《流体输配管网》流体输配基础 ppt课件
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《流体输配管网》课件
事故发生的原因： 管道老化、腐蚀、 超压等
应急救援措施：启 动应急预案、组织 抢修、疏散人员等
预防措施：定期 检查、维修、更 换等
研发方向：耐腐蚀、耐高温、高强度、轻量化等 应用领域：石油、天然气、水等流体输送 研发成果：新型复合材料、纳米材料等 未来展望：提高管道使用寿命，降低维护成本，提高输送效率
定期检查： 定期对管道 进行检查， 确保其完好 无损
清洁维护： 定期对管道 进行清洁， 防止堵塞和 腐蚀
泄漏检测： 定期对管道 进行泄漏检 测，及时发 现并修复泄 漏点
防腐处理： 定期对管道 进行防腐处 理，防止腐 蚀和生锈
更换维修： 定期对管道 进行更换和 维修，确保 其正常运行
管道事管网的信息化管理和远程监控
自动化控制技术的应用：实现 输配管网的自动化运行和维护
智能传感器技术的应用：提高 输配管网的监测和控制精度
人工智能技术的应用：提高输 配管网的智能化水平和决策能
力
云计算和大数据技术的应用： 实现输配管网的数据分析和优
化管理
5G技术的应用：提高输配管 网的数据传输速度和稳定性
绿色环保：未来流体输 配管网将更加注重环保， 采用清洁能源和绿色材 料，降低对环境的影响。
高效节能：通过优化设 计和技术升级，流体输 配管网的能源消耗将进 一步降低，提高能源利 用效率。
数字化转型：随着数字 化技术的普及，流体输 配管网将实现数字化转 型，提高数据分析和处 理能力。
汇报人：
流体动力设备类型：泵、风机、压 缩机等
设计要点：流体动力设备的性能参 数、安装位置、运行方式等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
选型原则：满足流体输配管网的需 求，考虑经济性、可靠性、安全性 等因素
《流体输配管网》气体流动及其网路 ppt课件
行调节。
⑤最后求得所设计的通风系统的总阻
力。通风系统的总阻力除通风管道的全部阻
力外，还应当包括空气通过设备（如空气处
理及净化设备等）阻力。
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【例6-3】有一排风系统，如图67。全部为钢板制作的圆形风道， 各管段的风量和长度均注于图中， 矩形伞形排风罩的扩散角分别为 30°、60°，吸入三通分支管的 夹角设计为30°，系统排出空气的 平均温度为30°，试确定此系统的
选择合适的通风机。
通风管道的计算方法很多，只介绍
假定速度法。
一般通风管道计算可按以下步骤进
行。
①根据风管平剖面布置图绘制出通
风管道系统图，标出设备及局部管件的位
置。以及道断面和流量不变为原则把通风
管道系统分成若干个单独管段，并编号，
标出各管段的长度（一般以两管件中心线
长 度 计 算 ） 和 风 量 。 ppt课件
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图6-8 侧孔出流状态图
图6-9 从条缝口吹出 和吸入的速度分布
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要实现均匀送风，可采取以下 措施：
①送风管断面积F和孔口面积f0不变
时，管内静压会不断增大，可根据静压变
化，在孔口设置不同的阻体，使不同的孔
口具有不同的阻力。
②孔口面积f0和μ值不变时，可采用
锥形风管改变送风管断面积，使管内静压
＝
d
2p d
ppHale Waihona Puke 课件22孔口出流方向：
孔口出流与风管轴线间的夹角α
（出流角）
tg＝ j ＝ d
p j / pd
孔口实际流速： j sin
孔口流出风量： qV 0＝3600μf
流体输配管网讲完善版PPT课件
泵(风机) 在管网中工作，其工作流量即为管网 的总流量，泵(风机)所提供的能量与管网中流体 流动所需的能量相等。
H f (Q) H st SQ2
将泵(风机) 的实际H-Q性能曲线与其所在管网系 统的管网特性曲线，用相同的比例尺、相同的单 位绘在同一直角坐标图上，两条曲线的交点，即 为该泵（风机）在该管网系统中的工作状态点， 或称运行工况点。
第6章 泵、风机与管网系统的匹配
主要内容：
泵、风机在管网系统中的工况点 泵、风机的工况调节 泵、风机的安装位置 泵、风机的选用
1
第6章 泵、风机与管网系统的匹配
工程背景：
通风空调气体管网 机械循环采暖管网 室外供热管网 空调冷冻水管网 空调冷却水管网
2
6.1 泵、风机在管网系统中的工况点
19
6.1 泵、风机在管网系统中的工况点
泵与风机在系统中的工作状态点
20
6.1 泵、风机在管网系统中的工况点
解析法求工况点
利用能量平衡关系：管网特性曲线方程＝泵与 风机性能曲线方程
H f (Q) c0 c1Q c2Q2 H st SQ2
上式表明，泵、风机的工作流量即为管网中通 过的流量，提供的压头与管网在该流量下流动 所需的压头相一致。
13
6.1 泵、风机在管网系统中的工况点 广义管网特性曲线 （Pst≠0）
14
6.1 泵、风机在管网系统中的工况点 狭义管网特性曲线 （Pst＝0）
15
6.1 泵、风机在管网系统中的工况点
阻抗
影响管网特性曲线形状的决定因素是阻抗S 。 S值越大，曲线越陡 。
sL
(
l
4Rs 2 Ai2
2 v22
H f (Q) H st SQ2
