流体输配管网课后习题答案详定稿版

IBMsystemofficeroom【A0816H-A0912AAAHH-GX8Q8-GNTHHJ8】流体输配管网课后习题答案详精编WORD版第1流体输配管网的类型与装置1-1认真观察1~3个不同类型的流体输配管网，绘制出管网系统轴测图。结合第一章学习的知识，回答以下问题：（1）该管网的作用是什么？（2）该管网中流动的流体是液体还是气体还是水蒸气是单一的一种流体还是两种流体共同流动或者是在某些地方是单一流体，而其他地方有两种流体共同流动的情况如果有两种流体，请说明管网不同位置的流体种类、哪种流体是主要的。（3）该管网中工作的流体是在管网中周而复始地循环工作，还是从某个（某些）地方进入该管网，又从其他地方流出管网？（4）该管网中的流体与大气相通吗在什么位置相通（5）该管网中的哪些位置设有阀门它们各起什么作用（6）该管网中设有风机（或水泵）吗有几台它们的作用是什么如果有多台，请分析它们之间是一种什么样的工作关系（并联还是串联）为什么要让它们按照这种关系共同工作（7）该管网与你所了解的其他管网（或其他同学绘制的管网）之间有哪些共同点哪些不同点答：选取教材中3个系统图分析如下 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf ：图号图1-1-2图1-2-14（a）图1-3-14(b)问（1）输配空气输配生活给水生活污水、废水排放问（2）气体液体液体、气体多相流，液体为主问（3）从一个地方流入管网，其他地方流出管网从一个地方流入管网，其他地方流出管网从一个地方流入管网，其他地方流出管网问（4）入口1及出口5与大气相通末端水龙头与大气相通顶端通气帽与大气相通问（5）通常在风机进出口附近及各送风口处设置阀门，用于调节总送风量及各送风口风量各立管底部、水泵进出口及整个管网最低处设有阀门，便于调节各管段流量和检修时关断或排出管网内存水无阀门问（6）1台风机，为输送空气提供动力1台水泵，为管网内生活给水提供动力无风机、无水泵问（7）与燃气管网相比，流体介质均为气体，但管网中设施不同。与消防给水管网相比，流体介质均为液体，但生活给水管网中末端为水龙头，消防给水管网末端为消火栓。与气力输送系统相比，都是多相流管网，但流体介质的种类及性质不同。说明：本题仅供参考，同学可根据实际观察的管网进行阐述。1-3流体输配管网有哪些基本组成部分各有什么作用答：流体输配管网的基本组成部分及各自作用如下表：组成管道动力装置调节装置末端装置附属设备作用为流体流动提供流动空间为流体流动提供需要的动力调节流量，开启/关闭管段内流体的流动直接使用流体，是流体输配管网内流体介质的服务对象为管网正常、安全、高效地工作提供服务。1-4试比较气相、液相、多相流这三类管网的异同点。答：相同点：各类管网构造上一般都包括管道系统、动力系统、调节装置、末端装置以及保证管网正常工作的其它附属设备。不同点：①各类管网的流动介质不同；②管网具体型式、布置方式等不同；③各类管网中动力装置、调节装置及末端装置、附属设施等有些不同。[说明]随着课程的进一步深入，还可以 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 其它异同点，如：相同点：各类管网中工质的流动都遵循流动能量方程；各类管网水力计算思路基本相同；各类管网特性曲线都可以表示成ΔP=SQ2+Pst；各类管网中流动阻力之和都等于动力之和，等等。不同点：不同管网中介质的流速不同；不同管网中水力计算的具体要求和方法可能不同；不同管网系统用计算机分析时其基础数据输入不同，等等。1-5比较开式管网与闭式管网、枝状管网与环状管网的不同点。答：开式管网：管网内流动的流体介质直接与大气相接触，开式液体管网水泵需要克服高度引起的静水压头，耗能较多。开式液体管网内因与大气直接接触，氧化腐蚀性比闭式管网严重。闭式管网：管网内流动的流体介质不直接与大气相通，闭式液体管网水泵一般不需要考虑高度引起的静水压头，比同规模的开式管网耗能少。闭式液体管网内因与大气隔离，腐蚀性主要是结垢，氧化腐蚀比开式管网轻微。枝状管网：管网内任意管段内流体介质的流向都是唯一确定的；管网结构比较简单，初投资比较节省；但管网某处发生故障而停运检修时，该点以后所有用户都将停运而受影响。环状管网：管网某管段内流体介质的流向不确定，可能根据实际工况发生改变；管网结构比较复杂，初投资较节枝状管网大；但当管网某处发生故障停运检修时，该点以后用户可通过令一方向供应流体，因而事故影响范围小，管网可靠性比枝状管网高。1-6按以下方面对建筑环境与设备工程领域的流体输配管网进行分类。对每种类型的管网，给出一个在工程中应用的实例。（１）管内流动的介质；（２）动力的性质；（３）管内流体与管外环境的关系；（４）管道中流体流动方向的确定性；（５）上下级管网之间的水力相关性。答：流体输配管网分类如下表：问题编号类型及工程应用例子（1）按流体介质气体输配管网：如燃气输配管网液体输配管网：如空调冷热水输配管网汽-液两相流管网：如蒸汽采暖管网液-气两相流管网：如建筑排水管网气-固两相流管网：如气力输送管网（2）按动力性质重力循环管网：自然通风系统机械循环管网：机械通风系统（3）按管内流体与管外环境的关系开式管网：建筑排水管网闭式管网：热水采暖管网（4）按管内流体流向的确定性枝状管网：空调送风管网环状管网：城市中压燃气环状管网（5）按上下级管网的水力相关性直接连接管网：直接采用城市区域锅炉房的热水采暖管网，如图1-3-4，a,b,d,e,f间接连接管网：采用换热器加热热水的采暖管网，如图1-3-4，c,g,h.第2章气体管流水力特征与水力计算2-1某工程中的空调送风管网，在计算时可否忽略位压的作用为什么（提示：估计位压作用的大小，与阻力损失进行比较。）