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1、会计学1流体流体(lit)输配管网全部输配管网全部第一页，共526页。课程概述课程概述课程概述课程概述一、一、一、一、本课程的地位、作用和任务本课程的地位、作用和任务本课程的地位、作用和任务本课程的地位、作用和任务本课程为建筑环境与设备工程专业主干本课程为建筑环境与设备工程专业主干本课程为建筑环境与设备工程专业主干本课程为建筑环境与设备工程专业主干(zh(zh gn)gn)专业必修理论专业必修理论专业必修理论专业必修理论课之一，是沟通专业基础课与专业课之间的桥梁。通过本课程的学习，目课之一，是沟通专业基础课与专业课之间的桥梁。通过本课程的学习，目课之一，是沟通专业基础课与专业课之间的桥梁。通过
2、本课程的学习，目课之一，是沟通专业基础课与专业课之间的桥梁。通过本课程的学习，目的是使学生进一步拓宽专业基础口径，掌握暖通空调工程、城市燃气工程、的是使学生进一步拓宽专业基础口径，掌握暖通空调工程、城市燃气工程、的是使学生进一步拓宽专业基础口径，掌握暖通空调工程、城市燃气工程、的是使学生进一步拓宽专业基础口径，掌握暖通空调工程、城市燃气工程、供热工程、建筑给排水工程、建筑消防工程、工厂动力工程等各类工程中供热工程、建筑给排水工程、建筑消防工程、工厂动力工程等各类工程中供热工程、建筑给排水工程、建筑消防工程、工厂动力工程等各类工程中供热工程、建筑给排水工程、建筑消防工程、工厂动力工程等各类工程中
3、管网系统设管网系统设管网系统设管网系统设计分析、调试和调节的基本理论和方法，为学习有关后续课程打下必要的计分析、调试和调节的基本理论和方法，为学习有关后续课程打下必要的计分析、调试和调节的基本理论和方法，为学习有关后续课程打下必要的计分析、调试和调节的基本理论和方法，为学习有关后续课程打下必要的基础，并具备初步的工程实践能力。能够正确应用设计手册和参考资料进基础，并具备初步的工程实践能力。能够正确应用设计手册和参考资料进基础，并具备初步的工程实践能力。能够正确应用设计手册和参考资料进基础，并具备初步的工程实践能力。能够正确应用设计手册和参考资料进行上述管网系统的设计、调试和调节，同时为从事其它
4、大型、复杂管网工行上述管网系统的设计、调试和调节，同时为从事其它大型、复杂管网工行上述管网系统的设计、调试和调节，同时为从事其它大型、复杂管网工行上述管网系统的设计、调试和调节，同时为从事其它大型、复杂管网工程的设计和运行管理打下初步基础。程的设计和运行管理打下初步基础。程的设计和运行管理打下初步基础。程的设计和运行管理打下初步基础。二、二、二、二、本课程对先修课的要求本课程对先修课的要求本课程对先修课的要求本课程对先修课的要求 先修课程：高等数学，理论力学，流体力学先修课程：高等数学，理论力学，流体力学先修课程：高等数学，理论力学，流体力学先修课程：高等数学，理论力学，流体力学 第1页/共5
5、26页第二页，共526页。课程概述课程概述课程概述课程概述三、教学内容与教学要求三、教学内容与教学要求三、教学内容与教学要求三、教学内容与教学要求 为适应全国范围内的建筑环境与设备工程专业教学内容改革，本课程是将原有为适应全国范围内的建筑环境与设备工程专业教学内容改革，本课程是将原有为适应全国范围内的建筑环境与设备工程专业教学内容改革，本课程是将原有为适应全国范围内的建筑环境与设备工程专业教学内容改革，本课程是将原有本专业及相关专业的空调工程、燃气输配、供热工程、通风工程、建筑本专业及相关专业的空调工程、燃气输配、供热工程、通风工程、建筑本专业及相关专业的空调工程、燃气输配、供热工程、通风工程
6、、建筑本专业及相关专业的空调工程、燃气输配、供热工程、通风工程、建筑给排水、锅炉及锅炉房设备、建筑消防工程、工厂动力工程等课程中的管网给排水、锅炉及锅炉房设备、建筑消防工程、工厂动力工程等课程中的管网给排水、锅炉及锅炉房设备、建筑消防工程、工厂动力工程等课程中的管网给排水、锅炉及锅炉房设备、建筑消防工程、工厂动力工程等课程中的管网系统原理部分抽出，经提炼后与流体力学泵与风机中的泵与风机部分进行整合、充实而系统原理部分抽出，经提炼后与流体力学泵与风机中的泵与风机部分进行整合、充实而系统原理部分抽出，经提炼后与流体力学泵与风机中的泵与风机部分进行整合、充实而系统原理部分抽出，经提炼后与流体力学泵与