将泵(风机) 的实际H-Q性能曲线与其所在管网系 统的管网特性曲线，用相同的比例尺、相同的单 位绘在同一直角坐标图上，两条曲线的交点，即 为该泵（风机）在该管网系统中的工作状态点， 或称运行工况点。
第6章 泵、风机与管网系统的匹配
主要内容：
泵、风机在管网系统中的工况点 泵、风机的工况调节 泵、风机的安装位置 泵、风机的选用
1
第6章 泵、风机与管网系统的匹配
工程背景：
通风空调气体管网 机械循环采暖管网 室外供热管网 空调冷冻水管网 空调冷却水管网
2
6.1 泵、风机在管网系统中的工况点
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6.1 泵、风机在管网系统中的工况点
泵与风机在系统中的工作状态点
20
6.1 泵、风机在管网系统中的工况点
解析法求工况点
利用能量平衡关系：管网特性曲线方程＝泵与 风机性能曲线方程
H f (Q) c0 c1Q c2Q2 H st SQ2
上式表明，泵、风机的工作流量即为管网中通 过的流量，提供的压头与管网在该流量下流动 所需的压头相一致。
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6.1 泵、风机在管网系统中的工况点 广义管网特性曲线 （Pst≠0）
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6.1 泵、风机在管网系统中的工况点 狭义管网特性曲线 （Pst＝0）
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6.1 泵、风机在管网系统中的工况点
阻抗
影响管网特性曲线形状的决定因素是阻抗S 。 S值越大，曲线越陡 。
sL
(
l
4Rs 2 Ai2
2 v22
《流体输配管网》流体输配基础 ppt课件
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3
满足（建筑）环境控制目标的管网 系统又可分为下述管道系统：
1、蒸汽供暖系统 2、民用建筑空调通风系统 3、工业通风及环境控制系统 4、空调冷冻水系统、冷却水系统 5、热水采暖系统 6、城市集中供热管网系统（又属市 政之一） 统称暖通空调系统。
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4
满足生产工艺与生活需要的用水， 用气系统大致为：
1、建筑给水系统 2、建筑排水系统 3、室内煤气（燃气）系统 4、城市燃气系统（也属于市政工 程专业的内容之一） 而城市供、排水管网系统均属市政 工程（城市道路也可属市政）。
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5
安全消防（可以理解为环境控制需 要的一种延伸，即可以归入一种“广义 的”可满足环境控制目标需要的管网系 统）有：
其静力学基本方程：
（1-25）
p1T p0 T g h10 （ 1 - 2p61a） p0 a g h10
若
T a ,
在1-1断面处烟囱内外两侧压差
大 小为p ：p1a p1T (a T ) g h10 0
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热P水自H
然
by
循h环( h
g
)
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在工程中的许多场合，我们往往可以 认为管道 中流体的密度变化是集中在某处或某个断面 发生的，例如热水采暖系统中高温热水通过 散热器时流体密度突然发生了变化，这种变 化所产生的附加压头可由前述之自然循环系 统的作用力计算公式得到。
还有一类典型的流动亦可归结为小密度 差管流流动，即管内流体与管外流体存在的 密度差所导致的流动，这一类也存在两种场 合：一是密度与空气不同的其它气体流动， 如燃气流动，其密度大多轻于空气；另一个 场合是高温烟气流动，烟气密度一般也低于
《流体输配管网》课件
02
03
2. 根据流量和流速确定管径 。
04
05
3. 根据流体性质和管道长度 进行修正。
泵站设计
泵的选择：根据流量、扬 程和效率来选择合适的泵
。
1. 确定泵的台数和备用泵 。
3. 设计泵站的给排水系统 。
泵站设计
2. 设计泵站的平面布置。
4. 考虑泵站的节能和环保 措施。
优化方法与技术
优化目标：降低管网运行成本，提高管网可靠 性。
新材料与新技术的应用
总结词
新材料的应用有助于提高管网的耐久性和性能，降低维护成本。
详细描述
随着科技的发展，新型材料如高分子复合材料、合金材料等在流体输配管网中得 到广泛应用。这些新材料具有优良的耐腐蚀、耐高温、耐压等性能，能够提高管 网的寿命和稳定性，降低因维护和更换管道带来的成本。
智能化与自动化发展
设计原则与步骤
2. 选择合适的管材和附件 。
1. 确定设计参数：包括流 量、压力、温度等。
步骤
01
03 02
设计原则与步骤
01
3. 进行管网布局设计。
02
4. 进行水力计算。
5. 校核管网的稳定性。
03
管径选择与计算
计算方法
管径选择：根据流量、流速 和经济流速来确定管径。
01
1. 按照经济流速计算管径。
应急处理
制定应急预案，及时应对管网事故，确保事故得到迅速处理，减少 损失。
维护保养
定期检查与维修
对管网设施进行定期检查，发现隐患及时维修，保证管网的正常运 行。
