减阻技术在集中供热及空调水输配
1研究的背景和意义
目录1研究的背景和意义 (2)2表面活性剂减阻机理及影响因素 (6)2.1湍流减阻基本概念 (6)2.1.1从微观结构角度对表面活性剂湍流减阻机理的解释 (7)2.1.2从湍流物理角度对湍流减阻机理的解释 (7)2.2影响表面活性剂减阻的因素 (10)2.2.1烷基 (10)2.2.2烷基链头基 (11)2.2.3 烷基链长度 (11)2.2.4表面活性剂的浓度 (11)2.2.5 补偿离子 (11)2.2.5.1补偿离子的浓度 (11)2.2.5.2补偿离子的疏水性与亲水性 (12)2.2.5.3补偿离子的电荷性质以及电荷数 (12)2.3其他因素的影响 (12)2.3.1管路系统的直径 (12)2.3.2流体介质的速度和温度 (13)2.3.3环境中的金属离子 (13)2.3.4雷诺数的影响 (13)2.4表面活性剂减阻方程式的介绍 (13)2.4.1粘弹性流体的剪力及湍流运动方程 (14)3表面活性剂的国内外研究及运用状况 (15)3.1国外的研究状况 (15)3.2国内的研究状况 (16)4主要研究的方法和内容 (17)4.1研究的内容 (17)4.2研究方法 (17)4.2.1流变模型及数值模拟研究 (17)4.2.2尺度放大的研究方法 (19)5前景与展望 (21)1研究的背景和意义如今随着世界能耗的不断增加，能源问题一直是比较棘手的问题，特别像我国人口众多的国家，人均资源占有量远低于世界的平均水平，且对于能源的需求更加巨大，所以节约能源对于中国来说乃至于对于全世界来说是相当重要的大事。
能源的消耗重要发生在能源交通运输过程中，且表面摩擦占很大的比例。
而在长距离的管道运输过程中，泵站的动力几乎全部用于克服表面摩擦力。
而由于表面摩擦阻力的存在，会将油气由层流状态转变为湍流状态，所以湍流减阻对长距离的管道输油具有重要的意义，已引起了广泛的重视。
在长距离管道流体输运中，绝大部分的流体输送能耗来源于管道壁面的摩擦阻力。
建筑节能技术第5章 空调系统节能技术
空调系统节能的途径
空调系统很多,概括起来可分为两大类:集中式空调系统和分散式空调系统(包括局部方式),见 表5-1。
空调系统节能的途径
空调系统节能的途径
2.空调系统和室内送风方式 空调系统和末端设备随建筑物特征和要求的不同而不同。 (1)公共建筑如体育馆、影剧院、会堂、博物馆、商场等 这类公共建筑的特点是人员较多, 空间高大,有舒适性空调要求。但空调负荷较大,设计时必须考虑节能措施,室内送风可采用下列方 式: 1)高速喷口诱导送风方式。由于该种方式送风速度大,一般在4~10m/s,诱导室内空气量大, 送风射程长,因而可以加大送风温差,一般可取8~10℃,这样就可以减少送风量,节省能量,其计算方 法详见《空气调节手册》。 2)分层空调技术。在高大空间建筑物中,利用空气密度随着垂直方向温度变化而自然分层的 现象,仅对下部工作区域进行空调,而上部较大空间(非空调区)不予空调或通风排热,经试验和工程 实例证明,这种方式既能保证下部工作区所要求的环境条件,又能有效地减少空调负荷,从而节省初 投资和运行费用。相对于全室空调而言,一般可节省冷量30%~50%,空间越大,节能效果越显著。
空调系统节能的途径
2)变风量空调方式是一种节能空调方式,它是按各个空调房间的负荷大小和相应室内温度变 化,自动调节各自送风量,达到所要求的空气参数。它可以避免任何冷热抵消的情况,可以利用室外 空气冷却(在春秋过渡季节),节约制冷量。由于变风量空调的冷却量不必按全部冷负荷峰值之和 来确定,而是按某一时间各朝向冷负荷之和来确定的,因此,它比风机盘管系统冷却能力减少20% 左右。
供热工程全套ppt课件
下几部分进行计算。
Q'
Q1'.j
Q' 1.x
Q2'
Q3'
围护结构的基 本耗热量
围护结构的附 加耗热量
冷风渗透耗热量 冷风侵入耗热量
