流体输配管网第4章.ppt

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1、流体输配管网河北工业大学建筑环境与设备工程系第四章多相流管网水力特征与水力计算第一节液气两相流管网水力特征与水力计算第二节汽液两相流管网水力特征与水力计算第三节气－固两相流管网水力特征与水力计算第一节液气两相流管网水力特征与水力计算一、液气两相流管网的水力特征■非满流排水管道内，是水、气、固三种介质的复杂运动水量气压变化大流速变化剧烈事故危害大1、建筑内部排水流动特点一、液气两相流管网的水力特征2防止管内气体进入室内的措施2.1水封——存水弯的作用利用一定高度的静水压力来抵抗排水管内气压变化，防止管内气体进入室内.设置在卫生器具和空调机集水盘管等

2、的排水口下水封高度：h＝50～100mmh太大：杂物易沉积，堵塞管道h太小：水封的静压力不足以抵抗管内气压的变化水封的水量，反映水封强度2.2水封破坏的原因因动态或静态原因造成存水弯内水封高度减少，不足以抵抗管道内允许的压力变化值时（正或负25mmH2o)，管道内气体进入室内的现象叫水封破坏。水封的破坏与水封强度有关。水封强度是指存水弯内水封抵抗管道系统内压力变化的能力，其值与存水弯内水量损失有关。水量损失的原因：自虹吸损失：卫生器具在瞬时大量排水的情况下，存水弯自身充满而形成虹吸，排水结束后，存水弯内水封实际高度低于应有高度。诱导虹吸损失：当管

3、道系统内其他卫生器具大量排水时，系统内压力变化，使存水弯内的水上下波动形成虹吸。静态损失：卫生器具较长时间不使用造成虹吸。一、液气两相流管网的水力特征3、横管内流动状态3.1能量转换关系式：3.2水流状态：急流、水跃、跃后段、逐渐衰减3.3管内压力（1）横支管内压力变化如右图：（2）横干管内压力变化排水量大、卫生器具与横干管的高差大，使得与立管连接处动能大、水流充满断面立管底部的压力骤然上升、下部几层横支管内形成正压，存水弯内的污水溅至卫生器具内。则建筑底部横支管与立管的最小垂直距离符合表4-1-1一、液气两相流管网的水力特征4立管中水流状态4.

4、1排水立管水流特点断续的非均匀流水气两相流：水中有气，气中有水滴管内压力变化：立管上部形成负压，最大处在横支管下部4.2排水立管中水流流动状态附壁螺旋流水膜流水塞流4.3水膜流的力学分析■终限流速计算式：当水膜所受向上的管壁摩擦力与重力达到平衡时，水膜的下降速度和水膜厚度不再发生变化，这是的速度为终限流速。当量粗糙高度：指和实际管道沿程阻力系数值相等的同直径人工粗糙管的粗糙高度。■终限长度计算式：从排水横支管水流入口至终限流速形成处的高度。mltt2144.0u=一、液气两相流管网的水力特征5排水管在水膜流时的通水能力■在水膜流状态，当达到终限流

5、速时，水膜下降流速和厚度保持不变，立管通水能力也不变.■表达式：■终限流速时过水断面积：■水膜厚度：38351011036.0dKQpa÷÷øöççèæ=一、液气两相流管网的水力特征6影响排水立管内部压力波动的因素及防止措施6.1影响排水立管内部压力波动的因素水舌是水流在冲激流状态下，由横支管进入立管下落，在其连接部短时间内形成的水力学现象：■水舌沿进水流动方向充塞立管■水舌两侧由两个气孔作为空气流动通路，其两孔断面远比水舌上方立管内的气流断面小■水流带动向下流动的空气通过水舌，造成空气能量的局部损失■当无伸顶通气管时，局部阻力很大，排水时造成的

6、负压则很大，水封极易破坏.立管内最大负压值的大小与粗糙高度和管径成反比；与排水流量、终限流速和空气总阻力系数成正比，空气总阻力系数中最大为水舌阻力系数。一、液气两相流管网的水力特征6.2稳定立管压力增大通水能力的措施■减少终限流速1增加管材内壁粗糙度高度，使水膜与管壁间的界面力增加，减少水流下降速度2立管上隔一定距离设乙字弯（5-6层）消能，实验表明速度减小50%左右。3利用横支管与立管连接处的特殊构造，形成密度小的水沫状水气混合物，减小速度。4使水流沿切线进入立管，在重力、离心力共同作用和管壁的限定下，水流旋流而下，降低垂直方向的速度。5对立管

7、作特殊处理，增加水与管内壁的附着力。减小水舌阻力系数1设置通气立管。向负压区补充的空气不通过水舌。水舌阻力系数趋近于0，立管内负压减小。2在横支管上设单路进气阀。当某一支管排水时，立管内形成负压，其他支管上的进气阀打开补气，不经过水舌。3在排水横管与立管连接处的立管内设置挡板，使横支管排出的冲激流被挡板阻挡，不会射到立管形成水舌。4将排水立管内壁制成螺旋线导流突起，使水流在螺旋线导流下，旋转下落，立管中心是空气柱，未形成水舌。5排水立管轴线与横支管轴线错开半个管径连接。管中心形成空气柱，减小水舌阻力系数。6采用水舌面积小、两侧气孔面积大的斜三通、

8、异径三通等。4.1.2、建筑排水管网的水力计算目的：确定排水管网各管段的管径、横向管道的坡度和通气管的管径。4.1.2.1排水定额和设计