答：民用建筑空调送风温度可取在15~35℃（夏季~冬季）之间，室内温度可取在25~20℃（夏季~冬季）之间。取20℃空气密度为1.204kg/m3,可求得各温度下空气的密度分别为：15℃：==1.225kg/m335℃：==1.145kg/m325℃：==1.184kg/m3因此：夏季空调送风与室内空气的密度差为1.225-1.184=0.041kg/m3冬季空调送风与室内空气的密度差为1.204-1.145=0.059kg/m3空调送风管网送风高差通常为楼层层高，可取H=3m，g=9.807N/m.s2,则夏季空调送风位压=9.807×0.041×3=1.2Pa冬季空调送风位压=9.807×0.059×3=1.7Pa空调送风系统末端风口的阻力通常为15~25Pa，整个空调送风系统总阻力通常也在100~300Pa之间。可见送风位压的作用与系统阻力相比是完全可以忽略的。但是有的空调系统送风集中处理，送风高差不是楼层高度，而是整个建筑高度，此时H可达50米以上。这种情况送风位压应该考虑。2-2如图2-1-1是某地下工程中设备的放置情况，热表示设备为发热物体，冷表示设备为常温物体。为什么热设备的热量和地下室内污浊气体不能较好地散出地下室如何改进以利于地下室的散热和污浊气体的消除图2-1-1图2-1-2图2-1-3图2-1-4答：该图可视为一U型管模型。因为两侧竖井内空气温度都受热源影响，密度差很小，不能很好地依靠位压形成流动，热设备的热量和污浊气体也不易排出地下室。改进的方法有多种：（1）将冷、热设备分别放置于两端竖井旁，使竖井内空气形成较明显的密度差，如图2-1-2；（2）在原冷物体间再另掘一通风竖井，如图2-1-3；（3）在不改变原设备位置和另增竖井的前提下，采用机械通风方式，强制竖井内空气流动，带走地下室内余热和污浊气体，如图2-1-4。2-3如图2-2，图中居室内为什么冬季白天感觉较舒适而夜间感觉不舒适？答：白天太阳辐射使阳台区空气温度上升，致使阳台区空气密度比居室内空气密度小，因此空气从上通风口流入居室内，从下通风口流出居室，形成循环。提高了居室内温度，床处于回风区附近，风速不明显，感觉舒适；夜晚阳台区温度低于居室内温度，空气流动方向反向，冷空气从下通风口流入，床位于送风区，床上的人有比较明显的吹冷风感，因此感觉不舒适。2-4如图2-3是某高层建筑卫生间通风示意图。试分析冬夏季机械动力和热压之间的作用关系。答：冬季室外空气温度低于通风井内空气温度，热压使通风井内空气向上运动，有利于气体的排除，此时热压增加了机械动力的通风能力；夏季室外空气温度比通风竖井内空气温度高，热压使用通风井内空气向下流动，削弱了机械动力的通风能力，不利于卫生间排气。2-5简述实现均匀送风的条件。怎样实现这些条件答：根据教材推导式（2-3-21）式中——送风口计算送风量，m3/h；——送风口流量系数；——送风口孔口面积，m2；——送风管内静压，Pa；——送风密度，kg/m3。从该表达式可以看出，要实现均匀送风，可以有以下多种方式：（1）保持送风管断面积F和各送风口面积不变，调整各送风口流量系数使之适应的变化，维持不变；（2）保持送风各送风口面积和各送风口流量系数不变，调整送风管的面积F，使管内静压基本不变，维持不变；（3）保持送风管的面积F和各送风口流量系数不变，根据管内静压的变化，调整各送风口孔口面积，维持不变；（4）增大送风管面积F，使管内静压增大，同时减小送风口孔口面积，二者的综合效果是维持不变。实际应用中，要实现均匀送风，通常采用以上第（2）中种方式，即保持了各送风口的同一规格和形式（有利于美观和调节），又可以节省送风管的耗材。此时实现均匀送风的条件就是保证各送风口面积、送风口流量系数、送风口处管内静压均相等。要实现这些条件，除了满足采用同种规格的送风口以外，在送风管的设计上还需要满足一定的数量关系，即任意两送风口之间动压的减少等于该两送风口之间的流动阻力，此时两送风口出管内静压相等。2-6流体输配管网水力计算的目的是什么？答：水力计算的目的包括设计和校核两类。一是根据要求的流量分配，计算确定管网各管段管径（或断面尺寸），确定各管段阻力，求得管网特性曲线，为匹配管网动力设备准备好条件，进而确定动力设备（风机、水泵等）的型号和动力消耗（设计计算）；或者是根据已定的动力设备，确定保证流量分配要求的管网尺寸规格（校核计算）；或者是根据已定的动力情况和已定的管网尺寸，校核各管段流量是否满足需要的流量要求（校核计算）。2-7水力计算过程中，为什么要对并联管路进行阻力平衡怎样进行“所有管网的并联管路阻力都应相等”这种说法对吗答：流体输配管网对所输送的流体在数量上要满足一定的流量分配要求。管网中并联管段在资用动力相等时，流动阻力也必然相等。为了保证各管段达到设计预期要求的流量，水力计算中应使并联管段的计算阻力尽量相等，不能超过一定的偏差范围。如果并联管段计算阻力相差太大，管网实际运行时并联管段会自动平衡阻力，此时并联管段的实际流量偏离设计流量也很大，管网达不到设计要求。因此，要对并联管路进行阻力平衡。对并联管路进行阻力平衡，当采用假定流速法进行水力计算时，在完成最不利环路的水力计算后，再对各并联支路进行水力计算，其计算阻力和最不利环路上的资用压力进行比较。当计算阻力差超过要求值时，通常采用调整并联支路管径或在并联支路上增设调节阀的办法调整支路阻力，很少采用调整主干路（最不利环路）阻力的方法，因为主干路影响管段比支路要多。并联管路的阻力平衡也可以采用压损平均法进行：根据最不利环路上的资用压力，确定各并联支路的比摩阻，再根据该比摩阻和要求的流量，确定各并联支路的管段尺寸，这样计算出的各并联支路的阻力和各自的资用压力基本相等，达到并联管路的阻力平衡要求。“所有管网的并联管路阻力都应相等”这种说法不对。在考虑重力作用和机械动力同时作用的管网中，两并联管路的流动资用压力可能由于重力重用而不等，而并联管段各自流动阻力等于其资用压力，这种情况下并联管路阻力不相等，其差值为重力作用在该并联管路上的作用差。