第二节 围护结构基本耗热量
供暖控制对象：室内温度（干球温度） 空调控制对象：温度、相对适度、风速、洁净度
围护结构的基本耗热量，计算公式：
式中
q ' aK F (tn
修正系数
2 1 / 或 (2 3 ) / 21
0.09~0.19 0.20~0.39 0.40~0.69 0.70~0.99
0.86 0.93 0.96 0.98
两向非匀质围护结构传热系数K值，再用下式确
定：
1
1
K
R0 Rn R p j Rw
W/ m2·℃
划分地带法
非保温地面的传热系数和热阻
1—楼梯间及竖井热压分 布线
2—各层外窗热压分布线
理论热压
Pr （hz h ）（ w n'）g
热压作用原理图
曲线1—楼梯间及竖井热压分布线； 曲线2—各层外窗热压分布线
式中 Kt ——理论热压，Pa
冬季建筑物的内、外温度不同，由于空气的密度差， 室外空气在底层一些楼层的门窗缝隙进入，通过建筑 物内部楼梯间等竖直贯通通道上升，然后在顶层一些 楼层的门窗缝隙排出。这种引起空气流动的压力称为 热压。
二、供暖室外计算温度 t w
围护结构的热惰性原理
不保证天数的原则 三、温差修正系数
计算与大气不直接接触的外围护结构的基本耗热量
q ' K F (tn th )a
a
tn th
tn
关于空调水系统同程式与异程式输配管网适用性的探讨
关于空调水系统同程式与异程式输配管网适用性的探讨庾健文（珠海华发城市运营投资控股有限公司，广东珠海519000）【摘要】空调水系统的同程式和异程式输配管网有着不一样的水力特性和使用场景,错用管网系统会导致水力平衡工作难度加大,甚至无法平衡。
本文从建设成本、节能、水力静态和动态调节特性等多个角度探讨管网的适用性相关问题,以期为相关技术人员提供参考。
【关键词】同程式;异程式;水力平衡;水力计算【中图分类号】TU831.36【文献标识码】A 【文章编号】2095-2066（2022）07-0097-03b.同程式管网图1空调水输配管网a.异程式管网12345A.1B.1C.1D.1E.1A BCDEA.2B.2C.2D.2E.210987612345A.1B.1C.1D.1E.1A B C DE A.2B.2C.2D.2E.21067890引言中央空调系统一般会通过热水或冷水来输送能量，而水输配管网有同程式和异程式两种，主要区别在于每个末端的水流是否经过相同物理长度的路程。
系统的高效节能和精准控制，离不开水力平衡的输配系统，而管网设置的合理性是重要前提。
水力平衡系统能保证冷源设备、末端设备的水流量稳定，而且能进行高效换热，在室外温度、室内冷热负荷变化时，可以及时响应，最终协同冷源及末端设备为室内人员提供舒适的环境。
管网的输配形式需要结合实际情况，有适用于异程式管网的输配形式[1]、有适用于同程式与异程式结合的输配形式[2]、有适用于同程式管网的输配形式[3]。
本文主要探讨在设计过程中同程式与异程式管网的适应性以及相关水力平衡中所遇到的一些问题。
1水力计算在管道里流动的过程中，流体与管壁或其他管道附件之间会有摩擦力，同时流体内部的相对流动会产生切应力，而这两种作用力不断地消耗流体的能量，被消耗的能量最终会转化为热能。
不仅如此，流体在流动的过程中，还存在着位能、压力能和动能之间的转换。
简而言之，水力平衡就是平衡各个环路的能量消耗和能量转换[4-5]。
利用水源热泵技术分区集中供冷供热节能示范项目建设重要意义
利用水源热泵技术分区集中供冷供热节能示范项目建设重要意义
当今社会，能源危机和环境污染已成为威胁人类生存的头等大事，如何解决这一问题，已成为全人类的课题。在这种背景下，以节能、环保为主要特征的绿色建筑及相应的空调系统应运而生，而水源热泵系统正是满足这些要求的新兴中央空调系统。 1.1 水源热泵技术简介 水源热泵技术是利用地球表面浅层地热资源(如地下水等吸收的太阳能和地热能而形成的低品位热能)，基于热泵原理，通过输入少量的高品位电能，实现低品位热能向高品位热能转移的一种技术。 水源热泵中央空调系统是一种既可供热又可供冷的高效节能型系统。它是由用户系统、热泵主机系统、水源系统三部分组成。水源热泵中央空调系统组成示意见图1-1。