7、风机中的泵与风机部分进行整合、充实而成的一门课程。上述各门专业课不再讲授成的一门课程。上述各门专业课不再讲授成的一门课程。上述各门专业课不再讲授成的一门课程。上述各门专业课不再讲授“管网系统管网系统管网系统管网系统”原理部分，但需要在教学中注意与本课原理部分，但需要在教学中注意与本课原理部分，但需要在教学中注意与本课原理部分，但需要在教学中注意与本课程的联系；流体力学泵与风机不再讲授程的联系；流体力学泵与风机不再讲授程的联系；流体力学泵与风机不再讲授程的联系；流体力学泵与风机不再讲授“泵与风机泵与风机泵与风机泵与风机”部分，并更名为流体力学。部分，并更名为流体力学。部分，并更名为流体力学。部分
8、，并更名为流体力学。本课程在流体力学的本课程在流体力学的本课程在流体力学的本课程在流体力学的“一元流体动力学基础一元流体动力学基础一元流体动力学基础一元流体动力学基础”、“流动阻力和能量损失流动阻力和能量损失流动阻力和能量损失流动阻力和能量损失”、“孔口管嘴管路孔口管嘴管路孔口管嘴管路孔口管嘴管路流动流动流动流动”“”“相似性原理相似性原理相似性原理相似性原理”等理论基础上进行教学，不再重复流体力学的这部分内容，但要特等理论基础上进行教学，不再重复流体力学的这部分内容，但要特等理论基础上进行教学，不再重复流体力学的这部分内容，但要特等理论基础上进行教学，不再重复流体力学的这部分内容，但要特别注
9、意加强与这部分内容的联系与呼应，尤其是在能量方程、沿程阻力和局部阻力、串联别注意加强与这部分内容的联系与呼应，尤其是在能量方程、沿程阻力和局部阻力、串联别注意加强与这部分内容的联系与呼应，尤其是在能量方程、沿程阻力和局部阻力、串联别注意加强与这部分内容的联系与呼应，尤其是在能量方程、沿程阻力和局部阻力、串联(chunlin)(chunlin)并联管路、枝状环状管网等方面的衔接与分工。本课程在构建管网系统理论体系并联管路、枝状环状管网等方面的衔接与分工。本课程在构建管网系统理论体系并联管路、枝状环状管网等方面的衔接与分工。本课程在构建管网系统理论体系并联管路、枝状环状管网等方面的衔接与分工。本课
10、程在构建管网系统理论体系的同时，应特别重视工程应用方法和培养学生的工程实践能力，要注意防止本课程偏离工程的同时，应特别重视工程应用方法和培养学生的工程实践能力，要注意防止本课程偏离工程的同时，应特别重视工程应用方法和培养学生的工程实践能力，要注意防止本课程偏离工程的同时，应特别重视工程应用方法和培养学生的工程实践能力，要注意防止本课程偏离工程实践，成为流体力学实践，成为流体力学实践，成为流体力学实践，成为流体力学或网络理论。或网络理论。或网络理论。或网络理论。第2页/共526页第三页，共526页。第第1 1章章 流体流体(lit)(lit)输配基础输配基础 第3页/共526页第四页，共526页
11、。建筑流体输配管网按照目的和用途来划分，大致可建筑流体输配管网按照目的和用途来划分，大致可建筑流体输配管网按照目的和用途来划分，大致可建筑流体输配管网按照目的和用途来划分，大致可分为分为分为分为(fn wi)(fn wi)(fn wi)(fn wi)下述下述下述下述4 4 4 4类：类：类：类：1.1.1.1.满足（建筑）环境控制（生产工艺或生活所需满足（建筑）环境控制（生产工艺或生活所需满足（建筑）环境控制（生产工艺或生活所需满足（建筑）环境控制（生产工艺或生活所需要的环境）目标的管网系统；要的环境）目标的管网系统；要的环境）目标的管网系统；要的环境）目标的管网系统；2.2.2.2.满足生产
