1、第六章第六章 氣體流動及其網(wǎng)路氣體流動及其網(wǎng)路 通風(fēng)空調(diào)工程的空氣輸配管網(wǎng)型式(排風(fēng)系統(tǒng)、送風(fēng)系統(tǒng) ) 6.1 通風(fēng)空調(diào)管路圖6-1 排風(fēng)系統(tǒng) 圖6-2 送風(fēng)系統(tǒng) 空調(diào)工程(空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng) )空調(diào)風(fēng)系統(tǒng)類型n一次回風(fēng)系統(tǒng)n二次回風(fēng)系統(tǒng)n雙風(fēng)道系統(tǒng)n變風(fēng)量系統(tǒng) 通風(fēng)管道的材料普通薄鋼板鍍鋅鋼板硬質(zhì)聚氯乙烯塑料板礦渣石膏板混凝土及磚砌體等表6-1 圓 形 通 風(fēng) 管 道 規(guī) 格外 徑D(mm)鋼板制風(fēng)管塑料制風(fēng)管外 徑D(mm)鋼板制風(fēng)管塑料制風(fēng)管壁 厚(mm)壁 厚(mm)壁 厚(mm)壁 厚(mm)1000.514005001.04.01205601406301607005.0180800200

2、9002200.75100025020002801.21.53203604.01600400風(fēng)道內(nèi)風(fēng)速（單位：m/s表）風(fēng)管部位生產(chǎn)廠房機械通風(fēng)民用及輔助建筑鋼板及塑料風(fēng)管磚及混凝土風(fēng)管自然通風(fēng)機械通風(fēng)干 管6144120.51.058支 管28260.50.725通風(fēng)管道阻力計算 通風(fēng)管道內(nèi)空氣流動阻力 摩擦阻力+局部阻力風(fēng)道粗糙度的修正系數(shù) 圖6-4的制圖條件是：鋼板風(fēng)道，絕對粗糙度K0.15mm，大氣壓力P101.3kPa，溫度t20，密度1.204kg/m3，運動粘度v15.0610-6m2/s的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)空氣。表6-3 風(fēng)道內(nèi)表面的平均絕對粗糙度風(fēng) 道 材 料平均絕對粗糙度（mm）風(fēng)

3、道 材 料平均絕對粗糙度（mm）薄鋼板、鍍鋅鋼板0.15礦渣混凝土板1.5塑 料 板0.010.03混凝土板1.03.0墻內(nèi)磚砌風(fēng)道5.010.0表面光滑的磚風(fēng)道3.04.0海拔高度和溫度對摩擦阻力的修正系數(shù) 矩形風(fēng)道 流速當(dāng)量直徑：2a bDab流量當(dāng)量直徑 825)()(3 . 1babaDLv【例6-1】已知圓形風(fēng)道直徑為500mm，輸送風(fēng)量為7200m3/h，風(fēng)道分別用鋼板及塑料板制作，求它們的單位長度摩擦阻力Rm值。v【例6-1】已知圓形風(fēng)道直徑為500mm，輸送風(fēng)量為7200m3/h，風(fēng)道分別用鋼板及塑料板制作，求它們的單位長度摩擦阻力Rm值。風(fēng)量比摩阻（Pa/m)風(fēng)速管徑Rm2.

4、1Pa/m，風(fēng)速10.3m/s。 風(fēng) 道 材 料平均絕對粗糙度（mm）風(fēng) 道 材 料平均絕對粗糙度（mm）薄鋼板、鍍鋅鋼板0.15礦渣混凝土板1.5塑 料 板0.010.03混凝土板1.03.0墻內(nèi)磚砌風(fēng)道5.010.0表面光滑的磚風(fēng)道3.04.0修正系數(shù)0.89 v【例6-2】已知矩形風(fēng)道ab800630mm輸送風(fēng)量為15000m3/h，試求該風(fēng)道的單位長度摩擦阻力Rm值。7 . 063. 08 . 063. 08 . 022mbaabD3 . 8/63. 08 . 03600150003600smbaL按流速當(dāng)量直徑 風(fēng)道內(nèi)流速m按8.3m/s及D0.7m查圖6-4、6-5，得Rm0.95

