调节阀门的水力特性(2)
基础知识-流体力学(一)_真题-无答案(7)
基础知识-流体力学(一)(总分72,考试时间90分钟)一、单项选择题1. 水的弹性系数K=2.10×103MPa，压强增加98kPa时，水体的体积5m3，则体积的相对变化量近似为( )。
(A) -4.67×10-5 (B) 4.67×10-5(C) -2.3×10-4 (D) 2.3×10-42. 连续介质的概念指的是( )。
(A) 有黏性的、均质的流体(B) 理想不可压缩流体(C) 分子充满所占据的空间，分子之间没有间隙的连续体(D) 不可压缩恒定且分子之间距离很小的连续体3. 在测量液体压强时，小直径测压管出现上升或下降的现象，主要是受到( )作用。
(A) 重力 (B) 表面张力 (C) 黏性力 (D) 压力4. 一根小玻璃管(d≤8mm)插入水液体中，图6-6示可能正确的是( )。
5. ( )流体可作为理想流体模型处理。
(A) 不可压缩(B) 速度分布为线性(C) 黏性力为零(D) 黏性力很小6. 对于流体力学的一个重要特性：黏滞性，下列说法不正确的是( )。
(A) 液体的黏滞性是抵抗切向变形的一种性质(B) 相同温度的水与石油，水比石油的黏滞性要小(C) 同一种液体，因温度降低而使液体的内聚力升高，从而黏滞性减小(D) 黏滞性是液体流动时产生能量损失的内因7. 如图6-7示封闭容器内表面的压强p0＜pa。
(环境大气压)，剖面ABC静水压强分布可能正确的是( )。
8. 如图6-8所示封闭水容器安装两个压力表，上压力表的读数为0.05kPa一下压力表的读数为5kPa，A点测压管高度h应为( )m。
(A) 0.305 (B) 0.505 (C) 0.510 (D) 0.3109. 为了求二向曲面引入压力体的概念，压力体是由三个条件构成的封闭体，下列不是构成二向曲面剖面的条件是( )。
(A) 受压面曲线本身(B) 水面或水面的延长线(C) 水底或水底的延长线(D) 受压面曲线边缘点到水面或水面的延长线的铅垂线10. 某点用测压管测得高度如图6-9所示，液体为水，环境大气压98kPa则该点的压力真空值应为( )kPa。
水量连续调节阀动态性能现场标定方法
水量连续调节阀动态性能现场标定方法朱宏耀;张吉礼【摘要】本文针对暖通空调系统常见的水量连续调节阀动态性能缺失、无法定量表达等问题,提出一种水量连续调节阀动态模型——阀门水力特性状态方程,定量描述调节阀动态调节性能.基于阀门水力特性状态方程,讨论工程现场水量连续调节阀标定的一般方法及应用条件得到所需动态性能方程.对试验阀门的标定试验研究表明该标定方法可行有效,标定结果可满足多数工程精度需求.【期刊名称】《建筑热能通风空调》【年(卷),期】2018(037)002【总页数】5页(P24-28)【关键词】连续调节阀;调节阀动态性能;水力特性状态方程;阀门标定【作者】朱宏耀;张吉礼【作者单位】大连理工大学建筑能源研究所;大连理工大学建筑能源研究所【正文语种】中文0 引言暖通空调控制系统的作用包括实现暖通系统功能、保证运行安全、降低运行能耗、改善运行管理[1]，以满足规模不断增大、复杂度不断增加的暖通空调系统控制需求。
水量连续调节阀是暖通空调系统重要的流量与能量调节部件，其重要性体现在：1）是暖通空调水系统保持管网水力平衡的重要组成部分。
2）是暖通空调水系统局部流量、能量调节关键执行器，也是局部控制策略或算法被执行的最终环节。
在实际运行过程中，暖通空调系统屡屡因为阀门执行器动作不准确甚至控制失灵等因素导致暖通空调控制系统运行异常，不能满足系统运行指标及末端用户需求[2]。
产生上述问题的原因具体包括如下几个方面。
1）我国阀门标准数量有300之多[3]，但是鲜有标准对连续调节阀调节性能做出要求和规定，现有标准仅对阀门流量系统和流阻系数等静态性能指标做出明确的要求与规范。
阀门厂家由于没有规范要求通常不会主动标定且标识调节阀的动态性能。