12、工艺及生活需要的用水，用气管网系满足生产工艺及生活需要的用水，用气管网系满足生产工艺及生活需要的用水，用气管网系满足生产工艺及生活需要的用水，用气管网系统；统；统；统；3.3.3.3.安全消防；安全消防；安全消防；安全消防；4.4.4.4.其它，如制冷机组各元件（零部件）之间的连其它，如制冷机组各元件（零部件）之间的连其它，如制冷机组各元件（零部件）之间的连其它，如制冷机组各元件（零部件）之间的连接管道、空压管道等。接管道、空压管道等。接管道、空压管道等。接管道、空压管道等。第4页/共526页第五页，共526页。满足（建筑）环境控制目标的管网系统又可分为下述满足（建筑）环境控制目标的管网系统又
13、可分为下述满足（建筑）环境控制目标的管网系统又可分为下述满足（建筑）环境控制目标的管网系统又可分为下述管道系统：管道系统：管道系统：管道系统：1 1 1 1、蒸汽供暖系统、蒸汽供暖系统、蒸汽供暖系统、蒸汽供暖系统 2 2 2 2、民用建筑空调、民用建筑空调、民用建筑空调、民用建筑空调(kn dio)(kn dio)(kn dio)(kn dio)通风系统通风系统通风系统通风系统 3 3 3 3、工业通风及环境控制系统、工业通风及环境控制系统、工业通风及环境控制系统、工业通风及环境控制系统 4 4 4 4、空调、空调、空调、空调(kn dio)(kn dio)(kn dio)(kn dio)冷冻
14、水系统、冷却水系统冷冻水系统、冷却水系统冷冻水系统、冷却水系统冷冻水系统、冷却水系统 5 5 5 5、热水采暖系统、热水采暖系统、热水采暖系统、热水采暖系统 6 6 6 6、城市集中供热管网系统（又属市政之一）、城市集中供热管网系统（又属市政之一）、城市集中供热管网系统（又属市政之一）、城市集中供热管网系统（又属市政之一）统称暖通空调统称暖通空调统称暖通空调统称暖通空调(kn dio)(kn dio)(kn dio)(kn dio)系统。系统。系统。系统。第5页/共526页第六页，共526页。满足生产工艺与生活需要的用水，用气系统大致为：满足生产工艺与生活需要的用水，用气系统大致为：满足生产工
15、艺与生活需要的用水，用气系统大致为：满足生产工艺与生活需要的用水，用气系统大致为：1 1 1 1、建筑、建筑、建筑、建筑(jinzh)(jinzh)(jinzh)(jinzh)给水系统给水系统给水系统给水系统 2 2 2 2、建筑、建筑、建筑、建筑(jinzh)(jinzh)(jinzh)(jinzh)排水系统排水系统排水系统排水系统 3 3 3 3、室内煤气（燃气）系统、室内煤气（燃气）系统、室内煤气（燃气）系统、室内煤气（燃气）系统 4 4 4 4、城市燃气系统（也属于市政工程专业的内容之一）、城市燃气系统（也属于市政工程专业的内容之一）、城市燃气系统（也属于市政工程专业的内容之一）、城市
16、燃气系统（也属于市政工程专业的内容之一）而城市供、排水管网系统均属市政工程（城市道路也而城市供、排水管网系统均属市政工程（城市道路也而城市供、排水管网系统均属市政工程（城市道路也而城市供、排水管网系统均属市政工程（城市道路也可属市政）。可属市政）。可属市政）。可属市政）。第6页/共526页第七页，共526页。安全消防（可以理解安全消防（可以理解安全消防（可以理解安全消防（可以理解(lji)(lji)(lji)(lji)为环境控制需要的一为环境控制需要的一为环境控制需要的一为环境控制需要的一种延伸，即可以归入一种种延伸，即可以归入一种种延伸，即可以归入一种种延伸，即可以归入一种“广义的广义的广义
17、的广义的”可满足环境控制可满足环境控制可满足环境控制可满足环境控制目标需要的管网系统）有：目标需要的管网系统）有：目标需要的管网系统）有：目标需要的管网系统）有：1 1 1 1、消防给水系统（给排水）、消防给水系统（给排水）、消防给水系统（给排水）、消防给水系统（给排水）2 2 2 2、防排烟系统（暖通空调）、防排烟系统（暖通空调）、防排烟系统（暖通空调）、防排烟系统（暖通空调）其它，如制冷工质在制冷机组各元件（零部件）其它，如制冷工质在制冷机组各元件（零部件）其它，如制冷工质在制冷机组各元件（零部件）其它，如制冷工质在制冷机组各元件（零部件）之间的连接管道内部的流动，空气压缩管道等。之间的连
