气体输配管网的水力特征与水力计算
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流动边界几何形状改变，使流动产生涡旋、流动方 向变化，引起能量损失。
局部阻力基本计算公式：
P v2
2
气体输配管网的水力特征与水力计 算
局部阻力系数
➢ 局部阻力处，流动处于阻力平方区。局部阻力系数只与
几何形状有关。
➢ 局部阻力系数与其安装条件（受流动环境的影响） 、各
部分的几何尺寸有关（如突扩）。同名的局部阻力在不 同的场合有不同的阻力系数值。
1
2
D
通过列写断面1-D、断面D-2的能量方程，综合
后得到：
H2
g（ρ1－ρ2）（H2－H1）=
注意：
P12 (2-1-5)
1)断面1和2分别在进口和出口外， P1 2 包含了进口阻力 损失和出口阻力损失。
2)进出口位于相同标高时，流动动力是竖管内的密度
H1
差与高差的乘积，与管外大气密度无关。
3)流动方向取决于竖管内密度的相对大小。
➢ 若干管段串联后的阻力，等于各管段阻力之和；各并联管
段的起点（终点）相同，具有相同的压力。不包含动力源 的并联管段，阻力应相等。
➢ 管段阻力是构成管网阻力的基本单元。流体力学已经揭示，
管段中的流体流动阻力有两种，一种是摩擦阻力，也称为 沿程阻力。另一种是局部阻力。
2.2.1 摩擦阻力计算
气体输配管网的水力特征与水力计 算
配的管道尺寸；或者根据已定的管道尺寸，确定保 证流量输配的动力设备。
➢ 水力计算是流体输配管网设计及其运行质量保证的
基本手段。
气体输配管网的水力特征与水力计 算
水力计算的基本原理
➢ 水力计算的基本理论依据：流体力学一元流动连续性方程、
能量方程及串、并联管路流动规律。
➢ 管网的流动动力等于管网流动总阻力。
第二章 气体输配管网的水力特征与 水力计算
重点：
➢重力、压力及重力和压力综合作用的３种气
体管流的水力特征；
➢流体输配管网水力计算的基本原理、方法及
相关概念；
➢环路与环路位压，阻力平衡，动静压的相互
转换。
气体输配管网的水力特征与水力计 算
2.1 气体管流的水力特征
2.1.1 气体重力管流的水力特征 （1）竖向开口管道
气体输配管网的水力特征与水力计 算
（3）闭式管道内的重力流
H2
✓ 具有与进出口断面等高的U型重力
流竖管相同的水力特征。
H1
气体输配管网的水力特征与水力计 算
2.1.2 气体压力管流水力特征
气体输配管网的水力特征与水的气体管流水力特征
气体输配管网的水力特征与水力计 算
2.2 流体输配管网水力计算的基本原理和方法
➢ 水力计算：设计计算；校核计算
➢ 设计计算：根据要求的流量分配，确定管网的各段
管径（或断面尺寸）和阻力。对枝状管外，求得管 网特性曲线，为匹配管网动力设备准备好条件，进 而选择确定动力设备（风机、水泵等）的型号。
➢ 校核计算：根据已定的动力设备，确定保证流量输
➢ 局部阻力系数值通过一般实验获得。 ➢ 局部阻力系数值对应是某断面动压而言的，使用时必须
注意。
➢ 各工程设计手册给出了常用的局部阻力系数。
气体输配管网的水力特征与水力计 算
2.2.3 常用的水力计算方法
➢ 假定流速法 ➢ 压损平均法 ➢ 静压复得法
气体输配管网的水力特征与水力计 算
假定流速法的特点
H2 1
H1 2
气体输配管网的水力特征与水力计 算
1-2断面的能量方程：
p j1 2 v 1 2 g (a)(H 2 H 1 ) P j22 v 2 2 P 1 2 （2-1-1)
静压 动压
位压
当1断面和2断面位于位于进口和出口处，这时静压均为0。将出口的 动压损失视为出口的一种流动局部阻力，则：
➢ 若压力（Pq1－Pq2）驱动的流动方向与位压一致，则二者
综合作用加强管内气体流动，若驱动方向相反，则由绝 对值大者决定管流方向；绝对值小者实际上成为另加流 动阻力。
➢ 如空调建筑装有排气风机的卫生间排气竖井，冬季在位 压的辅助作用下，排气能力明显加强；夏季排气风机除 克服竖井的阻力时，还要克服位压，排气能力削弱，尤 其是高层建筑。
➢ 先按技术经济要求选定管内流速，再结合所需输送