5、Pa/m。m/s通風(fēng)管道計算步驟 l根據(jù)風(fēng)管平剖面布置圖繪制出通風(fēng)管道系統(tǒng)圖，標(biāo)出設(shè)備及局部管件的位置。以及道斷面和流量不變?yōu)樵瓌t把通風(fēng)管道系統(tǒng)分成若干個單獨管段，并編號，標(biāo)出各管段的長度（一般以兩管件中心線長度計算）和風(fēng)量l選擇風(fēng)管內(nèi)的空氣流速（見表6-2）確定風(fēng)管斷面。l 根據(jù)各管段的風(fēng)量和所確定的風(fēng)管斷面尺寸計算最不利環(huán)路（一般是部件最多，管道最長，風(fēng)量較大的環(huán)路）的摩擦阻力和局部阻力。 v并聯(lián)風(fēng)管阻力計算，要求各并聯(lián)支管段之間的阻力差值，一般送排風(fēng)系統(tǒng)不大于15%。當(dāng)不可能通過改變分支管道斷面尺寸來達到阻力平衡要求時，則可利用風(fēng)閥進行調(diào)節(jié)。v最后求得所設(shè)計的通風(fēng)系統(tǒng)的總阻力。通風(fēng)系統(tǒng)的

6、總阻力除通風(fēng)管道的全部阻力外，還應(yīng)當(dāng)包括空氣通過設(shè)備（如空氣處理及凈化設(shè)備等）阻力。v【例6-3】有一排風(fēng)系統(tǒng)，如圖6-7。全部為鋼板制作的圓形風(fēng)道，各管段的風(fēng)量和長度均注于圖中，矩形傘形排風(fēng)罩的擴散角分別為30、60，吸入三通分支管的夾角設(shè)計為30，系統(tǒng)排出空氣的平均溫度為30，試確定此系統(tǒng)的風(fēng)道斷面及系統(tǒng)的阻力。 風(fēng)管水力計算表管段編號風(fēng)量(m3/h)直徑(mm)管長(m)(m/s)R(Pa/m)Py (Pa)動壓(Pa)Pj (Pa)Py+Pj (Pa)1110022088.0383.49827.9850.937.25633.5361.52 2185028048.3462.7911.16

7、0.5740.16222.89234.05 33050320410.5343.6914.760.4863.98830.71445.47 44400360912.0084.10436.9390.6483.13853.20890.15 54400400129.7262.41228.940.654.54732.72861.67 37173.072292.86 局部阻力占總阻力:59.1%67501807.58.1874.64434.8330.6338.64924.34959.18 71200200610.616.67340.0410.5664.91536.35276.39 81350220109.8

8、655.16251.6210.8456.11547.13798.76 小計1810060.5280.91527.19 最不利環(huán)路每米損失為7.9帕并聯(lián)支管阻力不平衡率6 和1管段并聯(lián)7和(1，2)管段并聯(lián)8和(1,2,3)管段并聯(lián)61.5259.183.8%61.5261.5234.0576.3920.1%61.5234.0561.5234.0545.4798.7630%61.5234.0545.47管徑調(diào)整近似公式225. 000PPdd以8管段為例：達到平衡時的管徑 初算時的管徑 作為平衡標(biāo)準(zhǔn)的阻力 初算時的阻力 0.225098.76220203141.04dmmmm對應(yīng)管道規(guī)格表取d=

9、200mm,此時阻力不平衡率為7%，滿足要求，實際風(fēng)速12m/s，基本上滿足要求。6.1.3 均勻送風(fēng)管道設(shè)計計算6.1.3.1 均勻送風(fēng)管道的設(shè)計原理空氣在風(fēng)管內(nèi)流動時，其靜壓垂直作用于管壁。如果在風(fēng)管的側(cè)壁開孔，由于孔口內(nèi)外存在靜壓差，空氣會按垂直于管壁的方向從孔口流出。靜壓差產(chǎn)生的流速為：jip2空氣在風(fēng)管內(nèi)的流速為：ddp2出流角(孔口出流與風(fēng)管軸線間的夾角)孔口在氣流垂直方向上的投影面積 孔口面積 ）（；21-3-2 2sinsin ; 2 ; 20000jjjdjddjjPfvfvafLavvPPtgaP vPv均勻送風(fēng)管道設(shè)計原理4 . 0, 00000FffFfFPFfFfj要

10、求，即“靜壓箱”送風(fēng)。小采用大。不變，改變和基本不變。，調(diào)節(jié)動壓，保持不變，改變和。在孔口設(shè)置不同的阻體不變，根據(jù)靜壓變化，、）（；21-3-2 2sinsin ; 2 ; 20000jjjdjddjjPfvfvafLavvPPtgaP vPv銳邊孔口的值 （2）實現(xiàn)管道均勻送風(fēng)的條件v保持各個側(cè)孔靜壓相等。保持各個側(cè)孔流量系數(shù)相等。constLLa6 . 0, 5 . 01 . 0 , 600增大出流角。設(shè)垂直擋板或短管出流, 0 . 3djPP注意：增大出流角度除了保證出流量均勻之外，對于送風(fēng)的作用地點還有重要影響。靜壓復(fù)得法的特點v通過調(diào)整管道斷面尺寸，維持管道在不同斷面處的管內(nèi)靜壓。送