18、接管道内部的流动，空气压缩管道等。之间的连接管道内部的流动，空气压缩管道等。之间的连接管道内部的流动，空气压缩管道等。第7页/共526页第八页，共526页。按照流体力学特性，管道又可分为按照流体力学特性，管道又可分为按照流体力学特性，管道又可分为按照流体力学特性，管道又可分为(fn wi)(fn wi)(fn wi)(fn wi)简单管路、简单管路、简单管路、简单管路、复杂管路。复杂管路。复杂管路。复杂管路。复杂管路是简单管路、串联管路与并联管路的组合，一复杂管路是简单管路、串联管路与并联管路的组合，一复杂管路是简单管路、串联管路与并联管路的组合，一复杂管路是简单管路、串联管路与并联管路的组合
19、，一般可分为般可分为般可分为般可分为(fn wi)(fn wi)(fn wi)(fn wi)枝状管网和环状管网。枝状管网和环状管网。枝状管网和环状管网。枝状管网和环状管网。第8页/共526页第九页，共526页。1.1 1.1 有压管网水力计算有压管网水力计算(j(j sun)sun)基础基础第9页/共526页第十页，共526页。枝状管网与环状管网枝状管网与环状管网枝状管网与环状管网枝状管网与环状管网 流体输配管网基本任务：流体输配管网基本任务：流体输配管网基本任务：流体输配管网基本任务：一、流体（物质一、流体（物质一、流体（物质一、流体（物质(wzh)(wzh)(wzh)(wzh)）的转运与分
20、配）的转运与分配）的转运与分配）的转运与分配 二、能量的转运与分配二、能量的转运与分配二、能量的转运与分配二、能量的转运与分配 在流体（物质在流体（物质在流体（物质在流体（物质(wzh)(wzh)(wzh)(wzh)）、能量的转运与分配）、能量的转运与分配）、能量的转运与分配）、能量的转运与分配过程中，存在流体的机械能损失。过程中，存在流体的机械能损失。过程中，存在流体的机械能损失。过程中，存在流体的机械能损失。第10页/共526页第十一页，共526页。枝状管网枝状管网枝状管网枝状管网 枝状管网是指输送流体的管道通过串联与并联枝状管网是指输送流体的管道通过串联与并联枝状管网是指输送流体的管道通
21、过串联与并联枝状管网是指输送流体的管道通过串联与并联的组合的组合的组合的组合(zh)(zh)(zh)(zh)呈树枝状排列的管道系统（管网）。呈树枝状排列的管道系统（管网）。呈树枝状排列的管道系统（管网）。呈树枝状排列的管道系统（管网）。图1-1 枝状管网第11页/共526页第十二页，共526页。根据并、串联根据并、串联根据并、串联根据并、串联(chunlin)(chunlin)(chunlin)(chunlin)管路的计算原则，管路的计算原则，管路的计算原则，管路的计算原则，可得到该风机应具有的压头为可得到该风机应具有的压头为可得到该风机应具有的压头为可得到该风机应具有的压头为 （1-11-1
22、1-11-1）风机应具有的风量为风机应具有的风量为风机应具有的风量为风机应具有的风量为 （1-21-21-21-2）第12页/共526页第十三页，共526页。图1-2 均匀(jnyn)泄流管路 管段(un dun)每单位长度上泄出的流量均相同即等于qV，这种管路称为均匀泄流管路 第13页/共526页第十四页，共526页。（1-3）第14页/共526页第十五页，共526页。（1-4）近似(jn s)写作（1-5）引入计算(j sun)流量qVc（1-6）（1-7）流量(liling)qVz=0（1-8）第15页/共526页第十六页，共526页。环状管网遵循串联和并联管路的计算原则，环状管网遵循串
23、联和并联管路的计算原则，环状管网遵循串联和并联管路的计算原则，环状管网遵循串联和并联管路的计算原则，根据其特点，并存在下列两个条件：根据其特点，并存在下列两个条件：根据其特点，并存在下列两个条件：根据其特点，并存在下列两个条件：（1 1 1 1）任一节点（如点）流入和流出的流量相等）任一节点（如点）流入和流出的流量相等）任一节点（如点）流入和流出的流量相等）任一节点（如点）流入和流出的流量相等(xingdng)(xingdng)(xingdng)(xingdng)。（2 2 2 2）任一闭合环路中，如规定顺时针方向流动的阻）任一闭合环路中，如规定顺时针方向流动的阻）任一闭合环路中，如规定顺时针