2）现有描述调节阀性能的调节阀特性曲线所描述调节阀特性仅在调节阀两端压差一定的情况下成立，而实际工程运行环境不存在该条件。
3）调节阀性能缺乏定量客观描述，除线性特性外，快开特性、等比例特性曲线都是定性描述的调节阀调节性能。
课后题 (2)
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：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+P st；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。
1-6 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。
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。
暖通空调水系统水力平衡调节
简介：本文阐述了暖通空调水系统中选用水力平衡阀的原因，并介绍了水力平衡阀的特性，以及应用水力平衡阀对水系统进行水力平衡调节的步骤、方法，特别是结合工程实例详细阐述了系统联调的要求、过程和评价。
关键字：水力失调水力平衡阀系统平衡调试1、引言：在建筑物暖通空调水系统中，水力失调是最常见的问题。
由于水力失调导致系统流量分配不合理，某些区域流量过剩，某些区域流量不足，造成某些区域冬天不热、夏天不冷的情况，系统输送冷、热量不合理，从而引起能量的浪费，或者为解决这个问题，提高水泵扬程，但仍会产生热（冷）不均及更大的电能浪费。
因此，必须采用相应的调节阀门对系统流量分配进行调节。
虽然某些通用阀门如截止阀、球阀等也具有一定的调节能力，但由于其调节性能不好以及无法对调节后的流量进行测量，因此这种调节只能说是定性的和不准确的，常常给工程安装完毕后的调试工作和运行管理带来极大的不便。
因此近些年来，在越来越多的暖通空调工程水系统的关键部位（如集水器）、特别是在一些国外设计公司设计的工程项目中，均大量地选用水力平衡阀来对系统的流量分配进行调节（包括系统安装完后的初调节和运行管理调节，本文主要阐述的是前者，也可作后者的参考）。
水力平衡阀有两个特性：⑴、具有良好的调节特性。
一般质量较好的水力平衡阀都具有直线流量特性，即在阀二端压差不变时，其流量与开度成线性关系；⑵、流量实时可测性。
通过专用的流量测量仪表可以在现场对流过水力平衡阀的流量进行实测。
2、系统水力平衡调节：水系统水力平衡调节的实质就是将系统中所有水力平衡阀的测量流量同时调至设计流量。
2.1 单个水力平衡阀调节单个水力平衡阀的调节是简单的，只需连接专用的流量测量仪表，将阀门口径及设计流量输入仪表，根据仪表显示的开度值，旋转水力平衡阀手轮，直至测量流量等于设计流量即可。
2.2 已有精确计算的水力平衡阀的调节对于某些水系统，在设计时已对系统进行了精确的水力平衡计算，系统中每个水力平衡阀的流量和所分担的设计压降是已知的。
(完整版)流体输配管网重点总结
1通风工程的主要任务是控制室内空气污染物，保证良好的室内空气品质，保护大气环境。
2通风工程的分管系统分为：排风系统和送风系统。
3空调工程除了承担通风工程的主要任务外，还增加了新的任务，即不论室外气象条件怎样变化，都要维持室内热环境的舒适性，或使室内热环境满足生产工艺的要求。
4.空调工程具有两个基本功能，控制室内空气污染物浓度和热环境质量。
5储配站的功能：①是储存必要的燃气量用以调峰；②是使多种燃气进行混合，保证用气组分均衡；③是将燃气加压以保证每个燃气用具前有足够的压力。
6调压站有两个功能：①是将输气管网的压力调节到下一级官网或用户需要的压力；②是保持调节后的压力稳定。
7调压站通常由调压器、阀门、过滤器、安全装置、旁通管及测量仪表等组成。
8膨胀水箱的作用是用来储存冷热水系统水温上升时的膨胀水量。
此外，它还兼有从管网排气、向管网补水、恒定管网定压点压力等作用。
