气体管网水力特征与水力计算

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1、本章重点1、气体管流的水力特征及其对管网设计与运行的影响；2、管网的能量平衡；3、流体输配管网水力计算的基本概念、原理及方法；4、气体输配管网水力计算案例。2.1气体管网水力特征1.1气体重力管流的水力特征1）竖向开口管道2.1气体管网水力特征1-2断面间的能量方程静压位压动压2.1气体管网水力特征当1断面和2断面分别为管道的进口和出口，这时静压均为0。若将出口的动压损失视为出口的一种流动局部阻力，则：若只是截出的一段管段不具有此关系式！2.1气体管网水力特征上式表明：此种情况下依靠位压（即重力的

2、作用）克服流动阻力。流动方向取决于管内外的密度差。思考题：请分析楼梯间夏、冬季的自然通风气流情况。2.1气体管网水力特征2）U型管道内的重力流断面1-D、断面D-2的能量方程为：ρ1ρ22.1气体管网水力特征两式相加有：进出口位于相同标高时，流动动力是竖管内的密度差与高差的乘积，与管外大气密度无关。流动方向取决于竖管内密度的分布情况。2.1气体管网水力特征思考题1：请分析南门万家丽路地下通道的自然通风气流情况。思考题2：请分析1、2断面高度不等的情况。2.1气体管网水力特征3）闭合管道内的重力流具

3、有与进出口断面等高的U型重力流竖管相同的水力特征。2.1气体管网水力特征注意：若管内密度分段不均匀时，在密度分界点选取计算断面分析。思考题：管内密度逐渐变化时，如何处理？2.1气体管网水力特征1.2气体压力管流水力特征当管道内外不存在密度差，或是水平管网时，位压为零，管道的任何两个断面间，如果没有机械动力装置，则有：两个断面之间的能量方程！2.1气体管网水力特征1.2气体压力管流水力特征断面间的全压关系：位压为零的管流，全压克服阻力，驱使流体流动。管段中没有外界动力输入时，下游断面全压低于上游断面

4、。流速变化引起动压变化，必引起静压变化！2.1气体管网水力特征断面间静压关系可以通过改变流速改变断面静压2.1气体管网水力特征思考题：通过改变流速改变断面静压，有什么用处？2.1气体管网水力特征1.3压力和重力综合作用下的气体管流水力特征断面间的全压差反映压力作用，位压反映重力作用，二者综合作用，克服流动阻力，维持管内流动。位压驱动密度小的气体向上流动，密度大的气体向下流度；阻挡相反方向的流动。能量平衡：动力等阻力。2.1气体管网水力特征驱动力与流动的关系若压力驱动的流动方向与位压一致，则二者综合

5、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另加的流动阻力。2.1气体管网水力特征思考题：请分析空调建筑装有排气风机的卫生间排气竖井，冬季和夏季位压对排气能力的影响，设计计算以哪个季节最佳。冬季在位压的辅助作用下，排气能力明显加强；夏季排气风机除克服竖井的阻力时，还要克服位压，排气能力削弱，尤其是高层建筑。2.1气体管网水力特征当没有开启排风机、且未设防倒流阀，夏季竖井中密度低，室外空气经竖井进入室内；冬季竖井温度高，室内空气进入竖井。2.1气体管网水力特

6、征当密度沿高度变化时，位压为：若动力设备提供输入压力P，则：气体管流水力特征综合概括，适用于重力流、压力流及二者综合作用的性况。2.2管网水力工况分析理论基础在管网的任意闭合回路中，驱使流体流动的动力与流动的阻力相平衡。什么是回路？2.2管网水力工况分析理论基础回路是指一个闭合的“链”；回路方向是人为规定的，不要求其中的管段流向一致，也不要求管段流向与回路方向一致；闭合包括实际管道的闭合，也可以是开式管网的“虚拟闭合”。什么是“虚拟闭合”？2.2管网水力工况分析理论基础“虚拟闭合”的概念与方法：针

7、对开式管网，设“虚拟管路”使之闭合。虚拟管路：连接开式管网通向环境的两个开口之间的管路。该管路中的流体为环境流体（通常为大气），其密度为环境流体密度；虚拟管路的断面趋于无限大，流速趋于零，流动阻力为零。2.2管网水力工况分析理论基础2.2管网水力工况分析理论基础稳态流量下，任意环路i的流动动力与流动阻力相等：由要求的流量、合理的管内流速、确定管道尺寸，得到环路流动阻力ΔPi。由环路内流体密度与环路空间走向得到重力形成的环路流动动力PGi。2.2管网水力工况分析理论基础环路需用压力：环路所需要风机、

8、水泵等动力设备提供的全压。小窍门：想一想“需”的意义？预算，成本，客观需要由动力设备给出的压力！2.2管网水力工况分析理论基础环路资用压力：需用压力确定后，则环路的资用压力为：小窍门：想一想“资”的意义？投资，由某种形式产生而系统具备的动力：设备给出的压力与重力作用力之和！2.2管网水力工况分析理论基础各环路的需用压力应作用在所有环路的共用管路上，每个环路得到的全压作用是相同的，则任意环路资用压力为：注意：系统的资用压力可能小于、等于、大于需用压力，现实与理想的关系！2.2管网水力