11、風(fēng)管道若要求各個風(fēng)口風(fēng)量均勻，常用此方法保證要求的風(fēng)口風(fēng)速。 靜壓復(fù)得法的基本步驟 ：（3）均勻送風(fēng)管道的計算方法v采用靜壓復(fù)得法。v例2-4如圖所示總風(fēng)量為8000m3/h的圓形均勻送風(fēng)管道，采用8個等面積的側(cè)孔送風(fēng)，孔間距為1.5m。試確定其孔口面積、各斷面直徑及總阻力。 V00 00jq3600f3600fv按照上述過程，依次確定后續(xù)各管段的斷面尺寸。課外興趣作業(yè)1：v開發(fā)單相流管網(wǎng)水力計算的通用軟件。v基本要求：v1）基本具備完成本專業(yè)工程中常見的通風(fēng)空調(diào)管網(wǎng)（氣體輸配）、供熱空調(diào)管網(wǎng)（液體輸配）的設(shè)計性水力計算；v2）界面友好，使用方便；v3）具有完整的使用說明，包含計算實例。氣力輸

12、送系統(tǒng)的設(shè)計計算 根據(jù)工藝要求確定輸料量（生產(chǎn)率）：根據(jù)物料性質(zhì)和輸送條件，確定氣力輸送方式和主要部件、設(shè)備的型式；布置管路，繪制系統(tǒng)圖；根據(jù)物料性質(zhì)、氣力輸送方式等確定料氣比（混合比）、輸送風(fēng)速；計算輸送風(fēng)量，確定管徑和主要設(shè)備；計算系統(tǒng)的壓力損失；選擇風(fēng)機?；拘g(shù)語v物料的懸浮速度RllfCgd3)(4對于物粉狀物料，通過Re1，CR=24/Re24Re3)(43)(4gdCgdllRllf18)(243)(42gddgdllllll對于粒狀物料，通常Re=0.51057105，CR0.5 5 . 03)(43)(4gdCgdllRllf)(12. 5lldv輸送風(fēng)速 v輸送風(fēng)速可按懸浮速

13、度的某一倍數(shù)來定，一般取2.44.0倍，對于密度粘結(jié)性物料取510倍。輸送風(fēng)速也可按臨界風(fēng)速來定，例如砂子等粒狀物料，其輸送風(fēng)速為臨界風(fēng)速的1.22.0倍。輸送風(fēng)速通常根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)確定，表6-8中的數(shù)據(jù)可供參考。 v物料速度和速比物料速度是指管道中顆粒群的最大速度。物料速度與輸送風(fēng)速之比稱為速比 5 .79 .0lv料氣比 料氣比亦稱混合比，是單位時間內(nèi)通過輸料管的物料量與空氣量的比值，所以也稱料氣流濃度 根據(jù)經(jīng)驗，一般低壓力只送式系統(tǒng)4，低壓壓送式系統(tǒng)10，循環(huán)式系統(tǒng)左右，高真空吸送2070。物料流動性好，管道平直，喉管阻力小，可以采用較高的料氣比。 兩相流中物料的運動狀態(tài) n懸浮流 氣流速

14、度（輸送風(fēng)速）足夠大時，物料在管內(nèi)基本上均勻分布，呈懸浮狀態(tài)輸送。n底密流物料在管內(nèi)分布不均勻，管底較密。物料顆粒一面旋轉(zhuǎn)、碰撞，一面隨氣流前進。n疏密流n物料沿軸線方向分布不均勻，疏密相同，部分顆粒在管底滑動。多數(shù)顆粒喪失懸浮能力，沉積在管底的顆粒形成局部聚集，時聚時散，呈現(xiàn)不穩(wěn)定的輸送狀態(tài)。n部分流氣流速度過小，物料在管道下部堆積，表層的顆粒作不規(guī)劃移動，堆積層作砂丘形運動。n栓塞流，堆積的物料充塞管道，靠氣體靜壓推動輸送。氣力輸送系統(tǒng)的計算 1.喉管或吸嘴的阻力2)(21lCp2.空氣和物料加速阻力 2122lp2)(l是與喉管或吸嘴構(gòu)造有關(guān)的系數(shù)，通過試驗求得，可采用下數(shù)據(jù)：水平型喉管

15、，C=1.11.2； L型喉管，C=1.21.5；各種吸嘴，C=3.05.0。料氣比 氣力輸送系統(tǒng)的計算(二)3.物料的懸浮阻力lflmlfmlVlflmglqglqqglqp/3水平管內(nèi)的懸浮阻力 對于與水平面成夾角的傾斜管，懸浮阻力cos 3lflglp v4.物料的提升阻力ghqghqqghqplmlmVlm/45.輸料管的摩擦阻力 氣流的阻力和物料顆粒引起的附加阻力兩部分 氣流的阻力 22dlpm物料顆粒引起的阻力22llmldlpllmlfq)(lllllVllmllfffqfq)(22225llllmlmdldlppp2)(1 2dllll()lllKlRKpmll)1 (5見p2