膨胀水箱的膨胀水管与水系统管路连接，在重力循环系统中，常接在供水立管的顶端；在机械循环系统中，一般接在水泵入口管上。
在膨胀管、循环管上，严禁安装阀门，以防止系统超压，水箱水冻结。
9补偿器的作用：防止供热管道升温时，由于热伸长或温度应力而引起的管道变形或破坏，需要在管道上设置补偿器。
10蒸汽疏水器的作用是自动阻止蒸汽逸漏而且迅速地排走用热设备及管道中的凝水，同时，能排除系统中积留的空气和其他不凝性气体。
疏水器用在蒸汽供热管网中，一般装在散热器或换热器后的凝结水管路上。
汽-液两相流管网中高温凝结水由于流动阻力或流经疏水器、局部阻力较大的构件等，造成凝结水温度高于该压力下的饱和温度，因而重新汽化，形成了“二次蒸汽”. 11为什么供暖空调冷热水管网要设排气装置？排气装置设在什么地方？为什么建筑给水管网不设排气装置？答：因为一般供暖空调冷热水管网是闭式管网，系统中如果有空气，就会影响水的正常循环。
所以必须设置排气装置。
排气装置设在系统个环路的供水干管末端的最高处。
张峰水库输水二干管线工程重力流水力过渡过程的数值模拟
张峰水库输水二干管线工程重力流水力过渡过程的数值模拟摘要:在供水工程中,当突然启动、停止或为调节流量而起用阀门时所产生的水锤压力往往较大,破坏性强,常造成意外损失。
因此,对关阀水锤进行正确的计算分析,做出必要的防护措施尤为重要。
本文以张峰水库输水二干管线工程为工程背景,进行重力流的水力过渡过程数值模拟,并对计算结果做出分析。
关键词:重力流;关阀水锤;调流调压阀由于压力管路中流速的突然变化,引起管中水流压力急剧上升或降低的现象称为水锤或水击。
水流是具有惯性的,在供水工程中,当突然启动、停止或为调节流量而起用阀门,都将使水流速度发生变化而产生惯性力,惯性力的大小等于水流质量m与加速度的乘积,方向与加速度方向相反。
在出水管路中,这个惯性力就表现为水锤压力。
突然启动、停止或为调节流量而起用阀门所产生的水锤压力往往较大,一般可达正常压力的1.5～4倍或更大,破坏性强,常造成意外损失。
所以对关阀水锤必须进行认真分析,并做出较精确的计算,以便采取必要的防护措施。
重力流水锤是在突然停电或者在阀门关闭太快时,由于压力水流的惯性,产生水流冲击波,就像锤子敲打一样,所以叫水锤。
水流冲击波来回震荡产生的力,有时会很大,从而破坏阀门。
当打开的阀门突然关闭,水流对阀门及管壁,主要是阀门会产生一个压力,由于管壁光滑,后续水流在惯性的作用下,压力迅速达到最大,并产生破坏作用,这就是水力学当中的“水锤效应”,也就是正水锤。
在长距离供水工程中必须考虑这一因素。
相反,关闭的阀门在突然打开后,也会产生水锤,叫负水锤,也有一定的破坏力,但没有前者大。
水锤效应具有很强的破坏作用,可导致管子的破裂或疮陷、损坏阀门和紧固件,为了消除水锤效应的严重后果,在管路中需要设置一系列缓冲措施和设备。
通过计算机数值计算方法来模拟各种工况条件下输水管路系统的水锤状况,包括压力、流量等,进而分析超常水锤压力可能出现的情况,校核阀门和压力管路的承受压力,针对计算分析结果采用必要的水锤防护措施,寻求阀门的最优关闭规律 ,来确保整个供水工程的安全运行,为供水工程的安全运行和供水工程的优化设计提供技术依据,因此意义重大。
流体输配管网名词解释
1.重力循环系统与特点：重力循环系统靠水的密度差进行循环, 重力循环系统装置简单，运行时无噪声，不消耗电能。
但其循环动力小，管径大，作用范围受限，通常只在单幢建筑中采用。
2.静压复得法：通过改变管道断面尺寸，降低流速，克服管段阻力，维持所需要的管内静压。
通风管道常用此法保证要求的风口风速。
离心水泵和风机的安装角：离心水泵和风机的安装角是相对速度w与圆周速度u反向延长线的夹角。
3.调节阀的流量特性：是指流体介质流过调节阀的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系，即Q/Qmax＝f（l/lmax）。