24、方向流动的阻）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力损失为正，反之为负，则各管段阻力损失的代数和必力损失为正，反之为负，则各管段阻力损失的代数和必力损失为正，反之为负，则各管段阻力损失的代数和必等于零。等于零。等于零。等于零。第16页/共526页第十七页，共526页。（1 1 1 1）哈迪）哈迪）哈迪）哈迪克罗斯（克罗斯（克罗斯（克罗斯（Hardy-CrossHardy-CrossHardy-CrossHardy-Cross）方法）方法）方法）方法(fngf)(fngf)(fngf)(fngf)图1-4 环路(hun l)划分第17页/共52
25、6页第十八页，共526页。环状管网环状管网环状管网环状管网1 1 1 1、Hardy-CrossHardy-CrossHardy-CrossHardy-Cross方法方法方法方法 环状管网是指管道通过串联与并联的组合存在一环状管网是指管道通过串联与并联的组合存在一环状管网是指管道通过串联与并联的组合存在一环状管网是指管道通过串联与并联的组合存在一个以上个以上个以上个以上(yshng)(yshng)(yshng)(yshng)闭合环路的管道系统（管网）。闭合环路的管道系统（管网）。闭合环路的管道系统（管网）。闭合环路的管道系统（管网）。图图图图1-3 1-3 1-3 1-3 第18页/共526页
26、第十九页，共526页。计算计算计算计算(j sun)(j sun)(j sun)(j sun)程序如下：程序如下：程序如下：程序如下：将管网分成若干环路如图将管网分成若干环路如图将管网分成若干环路如图将管网分成若干环路如图1-41-41-41-4上分成上分成上分成上分成、三个三个三个三个闭合环路。按节点流量平衡确定流量，选取限定流速闭合环路。按节点流量平衡确定流量，选取限定流速闭合环路。按节点流量平衡确定流量，选取限定流速闭合环路。按节点流量平衡确定流量，选取限定流速，定出管径定出管径定出管径定出管径D D D D。按照上面规定的流量与损失在环路中的正负值，求按照上面规定的流量与损失在环路中的
27、正负值，求按照上面规定的流量与损失在环路中的正负值，求按照上面规定的流量与损失在环路中的正负值，求出每一环路的总损失。出每一环路的总损失。出每一环路的总损失。出每一环路的总损失。根据上面给定的流量，若计算根据上面给定的流量，若计算根据上面给定的流量，若计算根据上面给定的流量，若计算(j sun)(j sun)(j sun)(j sun)出来的不为出来的不为出来的不为出来的不为零，则每段管路应加校正流量，而与此相适应的阻力损失零，则每段管路应加校正流量，而与此相适应的阻力损失零，则每段管路应加校正流量，而与此相适应的阻力损失零，则每段管路应加校正流量，而与此相适应的阻力损失修正值为。修正值为。修
28、正值为。修正值为。用同样的程序，计算用同样的程序，计算用同样的程序，计算用同样的程序，计算(j sun)(j sun)(j sun)(j sun)出第二次校正后的流出第二次校正后的流出第二次校正后的流出第二次校正后的流量，第三次校正后的流量量，第三次校正后的流量量，第三次校正后的流量量，第三次校正后的流量，直至满足工程精度要求为，直至满足工程精度要求为，直至满足工程精度要求为，直至满足工程精度要求为止。止。止。止。第19页/共526页第二十页，共526页。图 1-5 环网计算(j sun)图第20页/共526页第二十一页，共526页。（2 2 2 2）燃气环状管网水力计算）燃气环状管网水力计算
29、）燃气环状管网水力计算）燃气环状管网水力计算(j sun)(j sun)(j sun)(j sun)方法方法方法方法手工表格法步骤：手工表格法步骤：手工表格法步骤：手工表格法步骤：布置管网，绘制管网平面示意图。布置管网，绘制管网平面示意图。布置管网，绘制管网平面示意图。布置管网，绘制管网平面示意图。计算计算计算计算(j sun)(j sun)(j sun)(j sun)管网各管段的途泄流量。管网各管段的途泄流量。管网各管段的途泄流量。管网各管段的途泄流量。假定各管段的气流方向并选择零速点。假定各管段的气流方向并选择零速点。假定各管段的气流方向并选择零速点。假定各管段的气流方向并选择零速点。求管