防腐与保温
采取有效的防腐和保温措施，延长管网使用寿命，提高流体输配的 效率。
更新改造
《流体输配管网》泵、风机与管网系统匹配 ppt课件
c、计算出断面1-1上的总水头H1-1和从1-1到断 面2-2间的水头损失hl1-2，由式（8－17）确定断面22上的总水头H2-2。
d、以此方法沿流体总流方向向下游推进，可确
定出所有流体断面的总水头。
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8.2.2 液体管网系统的压力分布
在液体管网系统中，由于管 网本身的特性和所连接的用户位置 高度对流体的流量、压力、温度等 要求各有不同，在管网设计时，必 须对整个管网系统的压力状况进行 综合评价。
4－压力调节阀 5－补给水泵 6－补给水箱 7－用户
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③利用自动稳压补水。 ④利用气体加压罐定压。
图8-25 利用气体加压罐定压示意 1－氮气瓶 2－减压阀 3－排气阀 4－水位控制器 5－氮气罐 6－热水锅炉 7、8－供回水管总阀 9－除污器 10－管网循环水泵
11－补给水泵 12－排水电磁阀 13－补给水箱
压出管路内积存空气 ⑤在运行中，当多台泵或风机并
联时，如果负荷减小，则应尽量提前 减少投运的设备台数，以保证运行设
备容量与负荷在较接近的情况下工作。
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8.1.5 系统效应的影响
所谓系统效应，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。 通常，接入管网系统风机的风压及 流量都不同程度地低于风机的理论 计算值和生产厂给出的风机特性曲 线值，这种现象称作系统效应。
④在单机运行虽能满足流量要求，
但多台并联运行时的效率比单台运行
效率高时。
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串联运行常用于以下情况：
①当单台泵或风机不能提供 所需的较高扬程或风压时；
②在改建或扩建的管路系绕 中，由于阻力增加较大，需要提供 较大的扬程或风压时。
流体输配管网基础教材
使用场合: 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。
流体输配管网常用的水力计算方法
2、压损平均法： 将管网总作用压力（资用压力），按管道长度平均分配到 每一管段，得到单位管长的压力损失，即平均比摩阻；再 根据每一管段的流量确定管段断面尺寸。
使用场合：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。
沿程均匀泄流管路
分析沿程均匀泄流管路时，可将这种流量途泄看作连续进行，如沿程
均匀泄流管段长度为 l ，直径为 d ，则总途泄流量 qVt qV l ，末端
泄出流量称为转输流量 qVZ 。
引入计算流量 qVc
qVc qVz 0.55qVt
hf sqVc 2
因此均匀泄流管路可以理解为流量以 qVc 的简单流路。当 qVZ 0 时，
注：水力计算前完成管网系统和设备的布置，确定管材，确定各个接受 流量的管网末端的位置和所需的流量。
假定流速法计算步骤
水力计算主要步骤有：（1）绘制管网轴侧图，对各 管段进行编号，标出长度和流量；（2）确定合理的管 内流速；（3）根据流量和流速，确定各管段断面尺寸； （4）计算各管段阻力；（5）对各并联环路进行阻力 平衡计算和调整；（6）计算管网总阻力，求取管网特 性曲线；（7）根据管网特性曲线， 要求输送流体流 量及种类、性质等因素，确定管网动力设备。
假定流速法例题
如下图所示管网，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。
假定流速法例题
（1）对各管段进行编号，标出管段长度和各排风 点的排风量。
流体输配管网常用的水力计算方法
2、压损平均法： 将管网总作用压力（资用压力），按管道长度平均分配到 每一管段，得到单位管长的压力损失，即平均比摩阻；再 根据每一管段的流量确定管段断面尺寸。
使用场合：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。
沿程均匀泄流管路
分析沿程均匀泄流管路时，可将这种流量途泄看作连续进行，如沿程
均匀泄流管段长度为 l ，直径为 d ，则总途泄流量 qVt qV l ，末端
泄出流量称为转输流量 qVZ 。
引入计算流量 qVc
qVc qVz 0.55qVt
hf sqVc 2
因此均匀泄流管路可以理解为流量以 qVc 的简单流路。当 qVZ 0 时，
注：水力计算前完成管网系统和设备的布置，确定管材，确定各个接受 流量的管网末端的位置和所需的流量。
假定流速法计算步骤
水力计算主要步骤有：（1）绘制管网轴侧图，对各 管段进行编号，标出长度和流量；（2）确定合理的管 内流速；（3）根据流量和流速，确定各管段断面尺寸； （4）计算各管段阻力；（5）对各并联环路进行阻力 平衡计算和调整；（6）计算管网总阻力，求取管网特 性曲线；（7）根据管网特性曲线， 要求输送流体流 量及种类、性质等因素，确定管网动力设备。
假定流速法例题
如下图所示管网，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。