16、70 表6-9v6.彎管阻力2)1 (206lKp表6-10 彎向局部阻力附加系數(shù)K0值彎管布置K0垂直向下彎向水平（90）2535垂直向上彎向水平（90）水平彎向水平（90）1625水平彎向垂直（向上，90）2030v分離器阻力 2)1 (27lKpv例6-8某廠鑄造車間決定采用低壓吸送式氣力送砂，其系統(tǒng)圖6-16所示。要求輸料量（新砂）qml=11000kg/h（3.05kg/s），已知物料密度=2650kg/m3，輸料管傾角70，車間內(nèi)空氣溫度22。下面通過計算確定該系統(tǒng)的管徑、設(shè)備規(guī)格和阻力。圖6-16 低壓吸送式氣力送砂系統(tǒng)圖1）確定料氣比和輸送風(fēng)速根據(jù)同類工廠的實踐經(jīng)驗，選用料氣比

17、=2。對新砂，參考表6-8，選用輸送風(fēng)速=25m/s。物 料 名 稱平均粒徑(mm)密 度(kgm-3)容積密度(kgm-3)懸浮速度(ms-1)輸送風(fēng)速(ms-1)稻 谷3.5810205507.51625砂26006.82535潮模舊砂（含水量35%)2500280011002228干模舊砂、干新1725（2）計算輸送風(fēng)量和輸料管直徑)/(27. 1)/(45802 . 15500)/(52. 1)/(550021100033smhmqqskghkgqqmVlmlm輸送風(fēng)速輸料管直徑 mmqdV253. 02514. 327. 144（3）計算系統(tǒng)的各項阻力 v 喉管阻力 采用L型喉管，取

18、系數(shù)C=1.2 96.1122 . 125)22 . 1(2)(221PaCpl空氣和物料的加速阻力物料和氣流的速度比為 6 . 0255 . 79 . 05 . 79 . 0l36. 0)6 . 0()(22l2222512(1)(1 0.36 2)54722lpPa 物料的懸浮阻力 3126.8(cos)2 1.2 9.81(9.4 10.6 cos70 )25 0.6138fllpgllPa 已知水平管長度l1=9.4m，傾斜管長度l2=10.6m，由查表得f=6.8m/sv物料的提升阻力42 1.2 9.81 10.6sin70230lpghPaPa 輸料管的摩擦阻力5(1)(10.6

19、 2) 32 201408llmpKR lPaPav彎管阻力 11022 . 12507. 0)26 . 11 (2)1 (2206PaPaKpl其它阻力v分離器阻力 v在氣力輸送系統(tǒng)中，料氣流經(jīng)分離后，其中大部分物料已分離下來，分離器以后的管道和設(shè)備，其阻力計算方法與通風(fēng)除塵系統(tǒng)相同。 v旋風(fēng)分離器后至旋風(fēng)除塵器的阻力 v布袋除塵器后至排風(fēng)管出口的阻力 選擇風(fēng)機v風(fēng)量 =1.15=(1.154580) m3/h =5267m3/h=1.46m3/s v風(fēng)壓Vqp=1.2p=(1.26923) Pa =8310Pa=847mmH2O 燃?xì)夤芫W(wǎng)水力計算基礎(chǔ) 1對于高中壓燃?xì)夤艿?21520222

20、194.16KSKdqLppV2對于低壓管道m(xù)mppppppppppp2 .2)()(212121212121520825KKSdqlpV摩阻系數(shù)【例6-5】v入圖所示的通風(fēng)除塵管網(wǎng)。風(fēng)管用鋼板制作，輸送含有輕礦物粉塵的空氣,氣體溫度為常溫。當(dāng)?shù)貧鈮航咏鼧?biāo)準(zhǔn)大氣壓力。除塵器清灰前阻力Pc=1200Pa。對該管網(wǎng)進行水力計算，獲得管網(wǎng)特性曲線。v同學(xué)們可利用電子表格(Excel)進行制作。例例6-5v選定最不利環(huán)路，本系統(tǒng)選擇1-3-5-除塵器-6-風(fēng)機-7為最不利環(huán)路。 v解釋：環(huán)路；最不利環(huán)路。v根據(jù)表6-8，輸送含有輕礦物粉塵的空氣時，風(fēng)管內(nèi)最小風(fēng)速為，垂直風(fēng)管12m/s、水平風(fēng)管14m/

