流体输配管网 期末复习资料(精.选)

word. 1. 按照流体力学特性，管道又可分为简单管路、复杂管路。 复杂管路是简单管路、串联管路与并联管路的组合，一般可分为：枝状管网和环状管网。枝状管网，并联管路的阻力损失一定相同。

2.流体输配管网有两个基本任务：一是流体（物质）的转运与分配，二是能量的转运与分配。而且在这种流体(物质)、能量的转运与分配过程中，存在流体的机械能损失。

3.恒定气流流动能量方程式:212

22122112

))((2-++=--++l a p p p Z Z p p υγγυ p1、p2 是断面1、2的相对压力，专业上习惯称静压。 221υp 2

22υp 动压，反映断面流速无能量损耗地降低至零所转化的压力值。 ))((12Z Z a --γγ 重度差与高程差的乘积，称为位压。 ))((12Z Z p p b a s --+=γγ 静压和位压之和，称为势压。 2

2

υp p p q += 静压和动压之和，称为全压。 ))((2

122

Z Z p p p a at --++=γγυ 静压、动压和位压三项之和，称为总压。 4.“烟囱”效应，即通常所说的“热压”作用：在断面处开个孔，会导致外部空气流入烟囱并向上流动的现象。

5.根据泵与风机的工作原理，通常可将它们分为：容积式、叶片式。

根据流体的流动情况，可将它们再分为1）离心式泵与风机、2)轴流式泵与风机、3)混流式泵与风机、4）贯流式风机。

6.泵的扬程H 与风机的全压p 和静压p j

1）泵的扬程：泵所输送的单位质量流量的流体从进口至出口的能量增值除以重力加速度即为扬程。g v v p p z z H H H 22

12

21

21221-+-+-=+=γ 2）风机的全压p ：单位体积气体通过风机所获得的能量增量即全压，单位为Pa 。12q q p p p -=

3）风机的静压pj:风机全压减去风机出口动压即风机静压。2

2

2pv p p j -= 4）有效功率：在单位时间内通过泵的流体（总流）所获得的总能量叫有效功率，符号Pe 。（单位：kW ）（水泵）风机）1000/(1000/h rq Pe p q Pe v v ==