假定流速法例题
（1）对各管段进行编号，标出管段长度和各排风 点的排风量。
《流体输配管网》冷、热水循环管路 ppt课件
图3-2 自然循环热水供暖系统工作原理图 1－散热器；2－热水锅炉；3－供水管路；
4－回水管路；5－膨胀水箱
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6
p右 g h1h hh h2 g
p左 g h1h hg h2g
p p右 p左 gh h g
由式可以看出，自然循环作用的大小与供、 回水的密度差和散热中心和锅炉中心的垂直距 离有关。
pl p p p f
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3.2.2机械循环水系统的工作原理
如图3-7，以机械循环热水供暖系统说
明机械循环水系统工作原理。机械循环系统 设置了循环水泵、膨胀水箱、集气罐和散热 器等设备，与自然循环系统主要区别
一是循环动力不同； 二是膨胀水箱的连接点和作用不同；
(膨胀水箱的连接点位于水泵入口或回水干管上.) 三是排气方式不同。
求：1.双管系统自然循环的综合作用
压力。
2.单管系统各层之间立管的水
温。
3.单管系统自然循环的综合作
用压力。
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图3-6 例3-1附图
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3.2 水的机械循环
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3.2.1 机械循环水力特征 机械循环流动的能量方程与
自然循环流动的能量方程的区别在 于循环作用压力增加了水泵扬程， 即
现象。但在单管系统中，影响垂直失调的原因，
不是由于各层作用压力的不同，而是由于各层
散热器的传热热系数
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【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，，，散热器的热负荷分别
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满足（建筑）环境控制目标的管网 系统又可分为下述管道系统：
1、蒸汽供暖系统 2、民用建筑空调通风系统 3、工业通风及环境控制系统 4、空调冷冻水系统、冷却水系统 5、热水采暖系统 6、城市集中供热管网系统（又属市 政之一） 统称暖通空调系统。
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满足生产工艺与生活需要的用水， 用气系统大致为：
图1-2 均匀泄流管路
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dhf dSx qV2x AqV2xdx
qVx qVz qVt qV x
qVz
qVt
qVt
x l
dh f
AqV2x dx
A(qVz
qVt
qVt
x )2 dx l
hf
l
0 dhf
l 0
A( qVz
qVt
当 地 空 气 的 密 度 。ppt课件
qVt
x)2 dx l
（1-3）
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hf
Al(qV2z
qVz qVt
1 3
qV2t
)
近似写作
hf Al(qVz 0.55qVt )2
引入计算流量qVc
qVc qVz 0.55qVt
h f AlqV2c SqV2c
流量qVz=0
hf
1 3
A lqV2t
1、建筑给水系统 2、建筑排水系统 3、室内煤气（燃气）系统 4、城市燃气系统（也属于市政工 程专业的内容之一） 而城市供、排水管网系统均属市政 工程（城市道路也可属市政）。
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安全消防（可以理解为环境控制需 要的一种延伸，即可以归入一种“广义 的”可满足环境控制目标需要的管网系 统）有：
流体输配管网
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第1章 流体输配基础
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2
建筑流体输配管网按照目的和用 途来划分，大致可分为下述4类：
1. 满足（建筑）环境控制（生 产工艺或生活所需要的环境）目标的 管网系统；
2. 满足生产工艺及生活需要的 用水，用气管网系统；
3. 安全消防； 4. 其它，如制冷机组各元件 （零部件）之间的连接管道、空压管 道等。
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图 1-5 环网计算图
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（2）燃气环状管网水力计算方法
手工表格法步骤： ①布置管网，绘制管网平面示意图。 ②计算管网各管段的途泄流量。 ③假定各管段的气流方向并选择零速点。 ④求管网各管段的计算流量。 ⑤选择管径。 ⑥进行初步计算。
⑦进行校正计算，即水力平差计算。