21、s。v考慮到除塵器及風(fēng)管漏風(fēng)（思考？），取5%的漏風(fēng)系數(shù)，管段6及7的計算風(fēng)量為63001.05=6615m3/h。 例例6-51包含有水平風(fēng)管，初定流速為14m/s 。管徑計算：msmhshmD195. 04/14/3600/1500213沒有這個標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，取為d=0.2m=200mm則實際風(fēng)速為：smmhshm/4 .134)2 . 0(/3600/1500v23同理確定出3、5、6、7的管內(nèi)流速和管徑。管內(nèi)流速和管徑：管內(nèi)流速和管徑：例例6-56.1 氣體管流的水力特征6.1.1 氣體重力管流氣體重力管流的水力特征的水力特征（1）豎向開口管道）豎向開口管道H 2H 1121-2斷

22、面的能量方程斷面的能量方程靜壓靜壓位壓位壓動壓動壓21222122112)(2PvPHHgvpjajH 2H 112當(dāng)1斷面和2斷面位于位于進口和出口處，這時靜壓均為0。若將出口的動壓損失視為出口的一種流動局部阻力，則：2112aP)HH)(g以廚房排煙管網(wǎng)為例，以廚房排煙管網(wǎng)為例，當(dāng)沒有開啟排風(fēng)機、當(dāng)沒有開啟排風(fēng)機、且未設(shè)防倒流閥，夏且未設(shè)防倒流閥，夏季豎井中密度低，室季豎井中密度低，室外空氣經(jīng)豎井進入室外空氣經(jīng)豎井進入室內(nèi)；冬季豎井溫度高，內(nèi)；冬季豎井溫度高，室內(nèi)空氣進入豎井室內(nèi)空氣進入豎井。上式表明：流動阻力依靠位壓（即重力的作用）克服。流動方向取決于管內(nèi)外的密度差。1F7F13452系

23、統(tǒng)圖（2）U型管道內(nèi)的重力流n通過列寫斷面1-D、斷面D-2的能量方程，綜合后得到：D1 2H1H221P211221P)HH)(g注意：斷面1和2分別在進口和出口外； 包含了進口阻力損失和出口阻力損失。（2）U型管道內(nèi)的重力流n進出口位于相同標(biāo)高時，流動動力是豎管內(nèi)的密度差與高差的乘積，與管外大氣密度無關(guān)。n流動方向取決于豎管內(nèi)密度的相對大小。n請分析1、2斷面高差不等的情況。D12H1H2211221P)HH)(g（3）閉式管道內(nèi)的重力流211221P)HH)(gn具有與進出口斷面等高的U型重力流豎管相同的水力特征。H1H26.1.2 氣體壓力管流水力特征6.1.3 壓力和重力綜合作用下的

24、氣體管流壓力和重力綜合作用下的氣體管流水力特征水力特征 l若壓力（若壓力（Pq1Pq2）驅(qū)動的流動方向與位）驅(qū)動的流動方向與位壓一致，則二者綜合作用加強管內(nèi)氣體流壓一致，則二者綜合作用加強管內(nèi)氣體流動，若驅(qū)動方向相反，則由絕對值大者決動，若驅(qū)動方向相反，則由絕對值大者決定管流方向；絕對值小者實際上成為另加定管流方向；絕對值小者實際上成為另加流動阻力。流動阻力。如空調(diào)建筑裝有排氣風(fēng)機的衛(wèi)生間排氣豎如空調(diào)建筑裝有排氣風(fēng)機的衛(wèi)生間排氣豎井，冬季在位壓的輔助作用下，排氣能力井，冬季在位壓的輔助作用下，排氣能力明顯加強；夏季排氣風(fēng)機除克服豎井的阻明顯加強；夏季排氣風(fēng)機除克服豎井的阻力時，還要克服位壓，排

25、氣能力削弱，尤力時，還要克服位壓，排氣能力削弱，尤其是高層建筑。其是高層建筑。6.2 流體輸配管網(wǎng)水力計算的基本原流體輸配管網(wǎng)水力計算的基本原理和方法理和方法n設(shè)計計算設(shè)計計算n已知：管網(wǎng)系統(tǒng)的布置；各末端設(shè)備的已知：管網(wǎng)系統(tǒng)的布置；各末端設(shè)備的風(fēng)量；風(fēng)量；n確定：風(fēng)道的斷面尺寸；風(fēng)道的阻力；確定：風(fēng)道的斷面尺寸；風(fēng)道的阻力；選擇合適的動力設(shè)備（風(fēng)機型號及其匹選擇合適的動力設(shè)備（風(fēng)機型號及其匹配的電機功率）。配的電機功率）。6.2 流體輸配管網(wǎng)水力計算的基本原流體輸配管網(wǎng)水力計算的基本原理和方法理和方法 n水力計算水力計算：設(shè)計計算；校核計算n設(shè)計計算設(shè)計計算：根據(jù)要求的流量分配，確定管網(wǎng)的各