的流量，确定管道断面尺寸，进而计算管道阻力, 得出需要的作用压力。假定流速法适用于作用压力 未知的情况。
气体输配管网的水力特征与水力计 算
假定流速法的基本步骤
（1）绘制管网轴测图，对各管段进行编号，标出长度和流量，确定最不利环 路。 （2）合理确定最不利环路各管段的管内流体流速。 （3）根据各管段的流量和确定的流速，确定最不利环路各管段的断面寸。 （4）计算最不利环路各管段的阻力。 （5）平衡并联管路。确定并联管路的管径，使各并联管路的计算阻力与各自 的资用压力相等，可用压损平均法计算。这是保证流量按要求分配的关键。若 并联管路计算阻力与各自的资用压力不相等，在实际运行时，管网会自动调整 各并联管路流量，使并联管路的实际流动阻力与各自的资用压力相等。这时各 并联管路的流量不是要求的流量。 （6）计算管网的总阻力，求取管网特性曲线。 （7）根据管网特性曲线、所要求输送的总流量以及所输送流体的种类、性质 等诸因素，综合考虑为管网匹配动力设备（风机、水泵等），确定动力设备所 需的参数。
摩擦阻力系数
气体输配管网的水力特征与水力计 算
说明
➢ 工程上常根据自身的工程特点，编制相应的计算图
表帮助计算。
➢ 任何计算公式或图表，都有其使用范围，使用时要
特别注意。
➢ 当工程条件与得出公式或图表的条件有差异时，常
采用修正的方法。
气体输配管网的水力特征与水力计 算
2.2.1 局部阻力计算
产生原因：
g (a)(H 2 H 1 ) P 1 2
(2-1-2)
上式表明：流动阻力依靠位压（即重力的作用）克服。流动方向取决于 管内外的密度差。以厨房排烟管网为例，当没有开启排风机、且未设防倒流 阀，夏季竖井中密度低，室外空气经竖井进入室内；冬季竖井温度高，室内 空气进入竖井。
（2）U型管道内的重力流
气体输配管网的水力特征与水力计 算
压损平均法的特点
❖ 将已定的总作用压力，按干管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。当管道系统所用的动力设备型号已定，或对分 支管路进行阻力平衡计算，此法较为方便。当然，也可 按其他技术经济性更好的方法将已定作用压力分配给各 管段。
局部阻力基本计算公式：
P v2
2
气体输配管网的水力特征与水力计 算
局部阻力系数
➢ 局部阻力处，流动处于阻力平方区。局部阻力系数只与
几何形状有关。
➢ 局部阻力系数与其安装条件（受流动环境的影响） 、各
部分的几何尺寸有关（如突扩）。同名的局部阻力在不 同的场合有不同的阻力系数值。
1
2
D
通过列写断面1-D、断面D-2的能量方程，综合
后得到：
H2
g（ρ1－ρ2）（H2－H1）=
注意：
P12 (2-1-5)
1)断面1和2分别在进口和出口外， P1 2 包含了进口阻力 损失和出口阻力损失。
2)进出口位于相同标高时，流动动力是竖管内的密度
H1
差与高差的乘积，与管外大气密度无关。
3)流动方向取决于竖管内密度的相对大小。
➢ 若干管段串联后的阻力，等于各管段阻力之和；各并联管
段的起点（终点）相同，具有相同的压力。不包含动力源 的并联管段，阻力应相等。
➢ 管段阻力是构成管网阻力的基本单元。流体力学已经揭示，
管段中的流体流动阻力有两种，一种是摩擦阻力，也称为 沿程阻力。另一种是局部阻力。
2.2.1 摩擦阻力计算
气体输配管网的水力特征与水力计 算
配的管道尺寸；或者根据已定的管道尺寸，确定保 证流量输配的动力设备。
➢ 水力计算是流体输配管网设计及其运行质量保证的
基本手段。
气体输配管网的水力特征与水力计 算
水力计算的基本原理
➢ 水力计算的基本理论依据：流体力学一元流动连续性方程、
能量方程及串、并联管路流动规律。
➢ 管网的流动动力等于管网流动总阻力。
第二章 气体输配管网的水力特征与 水力计算
重点：
➢重力、压力及重力和压力综合作用的３种气
体管流的水力特征；
➢流体输配管网水力计算的基本原理、方法及
相关概念；
➢环路与环路位压，阻力平衡，动静压的相互
转换。
气体输配管网的水力特征与水力计 算
2.1 气体管流的水力特征
2.1.1 气体重力管流的水力特征 （1）竖向开口管道