热泵主机系统 用 户 系 统 水 源 系 统 图1-1 水源热泵中央空调系统组成示意 用户系统（室内空气处理末端等）：由用户侧水管系统，循环水泵，水过滤器，静电水处理仪，各种末端空气处理设备，膨胀定压设备及相关阀门配件组成。 热泵主机系统：由压缩机，蒸发器，冷凝器，膨胀阀，各种制冷管道配件和电器控制系统等组成。 水源系统：由水源取水装置，取水泵，水处理设备，输水管网和阀门配件等组成。 水源热泵中央空调系统可以实现冬季供热、夏季供冷多功能工况。（1）在冬季，为用户供热时，水源中央空调系统从水源中提取低品位热能，通过电能驱动的水源中央空调主机“泵”送到高温热源，以满足用户供热需求。（1）在夏季，水源中央空调将用户室内的余热，通过水源中央空调主机转移到水源中，以满足用户制冷需求。水源热泵中央空调系统冬夏运行工况示意见图1-1(a)、1-1 (b)。 图1-1(a) 冬季供热工况原理图 图1-1(b) 夏季制冷工况原理图 1.1 水源热泵系统的特点 （1）属可再生能源利用技术。水源热泵是利用了地球水体所储藏的太阳能资源作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层（土壤和水体）是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳辐射能量，比人类每年利用能量的500倍还多（地下的水体是通过土壤间接的接受太阳辐射能量），而且是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散的相对的均衡。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得水源热泵利用的地能成为清洁的可再生能源的一种形式。 （1）属高效、节能、经济的技术。浅层地下水温一年四季相对稳定，冬季水体温度远高于室外环境空气温度，夏季水体温度远低于室外环境空气温度，浅层地下水是很好的热泵热源和空调冷源，这种温度特性使得水源热泵比传统空调系统运行效率要高40％，因此要节能和节省运行费用40％左右。 （3）环境效益显著。水源热泵污染物排放，与空气源热泵相比，相当于减少30%以上，与电供暖相比，相当于减少70%以上，如果结合其它节能措施节能减排效果会更明显。水源热泵虽然也使用制冷剂，但比常规空调装置减少15％的充灌量。水源热泵机组没有燃烧，运行时无污染，可以建造在居民区内，且不用远距离输送热量。 （4）运行稳定可靠、高效经济。地下水体温度一年四季相对稳定，受气候变化影响小，其波动范围远小于空气温度的波动，这就使得即使在室外气候环境恶劣的情况下，地下水源热泵系统仍可以保持良好的工作性能，系统运行稳定、可靠、高效、经济，自动化程度高，运行管理简单，维护费用低。机组使用寿命长达15年以上。 （5）一机多用、应用范围广。水源热泵系统可以实现冬季供热和夏季供冷两种运行模式，并且四季皆可产生热水。一套系统可以代替原来的锅炉和制冷机两套装置，系统简单，没有冷却塔和其它室外设备。所以，就没有其它冷热源设备集中占地问题，既减少初投资，又节省了建筑面积和地皮，从而产生附加经济效益，并且改善了环境形象，保持建筑外部美观。各区域能独立选择制冷或供暖，分区灵活，使用方便。水源热泵系统可广泛应用于住宅、学校、医院、宾馆、商场、办公楼、厂房等各类建筑，特别适合于地下水资源丰富地区。 1.3 水源热泵应用国内外现状 国外应用现状。水源热泵是一种效果显著的节能技术，它的应用发展速度很快。目前，水源热泵理论与技术均已高度发达，并且在美、法、德、日等国家得以广泛使用。