气处理设备的基本功能是对空气进行净化,处理和热湿处理,处理的同时,对空气的流动也造成阻碍。常见的有空气过滤器、表面式换热器、喷水室、净化塔等。空气处理设备可集中设置,也可分散设置,不管集中还是分散,它都在所在位置处形成管网的局部阻力。1.1.2 燃
10、气输配管网形式与设施 燃气是现代城市生活和生产的一种主要能源。燃气输配管网是城市燃气工程的主要组成部分。,No16,1.1.2.1 燃气输配管网形式,燃气输配管网组成:由分配管道、用户引入管和室内管道三部分。分配管道包括街区和庭院分配管道,其功能是在供区域内将燃气分配给各部门用户。用户引入管将燃气从分配管引到入口处的总阀门。室内燃气管道由总阀门处将燃气引向并分配到各燃气用具。,No17,燃气管道分级:,漏气可能导致火灾、爆炸、中毒等事故,所以燃气管道的气密性特别严格。管道中压力越高,管道接头脱开或管道本身裂缝的可能性和危险性也越大。因此,燃气管道需按输气压力分级。各级对管道材质、安装质量、检测
11、标准和运行管理的要求不同。我国城市燃气管道按城镇燃气设计规范(GB50028-93)规定的压力分级如下:1.高压管道:压力为0.30.8MPa(3.08.0kgf/cm2)2.次高压管道:压力为0.150.3MPa(1.53.0kgf/cm2),No18,3.中压管道:为5kPa0.15MPa(0.051.5kgf/cm2),4.低压管道:小于5kPa(500mmH2O)居民和小型公共建筑用户一般直接由低压管道供气。中压和次高压管道必须通过区域调压室或用户专用调压室才能给城市分配管网中的低压和中压管道供气,或给工厂、大型公共建筑用户及锅炉房供气。一般由城市高压管道构成大城市燃气输配管网的外环环
12、网。高压燃气必须通过调压后才能送入次高压或中压管道,送入高压贮气罐以及工艺需要高压燃气的大型工厂。,No19,各级压力管网的干管,特别是中压以上管道,,应连成环状管网。分期建设的,初建时也可以是半环形或枝状管网,但应逐步构成环状管网。城市燃气输配管网根据所采用的压力级制不同,可分为:1.一级系统,仅由低压或中压或次高压一个等级的管网。2.二级系统,由低、中压两级或低、次高压两级管网组成。3.三级系统,由低、中(次高)、高三级压力管网组成。4.多级系统,由低、中、次高和高压,甚至更高压力的多级压力管网组成。,No20,低压一级管网系统,气源送出的燃气先进入储气罐,然后经稳压器进入低压管网(图1-
13、1-14)。适用于气量较小,供气范围为23km的城镇和地区。,1,4,3,2,图1-1-4 低压一级管网系统,1 气源厂,2 低压储气罐,3 稳压器,4 低压管网,No21,中压或次高压一级管网系统,如图1-1-5,1 气源厂,2,3,4,5,图1-1-5 中压或次高压一级管网系统,2 储配站,3 中压或次高压输气管网,4 中压或次高压配气管网,5 箱式调压装置,1,No22,燃气自气源厂(或天燃气长输管线)送入城市,燃气储配站(或天燃气门站、配气象站),经加压(或调压)送入 中压或次高压输气干管,再由输气干管送入 配气管,最后经箱式调压器调至低压后送入用户内管道。由于中压或次高压一级系统的供
14、气安全性较二级或三级系统差,对于街道狭窄、房屋密度大的老城区和安全距离不足的地区不宜采用。新城区和安全距离可以保证的地区应优先采用。,No23,二级管网系统,二级管网系统一般均有一级是低压管网,另一级是管网可以是中压、次高压或高压。人工煤气中、低压二级管网系统如图1-1-6所示。,1,2,3,5,4,图1-1-6 人工煤气中、低压二级管网系统,1 气源 厂,2 储配站,3 中压管网,4 低压管网,5 调压站,从气源厂储配站的低压储气罐压缩机加压,中压管网调压器将压力降至低压低压管网。(见上屏图)天燃气中(次高)、低压二级管网系统如图1-1-7所示。,1,2,3,5,4,图1-1-7 天然气中(
