流体输配管网知识点(龚光彩版)

流体输配管网知识点第1部分流体输配管网基础知识基本要求：掌握流体输配管网的基本功能与组成；了解流体输配管网的分类方法，重点熟悉按照管内流动状态、动力、流体与外界环境关系、流动路径的确定性的分类；了解典型流体输配管网类型、构成和特点。

比如：绘制一个自己熟悉的流体输配管网，说明该管网中各组件的名称和作用。

流体输配管网概念将流体输送并分配到各相关设备或空间，或者从各接收点将流体收集起来输送到指定点的管道系统称为流体输配管网。

流体输配管网基本功能是将从“源”取得的流体，通过管道输送，按照流量要求，分配给末端装置；或者按流量要求从各末端装置收集流体，通过管道输送到“汇”。

流体输配管网基本组成（1）末端装置其作用是按要求从管道获取一定量的流体或将一定量的流体送入管道。

如：排风管网的排风罩、送风管网的送风口、燃气管网的用气设备、卫生器具、配水龙头等。

（2）源和汇源是指为管道中输送流体的来源；汇是指接受从管道汇集的流体。

比如，室外空气是送风管网的源，却是排风管网的汇；市政给水管是建筑给水管网的源，市政排水管是建筑排水管网的汇；上一级燃气管网是下一级燃气管网的源；热水锅炉既是供热管网的源，也是供热管网的汇。

（3）管道管道是源或汇与末端装置之间输送和分配流体的必备通道。

（4）动力实际流体的流动总是存在阻力，因此必须提供动力，才能实现流体输配管网的基本功能。

流体输配管网的流动存在不同来源，主要可分为三种来源。

一是来源于“源”，如锅炉；储气罐的压力；上级管网的压力。

例如多数建筑给水管网中水的流动动力来自于市政给水管内的压力；建筑燃气管网中的燃气流动动力来自于小区燃气管道内的压力；供热管网中的热水或蒸汽的流动动力来自于供热锅炉的压力。

二是来源于重力，如自然循环热水采暖；建筑排水管网中污水的流动是靠流体的自身重力实现的。

三是来源于机械动力（风机、水泵），如通风管网中空气的流动动力由风机来提供，建筑给水管网中水的流动可以由水泵来提供。

要实现合理、定量、安全输送和分配流体，流体输配管网除了具有基本组成部分外，还需要其他一些装置，主要包括：1）调控设备，如阀门，2）特殊管网辅助装置，如蒸汽管网中的疏水器，液体管网中排气装置等；3）安全及计量装置，如安全阀，压力表，流量计和温度计等。

流体输配管网分类（1）按照目的和用途来划分，大致可以分为四大类类别目的与用途具体实例采暖管网（热水、蒸汽或区域集中供暖）空调通风管网工业通风及环境控制管网暖通空调管网满足环境控制目的管网系统空调冷冻水、冷却水管网建筑给水管网建筑排水管网室内燃气（煤气）管网用水用气管网满足生产工艺和生活需要的用水用气管网系统城市燃气管网消防给水管网泡沫灭火管网消防管网满足安全消防的管网系统防排烟管网制冷工艺输配管网压缩空气输配管网气力输送管网其他特殊管网满足其他特殊要求除尘管网（2）按流体介质气体输配管网：如城市燃气管网液体输配管网：如建筑给水管网汽-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：如气力输送管网等等（3）按动力性质重力循环管网：如自然循环热水管网、建筑排水管网机械循环管网：如机械通风系统（泵、风机…）（4）按管内流体和管外环境的关系开式管网：管网内流动介质直接与大气相接触的管网，如：建筑给排水管网、通风管网、燃气管网。

特点:源或汇是开敞的环境空间；管网内流体与环境间流体的密度差级进出口高度差直接影响网内流体流动和所需动力；闭式管网：管网内流动介质不直接与大气相通的管网，如蒸汽供暖管网、空调工程的冷热水管网。

