流体输配管网第四章多相流管网的水力特征与水力计算改后PPT.ppt

（2）排水立管中水流流动状态
1）附壁螺旋流。排水量较小，立管中心气流仍旧正常，气压较 稳定。这种状态历时很短 。
2）水膜流。有一定厚度的带有横向隔膜的附壁环状流。随水流 下降流速的增加，水膜所受管壁摩擦力增加。当水膜受向上的 管壁摩擦力与重力达到平衡时，下降速度和厚度不再发生变化， 这时的流速叫终限流速（vt）。从横支管水流入口至终限流速形 成处的高度叫终限长度（lt）。横向隔膜不稳定 ，形成与破坏 交替进行 。在水膜流阶段，立管内气压有波动，但其变化不会 破坏水封。
DN=20mm DN=25mm DN=32mm DN=40mm DN=50mm DN=80mm DN100mm DN=125m DN=150mm
4.2 汽液两相流管网水力特征与水力计算
4.2.1 汽液两相流管网水力特征与保障正常流动的技术措施
➢ 汽、液相的相互转变：
蒸汽－－凝水；凝结水－－二次汽化。形成流动阻碍。
确保立管内通水能力和防止水封破坏是建筑内部排水系 统中两个最重要的问题，这两个问题都与立管内压力有 关。最大负压：
P1(1dlj
K)vt2
2
（2）稳定立管压力增大通水能力的措施
减小终限流速
减小水舌阻力系数K
4.1.2 建筑排水管网的水力计算
4.1.2.1 横管的水力计算 1. 设计规定 （1）充满度—规定最大计算充满度 （2）自净流速 —规定的最小流速 （3）管道坡度 —通用坡度，最小坡度 （4）最小管径 —防止堵塞的最小管径
4.1.2.2 立管水力计算
• 排水立管按通气方式分为普通伸顶通气、 专用通气立管通气、特制配件伸顶通气 和无通气四种情况。
• 四种情况的排水立管最大允许通水能力 见表4-1-9，设计时先计算立管的设计秒 流量，然后查表4-1-9确定管径。
4.1.2.3 通气管道计算
• 按工程实际情况，查取有关手册、参考 资料确定。
（2）水封
• 水封 • 水封位置 • 水封高度 • 水封破坏
4.1.1.3 立管中水流状态
排水立管上接各层排水横支管，下接横干管或排出管， 立管内水流呈竖直下落流动状态，水流能量转换和管内
压力变ຫໍສະໝຸດ Baidu剧烈。 （1）排水立管水流特点 1）断续的非均匀流 2）水气两相流 3）管内压力变化
图4-1-3 排水管内压力分布示意图
通常，可以根据机组的冷负荷Q（kW）按下 列数据近似选定冷凝水管的公称直径：
Q≤7kW时， Q=7.1～17.6kW时， Q=17.7～100kW时， Q=101～176kW时， Q=177～598kW时， Q=599～1055kW时， Q=1056～1512kW时， Q=1513～12462kW时， Q＞12462kW时，
（1）蒸汽管路
• 资用动力
锅炉出口（或建筑物采暖管网入口）蒸汽压力。
• 密度：近似为常数。
• 计算方法
压损平均法－－平均比摩阻
Rm
(Pg
l
P0
)
P0一般取2000Pa；Pg较大时，Rm可能很大，可能导致流速 过大。这时，控制比摩阻<100Pa/m。
• 计算次序 最不利管路－－其他管路 • 流速限制 汽水同向：<30m/s 汽水逆向：<20m/s 实际采用更低。
• 蒸汽供暖管网的“周期性”和“自调 节性”
a Wt Wj
a 1 , 附壁螺旋流； 4
a 1 ~ 1 , 水膜流； 43
a 1 , 水塞流。 3
（3）水膜流运动的力学分析
水膜区以水为主的水气两相流，忽略气； 气核区以气为主的气水两相流，忽略水。 经分析推导，得出：
1
2
vt
1.75
1 Kp
10
Q5 dj
1
Q 1
2
lt
0.44( )10 ( Kp dj
➢ 水击产生及防止
蒸汽管路中的凝水不能顺利排走，遇到阻碍，在高速下 （>20m/s)与管壁、管件撞击。
尽量汽、水同向流，逆向流时采用低流速；及时排除凝水。
➢ 系统中引入和排除空气
停止运行时，引入空气以排除凝水；开始运行，排除空气。
➢凝结水回收
重力回水 余压回水 机械回水
➢二次蒸汽利用
4.2.2 室内低压蒸汽供暖管网水力计算
)5
Kp : 管壁的当量粗糙高度m，m
4.1.1.4 排水管在水膜流时的通水能力
1 Q 10Wt
vt
1
10
Wj
vt
Wj
d
2 j
4
1
Q0.0365K1p
6
5
3
8
dj3
工作高度：横支管与立管连接处至排除管中心的距离。
4.1.1.5 影响立管内压力波动的因素及防止措施
(1) 影响排水立管内部压力的因素
流体输配管网_第四章多相流管网的水力特征与水力计算(改后)
4.1 液气两相流管网水力特征与水力计算
工程背景： • 建筑排水管网 • 空调凝结水管网 • 蒸汽供暖管网
4.1.1 液气两相流管网水力特征
4.1.1.1 建筑内部排水流动特点及水封 （1）流动特点 •气、液、固均存在，固体物较少，可视为液气两相流。 •水量、气压随时间变化幅度大。 •流速随空间变化剧烈 。横支管进入立管，流速激增，水、 气混合；立管进入横总管，流速急降，水、气分离。
2. 横管水力计算方法
• 对于横干管和连接多个卫生用水器具的 横支管，应逐段计算各管段的排水设计 秒流量，通过水力计算来确定各管段的 管径和坡度。建筑内部横向管道按明渠 均匀流公式计算。
qu0.12NPqmax L/s
qu Wv
v
1
2
R3
I
1 2
n
m3 /s m/ s
水力计算表见《建筑给水排水工程》（第四版）附录6-1和6-2
3）水塞流。随排水量继续增加，水膜厚度不断增加，隔膜下部 压力不能冲破水膜，最后形成较稳定的水塞。水塞向下运动， 管内气体压力波动剧烈，水封破坏，整个排水系统不能正常使 用。
• 这3个阶段流动状态的形成与管径和排水量有 关。也就是与水流充满立管断面的大小有关。
• 排水立管内的水流状态应为水膜流。实验表明， 在设有专用通气立管的排水系统中：
自学【例4-1】
• 参考书： 《建筑给水排水工程》（第四版）
4.1.3 空调凝结水管路系统的设计
• 各种空调设备（例如风机盘管机组，柜式 空调机，新风机组，组合式空调箱等）在 运行过程中产生凝结水。
• 较之建筑排水管网，凝结水管网内的流动 稳定性要好得多，气压波动小。
• 设计要点：管材；坡度；水封；通气；保 温；冲洗的可能性。