word. 5）全效率（效率）：表示输入的轴功率P 被流体所利用的程度，用泵或风机的全效率（简称效率）η来计量。P Pe /=η

6）转速n ：指泵或风机叶轮每分钟的转数。单位r/min 。

7.离心式泵与风机的主要结构部件是叶轮和机壳。

9.叶轮叶型与出口安装角分为三类：

1）后向叶型，β＜90°。用于大型设备。

2）径向叶型，β=90°。

3）前向叶型，β＞90°。

前向叶型的叶轮所获得的扬程最大，其次为径向叶型，而后向叶型的叶轮所获得的扬程最小；但是这并不是说具有前向叶型的泵或风机的效果最好。

离心式泵全都采用后向叶轮。在大型风机中，为了增加效率或降低噪声水平，也几乎都采用后向叶型。 10.轴功率与机内损失的关系

轴功率 轴功率=流体（侧）理论功率+机械损失

=流体有效功率+流体流动损失（因水力、容积损失而导致的功率损失）+机械损失

一般来讲机内存在机械损失、水力损失和容积损失等三种。

11.泵和风机的全效率等于容积效率、水力效率及机械效率的乘积。

m h v P Pe ηηηη==/

12.泵与风机的性能曲线

q v -H 、q v -P 和q v -η三条曲线是泵或风机在一定转速下的基本性能曲线。 其中最重要的是q v -H 曲线

q v -H 分为三种：

1为平坦型， 单独一台设备

2为陡降型， 多台设备

3为驼峰型。 可能会不稳定工作，一般选择曲线右边

13.泵或风机的相似同样须满足几何、运动及动力相似三个条件，且首先必须几何相似。

14. 比转速的实际意义：

word. （1）比转速反映了某系列泵或风机性能上的特点。比转速大，表明其流量大而压头小；反之，比转速小时，表明流量小而压头大。

（2）比转速可以反映该系列泵与风机在结构上的特点。比转速大的机器流量大而压头小，故其进出口叶轮面积必然较大。

15.低比转速泵或风机的特点：

q v -H 曲线较平坦，或者说压头的变化较缓慢。q v -P 曲线则因流量增加而压头减少不多，机器的轴功率上升较快，曲线较陡。q v -η曲线则较平。

16.轴流式风机特点：轴向流入，轴向流出。当工程需要大流量和较低压头时，离心式风机将难当此任，而轴流式泵与风机能满足要求。

贯流式风机特点：径向流入，径向流出。小风量，低噪声，压头适当和在安装上便于与建筑物相配合的小型风机。

离心式风机比转速小，轴流式风机比转速大。

17.轴流式风机在性能曲线方面的特点

1）qv-H 曲线大都属于陡降型曲线。

2）qv-P 曲线在流量为零时P 最大，当流量增大时，H 下降很快，轴功率也有所降低，这样往往使轴流式风机在零流量下启动的轴功率为最大。

3）qv-η曲线在最高效率点附近迅速下降，轴流式风机的最佳工作范围较窄。

18.当工程需要大流量和较低压头时，轴流式泵与风机则恰能满足。

19.自然循环热水系统的循环作用压力为：)(g h gh p p p ρρ-+-=?左右 供水密度回水密度g h ρρ h 冷却中心至加热中心的垂直距离（m ）

自然循环的作用压力不大，系统中若积有空气，会形成气塞，阻碍循环，因此管路排气是非常重要的。

20.自然循环热水系统:升温慢，作用压力小，管径大，作用范围受到限制，其作用是半径不宜超过50m 。

自然循环热水系统，为了使系统内的空气顺利的排除，供水干管必须设顺水流方向下降坡度，坡度值为 0.005~0.01；散热支管也应沿水流方向设下降坡度，坡度值为0.01.

为使系统顺利排出空气，并在系统停止运行或检修能通过回水干管顺利排水，回水干管有向锅炉方向的向下坡度，坡度值为0.005~0.01.

21.系统垂直失调：在供暖建筑物中，同一竖向的各层房间的室温不符合设计要求的温度，而出现上、下层冷热不均的现象，通常称作系统垂直失调。

双管系统的垂直失调，是由于通过各层的循环作用压力不同而出现的。

22.膨胀水箱作用：

1）容纳水受热膨胀而增加的体积。

2）能恒定水泵入口压力，保证系统压力稳定，起定压作用。

23.机械循环水系统的工作原理

如果系统严密不漏水,膨胀水箱与系统连接点O点的压力压力与静止时间相

同,即H

O -H

J

.将O点称为定压点或恒压点。

定压点O设在循环水泵入口处，既能限制水泵吸水管路的压力降，避免水泵出现汽蚀现象，又能使循环水泵的扬程作用在循环管路和散热设备中，保证有足够的压力水头克服流动阻力使水在系统中循环流动。

机械循环上供下回式系统水平敷设的供水干管应沿水流设上升坡度，坡度值不小于0.002，一般为0.003。在供水干管末端最高点处设置集气罐，以便空气能顺利地和水流同方向流动，集中到集气罐处排出。

回水干管也应采用沿水流方向下降的坡度，坡度值不小于0.002，一般为0.003，以便于集中泄水。

24.按管道铺设的方式不同，室内机械循环热水供暖系统分为垂直式系统和水平式系统。

垂直式系统：1）上供下回式系统、（使用多，分为单管和双管系统，双管系统垂直失调问题在机械循环热水供暖系统中仍然存在，所以单管使用多）

2）双管下供下回式系统、3）中供式系统、4）下供上回（倒流）式系统。

水平式系统：1）单管顺流式系统、2）水平单管跨越式系统。

水平式系统是目前居住建筑和公共建筑中应用较多的一种形式，便于民用住宅供暖时进行分户控制和计算。供暖系统可在专用管道内采用双管制系统，设总供、回水立管。

25.室外机械循环热水供热管网由热源、热网和热用户三部分组成。

26.热水管网与热用户分为直接连接和间接连接，热用户与热网间接连接使用最多。

27.机械循环空调冷冻水系统

1）两管制与四管制系统、

2）开式和闭式系统：开式系统水需要克服高差，闭式系统水不需要克服高差。

3）定流量和变流量系统：定流量系统中的循环水量保持定值，变流量系统中供回水温度保持定值。

4）一次泵和二次泵系统：一次泵系统的冷热源侧和负荷侧只用一组循环水二次泵系统的冷热源侧和负荷侧分别设置循环水泵。

28.同程式系统和异程式系统的不同

异程式系统是指系统水流经每一用户回路的管道长度不等。

异程式水系统管路简单，不需采用同程管，水系统投资较少，但水量分配、调节较难。

同程式系统由于各并联环路的管路总长度基本相等，各用户的水阻力大致相等，所以系统的水力稳定性好，流量分配均匀。

在较大的建筑物中，常采用同程式系统。高层建筑的垂直立管通常采用

word.

word. 同程式。水平管路系统范围大时也应采用同程式。

（不平衡率 同程式5%其他10%。异程式15%）

29.确定各种设备承压能力时，要考虑系统停止运行、启动瞬间和正常运行三种情况下的承压能力，以最大者来选择设备和管路附件。（是否承压，是否失衡）

30.高层建筑供热供暖系统，由于建筑层数多而加重系统的垂直失调问题，一般情况下多用单管垂直分配式系统。 分层式系统，它的高度取决于室外管网的压力和散热器的承压能力。