15、次高)、低压二级管网系统,1 长输管线,2 门站或配气站,3 中压管网,4 中(次高)低压调压站,5 低压管网,长输气管线入门站或配气站调压、计量,城市中压管网中、低调压站调压后低压管网。(见上屏图)三级系统通常含有中、低压两级管网,另外一级是次高压管网或高压管网,通常称高、中、低压三级管网系统。(见下屏图),No26,高、中、低压三级管网系统如图1-1-8所示。,1,2,3,6,4,图1-1-8 高、中、低压三级管网系统,1 长输管线,2 门站或配气站,4高、中压调压站,3高压管网,5 中压管网,5,7,6中、低压调压站,7低压管网,No27,自长输气管线来的天然气(或加压气化煤气),先进入
16、门站或配气站,经调压、计量后进入城市高压(或次高压)管网,然后经高、中压调压站调压后送入中压管网,最后经中、低调压站调压后送入低压管网。三级管网投资大,通常只在特大城市,并要求 供气有充分保证时才考虑选用。,No28,1.1.2.2 燃气输配管网设施,1.储配站 储配站是城市燃气输配管网的一个重要设施。储配站具有三个功能:1.储存必要的燃气量用以调峰;2.使多种燃气进行混合;3.将燃气加压以保证每个燃气用具前具有足够的压力。低压储存、中压输送储配站工艺流程见图1-1-9。,图1-1-9低压储存中压输送工艺流程,2水封阀门,1低储,3压,4止回阀,5流量计,2,3压,中压,低压,城市中压管网,送
17、入储配站的燃气低压储气罐压缩机,加压至中压流量计城市中压管网。2.调压站调压站是城市的燃气输配管网的另一个重要设施。调压站有两个功能:1)将输气管网的压力调节到下一级管网或用户需要的压力;2)保持调节后的压力稳定。,No30,调压站按用途分为三种:,1)区域调压站-用于区域性用气调压;2)专用调压站-工业、公用事业用户专用调压;3)箱式调压装置-少量居民用户,小型工业、公用事业用户调压(楼栋调压)。调压站组成:调压器、阀门、过滤器、安全装置、旁通管及测量仪表等。详P6P9课外自学1.调压器 燃气输配管网的压力工况是利用调压器来控制的。所有调压器均是将较高的压力降至较低压力。调压器是一个降压稳压
18、装置,是调,No31,(P6P9,No31No36课外自学,不讲),是调压站的核心设备。,若调压器后的燃气压力为被调参数,则这种调压器为后压调压器。若调压器前的压力为被调参数,则这种调压器为前压调压器。城市燃气输配管网通常多用后压调压器调节燃气压力。(2)阀门调压室进口及出口处设置的阀门,主要作用是当调压器、过滤器检修或发生事故时切断燃气。在调压室之外的进出口管道上也应设置切断阀门,此阀门是常开的(但要求它必须随时可以关断),并和调压室相隔一定的,距离,以便当调压室发生事故时,不必靠近,调压室即可关闭阀门,避免事故蕞延和扩大。(3)过滤器在燃气中含有固体悬浮物很容易存在调压器和安全阀内,破坏调
19、压器和安全阀的正常工作。因此,有必要在调压器入口如处安装过滤器,以清除燃气中的固体悬浮物。过滤器前后应设置压差器,根据测得的压降可以判断过滤的工作情况,在正常工作情况下,燃气通过过滤器的压降不得超过10kPa,压降过大时应清洗。,(4)安全装置,当负荷为零而调器阀口关闭不严,以及调压器中薄膜破裂或调压器系统失灵时,调压站压力会突然升高,它会危及设备的正常工作,甚至会对公共安全造成危害。因此调压器必须设安全装置。防止出口压力过高的安全装置有安全阀、监视器装置和调压器并联装置。(5)旁通管为了保证在调压站维修时不间断供气,故在调室内旁通管。燃气通过旁通管供,给用户时,管网的压力和流量由调节旁通止的
20、,阀门来实现。对于高压调压装置,为便于调节,通常在旁通管上设置两个阀门。选择旁通管的管径时,要根据燃气最低压力和需要的出口压力以及管 网最大负荷进行计算。旁通管的管径通常比调压器的出口管的管径小23号。(6)测量仪表 通常调压器的入口安装指示式压力计,出口安装自记式压力计,自动记录调压器出口瞬时压力,以便监视调压器的工作状况。,用户调压室及专用调压室通常还安装流量计。,此外,为了改善管网水力工况,随着燃气管网用气量改变应使调压室出口压力相应变化,可在调压室内设置孔板或凸轮装置。当调压室产生较大的噪声时,必须有消声装置。燃气输配管网常用的阀门有闸阀、旋塞、截止阀、球阀、蝶阀等。1.1.3 其他气