如美国，截止1998年，水源热泵系统已占空调总保有量的19%，其中新建筑中占30%。到1001年，每年安装的水源热泵系统已达到14万台，其中，地下水源热泵占15%。每年减少温室气体排放一百万吨（相当于减少50万辆汽车的污染物排放或种植树一百万英亩），年节约能源费用达4.1亿美元。 与美国的水源热泵发展有所不同，中、北欧如瑞典、瑞士、奥地利、德国等国家主要利用浅层地热资源，地下土壤埋盘管(埋深＜400米)的水源热泵，用于室内地板辐射供暖及提供生活热水。据1999年的统计，家用的供热装置中，水源热泵所占比例：瑞士为96%，奥地利为38%，丹麦为17%。同时，中、北欧海水源热泵的研究和应用也比较多。 国内应用现状。目前水源热泵技术在我国的发展呈现出以下特点：（1）水源热泵技术的应用日益广泛。水源热泵应用工程项目省、市分布表见表1-1所示；水源热泵应用工程项目地区分布图见图1-3所示；水源热泵系统应用在各类建筑的比例见图1-4所示。（1）水源热泵技术日益受到各级政府重视，把发展水源热泵作为发展经济的一个契机，大力支持水源热泵应用技术方面的研究；（3）学术交流持续升温，各类水源热泵技术相关的学术交流活动吸引了大量设计、施工、开发。
分布式供热输配系统理论解析
14暖M空调HV&AC2021年第51卷第5期f分布式输配系统$ W In'^d V^S V^>*分布式供冷供热输配系统是应用于建筑行业暖通空调专业领域的一项新技术。
我国供冷供热的输配方式在过去几十年内采用的都是集中式输配系统。
集中式供冷供热输 配系统在系统设计、运行和调试等方面的问题愈来愈突出，主要体现在：集中式输配系统主循环 泵设置在冷热源处，其扬程是按最不利环路的压力损失确定的，在运行中会出现管网近端用户资 用压力过大、流量过多，远端用户资用压力过小、流量过少的情况，从而使管网系统水力失调，并产生热力失调，导致用户冷热不均。
对此，通常采用调节阀节流来消除近端用户的资用压力，导 致产生无功电耗，使供冷、供热管网输送效率降低。
当系统管路较长、用户支路的阻力相差较悬 殊、负荷变化较大、使用时间及供回水温度不同时，不仅造成输送能耗增大，而且用户的舒适性无 法得到满足，直接影响供冷供热的效果。
随着输配技术的发展,许多集中空调系统和集中供热系统采用了二级泵、三级泵等输配系统 形式，虽然也是采用调节阀节流的方式，但也取得了一定的节能效果。
通过节流的方法平衡系统阻力，暖通空调行业内的专家们过去曾花费很大精力进行了研究，功不可没，今后必要的节流调节会依然存在。
分布式输配系统以泵代阀，整个输配系统没有任何调节阀门，理论上不存在无功电耗，在实 际工程中无功电耗极小。
系统的冷热源泵、沿程泵、用户泵均变频运行，从调节流量、消除系统冷 热不均来说是有效调节。
可根据不同用户的使用要求，在冷热用户侧设置与冷热源循环泵串接 的直连式系统或混连式系统，每个用户按需要从管网提取冷热量。
管网系统采用合理的大温差、小流量运行，用户侧供回水温度可与管网供回水温度相同或不同，实现了同一温度管网不同供回 水温度用户的运行方式，从而降低输配能耗，节电节能，获得更高的输送效率，提高了系统的水力 稳定性，实现了管网的变流量调节，满足了不同用户的输送温度及舒适性要求，达到了节能、高效、智慧的目的。
供热水系统CTAC减阻流体减阻与传热性能研究
供热水系统CTAC减阻流体减阻与传热性能研究
张红霞;王德忠;顾卫国;董正方
【期刊名称】《暖通空调》
【年(卷),期】2007(037)009
【摘要】对不同工况下不同浓度和配比的CTAC减阻流体在二维流道中的减阻性能和传热性能进行了试验测试.结果表明,在减阻流体流动达到临界雷诺数之前,传热性能下降率随雷诺数的增大逐渐增大,在达到临界雷诺数之后,传热性能急剧增强;传热性能下降率与减阻率变化趋势相同;减阻流体的温度梯度在过渡层比水大,在湍流核心区比水小.