气体输配管网的水力特征与水力计 算
（3）闭式管道内的重力流
H2
✓ 具有与进出口断面等高的U型重力
流竖管相同的水力特征。
H1
气体输配管网的水力特征与水力计 算
2.1.2 气体压力管流水力特征
气体输配管网的水力特征与水的气体管流水力特征
气体输配管网的水力特征与水力计 算
2.2 流体输配管网水力计算的基本原理和方法
➢ 水力计算：设计计算；校核计算
➢ 设计计算：根据要求的流量分配，确定管网的各段
管径（或断面尺寸）和阻力。对枝状管外，求得管 网特性曲线，为匹配管网动力设备准备好条件，进 而选择确定动力设备（风机、水泵等）的型号。
➢ 校核计算：根据已定的动力设备，确定保证流量输
➢ 局部阻力系数值通过一般实验获得。 ➢ 局部阻力系数值对应是某断面动压而言的，使用时必须
注意。
➢ 各工程设计手册给出了常用的局部阻力系数。
气体输配管网的水力特征与水力计 算
2.2.3 常用的水力计算方法
➢ 假定流速法 ➢ 压损平均法 ➢ 静压复得法
气体输配管网的水力特征与水力计 算
假定流速法的特点
H2 1
H1 2
气体输配管网的水力特征与水力计 算
1-2断面的能量方程：
p j1 2 v 1 2 g (a)(H 2 H 1 ) P j22 v 2 2 P 1 2 （2-1-1)
静压 动压
位压
当1断面和2断面位于位于进口和出口处，这时静压均为0。将出口的 动压损失视为出口的一种流动局部阻力，则：
➢ 若压力（Pq1－Pq2）驱动的流动方向与位压一致，则二者
综合作用加强管内气体流动，若驱动方向相反，则由绝 对值大者决定管流方向；绝对值小者实际上成为另加流 动阻力。
➢ 如空调建筑装有排气风机的卫生间排气竖井，冬季在位 压的辅助作用下，排气能力明显加强；夏季排气风机除 克服竖井的阻力时，还要克服位压，排气能力削弱，尤 其是高层建筑。
➢ 先按技术经济要求选定管内流速，再结合所需输送
的流量，确定管道断面尺寸，进而计算管道阻力, 得出需要的作用压力。假定流速法适用于作用压力 未知的情况。
气体输配管网的水力特征与水力计 算
假定流速法的基本步骤
（1）绘制管网轴测图，对各管段进行编号，标出长度和流量，确定最不利环 路。 （2）合理确定最不利环路各管段的管内流体流速。 （3）根据各管段的流量和确定的流速，确定最不利环路各管段的断面寸。 （4）计算最不利环路各管段的阻力。 （5）平衡并联管路。确定并联管路的管径，使各并联管路的计算阻力与各自 的资用压力相等，可用压损平均法计算。这是保证流量按要求分配的关键。若 并联管路计算阻力与各自的资用压力不相等，在实际运行时，管网会自动调整 各并联管路流量，使并联管路的实际流动阻力与各自的资用压力相等。这时各 并联管路的流量不是要求的流量。 （6）计算管网的总阻力，求取管网特性曲线。 （7）根据管网特性曲线、所要求输送的总流量以及所输送流体的种类、性质 等诸因素，综合考虑为管网匹配动力设备（风机、水泵等），确定动力设备所 需的参数。
摩擦阻力系数
气体输配管网的水力特征与水力计 算
说明
➢ 工程上常根据自身的工程特点，编制相应的计算图
表帮助计算。
➢ 任何计算公式或图表，都有其使用范围，使用时要
特别注意。
➢ 当工程条件与得出公式或图表的条件有差异时，常
采用修正的方法。
气体输配管网的水力特征与水力计 算
2.2.1 局部阻力计算
产生原因：
g (a)(H 2 H 1 ) P 1 2
(2-1-2)
上式表明：流动阻力依靠位压（即重力的作用）克服。流动方向取决于 管内外的密度差。以厨房排烟管网为例，当没有开启排风机、且未设防倒流 阀，夏季竖井中密度低，室外空气经竖井进入室内；冬季竖井温度高，室内 空气进入竖井。
（2）U型管道内的重力流
气体输配管网的水力特征与水力计 算
压损平均法的特点
❖ 将已定的总作用压力，按干管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。当管道系统所用的动力设备型号已定，或对分 支管路进行阻力平衡计算，此法较为方便。当然，也可 按其他技术经济性更好的方法将已定作用压力分配给各 管段。