2-8水力计算的基本原理是什么流体输配管网水力计算大都利用各种图表进行，这些图表为什么不统一答：水力计算的基本原理是流体一元流动连续性方程和能量方程，以及管段串联、并联的流动规律。流动动力等于管网总阻力（沿程阻力+局部阻力）、若干管段串联和的总阻力等于各串联管段阻力之和，并联管段阻力相等。用公式表示即：串联管段：G1=G2=…=Gi并联管段：G1+G2+…+Gi=G流动能量方程：（Pq1－Pq2）+g(ρa－ρ)(H2－H1)=ΔP1-2流动动力等于管网总阻力管网总阻力等于沿程阻力+局部阻力流体输配管网水力计算大都利用各种图表进行，这些图表为什么不统一的原因是各类流体输配管网内流动介质不同、管网采用的材料不同、管网运行是介质的流态也不同。而流动阻力（尤其是沿程阻力）根据流态不同可能采用不同的计算公式。这就造成了水力计算时不能采用统一的计算公式。各种水力计算的图表是为了方便计算，减少烦琐、重复的计算工作，将各水力计算公式图表化，便于查取数据，由于各类流体输配管网水力计算公式的不统一，当然各水力计算图表也不能统一。2-9比较假定流速法、压损平均法和静压复得法的特点和适用情况。答：假定流速法的特点是先按照合理的技术经济要求，预先假定适当的管内流速；在结合各管段输送的流量，确定管段尺寸规格；通常将所选的管段尺寸按照管道统一规格选用后，再结合流量反算管段内实际流速；根据实际流速（或流量）和管段尺寸，可以计算各管段实际流动阻力，进而可确定管网特性曲线，选定与管网相匹配的动力设备。假定流速法适用于管网的设计计算，通常已知管网流量分配而管网尺寸和动力设备未知的情况。压损平均法的特点是根据管网（管段）已知的作用压力（资用压力），按所计算的管段长度，将该资用压力平均分配到计算管段上，得到单位管长的压力损失（平均比摩阻）；再根据各管段的流量和平均比摩阻确定各管段的管道尺寸。压损平均法可用于并联支路的阻力平衡计算，容易使并联管路满足阻力平衡要求。也可以用于校核计算，当管道系统的动力设备型号和管段尺寸已经确定，根据平均比摩阻和管段尺寸校核管段是否满足流量要求。压损平均法在环状管网水力计算中也常常应用。静压复得法的特点是通过改变管段断面规格，通常是降低管内流速，使管内流动动压减少而静压维持不变，动压的减少用于克服流动的阻力。静压复得法通常用于均匀送风系统的设计计算中。2-10为何天然气管网水力计算不强调并联支路阻力平衡？答：天然气管网水力计算不强调并联支路阻力平衡，可以从以下方面加以说明：（1）天然气末端用气设备如燃气灶、热水器等阻力较大，而燃气输配管道阻力相对较小，因此各并联支路阻力相差不大，平衡性较好；（2）天然气管网一般采用下供式，最不利环路是经过最底层的环路。由于附加压头的存在，只要保证最不利环路的供气，则上层并联支路也一定有气；（3）各并联支路在燃气的使用时间上并非同时使用，并且使用时也并非都在额定流量工况下使用，其流量可以通过用户末端的旋塞，阀门等调节装置根据需要调节。签于以上原因，天然气管网无需强调并联支路的阻力平衡。2-11如图2-4所示管网，输送含谷物粉尘的空气，常温下运行，对该管网进行水力计算，获得管网特性曲线方程。图2-4答：1.对各管段进行编号，标出管段长度和各排风点的排风量。2.选择最不利环路，本题确定1-3-5——除尘器——6——风机——7为最不利环路。3.根据表2-3-3输送含有谷物粉尘的空气时，风管内最小风速为垂直风管10m/s，水平风管12m/s，考虑到除尘器及风管漏网，取5%的漏网系数，管段6及7的计算风量：5500×1.05=5775m3/s=1.604m3/s。管段1，有水平风管，确定流速12m/s，Q1=1000m3/h(0.28m3/s)，选D1=180mm，实际流速V1=11.4m/s，查Rm1=90Pa/m，Pd=ρV2/2=1.2×11.42/2=78.0Pa。同理可查管段3、5、6、7的管径及比摩阻，并计算动压及摩擦阻力，结果见水力计算表。4．确定管断2、4的管径及单位长度摩擦力，结果见水力计算表。水力计算表管段编号流量m3/h(m3/s)长度l(m)管径D(mm)流速V(m/s)动压Pd(Pa)局部阻力系数ξ局部阻力P1(Pa)单位长度摩擦阻力Rm(Pa/m)摩擦阻力Rm(Pa)管段阻力Rml+P1(Pa)备注11000(0.28)1518011.478.01.37106.869.0135241.933500(0.972)632012.3291.1-0.05-4.865.53328.455500(1.53)540012.3691.70.655.024.22176.065775(1.604)845010.2262.70.4729.472.01645.575775(1.604)1045010.2262.70.637.622.02057.622500(0.694)1030010.060.00.5834.83.83872.8阻力不平衡42000(0.556)826010.768.71.4196.874.838.4135.3阻力不平衡除尘器1000224021.3272.2196.3422014.6128.4222.55．从阻力平衡，暖通设计手册等资料查名管段的局部阻力系数（《简明通风设计手册》）。（1）管段1设备密闭罩ξ=1.0，90o弯头(R/D=1.5)一个，ξ=0.17，直流三通，根据F1+F2=F3，α=30o，F2/F3=（300/320）2=0.88，Q2/Q3=2500/3500=0.714，查得ξ1,3=0.20，Σξ1=1.0+0.17+0.20=1.37，P1=ΣξPd=106.86Pa。（2）管段2圆形伞形罩，α=60o，ξ13=0.09，90o弯头（R/D=1.5）一个，ξ=0.17，60o弯头（R/D=1.5）1个，ξ=0.14，合流三通ξ2,3=0.18，Σξ2=0.09+0.17+0.14+0.18=0.58。