4.机械循环系统与特点：机械循环系统靠机械（水泵）能进行循环。
机械循环要消耗电能、水泵运行有噪声，但循环动力大。
大而复杂的管网，多采用机械循环。
5.流速当量直径：假设某一圆形风管中与矩形风管中的空气流速相等(1分)，并且两者的单位长度摩擦阻力也相等，则该圆风管的直径就称为此矩形风管的流速当量直径。
6.比转数：标明不同类型泵与风机其主要性能参数流量、压力转速之间的综合特性ns＝nQ1/2/(P/ρ)3/47.流量当量直径：假设某一圆形风管中与矩形风管中的空气流量相等，并且两者的单位长度摩擦阻力也相等，则该圆风管的直径就称为此矩形风管的流量当量直径。
8.压损平均法：是流体管网的一种水力计算方法，它的特点是将已知总作用压头，按管道长度平均分配给每一管段，以此确定管段阻力，再根据每一管段的流量确定管道断面尺寸。
9.泵的气蚀：泵中最低压力Pk如果降低到被吸液体工作温度下的饱和蒸汽压力Pv时，泵壳内即发生气穴和气蚀现象。
10.气体管网的动静转换原理：即在某一管流断面，其动压与静压之和为一定数，如其静压增长，则动压必等量减少；反之，静压减少，动压必等量增长，所以亦称之为动静转换原理。
11.假定流速法：先按技术经济要求选定管内流速（经济流速），在结合所输送的流量，确定管道断面尺寸，进而计算管道阻力。
12.水力失调度（官网水力失调）：管网系统的流体在流动过程中，往往由于多种原因，使网路中某些管段的流量分配不符合设计值。
水力控制阀原理
水力控制阀原理
水力控制阀是一种用于控制液体介质流量、压力和方向的机械装置。
它通过调节阀门的开启程度，改变流体通过管道的截面积，从而控制流体的流量和压力。
水力控制阀的工作原理基于液体的流体力学原理。
当介质流经阀门时，流体的动能将会产生压力。
阀门内部装有一个可调节口径的阀门芯，在阀门芯上设置有阀座。
当阀门开启时，阀门芯与阀座之间的间隙决定了流体通过阀门的截面积和速度。
当阀门开启程度较小时，流体通过的截面积较小，流速较快，压力也较高。
相反，当阀门开启程度较大时，流体通过的截面积较大，流速较慢，压力也较低。
通过调节阀门的开启程度，可以实现对介质流量和压力的准确控制。
水力控制阀还可以根据需要改变流体的流向。
一般来说，阀门开关的位置决定了液体流经阀门的路径。
例如，当阀门开关打开时，流体从阀门的一侧进入，在流经阀门芯和阀座的过程中发生反向弯曲，然后从另一侧流出。
总之，水力控制阀的原理是通过调节阀门的开启程度和位置，改变介质流体的截面积和流速，以及流体的流向，从而实现对液体介质流量、压力和方向的控制。
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调节阀门的水力特性
ΔP = S · G2
λ
S = A ( -----·L + ∑ζ)
D
1
ζ= ---------
A · K VS 2
几种典型的低阻两通恒温阀按K VS换算的ζ值如下表：
散热器进流系数
1
ω = ----------------------- 1 + [ S 1 / S 2 ]1/2•
当采用散热器的ζ= 2时
散热器通路为 S 1
跨越管通路为 S 2
DANFOSS RTD-G型
HONEYWEL—UBG型两通
采用DANFOSS RTD-G型两通阀加跨越管的散热器组的计算阻力特性S值
HONEYWEL—H型两通
采用HONEYWEL—H型两通阀加跨越管的散热器组的计算阻力特性S值-
采用ST-11型手动三通调节阀
散热器组的计算阻力特性S值
DN15 0.01850
DN20 0.00531
DN25 0.00187
三通恒温阀及散热器组
的计算阻力特性S值
是直接针对单管系统的，但水阻仍偏大，以HONEYWELL公司的产品为例，其数值为：
DN15 K VS=2.16 ζ=20 全开时的旁通率约58％ S=0.010460 DN20 K VS=3.10 ζ=32 全开时的旁通率约42％ S=0.002274