21、体输配管网形式专装置(略,P7P9,可自阅),No36,1.2 液体输配管网形式与装置,1.2.1 供暖空调冷热水管网形式与装置1.2.1.1 供暖空调冷热水管网形式供暖空调工程常用冷热水作介质,从冷、热源向换热器、空气处理设备提供冷、热量。冷热水输配管网系统的形式:(1)按循环动力分:重力(自然)循环系统,靠水的密度差进行循环,装置简单,运行时无噪声,不消耗电能。但其循环动力小,管径大,作用范围受限,通常只在单幢建筑采用。,No37,机械循环系统,靠机械(水泵)进行循环。机械循环要消耗电能、水泵运行有噪声,但循环,动力大。大而复杂的管网,多采用机械循环。(2)按水流路径可分为同程式系统:除了
22、供回水管路以外,还有一根同程管。由于各并联环路的管路长度基本相等,各用户的水阻力大致相等,流量分配 满足要求。高层建筑的垂直立管常采用同程式,水平管路系统范围大时亦应尽量采用同程式。图1-2-1(下屏)是垂直同程和水平同程的布置。,No38,图1-2-1同程式水系统(P10),垂直同程,水平同程,No39,管路简单,不需采用同程管,系统投资较少,但水分配、调节较难。如果系统较小,适当减小公共管路的阻力,增加并联支管阻力,并在所有的连接末端设备的支管上安装流量调节阀门平衡阻力,则亦可用异程布置。(3)按流量变化可分为定流量和变流量系统定流量水系统中循环水量保持定值,负荷变化时,可通过改变供回水温
23、度进行调节,例如用供回水支管上三通调节阀,调节供回水量比,从而调节供水温度。其优点是系统简单、操作方便,不需要复杂的自控设备,,异程式系统:,No40,缺点是流量不变,输送能耗始终为设计最大值。,变流量水系统 供回水温度保持定值,负荷改变时,通过改变供水量来调节。优点是输送能随负荷减少而降低,水泵容量和电耗少;缺点是系统需配备一定的自控装置。(4)按水泵设置可分为单式泵和复式泵系统单式泵水系统的冷、热水源和负荷侧只用 一组循环水泵,这种水系统不能调节水泵流量,不能节省水泵输送能量。复式泵水系统的冷、热水源和负荷侧分别设置循环水泵,可以实现负荷侧水泵变流量运行,能节省输送能耗,并能适应供水分区,
24、No41,不同压降的需要,系统 总压低。,图1-2-2所示为单式泵定流量系统和变流量系统。定流量系统的用户盘管可以用三通阀调节水量以适应室内冷热负荷变化,而又不改变整个系统流量。变流量系统的用户盘管用三通阀调节水流量,同时改变系统流量。,P.C,R,R,R,R,R,图1-2-2 单式泵定流量和变流量系统(P11),定流量,变流量,开关。(用来检查水流方向和控制冷源、水泵的启停)和流量计(检查管内流量)。控制原理是:当负荷减小时,负荷侧二通阀关小,流量减小,水流经旁通从A向B流动(称“盈”),当旁通管内通过水流量达到设定值时,流量开关动作,通过程控制器,关掉一台冷(热)水机组和水泵。,图1-2-
25、3所示为复式泵系统,在旁通管上设流量,R,R,程序控制器,4,3,图1-2-3 复式泵系统,1 一次泵,2 二次泵,3、4 流量开关,A,B,No43,反之,当负荷增加时,旁通管中水从B流向A,(称“亏”),当流量达到设定值时,旁通管上流量开关动作,通过程控制器,启动一台冷(热)水机组和水泵。(5)按与大气接触情况可分为开式和闭式系统闭式水系统不与大气相接触,仅在系统最高点设置膨胀水箱。水泵不需克服系统静水压头,耗电较小。因此,采暖空调冷热水管网普遍采用闭式系统。,No44,1.2.1.2 供暖空调冷热水管网装置,(1)膨胀水箱膨胀水箱的作用来贮存冷热水系统水温上升时的膨胀水量。在重力循环上供
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