（3）管段3直流三通F3+F4≈F5，2=30o，F4/F5=（260/400）2=0.423，Q4/Q5=2000/5500=0.36，ξ35=-0.05，Σξ=-0.05。（4）管段4设备密闭罩ξ=1.0，90o弯头（R/D=1.5）1个，ξ=0.17，合流三通ξ45=0.24，Σξ=1.0+0.17+0.24=14.1。(5)管段5除尘器进口变径管(断扩管)，除尘器进口尺寸300×800mm，变径管长度L=500mm，，α=21.8o，ξ=0.60，Σξ=0.60。[说明]除尘器出入口及风机出入口尺寸为参考尺寸，根据所选设备具体尺寸定。（6）管段6除尘器出口变径管（断缩管），除尘器出口尺寸300mm×80mm，变径管长度l=400m，，α=23.6o，ξ=0.1，90o弯头（R/D=1.5）2个，ξ=2×0.17=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D1=500mm，变径管长度L=300mm。F5/F6=（500/450）2=1.23，，α=4.8o，ξ=0.03，Σξ=0.1+0.34+0.03=0.47。（7）管段7风机出口渐扩管，风机出口尺寸410×315mm，D7=420mm，F7/F出=πD2/（410×315×4）=1.07，ξ=0。带扩散管的平形风帽（h/D0=0.5），ξ=0.60，Σξ=0.60。6．计算各管段的沿程摩擦阻力和局部阻力，结果如水力计算表。7．对并联管路进行阻力平衡。(1)汇合点A，ΔP1=241.9Pa，ΔP2=72.8Pa，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。根据通风管道流规格取D2″=240mm，其对应压力，仍不平衡，若取管径D2″=220mm，对立阻力为288.9Pa更不平衡。因此决定取D2=240mm，在运行对再辅以阀门调节，削除不平衡。(2)汇合点B，ΔP1+ΔP3==241.9+28.4=270.3Pa，ΔP4=135.3Pa，为使管段1.2达到阻力平衡，改变管段4的管径变成，取D4″=220mm，，与1,3管段平衡。8．计算系统的总阻力，获得管网扬程曲线。ΣP=Σ（Rml+Pl）=241.9+28.4+76.0+45.5+57.6+1000=1449.4PaS=ΣP/Q2=1450/1.6042=5633.6kg/m7管网特性曲线为ΔP=563.6Q2Pa2-12试作如图所示室内天然气管道水力计算，每户额定用气量1.0Nm3/h，用气设备为双眼燃气灶。解：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均编号。第j管道计算流量用下式计算。式中Lj——j管道计算流量，Nm3/h；k——燃具的同时工作系数，可从燃气工程设计手册查取；Lj——第i种燃具的额定流量，Nm3/h；Ni——管道负担的i种燃具数目。计算结果列于下表。流量计算表管段号1~22~33~44~55~66~710~99~88~611~1012~11燃具数N11123612311额定流量ΣLiNi(Nm3/h)11123612311同时工作系数k1111.00.850.6411.00.8511计算流量Lj(Nm3/h)11122.553.84122.55112）确定各管段的长度Lj，标在图上。3）根据计算流量，初步确定管径，并标于系统图上。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。管段1~2直角弯头3个ξ=2.2旋塞1个ξ=4Σξ=2.2×3+4×1=10.6计算雷诺数Re计算摩擦阻力系数λΣξ当量长度l2管段计算长度l1~2=2.6+4.2=6.8m5）计算单位管长摩擦阻力6）管段阻力ΔP7）管段位压，即附加压头按（2-1-1）式8）管段实际压力损失其它管段计算方法同，结果列于燃气管道水力计算表。2-13如图2-7所示建筑，每层都需供应燃气。试分析燃气管道的最不利环路及水力计算的关键问题。图2-7答：最不利环路是从小区燃气干管引入至最底层（-54.000m）用户的向下环路。水力计算关键要保证最不利环路的供气能力和上部楼层的用气安全，确保燃气有充分的压力克服最不利环路的阻力和燃气用具出口压力需要，同时保证最上层环路由于对加压头积累，燃气压力不超过设备承压以致泄漏，由于楼层较多，附加压头作用明显，为保证高峰负荷时各层的用气，水力计算应适当考虑环路的阻力平衡问题。2-14某大型电站地下主厂房发电机层（如图）需在拱顶内设置两根相同的矩形送风管进行均匀送风，送风温度20℃。试设计这两根风管。设计条件：总送风量60×104m3/h，每根风管风口15个，风口风速8m/s，风口间距16.5m。图2-8解：1.总风量为：60×104m3/h则每个风口风量m3/h侧孔面积m2侧孔静压流速（流量系数取0.6）侧孔处静压Pa2．按的原则，求出第一侧孔前管道断面积与假定断面1处管内空气流速7m/s则arctg1.9=62o出流角α=62o（断面1处动压Pa）断面1处全压Pa断面1处断面积m2设计矩形风管成5000×2400的规格，实际F1=12m2，实际V1=6.9m/s，Pd1=28.6Pa，Pq1=106.1+28.6=134.7，m。计算侧孔1-2阻力，确定2-3管道规格，风量28×103m3/h，近似取Dv1=3240mm作为1-2的平均流速当量直径。查表Rm=0.12Pa/m，ΔPy=0.12×22.5=2.7Pa，局部阻力（忽略变径管阻力），侧孔出流ξ=0.083，（，1→2，。∴断面2处全压Pq2=134.7-5.1=129.6Pa断面2处动压Pd2=129.6-106.1=23.5Pa实际m/s，m2与F1=11.9m2相差不大，可近似取F2与F1相同管道规格，即2-3仍取5000×2400mm。