31.垂直失调：高层建筑空调水系统的竖向分区取决于设备和附件的承压能力。水系统在100m 以内可不进行竖向分区。对于高于200m 的系统，一般应考虑分为高、中、低三个区的水系统。

32.比摩阻：单位长度沿程压力损失。室内机械循环热水供暖系统最不利环路的经济比摩阻60~120Pa/m 。冷水管采用钢管或镀锌管时，比摩阻一般为100~400Pa/m ，最常用的为250Pa/m 。

33.各个计算管段的总压力损失应等于该管段沿程压力损失与该管段局部压力损失之和。

34. 等温降法：采用相同的设计温降进行水力计算的一种方法。

采用等温降法进行水力计算时应注意的问题.

1)如果系统未知循环作用压力,可在总压力损失之上附加10％确定。

2）热水采暖系统各并联环路之间的计算压力损失相对差额，不应大于15％。

3）根据比摩阻确定管径时，管中的流速不能超过最大允许流速，流速过大会使管道产生噪声。

35.在一般的情况下，热水供热管网主干线的设计平均比摩阻，可取40~80Pa/m 。

36.采用异程式系统时，宜采用不等温降法进行管路的水力计算。对于大型的室内热水系统，宜采用同程式系统。

37.通风管道常采用的断面形式有圆形及矩形。民用建筑为了与建筑结构相配合多采用矩形的，工业厂房的送排风系统的管道多采用圆形的。

制作通风管道的材料最常采用的是薄钢板、镀锌钢板和塑料板。镀锌钢板、塑料板都具有较好的防腐作用。

38.民用及辅助建筑风管内风速：机械通风（干管5～8）（支管2～5）m/s

39.当量直径有流速和流量当量直径。 流速当量直径：b

a a

b D V +=2 40.静扬程H=H st +h 1,1-2 闭式管网，H st =0。 对于风机，可认为H st =0

41.静压头等于管网两端的位置高差。

42.泵或风机的工作点

将泵或风机的性能曲线与管路性能曲线按同一比例绘制在同一坐标图上，两条曲线相交于一点。交点D就是泵或风机的工作点。D点表示管路系统中的泵或风机，在流量为q

的条件下，向系统所提供的扬程HD，正式管路系统所需要的扬程。

VD

43.运行工况店稳定性

只有D点是稳定工作点，在K点工作将是不稳定的。

对于具有驼峰形性能曲线的泵和风机而言，在其压头峰值点的右侧区间运行时，设备的工作状态能自动的与管网的工作状态保持平衡，稳定工作，这一稳定的区间称为稳定工作区。而在压头特性曲线峰值的左侧区域运行时，设备的工作状态不能稳定，因而此区域为非稳定工作区。

44.喘振现象：当泵或风机在非稳定工作区运行时，可能出现一会儿由泵或风机输出流体，一会儿流体由管网中向泵或风机内部倒流的现象。由于该现象出现时叶片受到突变负荷而产生强烈的振动和噪声。专业中称之为“喘振”现象。

45.系统效应：是指泵、风机进出口与管网系统连接方式，对泵、风机的性能特性产生的影响。

46.一般将设备最高效率的90％~100％范围内的区域为最佳工作区。

47.流量增加量△qv的大小与管路性能曲线和泵或风机的性能曲线的变化趋势

有关。管路性能曲线越平坦，△qv越大。泵或风机性能曲线越陡，△qv越大。（曲线越陡越有利）

两台相同的泵或风机并联效果更好。

48.并联单机的台数越多，曲线则越平坦，因而，流量的增加量△qv的值就越小。一般来说，联合运行要比单机运行的效果差，调节也较复杂。所以，联合运行的台数不宜过多，对于水泵一般不超过6台。

49.静压头水线：是指当循环水泵停止运行时，热水管网中各点压头的连接线，静压水头线是一条水平线，高度不应超过底层散热器的承压能力，并应满足热水管网直接连接的各用户系统内不发生汽化、不倒空。

系统的静压要大于或等于系统最高点与热力站的标高差加上高温水的汽化压力，为了安全起见，一般加上30～50kPa的富裕值。

50.热水管网任一点的热水不能产生汽化。

51.保持定压点压力恒定的定压方式：有高位膨胀水箱、补给水泵、气体加压罐等方法。

膨胀水箱一般用于低温水系统，装置简单，压力稳定，省电，并能同时满足系

word.