特点:源或汇是同一个有限的封闭空间；管网内流体从源经管道输送到末端设备再汇集返回到源；（5）按各并联管段所在环路间流程差异同程式管网：各环路间的流程长度无显著差异，利于各并联环路均匀输配流体，管路较复杂，用于流量分配要求严格、且末段设备阻力较小的闭式支状管网。

异程式管网：各环路间的流程长度有显著差异，各并联环路的阻抗差异大，输配流体不均，调节困难，投资少。

（6）按管内流体流向的确定性分类枝状管网：管网内任意管段内流动介质流向是唯一的。

优点：管网结构比较简单，初投资比较节省，但管网某处发生故障时，该点以后的管路将会受到影响。

环状管网：管网内某段管段内流动介质流向不确定。

优点：当管网某处发生故障时，该点以后的用户可以通过另一方向供应流体，管网的可靠性高，如消防供水管网。

第2部分 管网水力计算基本原理水力计算包括设计和校核两类（1）根据要求的流量分配，确定管网各管段管径和阻力，求得管网特性曲线，为匹配管网动力设备准备条件，进而确定动力设备的型号和动力消耗—设计计算；（2）根据已定的动力设备，确定保证流量分配要求的管道尺寸—校核计算。

水力计算理论依据（1）流体力学一元流动连续性方程和能量方程；（2）串、并联管路的流动规律✓动力设备提供的压力等于管网总阻力✓各管段阻力是构成管网阻力的基本单元；✓管段阻力等于沿程阻力和局部阻力之和；✓若干管段串联后的阻力等于各管段阻力之和；✓各并联管段的阻力相等。

计算管段的压力损失y j jp p p Rl p ∆=∆+∆=+∆比摩阻R ：每米管长的沿程损失，可用流体力学的达西．维斯巴赫公式进行计算。

摩擦阻力系数 取决于流体的流动状态和管壁的粗糙程度 计算注意事项：✓流体流动状态✓公式使用条件和修正方法根据速度和流量关系, 比摩阻R 的另外一种表达方式:在给定某一水温和流动状态下，只要已知R 、G 、d 中任意两数，就可确定第三个数值。

管段的局部损失，可按下式计算：流体通过管路各附件的局部阻力系数可查相关工程设计手册。

管路阻抗概念：根据 管段的阻抗s 表示当管段通过1kg/h 水量（单位流量）λ()Re,f λε=2p sG ∆=时的压力损失值。

管网中各管段的压力损失和流量分配，取决于各管段的连接方法及各管段的阻抗S 值。

串联管路的总阻抗：管路的总阻抗为串联各管段阻抗之和并联管路总阻抗：管路的总阻抗倒数的平方根为并联各管段阻抗倒数平方根之和由由上式可见，并联管路各分支管段的流量分配与其阻抗平方根的倒数成正比。

当并联管路各分支管段阻抗s 不变时，则管路总流量在各分支管段上的流量分配率不变。

管路的总流量增加或减小多少倍，各分支管段也相应增加或减少多少倍。

均匀送风的原理和调节手段P266-269123ch p p p p ∆=∆+∆+∆123ch s s s s =++123b G G G G =++222112233p s G s G s G ∆===第3部分泵和风机的理论基础基本要求：了解泵与风机的常用型式和分类；掌握离心式泵与风机的工作原理及基本结构；能绘出流体在叶轮内的运动速度三角形并求解，理解能量方程式的意义，掌握离心式泵与风机不同叶型的影响，掌握三个能头，即无限多叶片时的理论能头、有限叶片理论能头、实际能头三者之间的关系。

泵和风机性能参数：扬程、流量、转速、功率及效率的定义。

掌握泵和风机功率和效率的计算方法；学会分析泵和风机内各项损失产生的原因，并寻求减少损失的措施。

掌握泵和风机性能曲线。

泵与风机常用形式和分类容积式：依靠内部工作容积变化来吸入和排出流体，它又分为往复式和回转式两种叶片式：通过叶轮的旋转对流体做功，从而使流体获得能量，完成输送功能，它主要分为离心式和轴流式两种。