恒流量调节阀
恒流量调节阀可在外网压差≧3m的条件下，在对应于一定口径阀门的允许流量范围内，手动设定被调节对象的额定流量。
当外网压差发生变化时，根据阀外的压差信号自力改变阀的开度，使包括被调节对象的系统和调节阀在内的总阻力特性S值，与阀外的压差ΔP等比变化，维持被调节对象的流量稳定。
由于调节阀内被调节对象系统的阻力特性是不变的，仅可改变阀的开度以改变总阻力特性S值，故只需取调节阀两端的压差信号，作为自力调节的依据，即使得调节阀两端的压差保持基本恒定。
调节原理可用下式说明：
ΔP = S · G2
恒压差调节阀
恒压差调节阀可在外网压差≧3m的条件下，在对应于一定口径阀门的允许调节范围内，手动设定被调节对象阀后系统供回水的总压差。
由于末端设备采用自力式温控阀或其它调节构件时，阀
前后的理想压差值为10—30kPa，并不宜大于60kPa。
因此要求维持被调节对象系统供回水的总压差基本恒定。
当受以下因素的影响时，被调节对象系统供回水的总压差将发生变化：
1由于外网压差增大，使阀后压差相应增大，恒压差调节阀可根据阀后的压差信号，自力改变阀的开度，使阀后压差稳定。
2由于被调节对象的系统流量变小，使设置于供水入口的红阀后的压力由于节流压降变小而升高，使设置于回水出口的兰阀前的压力由于节流压降变小而下降，调节阀组内被调节对象压差增大，可根据两个阀的压差信号，自力改变阀的开度，使阀后压差稳定。
由于恒压差调节阀是为保持被调节对象系统供回水的总压差基本恒定，需取被调节对象系统供回水两端的压差信号，作为自力调节的依据，即使得系统供回水两端的压差保持基本恒定。
根据上述原理，如仅在建筑采暖入口设置，显然只可保持紧靠建筑采暖入口处的压差稳定。
但如果被调节对象的干管系统有较大压降，由于各立管流量变化，离入口较远立管的压差仍不能保持稳定。
因此，要求每一立管也要设置。
同例，如仅在立管设置，可保持立管根部的压差稳定。
但如果立管有较大压降，由于各户内系统流量变化，离立管
根部较远的户内系统压差仍不能保持压差稳定。
因此，要求每一户内系统也要设置。
保持压差稳定的其它方法
设被调节对象为两个并联环路组成，每一环路的流量为10 m3/h ，总流量为20m3/h。
当一个环路被关断，而入口压差保持不变时：
1 未关断环路的流量将增加。
2 被调节对象总流量将减少。
3 新的流量将平衡于该流量通过公共段和未关断环路管段的阻力，仍等同于入口压差。
PETTINAROLI---930C旁通阀
1 配置图式
2 散热器组的阻力计算
采用：DN15角通恒温阀 K VS= 1.3 ζ= 56.4
DN20旁通阀 K VS= 3.0 ζ= 35.2
当采用ζ≦ 2的低阻力散热器（如铸铁散热器）条件下，散热器进流系数计算结果为：
1
ω = ----------------------- = 0.293
1 + [ S 1 / S
2 ]1/2•
一个散热器组的综合阻力特性为：
S = 0.00569
当流量为440kg/h, 一个散热器组的阻力值为：
ΔP = S · G 2 = 1101.6 Pa = 1.1016 kPa
共9组散热器组的阻力值为：
9 × 1.1016 = 9.914 kPa
3 管道的阻力计算
采用塑料类管材25×2.5，设总长度为80m，查DBJ01-605-2000附录L-1和附录L-2，当流量为440kg/h,沿程阻力为:
80×130×0.8 = 8320 Pa = 8.32 kPa
局部阻力按沿程阻力的10％，则管道的总阻力为：
8.32 × 1.1 = 9.152 kPa
4 户内系统不计入户装置的总阻力
9.914 ﹢ 9.152 = 19.066 kPa
5 结论
户内系统总阻力, 可控制在DBJ01-605-2000规定的范围内。
北京市建筑设计标准化办公室顾问总工
张锡虎
2002-04-19。