4．计算2-3阻力，确定3-4规格，风量26×104m3/h，Dv=3240mm，m/s，查表Rm=0.05Pa/m，ΔPy=16.5×0.05=0.83Pa。局部阻力：侧孔出流，ξ=0.08，考虑管道变径ξ=0.1。PaPaPam/sm2与F1相差不大，证明F3处不用变径PaPaPaV3′=6.01m/sm2仍取管段3-4规格为5000×2400mm。5．计算3-4阻力，确定4-5管道规格，风管24×104m3/h，Dv=3240mm，m/s，查表Rm=0.04Pa/m，ΔPy=0.04×16.5=0.66Pa。局部阻力：侧孔出流，ξ=0.02，假定有变径管ξ=0.1。∴∑ξ=0.12PaPaPam/sm2与F3相差不大，不需要变径PaPaPam/sm2，仍取4-5管道规格为5000×2400mm。6．计算4-5阻力，确定5-6管道规格，风量22×104m3/h，Dv=3240mmm/s，查表Rm=0.02Pa/m，ΔPy=16.5×0.02=0.33Pa以上述计算可以求出，由于送风管内初始动压取得较低，虽然阻力不大，但风管后部动压太低，甚至接近零。造成风管内流速过低，风管断面过大，浪费材料和安装空间。为此提高初始动压，为保证送风出流闸要求，可以在送风口处安装导流叶片，用以调整送风气流方向，取V0=15m/s。重新计算D管段0-1风量L30×104m3/h，Vd=15m/s，F=5.556m2，设成正方形管，边长a=2357mm，取2350mm，Pd=136.6Pa。1．管段1-2风量L=28×104m3/h，Vd取15m/s，F=5.185m2，a=2277mm，取a=2270mm，V实=15.09m/s，查得Rm=0.7Pa/m，ξ=0.083，ΔPy=22.5×0.7=15.75Pa，ΔPj=11.34Pa，Pd,2=136.6-15.75-11.34=109.5Pa2．管段2-3L=26×104m3/h，Vd=13.51m/s，F=5.517m2，a=2349mm，取a=2270(与前程不变径)，V实=14.02m/s，查Rm=0.6Pa/m，ξ=0.079，ΔPy=16.5×0.6=9.9Pa，ΔPj=9.32Pa，ΔPd3=117.9-9.9-9.3=98.7Pa3．管道3-4L=24×104Vd=12.3m/sF=5.43m2a=2331mm取a=2270(与2-3段同)V实=12.94m/sRm=0.5Pa/mξ=0.073Pd,4=98.7-0.5×16.5-0.073×0.6×12.942=83.1Pa4．管段4-5L=22×104Vd=11.16m/sF=5.477m2a=2340mm取a=2270(与3-4段同)V实=11.86m/sPd4′=84.4PaRm=0.5ξ=0.067Pd5=83.1-0.5×16.5-0.067×0.6×11.862=69.2Pa5．管段5-6L=20×104Vd=10.76m/sF=5.17m2a=2274mm取a=2270(与4-5段同)V实=10.78Pd5′=69.7PaRm=0.38Pa/mξ=0.059Pd6=69.7-0.38×16.5-0.059×0.6×10.782=59.3Pa6．管段6-7L=18×104Vd=9.94m/sF=5.03m2a=2243mm取a=2240V实=9.96m/sPd6′=59.6PaRm=0.32Pa/mξ=0.05Pd7=59.3-16.5×0.32-0.05×0.6×9.962=51.0Pa7．7-8管段L=16×104Vd=9.2m/sF=4.82m2a=2196mm取a=2200V实=9.18m/sPd7′=50.6PaRm=0.29Pa/mξ=0.047ΔP=16.5×0.29+0.047×0.6×9.182=7.14Pd8=50.6-7.14=43.5Pa8．8-9管段L=14×104Vd=8.51m/sF=4.57m2a=2138mm取a=2140V实=8.49m/sPd8′=43.3PaRm=0.2Pa/mξ=0.043Pd9=43.5-0.2×16.5-0.043×0.6×8.492=38.4Pa9．9-10管段L=12×104Vd=8.00m/sF=4.169m2a=2042mm取a=2040V实=8.01m/sPd9′=38.5PaRm=0.25Pa/mξ=0.037Pd10=38.5-0.25×16.5-0.037×0.6×8.012=32.9Pa10．10-11管段L=10×104m3/hVd=7.41m/sF=3.749m2a=1936mm取a=1940mmV实=7.38m/sPd10′=32.7PaRm=0.21Pa/mξ=0.03Pd11=32.7-16.5×0.21-0.03×0.6×7.382=28.3Pa11．11-12管段L=8×104Vd=6.86m/sF=3.238m2a=1799.5mm取a=1800mmPd11′=28.3PaRm=0.2Pa/mξ=0.02Pd12=28.3-16.5×0.2-0.02×0.6×6.862=24.4Pa12．12-13管段L=6×104Vd=6.38m/sF=2.618m2a=1616mm取a=1600mmV实=6.51m/sPd12′=25.4PaRm=0.22Pa/mξ=0.015Pd13=25.4-16.5×0.22-0.015×0.6×6.512=21.4Pa13．13-14管段L=4×104Vd=5.97m/sF=1.861m2a=1364mm取a=1360mmV实=6.01m/sPd13′=21.7PaRm=0.23Pa/mξ=0.017Pd14=21.7-0.23×16.5-0.017×0.6×6.012=17.5Pa14．