30、网各管段的计算求管网各管段的计算求管网各管段的计算求管网各管段的计算(j sun)(j sun)(j sun)(j sun)流量。流量。流量。流量。选择管径。选择管径。选择管径。选择管径。进行初步计算进行初步计算进行初步计算进行初步计算(j sun)(j sun)(j sun)(j sun)。进行校正计算进行校正计算进行校正计算进行校正计算(j sun)(j sun)(j sun)(j sun)，即水力平差计算，即水力平差计算，即水力平差计算，即水力平差计算(j sun)(j sun)(j sun)(j sun)。第21页/共526页第二十二页，共526页。例例例例1-2 1-2 1-2 1-
31、2 有一低压环网，环网中管段的长度及环内建筑有一低压环网，环网中管段的长度及环内建筑有一低压环网，环网中管段的长度及环内建筑有一低压环网，环网中管段的长度及环内建筑用地面积均如图用地面积均如图用地面积均如图用地面积均如图1-61-61-61-6所示，人口密度每公顷为所示，人口密度每公顷为所示，人口密度每公顷为所示，人口密度每公顷为500500500500人，每人每小时的平均用气量为人，每人每小时的平均用气量为人，每人每小时的平均用气量为人，每人每小时的平均用气量为0.08m30.08m30.08m30.08m3，在，在，在，在2 2 2 2、6 6 6 6、9 9 9 9节点处有三个集中用户，
32、用气量如图所示。现节点处有三个集中用户，用气量如图所示。现节点处有三个集中用户，用气量如图所示。现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供应该管网的是城市焦炉供应该管网的是城市焦炉供应该管网的是城市焦炉(jio l)(jio l)(jio l)(jio l)燃气，燃气燃气，燃气燃气，燃气燃气，燃气对空气相对密度为对空气相对密度为对空气相对密度为对空气相对密度为500Pa500Pa500Pa500Pa，求管网中各段的管径。，求管网中各段的管径。，求管网中各段的管径。，求管网中各段的管径。第22页/共526页第二十三页，共526页。图图图图1-6 1-6 1-6 1-6 燃
33、气环网计算燃气环网计算燃气环网计算燃气环网计算(j sun)(j sun)(j sun)(j sun)图图图图第23页/共526页第二十四页，共526页。小密度小密度小密度小密度(md)(md)(md)(md)差管流流动差管流流动差管流流动差管流流动图 1-7热水(r shu)采暖示意图第24页/共526页第二十五页，共526页。对对对对1-11-11-11-1，2-22-22-22-2两个截面，其伯努利方程两个截面，其伯努利方程两个截面，其伯努利方程两个截面，其伯努利方程(fngchng)(fngchng)(fngchng)(fngchng)（1-201-201-201-20）式（式（式（式
34、（1-201-201-201-20）考虑的是浮力（密度差）对流动过程）考虑的是浮力（密度差）对流动过程）考虑的是浮力（密度差）对流动过程）考虑的是浮力（密度差）对流动过程的影响，称之为小密度差管流能量方程的影响，称之为小密度差管流能量方程的影响，称之为小密度差管流能量方程的影响，称之为小密度差管流能量方程(fngchng)(fngchng)(fngchng)(fngchng)。热水自然循环热水自然循环热水自然循环热水自然循环 （1-211-211-211-21）第25页/共526页第二十六页，共526页。在工程中的许多场合，我们往往可以认为管道在工程中的许多场合，我们往往可以认为管道在工程中的
