流体输配管网基础

假定流速法例题
（4）根据流量和流速，确定各管段断面尺寸，例如对 管段1，水平风管，由流速12m/s 和Q1=1000m3/h， 得到D1=172.4mm，因此选D1=180mm，这时实际流 速V1=11.4m/s。 （5）由 R f d , G ，得R1=90Pa/m，管段沿程阻力 和局部阻力以及管道的总压力损失。同理可查管段3、5、 6、7的管径及比摩阻，沿程阻力和局部阻力以及管道的总 压力损失，结果见水力计算表。 （6）并联支路2和4进行阻力平衡计算和调整。
假定流速法例题
No。
l(
G(m3/h)
D m (mm) ) 15
6 5 8 10 10 8
V (m/s) 11.4
12.32 12.36 10.22 10.22 10.0 10.7 21.3 14.6
Pd (Pa) 78.0
91.1 91.7 62.7 62.7 60.0 68.7 272.2 128.4
燃气管网水力计算不强调并联支路阻力平 衡的原因
（1）末端用气设备如燃气灶、热水器等阻力较大，而燃气 输配管道阻力相对较小，因此各并联支路阻力相差不大， 平衡性较好； （2）一般采用下供式，最不利环路是经过最底层的环路。 由于附加压头的存在，只要保证最不利环路的供气，则 上层并联支路也一定有气； （3）各并联支路在燃气的使用时间上并非同时使用，并且 使用时也并非都在额定流量工况下使用，其流量可以通 过用户末端的旋塞，阀门等调节装置根据需要调节。签 于以上原因，燃气管网无需强调并联支路的阻力平衡 。
环状管网满足下列两个条件： （1）任一节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。
（2）压损平均法
压损平均法水力计算环状管网例题
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0.08m 3 ，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0.55，求管网中各段的管 径。
1000
3500 5500 5775 5775 2500 2000
180
320 400 450 450 300 260 240 220
1.37
-0.05 0.6 0.47 0.6 0.58 1.41
Biblioteka Baidu
135
33 21 16 20 38 38.4
除尘器
1000 196.3 222.5
沿程均匀泄流管路
沿着管长方向从侧面不断连续向外泄出或排出流量，如其中最简 单情况就是布风管，燃气分配管，人工降雨管等等，其中最简单的 情况是每单位长度上泄出的流量相同 ，qV ，称为均匀泄流管路。
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， 上式变成
第一章 流体输配管网基础
1.1 有压管网水力计算基础
流体输配管网常用的水力计算方法
1、假定流速法： 先按技术经济要求选定管内流速，再结合所输送的流量， 确定管段断面尺寸，进而计算管道阻力。

G 3600
d
4
R
2
2
d 2

G2 R 0.625 108 d5
R f d , G
1 h f sqVt 2 3
环状管网的水力计算
环状管网满足下列两个条件： （1）任一节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。
环状管网的水力计算
环状管网满足下列两个条件： （1）任一节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）哈迪· 克罗斯（Hardy-Cross）方法
环状管网的水力计算
计算程序如下： ①将管网分成若干环路，如下图分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个闭合环路，然后 按节点流量平衡预分配各分支管路的流量，选取限定流速，定出管径D。 ②求出每一环路的总压力损失 hi 。 ③若计算出来的 hi 不为零，则该闭合环路的校正流量，
ξ
Pj(Pa) 106.8 6 -4.86 55.02 29.47 37.62 34.8 96.87
Rm (Pa/m) 9.0
5.5 4.2 2.0 2.0 3.8 4.8
Rml (Pa)
Rml+P1(P a) 241.9
28.4 76.0 45.5 57.6 72.8 135.3
1
3 5 6 7 2 4 2 4
qV hi 2 hi qVi
④重复以上步骤，直至满足工程精度 要求为止。 注：两环路共同管段的修正流量应反号相加
哈迪· 克罗斯（Hardy-Cross）方法 水力计算环状管网例题
例1-1 两个闭合环状管网，已知条件如图，忽略局部阻力， 求利用哈迪·克罗斯方法得到的第一次校正流量。
环状管网的水力计算
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。 （2）选择最不利环路（最长、局部阻力件最多的 环路），本题确定 1-3-5 —除尘器— 6 —风机—7 为最不利环路。 （3）对于输送含有谷物粉尘的空气，查相关的工 程手册，得最小垂直和水平风管风速分别为10m/s 和 12m/s ，考虑到除尘器及风管漏网，取 5% 的 漏网系数，管段 6 及 7 的计算风量： 5500 ×1.05=5775m3/s=1.604m3/s 。
注：资用压力是可供用于克服系统中流体流动阻力的压力。 更通俗的说 是管网所能提供的最大可用扬升压力。
流体输配管网常用的水力计算方法
3、静压复得法： 利用管道分段，改变管道断面尺寸，降低流速，克服管段阻力 ，重新获得静压。
使用场合：静压复得法的特点是通过改变管段断面尺寸来降低 管内流速，使管内流体动压减少而维持静压不变，因此通常用 于均匀送风系统的设计计算。
压损平均法水力计算环状管网例题
图1-6
燃气环网计算图
压损平均法水力计算环状管网例题
这道例题的特点： （1）已知管网总作用压力（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； （2）根据已知条件，可以确定每一管段的流量； （3）由 R f d , G，得到管段断面尺寸。 （4）课本上给出了一种环状管网达到 hi 0 的调整 方法。 （5）燃气供应压力不低于管网中规定的最低压力。
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。
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。