14-15管段L=2×104Vd=5.41m/sF=1.027m2a=1013mm取a=1000mmV实=5.56m/sPd14′=18.5PaRm=0.28Pa/mξ=0.07Pd14=18.5-0.28×16.5-0.07×0.6×5.562=12.6Pa>0第3章液体输配管网水力特征与水力计算3-1计算例题3-1中各散热器所在环路的作用压力tg=95℃，tg1=85℃，tg2=80℃，tn=70℃。题3-1解：双管制：第一层：ΔP1=gh1(ρh-ρg)=9.8×3×(977.81-961.92)=467.2Pa第二层：ΔP2=gh2(ρh-ρg)=9.8×6×(977.81-961.92)=934.3Pa第三层：ΔP3=gh3(ρh-ρg)=9.8×8.5×(977.81-961.92)=1323.6Pa单管制：ΔPh=gh3(tg1-tg)+gh2(tg2-tg1)+gh1(ρh-ρg2)=9.8×8.5×(968.65-961.92)+9.8×6×(971.83-968.65)+9.8×3×(977.81-971.83)=923.4Pa3-2通过水力计算确定习题图3-2所示重力循环热水采暖管网的管径。图中立管Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ各散热器的热负荷与Ⅱ立管相同。只算I、II立管，其余立管只讲计算方法，不作具体计算，散热器进出水管管长1.5m，进出水支管均有截止阀和乙字弯，没根立管和热源进出口设有闸阀。图3-2解：ΔPⅠ1′=gH(ρH-ρg)+ΔPf=9.81×(0.5+3)(977.81-961.92)+350=896Pa∑lⅠ1=8+10+10+10+10+(8.9-0.5)+1.5+1.5+(0.5+3)+10+10+10+10+8+(8.9+3)=122.8m水力计算表管段号Q(w)G(kg/h)L(m)D(mm)v(m/s)R(Pa/m)ΔPy=Rl(Pa)ΣξPd(Pa)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)局部阻力统计11800625.8200.053.1118.025.01.2330.848.8散热器1×2.0，截止阀2×10，90o弯头1×1.5，合流三通1.5×12530018213.5320.051.6522.32.51.233.125.4闸阀1×0.5，直流三通1×1.0，90o弯头1×1.03990034110400.072.5825.81.02.252.2528.1直流三通1×1.041450049910400.115.2152.11.05.985.9858.1直流三通1×1.051910065710500.082.4224.21.03.143.1427.3直流三通1×1.06237008159500.113.6028.81.55.989.037.8闸阀1×0.5，90o弯头2×0.572370081519.90500.113.6071.62.55.9815.086.6闸阀1×0.5，90o弯头2×0.5，直流三通1×1.081910065710500.082.4224.21.03.143.1427.3直流三通1×1.091450049910400.115.2152.11.05.985.9858.1直流三通1×1.010990034110400.072.5825.81.02.252.2528.1直流三通1×1.011530018212.8320.051.6521.12.51.233.124.3闸阀1×0.5，直流三通1×1.0，90o弯1×1.01233001142.8250.062.888.11.01.771.89.9直流三通1×1.0Pa，系统作用压力富裕率，满足富裕压力要求，过剩压力可以通过阀门调节。立管Ⅰ，第二层ΔPⅠ，2=9.81×6.3×(977.81-961.92)+350=1332Pa通过第二层散热器的资用压力：ΔP13，14′=1332-896+48.8=485Pa，Rpj=0.5×485/5.8=41.8Pa/m管段号Q(w)G(kg/h)L(m)D(mm)v(m/s)R(Pa/m)ΔPy=Rl(Pa)ΣξPd(Pa)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)局部阻力统计131500523150.089.9230373.14116146散热器1×2，截止阀2×16，旁流三通2×1.51435001202.8150.1765.93128.61.014.2214.2143直流三通1×1.0压降不平衡率因13、14管均选用最小管径，剩余压力只能通过第二层散热器支管上的阀门消除。立管Ⅰ，第三层ΔPⅠ，3=9.81×9.1×(977.81-961.92)+350=1768Pa资用压力：ΔP′15，16，14=1768-896+48.8+9.9=931Pa管段号Q(w)G(kg/h)L(m)D(mm)v(m/s)R(Pa/m)ΔPy=Rl(Pa)ΣξPd(Pa)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)局部阻力统计15200068.83150.115.2645.8354.9172217散热器1×2，截止阀2×16，90o弯头1×1.016200068.82.8150.115.2642.71.04.94.948.0直流三通1×1.0压降不平衡率因管段15、16、14已选用最小管径，剩余压力通过散热器支管的阀门消除。