26、段管徑（或斷面尺寸）和阻力。對枝狀管外，求得管網(wǎng)特性曲線，為匹配管網(wǎng)動力設(shè)備準(zhǔn)備好條件，進而確定動力設(shè)備（風(fēng)機、水泵等）的型號。n校核計算校核計算：根據(jù)已定的動力設(shè)備，確定保證流量輸配的管道尺寸；或者根據(jù)已定的管道尺寸，確定保證流量輸配的動力設(shè)備。水力計算是流體輸配管網(wǎng)設(shè)計及其運行質(zhì)量保證的基本手段。 6.2 流體輸配管網(wǎng)水力計算的基本原流體輸配管網(wǎng)水力計算的基本原理和方法理和方法n校核計算校核計算n已知：管網(wǎng)系統(tǒng)的布置；風(fēng)道斷面的尺已知：管網(wǎng)系統(tǒng)的布置；風(fēng)道斷面的尺寸；通風(fēng)系統(tǒng)的動力設(shè)備；寸；通風(fēng)系統(tǒng)的動力設(shè)備；n確定：各末端設(shè)備的風(fēng)量是否滿足要求；確定：各末端設(shè)備的風(fēng)量是否滿足要求；動力匹

27、配是否合理。動力匹配是否合理。n水力計算的基本理論依據(jù)：流體力學(xué)一元流動連續(xù)性方程、能量方程及串、并聯(lián)管路流動規(guī)律。n管網(wǎng)的流動動力等于管網(wǎng)流動總阻力。n若干管段串聯(lián)后的阻力，等于各管段阻力之和；各并聯(lián)管段的起點（終點）相同，具有相同的壓力。不包含動力源的并聯(lián)管段，阻力應(yīng)相等。n管段阻力是構(gòu)成管網(wǎng)阻力的基本單元。流體力學(xué)已經(jīng)揭示，管段中的流體流動過程中的阻力有兩種，一種是摩擦阻力，也稱為沿程阻力；另一種是局部阻力。 水力計算的基本原理：水力計算的基本原理：6.2.1 摩擦阻力計算摩擦阻力計算 摩擦阻力系數(shù)說明：說明：n工程上常根據(jù)自身的工程特點，編制相應(yīng)的計算圖表幫助計算。n任何計算公式或圖表

28、，都有其制圖條件和使用范圍，使用時要特別注意。n當(dāng)工程條件與得出公式或圖表的條件有差異時，常采用修正的方法。 如密度和黏度修正、溫度和熱交換修正以及管壁粗糙度修正等。圖2-3-1制圖條件：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；T=20；密度1.204kg/m3；運動黏度：15.0610-6m2/s；粗糙度k=0.15mm；圓形截面風(fēng)管。修正方法：教材P54公式（2-3-3）（2-3-9）6.2.1 局部阻力計算局部阻力計算產(chǎn)生原因：n流動邊界幾何形狀改變，使流動產(chǎn)生渦旋、流動方向變化，引起能量損失。局部阻力基本計算公式：22vP局部阻力系數(shù)：n局部阻力處，流動處于阻力平方區(qū)。局部阻力系數(shù)只與幾何形狀有關(guān)。n局部阻力系數(shù)

29、與其安裝條件（受流動環(huán)境的影響） 、各部分的幾何尺寸有關(guān)（如突擴）。同名的局部阻力在不同的場合有不同的阻力系數(shù)值。n局部阻力系數(shù)值通過一般實驗獲得。n局部阻力系數(shù)值總是與所指的斷面動壓對應(yīng)的，使用時必須注意。n各工程設(shè)計手冊給出了常用的局部阻力系數(shù)。6.2.3 常用的水力計算方法 n假定流速法n壓損平均法n靜壓復(fù)得法 假定流速法的特點n先按技術(shù)經(jīng)濟要求選定管內(nèi)流速，再結(jié)合所需輸送的流量，確定管道斷面尺寸，進而計算管道阻力,得出需要的作用壓力。假定流速法適用于作用壓力未知的情況。 假定流速法的基本步驟： （1）繪制管網(wǎng)軸測圖，對各管段進行編號，標(biāo)出長度和流量，確定最不利環(huán)路。（2）合理確定最不利

