湖南城市学院：流体输配管网_第4章 多相流管网水力特征与水力计算

第4章多相流管网水力特征与 水力计算

第4章 多相流管网水力特征与 水力计算

41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 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 41.1.1建筑内部排水流动特点及水封 (1)流动特点 °气、液、固均存在,固较少,视为液气两相流。 水量、气压时变幅度大。 流速随空间变化剧烈。横支管进入立管,流速 激 增,水汽混合;立管进入横总管,流速急降,水 气分离

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，固较少，视为液气两相流。 • 水量、气压时变幅度大。 • 流速随空间变化剧烈 。横支管进入立管，流速 激 增，水汽混合；立管进入横总管，流速急降，水 气分离

(2)水封 水封 水封位置 水封高度 水封破坏

（2）水封 ❖ 水封 ❖ 水封位置 ❖ 水封高度 ❖ 水封破坏

4.1.12横管内水流状态 (1)能量 kvo=heng 2 g (2)状态 急流段水跃跃后段 逐渐衰减段

4.1.1.2 横管内水流状态 （1）能量 g v h g v K e 2 2 2 2 0 = + （2）状态 图4-1-1 横管内水流状态示意图 1-水膜状高速水流；2-气体

(3)管内压力 1)横支管内压力变化 2)横于管内压力变化 B A 更为剧烈。特别注意对 (a) 建筑下部几层横支管的 影响,要与横干管保持 定的垂直距离。 (b)

（3）管内压力 1）横支管内压力变化 2）横干管内压力变化 更为剧烈。特别注意对 建筑下部几层横支管的 影响，要与横干管保持 一定的垂直距离

4.1.1.3立管中水流状态 排水立管上接各层排水横支管,下接橫千管或排出管, 立管内水流呈竖直下落流动状态,水流能量转换和管内压 力变化剧烈。 (1)排水立管水流特点 1)断续的非均匀流 2)水气两相流

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 力变化剧烈。 （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

负压 正压 透气区 最大负压 排水加速区 !恒定流速区 零压点 负压 跳水区 正压 排水立管 图4-1-3排水管内压力分布示意图

图4-1-3 排水管内压力分布示意图

(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。随水流下降流速的増加,水膜所 受管壁摩擦力増加。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(v)。从横支管水流入口 至终限流速形成处的高度叫终限长度(1)。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 3)水塞流 随排水量继续増加,水膜厚度不断増加,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

（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（l t）。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。 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: 附壁螺旋流; 4 水膜流; 43 水塞流。 3

❖ 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： 水塞流。 水膜流； 附壁螺旋流； , 3 1 , 3 1 ~ 4 1 , 4 1  =  = a a a W W a j t