湖南城市学院：流体输配管网_第2章 气体输配管网的水力特征与水力计算

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

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

21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 H1

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 H2 H1 2 1

1-2断面的能量方程 Pp+g (pa-p(H, -H)=P2+2+AP-2 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: g(P-P)(H2-H1)=△-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

1-2断面的能量方程： （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： (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 2 1 2 1 2 1 2 1 2 ( )( ) 2 2 j a j v v p g H H P P   + + − − = + +    − 2 1 1 2 ( )( ) a g H H P   − − =  −

(2)∪型管道内的重力流 通过列写断面1-D、断面D-2的能量方程,综合 后得到: H2 2 g(p1-p2)(H2H1)=△P12(2-1-5) 注意: 1)断面1和2分别在进口和出口外AP12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。 x3)流动方向取决于竖管内密度的相对大小

（2）U型管道内的重力流 通过列写断面1-D、断面D-2的能量方程，综合 后得到： g（ρ1－ρ2）（H2－H1）= (2-1-5) 注意： 1)断面1和2分别在进口和出口外， 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 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。 P1−2 D 1 2 H1 H2 P1 2−

(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。 HI

（3）闭式管道内的重力流 ✓ 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 H2

2.1.2气体压力管流水力特征 (1)能量方程: 当管道内部、管道内外不存在密度差,或是水平管网,位压为零。 管道的任何两个断面间,如果没有机械动力装置,则: Pu+i (2-1-7) 2 2+4 1-2

2.1.2 气体压力管流水力特征

(2)断面间全压的关系: P?1-P=△P (2-1-8) 位压为零的管流,全压差克服阻力,驱使流体流动。 管段中没有外界动力输入时,下游断面的全压低于上游断面

(3)断面间静压的关系: △P (2-1-10) 2 2 /△2+/mn2-m 22|10有:>P2 AP.2+/2 2)7 2210有 AP+pv2 pv 2 =0有:P1=P2 ·可通过改变流速,在一定范围内调整静压

23压力和重力综合作用下的气体管流水力特征 P2-P2+g(apH2-H1)=△2(211) 断面之间的全压差反映压力作用;位压反映重 力的作用。二者综合作用,克服流动阻力,维 持管内流动。 ●位压驱动密度小的气体向上流动,密度大的气 体向下流动;阻挡相反方向的流动

2.1.3 压力和重力综合作用下的气体管流水力特征

若压力(P1-2)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

➢ 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