离心式泵与风机的工作原理及基本结构工作原理：叶轮高速旋转时产生离心力使流体获得能量，压能和动能都得到提高，从而完成输送流体的功能。

实质：能量的传递和转化过程，即电动机高速旋转的机械能转化为被输送流体的动能和势能。

基本结构叶片出口角沿着叶片切向方向和叶轮旋转周向速度的反向夹角。

速度三角形已知流量和叶轮的转速其中b是叶轮宽度， 为叶片排挤系数，反映了叶片厚度对流道uv uv u w=+v v v 2T V r r q v F v rb πε=⋅=⋅ε过流面积遮挡的影响。

泵和风机理想欧拉方程基本假定（1）流动为恒定流，即流动不随时间变化。

（2）流体为不可压缩流体，即进出口流体密度不变（3）叶片数目无限多，叶片厚度无限薄（4）流体在叶轮中的流动过程没有任何能量损失，是理想流动。

理想欧拉方程分析（1）流体所获得的理论扬程H T ∞，仅与流体在叶片进、出口的运动速度有关，而与流动过程无关。

（2）该理论扬程H T ∞与被输送流体的种类无关。

只要叶片进出口处速度三角形相同，都可以得到相同的扬程。

欧拉方程的修正——实际叶轮欧拉方程叶片无限多，无限薄：轴向涡流对流速分布的影响22111()T T u T T u T H u v u v g∞∞∞∞∞=⋅-⋅22111()T T u T T u T H u v u v g=⋅-⋅1<=∞T T H H KK 称为环流系数。

对离心式泵与风机来说，K 值一般在0.78~0.85之间。

当进口切向分速v u1＝v1⋅cos α1＝ v1⋅cos90 =0，因此，在设计泵或风机时，总是使进口绝对速度与圆周速度间的工作角等于90度为简明起见，将流体运动诸量中用来表示理想条件的下角标“T”去掉 ：泵和风机损失P48-51水力损失容积损失机械损失泵和风机损失性能参数P35泵的扬程：单位重力流量的流体通过泵所获得的有效能量，单位是m风机的全压：单位体积气体通过风机所获得能量增量，单位Pa 风机的静压：风机全压-动压有效功率：单位时间内流体经过泵与风机后获得的能量，单位kW221T T u T H u v g=221T u H u v g=全效率：泵与风机有效功率与其轴功率之比转速：泵或风机叶轮每分钟的转速，单位r/min 泵和风机性能曲线1）泵与风机流量和扬程之间的关系2）泵与风机流量和轴功率之间的关系3）泵与风机流量和效率之间的关系叶型对泵和风机性能曲线的影响就一定大小泵与风机来说，转速不变时221T u H u v g =222222VT u u q H ctg g g D b βεπ=-2T VH A Bctg q β=-⋅前向型叶片易发生电机超载。

后向型几乎不会发生超载现象。

从流体所获得的扬程看，前向叶片最大，径向叶片稍次，后向叶片最小。

22u v u >22u v u <22u v u =从效率观点看，后向叶片最高，径向叶片居中，前向叶片最低。

从结构尺寸看，在流量和转速一定时，达到相同的压力，前向叶轮直径最小，而径向叶轮直径稍次，后向叶轮直径最大。

从工艺观点看，直叶片制造最简单。

大功率的泵与风机一般用后向叶片较多。

如果对泵与风机的压力要求较高，而转速或圆周速度又受到一定限制时，则往往选用前向叶片。

从摩擦和积垢角度看，选用径向直叶片较为有利。

相似律与比转速P54-62习题1.在下列答案中选择：属于流体输配管网基本组成中的末端装置。