word. 统溢水及补水的要求。

补给水泵需长期供电，一旦失电就不能保持静压线的高度，因而会产生用户系统顶部汽化和倒空的问题。

52.采用补给水泵定压时，主要取决于整个系统的泄漏水量。选择补给水泵时，其流量应根据供热系统的正常补水量和事故补水量来确定，一般区正常补水量的4倍计算。补给水泵的扬程，应根据压力水头图静压线的压力要求确定。 53.泵与风机的工况调节即机器工作点的调节主要有两种方法：一是改变泵与风机本身性能曲线即改变机器性能曲线。另一种是进行管路的阻抗能力调整即改变管路性能曲线。

54.变频调速是理想的无级变速方法。由于晶闸管技术的发展，使变频调速方法得到重视和应用，很有发展前途。

55.除了在风机的进风口处设置可调节的导流叶片，变化导流叶片的转角，改变风机性能；改变泵与风机的转速外，还有一些其他的调节方法，如切削水泵叶轮调节等。

对于泵还可以用切削叶轮外径来改变其性能。

56.节流调节：1）出口端节流调节、2）风机入口端节流调节

入口端节流损失小于出口端节流损失。但由于入口端节流将使进口压力降低，对于泵来说有引起汽蚀的危险，还会使进入叶轮的液体流速分布不均匀，因为入口调节仅在风机上使用，水泵一般不采用。（汽蚀现象：气泡的形成、发展到破裂以致材料受到破坏的全部过程。）

57.选用泵或风机的依据

根据工程实际最不利工况的要求，通过水力计算，确定工况最大流量q Vmax 和最高扬程H max 。然后考虑计算中的误差及管路疏漏等未预见因素。分别加上10%~15%的安全系数，即

【例3-1】如图3-6所示为三层楼房自然循环热水供暖系统，明装立管不保温，

总立管距散热器立管之间的距离为15m ， h1=3.2m ，h2=h3=3.0m ，散热器的热负荷分别为Φ1=700W ，Φ2=600W ，Φ3=800W ，供水温度tg=95℃，回水温度th=70℃。

求：1.双管系统自然循环的综合作用压力 2、求单管系统各层之间立管的水温 3.求单管系统的自然循环综合作用压力

解：

1、（1）水在散热器内冷却产生的作用压力

第一层：

第二层：

zh f p p p ?=?+?zh f p p p ?=?+?()()119.81 3.2977.81961.92Pa 498.8Pa h g p gh ρρ?=-=??-=?

???()()()()2129.81 3.2 3.0977.81961.92Pa 966.5Pa h g p g h h ρρ?=+-=?+?-????=

word.

第三层：

（2）水在管路中冷却产生的附加压力

根据已知条件：三层楼房明装立管不保温，总立管距计算立管间的距离在10m ～20m 范围，三层散热器中心距锅炉中心垂直高度皆小于15m ，查表3-1，水在三层散热器环路中冷却产生的附加压力皆为 3）双管系统自然循环的综合作用压力

第1层：＝（498.8＋250）Pa ＝748.8Pa

第2层：＝（966.5＋250）Pa ＝1216.5Pa

第3层：＝（1434.1＋250）Pa ＝1684.1Pa

第3层与底层循环环路的作用压力差值为

由此可见，楼层数越多，底层与最顶层循环环路的作用压力差越大。 2、求单管系统各层之间立管的水温根据式：

由此可得出流出第2层散热器管路上的水温t2为 相应水的密度 流出第2层散热器管路上的水温t2为 相应水的密度

3.求单管系统的自然循环综合作用压力

（1）水在散热器内冷却产生的作用压力

根据式子： 得： 则：

（2）水在管路中冷却产生的附加压力

单管系统中，附加压力为双管系统附加压力的50％，即 （3）单管系统自然循环的综合作用压力

＝（1009.7＋125）Pa ＝1134.7Pa

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()()()()31239.81 3.2 3.0 3.0977.81961.92Pa 1434.1Pa

h g p g h h h ρρ?=++-=?++?-????=250Pa

f p ?=()311684.1748.8Pa 935.3Pa p p p ?=?-?=-=()

N i i i g g h t t t t Φ=-

-Φ∑∑()()33800959570C 85.5C 2100g g h t t t t Φ??=--=--?=???Φ??∑3

3968.32kg /m ρ=()()()322800600959570C 78.3C 2100g g h t t t t +??Φ+Φ=--=--?=???Φ??∑3

2972.88kg /m ρ=zh f p p p ?=?+?()()

∑∑=+=-=-=?N

i i i i N i g i i gH gh p 111ρρρρ()()()()[]

g g g h N i g i i h h h g gh p ρρρρρρρρ-+-+-=-=?∑=332211()()(){}9.81 3.2977.81961.923972.88961.923968.32961.92Pa 1009.7Pa =??-+?-+?-????=0.5250Pa=125Pa

f p ?=?zh f p p p ?=?+?

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