气体输配管网水力特征与水力计算

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1、第2章气体输配管网水力特征与水力计算（P41）2.1气体管流水力特征2.1.1气体重力管流水力特征如图2-1-1，管道内气体由断面1流向断面2。其流动的能量方程式为：(2-1-1)H2H112No83其中，pj1、pj2分别是管内断面1、2的静压；v1、v2分别是管内断面1、2的流速；H分别是断面1、2的位置标高；a、为环境空气密度和管内气体密度；g为重力加速度；p1~2为从断面1到断面2的流动能量损失。工程上称为断面1、2处的动压；称为位压，它实际上是重力对流动的作用。当管内外流体密度相同，位压为零。当密度上由温度差造成时，工程上称位压为势压，或热压。No84若1、2断面分别在管道的进

2、口处和出口处，如图，则有pj1=0,pj2=0,v1=0,(2-1-1)式变形为（2-1-2）式表明，出口的动压和断面1、2之间流动损失的压力来源于进出口之间的位压。即由断面1到2的流动是由重力引起的，属重力流，动力大小取决于进出口的高差和管道内外密度差之积。流动方向取决于管道内外气体密度的相对大小，若管道内气体(2-1-2)No851122H2H1a补充图密度小（<a）,管道内气流向上，反之气流向下。如卫生间排气竖井内，气体密度冬季小于室外，夏季大于室外，若无排气风机，则竖井内冬季气流向上运动，夏季气流向下运动，倒灌入位于低层的卫生间。U型管如图2-1-2，假设气流从断面1流入，断面

3、2流出。断面1断面D的能量方程式为：(2-1-3)12D1a2H2H1H2V2V11D断面D断面2的能量方程为：`其中，1、2分别为管道1-D和D-2中的气体密度；pjD、VD为断面D处的静压和流速；分别是管流由1到D和D到2中的能量损失，将（2-1-3）和（2-1-4）相加，整理得(2-1-4)(2-1-5)D2（2-1-5）式表明：U型管道内的重力流，与管道外的空气密度无关。流动动力取决于两竖直管段内的气体密度差（1-2）和管道高度（H2-H1）之积。密度相对较小的竖管内气体向上流。当图2-1-2中的断面1、2合为一体时，如图2-1-3，形成闭式循环管道，其能量方程式

4、为其中pL是流过闭式循环管道的能量损失，(2-1-6)12<1H2H1图2-1-3闭式管道重力循环流动No88式（2-1-6）表明：无机械动力的闭式管道中，流动动力取决于竖管段内的气体密度差和竖管段的高之积。密度较大的竖管内气流向下，密度较小的竖管内气流向上。2.1.2气体压力管流水力特性当管道内部、管道内外不存在密度差，或是水平管网，则有即位压等于零，（2-1-1）式变为：(2-1-7)No89同一断面上静压与动压之和称为全压pq,即即,(2-1-7)式可变形为：(2-1-8)式表明，位压为零的管流中，是两断面的全压差克服流动阻力造成流动，上游断面全压减去上、下游断面间的流动阻力

5、等于下游断面的全压，即(2-1-8)(2-1-9)No90因此，流速的变化，引起动压变化，也必然引起静压变化。上游断面静压减去上、下游断面间的流动阻力与上下游断面动压变化之和等于下游断面的静压，即（2-1-9）和（2-1-10）式表明了压力流网的基本水力特征。当管段中没有外界动力输入时，下游断面的全压总是低于上游断面。而上、下游断面间的静压关系比较复杂，这是因为（2-1-10）的[]内可“+”、可“-”、也可为“0”.(2-1-10)No91可通过改变流速，在一定范围内调整静压。2.1.3压力和重力综合作用下的气体管流特征由（2-1-1）式可得：二者综合作用，克服流动阻力，维持管内流动。但二者

6、的综合作用并非总是相互加强的。当<a,即管内气体密度小时，(2-1-11)No92位压反映重力作用全压差反映压力作用位压驱动气体向上流动(H2>H1),阻挡向下流动（H2

7、还要克服位压，排气能力削弱，尤其是高层建筑。2.2流体输配管网水力计算的基本原理和方法流体输配管网水力计算的主要目的是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，求得管网特性曲线，为匹配管网动力设备（风机、水泵等）的型号和动力消耗；或者根据已定的动力设备，确定保证流量分配的管道尺寸。No942.2.1摩擦阻力计算摩擦阻力按下式计算：当管道材料不变，断面尺寸不变，流体密度和流量也不随