【总页数】5页(P45-49)
【作者】张红霞;王德忠;顾卫国;董正方
【作者单位】上海交通大学;200240,上海市东川路800号上海交通大学机械与动力工程学院;上海交通大学;上海交通大学
【正文语种】中文
【中图分类】TM92
【相关文献】
1.空调低温水系统CTAC减阻特性研究 [J], 张松;曹慧哲;朱蒙生
2.添加筛网增强减阻流体传热性能的实验研究 [J], 李庆林;彭军
3.CTAC减阻流体湍流高阶矩的研究 [J], 王燕萍;顾卫国;张红霞;王德忠;陈汉平
4.供热管道减阻涂层减阻效果的实验研究 [J], 苗庆伟;张欢;王淮;赵惠中;常娅娜;刘
秀清;刘洋
5.低浓度CTAC减阻流体流动性能试验研究 [J], 许鹏;王德忠;扈黎光;周浩军因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
分布式供冷供热输配技术规程
分布式供冷供热输配技术规程
分布式供冷供热输配技术规程是指在城市能源供应中，利用不同的能源来实现低碳、高效、可持续的供冷供热输配服务。
该规程最早应用于欧美国家，并逐渐引起了全球范围内的关注和应用。
在分布式供冷供热输配系统中，主要包括锅炉房、制冷机组、换热站等设施的建设和升级，以及通风、空调、制冷、供暖等系统的集成和优化。
该系统可以实现冬季供暖、夏季供冷、节能减排，有效解决传统能源消耗问题。
另外，分布式供冷供热输配系统还采用了多种能源结合的方法，如光伏、风力、地热等可再生能源，充分利用天然资源，减少了污染和环境破坏的可能性。
总的来说，分布式供冷供热输配技术规程在提高城市能源使用效率、减少能源消耗和环境污染、保障城市居民生活质量方面具有很大的潜力和优势。
长输供热管网设计中的节能措施赵峥峥（第一作者）梁硕（第二作者）
长输供热管网设计中的节能措施赵峥峥（第一作者）梁硕（第二作者）发布时间：2023-06-16T03:30:07.820Z 来源：《建筑实践》2023年7期作者：赵峥峥（第一作者）梁硕（第二作者）[导读] 随着城市化进程的不断推进，供热系统在城市能源消耗中起着重要作用。
然而，传统的供热管网存在能源浪费和环境负荷大的问题，迫切需要采取节能措施来提高能源利用效率和减少排放。
长输供热管网作为供热系统的主要输配方式，其设计中的节能措施具有重要意义。
本文将主要讨论长输供热管网设计中的节能措施，以期为城市供热系统的可持续发展提供参考。
南京苏夏设计集团股份有限公司天津分公司（第一作者）海湾工程有限公司天津高新区分公司（第二作者） 300000摘要：随着城市化进程的不断推进，供热系统在城市能源消耗中起着重要作用。
然而，传统的供热管网存在能源浪费和环境负荷大的问题，迫切需要采取节能措施来提高能源利用效率和减少排放。
长输供热管网作为供热系统的主要输配方式，其设计中的节能措施具有重要意义。
本文将主要讨论长输供热管网设计中的节能措施，以期为城市供热系统的可持续发展提供参考。
关键词：长输供热管网；节能措施；能源利用效率；环境负荷；结构优化；管网维护管理引言：长输供热管网在城市供热系统中承担着重要的能源输送和热能分配任务。
为了提高供热系统的能效和减少能源消耗，设计中的节能措施显得尤为重要。
通过合理的管网设计和技术改进，以及有效的节能调节阀应用和管网维护管理，可以实现能源的高效利用和减少能耗的目标。
一、长输供热管网在城市供热系统中起关键作用（一）能源输送长输供热管网承担着将能源从热源站输送到各个用户的任务。
它起到了连接热源和热负荷的桥梁作用，将热能高效地传递到需要供热的各个区域和建筑物。