计算立管Ⅱ，ΔPⅡ1=9.81×3.5×(977.81-961.92)+350=896Pa管段17、18、23、24与管段11、12、1、2并联Ⅱ立管第一层散热器使用压力ΔPⅡ,1′=24.3+9.9+48.8+25.4=108.4Pa管段号Q(w)G(kg/h)L(m)D(mm)v(m/s)R(Pa/m)ΔPy=Rl(Pa)ΣξPd(Pa)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)局部阻力统计171500525.8150.089.957.437.03.08114.0171.4同管段131846001583.5320.051.314.62.01.232.57.1闸阀1×0.5合流三通1×1.5232800962.8200.086.6518.61.03.143.1422.0直流三通1×1.02446001582.8320.051.313.73.01.233.77.4闸阀1×0.5，直流三通1×1.0，旁流三通1×1.5压降不平衡率压降不平衡χ较大，可适当调整管径如下。管段号Q(w)G(kg/h)L(m)D(mm)v(m/s)R(Pa/m)ΔPy=Rl(Pa)ΣξΔPd(Pa)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)局部阻力统计17′1500525.8200.041.388.025.00.820.028.0散热器1×2，截止阀2×10，90o弯1o×1.5，合流三通1.5×118′46001583.5250.0911.038.52.04.08.046.5闸阀1×0.5合流三通1×1.523′2800962.8250.055.014.01.01.21.215.2直流三通1×1.024′46001582.8250.0911.030.83.04.012.042.8闸阀1×0.5，直流三通1×1.0，旁流三通1×1.5调整后的压降不平衡率多余压力可以通过阀门调节。确定Ⅱ立管第二层散热器管径资用压力ΔPⅡ，2′=1332-（896-28.0-46.5）=511Pa管段号Q(w)G(kg/h)L(m)D(mm)v(m/s)R(Pa/m)ΔPy=Rl(Pa)ΣξPd(Pa)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)局部阻力统计19130044.73150.067.823.4371.7364.187.5同管段13203100106.62.8150.1637.0103.6112.512.5116.1直流三通1×1.0压降不平衡率管段19、20已选用最小管径，剩余压力由阀门消除。确定Ⅱ立管第3层散热器管径。资用压力ΔP′Ⅱ，3=1768-（896-28.0-15.2）=915Pa管段号Q(w)G(kg/h)L(m)D(mm)v(m/s)R(Pa/m)ΔPy=Rl(Pa)ΣξΔPd(Pa)ΔPj(Pa)ΔP(Pa)局部阻力统计211800623150.0913.641.035.53.9139180散热器1×2.0，截止阀2×16，旁流三通1×1.5221800622.8150.0913.638.02.53.99.848直流三通1×1.090o弯头1×1.5压降不平衡剩余压力由阀门消除。第Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ立管的水力计算与Ⅱ立管相似，方法为：1）确定通过底层散热器的资用压力；2）确定通过底层散热器环路的管径和各管段阻力；3）进行底层散热器环路的阻力平衡校核；4）确定第2层散热器环路的管径和各管段阻力；5）对第2层散热器环路进行阻力平衡校核；6）对第3层散热器作4）、5）步计算，校核。3-3机械循环室内采暖系统的水力特征和水力计算方法与重力循环系统有哪些一致的地方和哪些不同之处？①作用压力不同：重力循环系统的作用压力：双管系统ΔP=gH(ρH-ρg)，单管系统：，总的作用压力：ΔPzh=ΔPh+ΔPf；机械循环系统的作用压力：P+ΔPh+ΔPf=ΔPl，ΔPh、ΔPf与P相比可忽略不计。∴P=ΔPl，但在局部并联管路中进行阻力手段时需考虑重力作用。②计算方法基本相同：首先确定最不利环路，确定管径，然后根据阻力平衡，确定并联支路的管径，最后作阻力平衡校核。3-4室外热水供热管的水力计算与室内相比有哪些相同之处和不同之处？答：相同之处：（1）计算的主要任务相同：按已知的热煤流量，确定管道的直径，计算压力损失；按已知热媒流量和管道直径，计算管道的压力损失；按已知管道直径和允许压力损失，计算或校核管道中流量。（2）计算方法和原理相同：室内热水管网水力计算的基本原理，对室外热水管网是完全适用的。在水力计算程序上，确定最不利环路，计算最不利环路的压力损失，对并联支路进行阻力平行。不同之处：（1）最不利环路平均比摩阻范围不同，室内Rpj=60~120Pa/m，室外Rpj=40-80Pa/m。（2）水力计算图表不同，因为室内管网流动大多于紊流过渡区，而室外管网流动状况大多处于阻力平方区。（3）在局部阻力的处理上不同，室内管网局部阻力和沿程阻力分开计算，而室外管网将局部阻力折算成沿程阻力的当量长度计算。（4）沿程阻力在总阻力中所占比例不同，室内可取50%，室外可取60~80%。3-5开式液体管网水力特征与水力计算与闭式液体管网相比，有哪些相同之处和不同之处？答：从水力特征上看，开式液体管网有进出口与大气相通，而闭式液体管网（除膨胀水箱外）与大气隔离。因此，开式液体管网的动力设备除了克服管网流动阻力外，还要克服进出口高差形成的静水压力。此外，开式液体管网（如排水管网）中流体可能为多相流，其流态比闭式管网复杂；由于使用时间的不确定性，开式液体管网中流量随时间变化较大，而闭式液体管风中流量一般比较稳定。在水力计算方法上，开式液体管网的基本原理和方法与闭式管网没有本质区别。但具体步骤中也有一些差别：（1）动力设备所需克服的阻力项不完全相同，开式管网需考虑高差；（2）管网流量计算方法不同，闭式管网同时使用系数一般取1，而开式管网同时使用系数小于1；（3）水力计算图表不同；（4）对局部阻力的处理方式不同，闭式管网通过局部的阻力系数和动压求局部损失，而开式管网对局部阻力一般不作详细计算，仅根据管网类型采用经验的估计值，局部损失所占比例也小于闭式管网中局部损失所占比例。