30、環(huán)路各管段的管內(nèi)流體流速。（3）根據(jù)各管段的流量和確定的流速，確定最不利環(huán)路各管段的斷面尺寸。（4）計算最不利環(huán)路各管段的阻力。（5）平衡并聯(lián)管路。確定并聯(lián)管路的管徑，使各并聯(lián)管路的計算阻力與各自的資用壓力相等，可用壓損平均法計算。這是保證流量按要求分配的關(guān)鍵。若并聯(lián)管路計算阻力與各自的資用壓力不相等，在實際運行時，管網(wǎng)會自動調(diào)整各并聯(lián)管路流量，使并聯(lián)管路的實際流動阻力與各自的資用壓力相等。這時各并聯(lián)管路的流量不是要求的流量。（6）計算管網(wǎng)的總阻力，求取管網(wǎng)特性曲線。（7）根據(jù)管網(wǎng)特性曲線、所要求輸送的總流量以及所輸送流體的種類、性質(zhì)等諸因素，綜合考慮為管網(wǎng)匹配動力設(shè)備（風(fēng)機、水泵等），確定動

31、力設(shè)備所需的參數(shù)。 壓損平均法的特點n將已定的總作用壓力，按干管長度平均分配給每一管段，以此確定管段阻力，再根據(jù)每一管段的流量確定管道斷面尺寸。當(dāng)管道系統(tǒng)的動力已定時進行水力計算，此法較為方便。當(dāng)然，也可按其他技術(shù)經(jīng)濟性更好的方法將已定作用壓力分配給各管段。壓損平均法的基本步驟：（1）繪制管網(wǎng)軸測圖，對各管段進行編號，標(biāo)出長度和流量，確定最不利環(huán)路。（2）根據(jù)確定的最不利環(huán)路的資用動力，計算最不利環(huán)路單位管長的壓力損失。（3）根據(jù)最不利環(huán)路單位管長壓力損失和各管段流量，確定其各管段管徑或斷面尺寸。（4）確定其他支路的資用動力，計算單位管長的壓力損失。（5）根據(jù)各支路單位管長壓力損失和各管段流量

32、，確定其他各管段管徑。 資用動力已知的情況不論采用何種方法，水力計算前必須完成管網(wǎng)系統(tǒng)和設(shè)備的布置，確定管道材料及每個管段的流量，然后循著各種方法所要求的步驟進行計算。水力計算中，各種計算公式和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的選取，應(yīng)遵循相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 說明：說明：6.3.1 通風(fēng)空調(diào)工程氣體輸配管網(wǎng)水通風(fēng)空調(diào)工程氣體輸配管網(wǎng)水力計算力計算 n以通風(fēng)空調(diào)工程的空氣輸配管網(wǎng)為例，學(xué)習(xí)開式枝狀氣體輸配管網(wǎng)水力計算的具體方法。設(shè)計計算要確定管徑和動力大小，主要采用假定流速法。 n需先完成空氣輸配管網(wǎng)的布置，確定設(shè)備和各送排風(fēng)點位置的確定；各送排風(fēng)點要求的風(fēng)量；管道布置、各管段的輸送風(fēng)量。n制作風(fēng)管的水力計算表格。

33、 6.3.1.2 風(fēng)管摩擦阻力計算風(fēng)管摩擦阻力計算 n公式計算：lRlvRsPmml242Re51. 2471. 3lg21）（ RsK 對于圓管，4RsD圖表計算n制成計算表或線算圖。圖2-3-1所示的線算圖，可供計算管道阻力時使用。只要已知流量、管徑、流速、阻力四個參數(shù)中的任意兩個，即可利用該圖求得其余的兩個參數(shù)。該圖是按過渡區(qū)的值，在壓力B0=101.3kPa、溫度t0=20、空氣密度0=1.204kg/m3、運動粘度0=15.0610-6m2/s、管壁粗糙度K=0.15mm、圓形風(fēng)管、氣流與管壁間無熱交換等條件下得出的。當(dāng)實際條件與上述條件不相符時，應(yīng)進行修正。注意：注意：密度、粘度修

34、正；溫度、大氣壓力和熱交換修正；壁面粗糙度修正。密度、粘度修正；溫度、大氣壓力和熱交換修正；壁面粗糙度修正。非圓管利用圖表引入“當(dāng)量直徑”n流速當(dāng)量直徑：假設(shè)某一圓形風(fēng)管中的空氣流速與非圓形風(fēng)管中的空氣流速相等，并且兩者的單位長度摩擦阻力也相等，則該圓形風(fēng)管的直徑就稱為此矩形風(fēng)管的流速當(dāng)量直徑，以Dv表示。根據(jù)這一定義,斷面為ab的矩形風(fēng)管的流速當(dāng)量直徑Dv用下式計算，查表時用矩形風(fēng)管中的流速。 baabDv2流量當(dāng)量直徑設(shè)某一圓形風(fēng)管中的空氣流量與非圓形風(fēng)管的空氣流量相等，并且單位長度摩擦阻力也相等，則該圓形風(fēng)管的直徑就稱為非圓形風(fēng)管的流量當(dāng)量直徑，以DL表示。根據(jù)推導(dǎo)，矩形風(fēng)管的流量當(dāng)量直