首先，长输供热管网通过输送高温热水或蒸汽的方式，将能源从热源站传送到用户的供热系统中。
这种方式具有传输效率高、热量损失少的优点，能够满足大范围、高密度的供热需求。
13-供热技术监督专责人员上岗资格考试题库
内容提要为加强电力企业供热技术监督工作，保障发供电和供热设备安全、可靠、经济、环保运行，中国华能集团公司依据《电力技术监督导则》（DL/T1051-2007）、集团公司《电力技术监督管理办法》及集团公司各项专业监督标准，组织编写了《电力技术监督专责人员上岗资格考试题库》，共23个分册，以名词解释、判断、选择、综合应用等形式，列出试题和答案。
本书为《供热监督》分册，分为专业知识、管理基础知识、标准规范知识三章。
其中专业知识部分涵盖工程热力学、传热学、流体力学、汽轮机原理、热力发电厂、金属材料、化学腐蚀防护、土建等，包括热源、供热管网、热用户、热力站的设计和施工以及运行维护等专业知识内容；管理基础知识主要以《华能电厂安全生产管理体系要求》、《电力技术监督管理办法》、《火力发电厂供热监督标准》中的管理要求为重点；标准规范知识主要参照《火力发电厂供热监督标准》技术部分，及其他重要国家、行业标准，要求监督人员了解、掌握从设计、基建、调试到运行、检修、改造全过程供热监督的相关技术要求。
本书既可供火力发电厂供热监督人员学习、培训、考试使用，也可供供热企业相关专业运行、维护、检修等技术人员学习、培训、考试使用。
前言凝汽式汽轮发电机组的排汽冷源损失是火力发电厂最大的一项损失，占比达到60%左右，是造成火力发电厂效率低的最重要原因。
热电联产是利用部分从汽轮机中抽出作过部分功的蒸汽来供热，由于利用了冷源损失，因而能够大大提高汽轮发电机组热效率，同时减少污染物排放，是火电行业提高整体效率、节能减排的一项重要举措。
因此，在有热负荷区域将纯凝发电机组改造为热电联产机组，根据地区发电和供热发展规划新建热电联产机组，是集团公司实施转型升级和绿色发展战略的重要举措。
在企业自身发展的同时，助力企业所在地区供热发展，惠及地区百姓，也是华能集团公司践行社会责任的具体体现。
目前，热电联产主要采用背压式汽轮机供热和调节抽汽式汽轮机供热。
随着越来越多热电联产机组的投运和在建，暴露出一些供热不安全事件，有的甚至影响发电设备的安全可靠性，因此，有必要对热电联产机组供热系统和设备进行有效监督管理，为此，集团公司于2014年组织制定了《火力发电厂供热监督标准》，进一步完善了公司的技术监督标准体系，规范了火力发电厂供热的建设、生产管理工作和技术监督管理工作。
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减阻技术在集中供热及空调水输配
1、引言
集中供热及中央空调系统在我国得以长足发展。截至2002年，中国城市集中供热
面积达15. 6亿平方米，占房屋总面积的40%左右；城市高层建筑发展迅速，仅上海2000
年建成的高层（8层以上）建筑已达3529幢，成为世界上高层建筑最多的城市，高层建筑
中商业建筑占很大比例，这些商业建筑几乎全部设有中央空调系统。
集中供热与空调系统以成为耗能大户，其中集中供热、空调系统输配管网中水泵
的能耗占有很大比例。集中供热系统水泵包括循环水泵、中继泵及补水泵，所有这些泵的电
力消耗折合一次能耗有的高达总供热量的30.3%.空调系统水泵包括冷冻水泵及冷却水泵，
国内多数的冷冻水系统由于存在各种各样的设计和运行问题，使得冷冻水泵的全年电耗往往
达到冷机全年电耗的30％、40％甚至50％。研究发现，不少系统中水泵的全年电耗已经接
近冷机全年电耗的一半。根据目前的能源形势，节约用能，合理用能是我国必须坚持的长期