（5）在并联支路阻力平衡处理上，闭式管网强调阻力平衡校核，而开式管网则对此要求不严，这是开、闭式管网具体型式的不同造成的，开式管网对较大的并联支路也应考虑阻力平衡。3-6分析管内流速取值对管网设计的影响。答：管内流速取值对管网运行的经济性和可靠性都有很重要的影响。管内流速取值大，则平均比摩阻较大，管径可减小，可适当降低管网系统初投资，减少管网安装所占空间；但同时管道内的流速较大，系统的压力损失增加，水泵的动力消耗增加，运行费增加。并且也可能带来运行噪声和调节困难等问题。反之，选用较小的比摩阻值，则管径增大，管网系统初投资较大；但同时管道内的流速较小，系统的压力损失减小，水泵的动力消耗小，运行费低，相应运行噪声和调节问题也容易得到解决。第4章多相流管网水力特征与水力计算4-1什么是水封它有什么作用举出实际管网中应用水封的例子。答：水封是利用一定高度的静水压力来抵抗排水管内气压的变化，防止管内气体进入室内的措施。因此水封的作用主要是抑制排水管内臭气窜入室内，影响室内空气质量。另外，由于水封中静水高度的水压能够抵抗一定的压力，在低压蒸汽管网中有时也可以用水封来代替疏水器，限制低压蒸汽逸出管网，但允许凝结水从水封处排向凝结水回收管。实际管网中应用水封的例子很多，主要集中建筑排水管网，如：洗练盆、大/小便器等各类卫生器具排水接管上安装的存水弯（水封）。此外，空调末端设备（风机盘管、吊顶或组合式空调器等）凝结水排水管处于空气负压侧时，安装的存水弯可防止送风吸入排水管网内的空气。4-2讲述建筑排水管网中液气两相流的水力特征？答：（1）可简化为水气两相流动，属非满管流；（2）系统内水流具有断续非均匀的特点，水量变化大，排水历时短，高峰流量时水量可能充满水管断面，有的时间管内又可能全是空气，此外流速变化也较剧烈，立管和横管水流速相差较大。（3）水流运动时夹带空气一起运动，管内气压波动大；（4）立管和横支管相互影响，立管内水流的运动可能引起横支管内压力波动，反之亦然；（5）水流流态与排水量、管径、管材等因素有关；（6）通水能力与管径、过不断面与管道断面之比、粗糙度等因素相关。4-3提高排水管排水能力的关键在哪里有哪些技术措施答：提高排水管排水能力的关键是分析立管内压力变化规律，找出影响立管压力变化的因素。进而想办法稳定管内压力，保证排水畅通。技术措施可以①调整管径；②在管径一定时，调整、改变终限流速和水舌阻力系数。减小终限流速可以通过（1）增加管内壁粗糙度；（2）立管上隔一定距离设乙字弯；（3）利用横支管与立管连接的特殊构造，发生溅水现象；（4）由横支管排出的水流沿切线方向进入立管；（5）对立管内壁作特殊处理，增加水与管内壁的附着力。减小水舌阻力系数，可以通过改变水舌形状，或向负压区补充的空气不经水舌两种途径，措施（1）设置专用通气立管；（2）在横支管上设单路进气阀；（3）在排水横管与立管连接处的立管内设置挡板；（4）将排水立管内壁作成有螺旋线导流突起；（5）排水立管轴线与横支管轴线错开半个管径连接；（6）一般建筑采用形成水舌面积小两侧气孔面积大的斜三通或异径三通。4-4解释“终限流速”和“终限长度”的含义，这二概念与排水管通水能力之间有何关系？答：终限流速Vt，排水管网中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，这时的流速叫终限流速。终限长度Lt：从排水横支管水流入口至终限流速形成处的高度叫终限长度。这两个概念确定了水膜流阶段排水立管在（允许的压力波动范围）内最大允许排水能力。超过终限流速的水流速度将使排水量继续增加，水膜加厚，最终形成水塞流，使排水系统不能正常使用。水膜流状态下，可有Q=，Lt=0.144Vt2，其中Q——通水能力L/S；Wt——终限流速时过水断面积，cm2，Vt——终限流速，m/s，Lt——终限长度，m。4-5空调凝结水管内流动与建筑排水管内流动的共性和差别是什么？答：共性：均属于液气两相流。区别：①空调凝结水管在运动时管内水流量变化不大，气压变化也不大，而建筑排水管风水量及气压随时间变化都较大；②空调凝结水管内流速较小，排水管网内流速较大；③空调凝水管内流动可当成凝结水和空气的流动，排水管内的流动除水和气体外，还有固体。4-6汽液两相流管网的基本水力特征是什么？答：①属蒸汽、凝结水的两相流动；②流动过程中，由于压力、温度的变化，工质状态参数变化较大，会伴随着相态变化；③由于流速较高，可能形成“水击”、“水塞”等不利现象，因此应控制流速并及时排除凝结水；④系统运动时排气，系统停止运行时补气，以保证系统长期、可靠运行。⑤回水方式有重力回水、余压回水、机械回水等多种方式。4-7简述保证蒸汽管网正常运行的基本技术思路和技术措施？答：保证蒸汽管网正常运行的基本思路是减少凝结水被高速蒸汽流裹带，形成“水塞”和“水击”。主要预防思想包括：①减少凝结；②分离水滴；③汽液两相同向流动；④若两相逆向流动减少，则尽量相互作用。可采取的技术措施是：①通过保温减少凝结；②在供汽干管向上拐弯处装耐水击的疏水器分离水滴；③设置足够坡度使水汽同向；④在两相逆向的情况下，降低蒸汽的速度；⑤在散热器上装自动排气阀，以利于凝水排净，下次启动时不产生水击；⑥汽、水逆向时，适当放粗管径；⑦供汽立管从干管上方或下方侧接出，避免凝水流入立管；⑧为保证管正常运行，还需适当考虑管网变形的破坏作用，设置补偿器。4-8简述室内蒸汽供热管网水力计算的基本方法和主要步骤答：蒸汽管网水力计算的基本方法一般采用压损平均法，与热水管网大致相同，管网同样存在着沿程阻力和局部阻力。从最不利环路算起，满足锅炉出口蒸汽压力等于流动阻力+用户散热器所需压力。水力计算主要步骤：（1）确定最不利