35、徑可近似按下式計算。查表時用矩形風(fēng)管中的流量。 25. 0625. 0)()(3 . 1baabDLn查圖得管段1的比摩阻為12.5Pa/m，填入計算表中，并計算管段的摩擦阻力。n同理查得3、5、6、7管段的比摩阻和摩擦阻力填入計算表中。n檢查是否需要修正。本例無需進行修正。如需修正的情況，在水力計算表中留出填寫這些參數(shù)的位置。摩擦阻力：摩擦阻力：例例2-36.3.1.3 風(fēng)管局部阻力計算 n計算公式：22vP各種管件（彎頭、三通等）的局部阻力系數(shù)通常查圖表確定。查圖表時要注意依據(jù)的參數(shù)值。還要注意對應(yīng)的特征速度。各種設(shè)備的局部阻力或局部阻力系數(shù)，由設(shè)備生產(chǎn)廠商提供。 局部阻力計算：（1）管段

36、1設(shè)備密閉罩=1.0（對應(yīng)接管動壓）90彎頭（R/D=1.5）一個=0.17直流三通（13）（見圖2-3-3）（參見工業(yè)通風(fēng)第三版p232）根據(jù)F1+F2F3 ，=30，查得13=0.20n=1.0+0.17+0.20=1.37 n計算出管段1的局部阻力損失為：147.5Pa。n同理計算出3、5、6、7各管段的局部阻力，填入表中。例例2-3各管段的總阻力沿程阻力局部阻力。6.3.1.4 并聯(lián)管路的平衡 （1）開式管網(wǎng)的虛擬閉合 引入虛擬管路的概念，將開式管網(wǎng)變?yōu)樘摂M的閉式管網(wǎng)。虛擬管路是連接開式管網(wǎng)出口和進口的虛設(shè)管路，該管路中的流體為開式管網(wǎng)出口和進口高度之間的環(huán)境流體，從管網(wǎng)出口流向進口，

37、其水力和熱力參數(shù)都與環(huán)境流體相同，虛擬管路的管徑趨于無限大，流動阻力為零。 圖2-3-2 虛擬管路與流動環(huán)路 例例2-3（2 2）枝狀管網(wǎng)的環(huán)路、共用管路和）枝狀管網(wǎng)的環(huán)路、共用管路和獨用管路獨用管路 n枝狀管網(wǎng)中，管段的流向是唯一的。n以管網(wǎng)的源為起點，沿著管路（含虛擬管路），順著流向（虛擬管路中的流向是從開式管網(wǎng)的真實出口到真實進口）前進，最終必定回到起點。沿途所經(jīng)過的所有管路（含虛擬管路）構(gòu)成了枝狀管網(wǎng)的一個流動環(huán)路。例2-3管網(wǎng)的環(huán)路有：1-3-5-6-7-虛擬管路1 （流動環(huán)路I）2-3-5-6-7-虛擬管路2 （流動環(huán)路II）4-5-6-7-虛擬管路4 （流動環(huán)路III）管段與環(huán)路

38、之間的隸屬關(guān)系有兩種情況。其一，共用；其二，獨用。若某管路出現(xiàn)在兩個及以上的環(huán)路中，該管路稱為這些環(huán)路的共用管路，若管路只出現(xiàn)在某環(huán)路中，該管路稱為這一環(huán)路的獨用管路。圖2-3-2中，管段1、2、4分別是環(huán)路I、II、III的獨用管路；管段3為環(huán)路I、II的共用管路；管段5、6、7為環(huán)路I、II、III的共用管路。 (3)環(huán)路動力來源流體力學(xué)表明，管網(wǎng)中的流動動力有壓力、慣性力和重力3種。在管網(wǎng)工程中，壓力稱為靜壓，慣性力稱為動壓，二者可以互相轉(zhuǎn)換，二者之和稱為全壓。重力則在不同的工程中有不同的名稱，如位壓、勢壓、熱壓等。 GiqiiPPP全壓的來源與性質(zhì)n來源于風(fēng)機水泵等流體機械。n來源于壓力容器。n來源于上級管網(wǎng)。性質(zhì)：n在一個位置上提供，沿整個環(huán)路中起作用。n提供動力的位置在共用管段上，則共用該管路的所有環(huán)路都獲得相同大小的全壓動力。重力產(chǎn)生的環(huán)路動力及其性質(zhì)n重力產(chǎn)生的環(huán)路動力是在整個環(huán)路上形成的。它作用在整個環(huán)路上。n各個環(huán)路因重力作用產(chǎn)生的環(huán)路動力不相同。iiGidlgldgPcos（4）環(huán)路的需用壓力與資用動力n任意環(huán)路的動力與阻力平衡，是流體流動的基本規(guī)律。要實現(xiàn)要求的流量輸送與分配任務(wù)，就必