国策。为此围绕集中供热及空调水输配系统的节能，国内开展了广泛的研究，研究重点大多
为输配系统的系统设计及运行调节方面。目前，我们已掌握了供热及空调水输配系统的动力
学特征，很好的指导了输配系统的运行管理，并且已取得了显著的节能效益。为了进一步降
低供热及空调水输配系统中水泵的能耗，必须进行更深层次的研究工作。考虑水泵的能耗是
为了来克服水在热（冷）源、输配系统及用户末端流动阻力，则减小流动阻力即可进一步实
现供热及空调水输配系统的节能目的。因此研究理想的减阻技术应用于供热及空调水输配系
统具有重要的意义。
2、流体输配减阻机理及减阻方法
有关减阻的研究可追溯到20世纪30年代，但直到20世纪60年代中期，研究工
作主要是减小表面粗糙度，隐含的假设是光滑表面的阻力最小。20世纪90年代，湍流理论
的发展，使得湍流减阻理论和应用取得了突破性的进展。就减阻技术讲，有肋条减阻、粘性
减阻 （它包括柔顺壁减阻、聚合物添加剂减阻以及微气泡减阻等 ）、仿生减阻、壁面振动
减阻等。本文重点介绍可用于供热及空调水输配系统粘性减阻的减阻机理、减阻方法。
2.1 粘性减阻机理
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粘性减阻就是通过或从外部改变流体边界条件或从内部改变其边界条件，依靠改
变边界材料的物理、化学、力学性质或在流动的近壁区注入物理、化学、力学性质不同的气
体、液体来改变近壁区流体的运动和动力学性质，从而达到减阻目的的技术。
当粘性流体沿边界流过时，由于在边界上流速为零，边界面上法向流速梯度异于
零，产生了流速梯度和流体对边界的剪力。边壁剪力作功的结果消耗了流体中部分能量，并
最终以热量形式向周围发散。边界面的粗糙程度，决定微观的分离和边界的无数小旋涡几何
尺寸的差异，从而决定流体能量消散的差异和阻力系数的差异。如想达到粘性减阻，首先要
实现壁的光滑减阻，就要改变层流边界层和湍流边界层中层流附面层的内部结构：
1）减小层流边界层和层流附面层贴近边界处的流速梯度值和流体对边界的剪力，
减小通过粘性直接发散的能量值，达到减阻。
2）增大层流边界层和层流附面层的厚度，从而达到减阻。
2.2 粘性减阻的方法
2.2.1 柔顺壁减阻
分析发现，海豚和一些鱼类皮肤在海水压力下会分泌出一种油状液体，游泳时所
受阻力大大降低。据此，20世纪60年代Kramer制作出“人造海豚皮”进行了柔顺壁湍流
减阻试验。他仿造出 “人造海豚皮”，用密封的橡胶包裹着细长型物体做成了弹性覆盖层，
并用销钉将这一层固定在物体的表面上，在外套与物体之间的空间中充填不同粘度的液体，
将这样物体放在水中作拖曳运动时，与同体型同尺寸的光洁硬壳模型相比，阻力就减小了。
此后，许多学者深入进行了柔顺壁减阻理论与实验研究。
2.2.2 微气泡减阻
早在18世纪人们就开始在船壳和水的边界之间注入一层空气，减小其表面摩擦力。
但是，由于气液交界面的不稳定性，这种设想在实际中很难应用。微气泡减阻就是基于这种
设想提出来的，它有效的避开了气液交界面的不稳定问题。
苏联、美国和日本的许多学者都采用了多孔壁面喷气的方法进行微气泡减阻试验。
他们的实验结果表明，微气泡能够降低湍流边界层的表面摩擦阻力，局部阻力降幅可达80 %
—90 %.但是，上述试验结果在微气泡含量、气流喷射孔孔径以及水速对减阻效果的影响方
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面，不仅数据不一，而且存在许多矛盾之处。国内西北工业大学的宋保维等研究了边界层中