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图1-1 枝状管网
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根据并、串联管路的计算原则，可得到该 风机应具有的压头为
H
p
hl145
hl 56
hl 78
（1-1）
风机应具有的风量为
qV qV 1 qV 2 qV 3 （1-2）
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管段每单位长度上泄出的流量均相同即等于
qV，这种管路称为均匀泄流管路
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[例1-2] 有一低压环网，环网中管段 的长度及环内建筑用地面积均如图 1-6所示，人口密度每公顷为500 人，每人每小时的平均用气量为 0.08m3，在2、6、9节点处有三个 集中用户，用气量如图所示。现供 应该管网的是城市焦炉燃气，燃气 对空气相对密度为500Pa，求管网 中各段的管径。
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1.1 有压管网水力计算基础
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1.1.1 枝状管网与环状管网
流体输配管网基本任务：
一、流体（物质）的转运与分配 二、能量的转运与分配
在流体（物质）、能量的转运与 分配过程中，存在流体的机械能损失。
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1.1.1.1 枝状管网 枝状管网是指输送流体的管道通
过串联与并联的组合呈树枝状排列的管 道系统（管网）。
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（ 1 ） 哈 迪 ·克 罗 斯 （ H a r d y - C r o s s ） 方法
图1-4 环路划分
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1.1.1.2 环状管网 1、Hardy-Cross方法
环状管网是指管道通过串联与并联的组合 存在一个以上闭合环路的管道系统（管网）。
图1-3
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计算程序如下：
21
图1-6 燃气环网计算图
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1.1.2 小密度差管流流动
图 1-7热水采暖示意图
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对1-1，2-2两个截面，其伯努利 方程
（ 1 - 2 0 ） Z1
p1
2
11
2g
H by
Z2
p2 2
2g
hl12
式（1-20）考虑的是浮力（密度 差）对流动过程的影响，称之为小密度 差管流能量方程。
1 3
SqV2t
（1-4）
（1-5）
（1-6） （1-7） （1-8）
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环状管网遵循串联和并联管路的计算原则， 根据其特点，并存在下列两个条件：
（1）任一节点（如点）流入和流出的流量相 等。
（2）任一闭合环路中，如规定顺时针方向流 动的阻力损失为正，反之为负，则各管段阻力损 失的代数和必等于零。
1、消防给水系统（给排水） 2、防排烟系统（暖通空调）
其它，如制冷工质在制冷机组各元 件（零部件）之间的连接管道内部的流 动，空气压缩管道等。
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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。
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①将管网分成若干环路如图1-4上分成Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ三个闭合环路。按节点流量平衡确定流量，选取
限定流速，定出管径D。
②按照上面规定的流量与损失在环路中的正负 值，求出每一环路的总损失。
③根据上面给定的流量，若计算出来的不为零， 则每段管路应加校正流量，而与此相适应的阻力损 失修正值为。
④用同样的程序，计算出第二次校正后的流量， 第三次校正后的流量……，直至满足工程精度要求 为止。
热P水自H
然
by
循h环( h
g
)
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在工程中的许多场合，我们往往可以 认为管道 中流体的密度变化是集中在某处或某个断面 发生的，例如热水采暖系统中高温热水通过 散热器时流体密度突然发生了变化，这种变 化所产生的附加压头可由前述之自然循环系 统的作用力计算公式得到。
还有一类典型的流动亦可归结为小密度 差管流流动，即管内流体与管外流体存在的 密度差所导致的流动，这一类也存在两种场 合：一是密度与空气不同的其它气体流动， 如燃气流动，其密度大多轻于空气；另一个 场合是高温烟气流动，烟气密度一般也低于