的微气泡对平板表面摩擦阻力的影响，得到了60 %左右的减阻。他们认为微气泡减阻的机
理在于：位于边界层内的微气泡本身具有变形能，它把剪切力作用于流体的一部分功转为变
形能而储存起来，从而减少了能量损耗，导致了减阻。
2.2.3 聚合物添加剂减阻
在牛顿流体中溶入少量长链高分子添加剂，可以大幅度的降低流体在湍流区的运
动阻力，减缓湍流的发生。它最早是Toms1947年在观察管内流动聚合物机械降解时发现的，
故又称Tom效应。
聚合物添加剂减阻是通过从液体内侧边界创造条件，以实现减阻。长链高分子聚
合物添加剂能导致减阻的共同特点是：其额定分子量数量级都是高达百万的。关于聚合物添
加剂减阻的机理自Tom效应问世以来，国，内外学者开展了大量的研究工作。迄今为止，虽
然有了不少有关聚合物添加剂减阻的论著，但现有的理论还没有一种可以圆满解释减阻的系
列特征，有待于进行深入的研究。
人们重视高聚物减阻的研究，首先是因为这一技术具有很大经济价值，并有两个
显著的特点：一是投入量少；二是减阻效果非常显著。所以在国防、工业、交通和消防等领
域具有广泛的应用前景，特别是长距离管道输送流体，应用这一技术将大大提高运输量，或
节省输送能源的消耗。其次，由于高聚物减阻与湍流密切相关，减阻机理的研究，能促进湍
流理论的发展。
聚合物添加剂减阻由于方便实现，在很多领域得到了广泛的应用。尤其用在原油
的输送中，可减少长输送管线的中间泵站，节约能源和设备，提高流量和缩短船只的在港停
泊时间。例如美国的一条海底输油管线，直径0.356ｍ，年输能力800万桶，添加聚合物减
阻剂后，减阻率达26%，输量提高了18%，基本取消了驳船。现在世界各国几十个地区的30
多条管线的原油或成品油输送使用了聚合物添加剂。此外，在医学上可以用来减少血液流动
的粘性摩阻，增大血流量，以治疗冠心病。在水射流技术方面，也可采用聚合物添加剂，以
提高高速水射流的出口动量、切割能力、射喷量和射程。
3、粘性减阻技术在暖通空调领域的应用
暖通空调领域无论是供热中的热水还是空调中的冷冻水、冷却水其输送都需要消
耗很大比例的泵耗，因此粘性减阻技术在该领域的应用具有可观的节能效益。
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粘性减阻技术在暖通空调领域应用研究在国外已有报道，而在国内研究还处于空
白。鉴于输送热水及冷水管道系统的特点，合适的粘性减阻技术为聚合物添加剂减阻技术。
早在1986年丹麦已经开始开展减阻技术在供热系统热水输送中研究工作。迄今为
止，丹麦成功的研制了多种可用来输送热水及冷冻水、冷却水的高分子聚合物添加剂，并且
用于实际系统中。日本在这方面也开展了大量的研究工作，在很多供热、集中空调系统已经
得以应用。
研究组研究的高分子添加剂用于热水及冷冻水、冷却水输送系统中可降低一半以
上的泵耗（试验测试结果），目前已处于商业推广阶段。
4、结论
节约能源消耗是人类一直追求的目标。减阻技术的应用可进一步降低供热及空调
水输配系统水泵的能耗，同时可以提高水输送热量（冷量）的能力有助于减少输配管网的初
投资。
参考文献
（1）Jiri Myska， Vaclav Mik. Energy and buiding， 2003， 35： 813—819.
（2）田军，徐锦芬，薛群基。 实验力学，1997，12（2）：198—203.
（3）陈学生，陈在礼，陈维山。 高技术通讯，2000，12：91—95.
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