35、许多场合，我们往往可以认为管道在工程中的许多场合，我们往往可以认为管道中流体的密度变化是集中在某处或某个断面发生的，中流体的密度变化是集中在某处或某个断面发生的，中流体的密度变化是集中在某处或某个断面发生的，中流体的密度变化是集中在某处或某个断面发生的，例如热水采暖系统中高温热水通过散热器时流体密度例如热水采暖系统中高温热水通过散热器时流体密度例如热水采暖系统中高温热水通过散热器时流体密度例如热水采暖系统中高温热水通过散热器时流体密度突然发生了变化，这种变化所产生的附加压头可由前突然发生了变化，这种变化所产生的附加压头可由前突然发生了变化，这种变化所产生的附加压头可由前突然发生了变化，这种变化
36、所产生的附加压头可由前述之自然循环系统的作用力计算公式得到。述之自然循环系统的作用力计算公式得到。述之自然循环系统的作用力计算公式得到。述之自然循环系统的作用力计算公式得到。还有一类典型的流动亦可归结为小密度差管流流还有一类典型的流动亦可归结为小密度差管流流还有一类典型的流动亦可归结为小密度差管流流还有一类典型的流动亦可归结为小密度差管流流动，即管内流体与管外流体存在的密度差所导致的流动，即管内流体与管外流体存在的密度差所导致的流动，即管内流体与管外流体存在的密度差所导致的流动，即管内流体与管外流体存在的密度差所导致的流动，这一类也存在两种场合：一是密度与空气不同的动，这一类也存在两种场合：一
37、是密度与空气不同的动，这一类也存在两种场合：一是密度与空气不同的动，这一类也存在两种场合：一是密度与空气不同的其它气体流动，如燃气流动，其密度大多轻于空气；其它气体流动，如燃气流动，其密度大多轻于空气；其它气体流动，如燃气流动，其密度大多轻于空气；其它气体流动，如燃气流动，其密度大多轻于空气；另一个场合是高温烟气另一个场合是高温烟气另一个场合是高温烟气另一个场合是高温烟气(yn q)(yn q)(yn q)(yn q)流动，烟气流动，烟气流动，烟气流动，烟气(yn q)(yn q)(yn q)(yn q)密度一般也低于当地空气的密度。密度一般也低于当地空气的密度。密度一般也低于当地空气的密度。
38、密度一般也低于当地空气的密度。第26页/共526页第二十七页，共526页。对于恒定气流流动，其能量方程可表示为：对于恒定气流流动，其能量方程可表示为：对于恒定气流流动，其能量方程可表示为：对于恒定气流流动，其能量方程可表示为：（1-231-231-231-23）是断面是断面是断面是断面1 1 1 1、2 2 2 2的相对压强的相对压强的相对压强的相对压强(yqing)(yqing)(yqing)(yqing)，专业上习惯称为静，专业上习惯称为静，专业上习惯称为静，专业上习惯称为静 压。压。压。压。习惯称为动压。习惯称为动压。习惯称为动压。习惯称为动压。是容重差与高程差的乘积，称为位压，表是容重
39、差与高程差的乘积，称为位压，表是容重差与高程差的乘积，称为位压，表是容重差与高程差的乘积，称为位压，表 示管内外流体密度差的作用示管内外流体密度差的作用示管内外流体密度差的作用示管内外流体密度差的作用 第27页/共526页第二十八页，共526页。当气流方向（向上或向下）与实际作用力（重力或浮力）方向相同时，位压为正。当二者方向相反时，位压为负。应当注意，气流在有效浮力作用下，位置升高(shn o)，位压减小；位置降低，位压增大。这与气流在有效重力作用下，位置升高(shn o)，位压增大；位置降低，位压减小正好相反。第28页/共526页第二十九页，共526页。是是是是1 1 1 1，2 2 2
40、2两断面间的压强损失两断面间的压强损失两断面间的压强损失两断面间的压强损失(snsh)(snsh)(snsh)(snsh)。静压和位压相加，称为势压，以静压和位压相加，称为势压，以静压和位压相加，称为势压，以静压和位压相加，称为势压，以 表示。表示。表示。表示。势压与管中水流的测压管水头相对应。势压与管中水流的测压管水头相对应。势压与管中水流的测压管水头相对应。势压与管中水流的测压管水头相对应。静压和动压之和，称为全压，以静压和动压之和，称为全压，以静压和动压之和，称为全压，以静压和动压之和，称为全压，以 表示。表示。表示。表示。静压，动压和位压三项之和以静压，动压和位压三项之和以静压，动压和
41、位压三项之和以静压，动压和位压三项之和以 表示，称表示，称表示，称表示，称 为总压，与管中水流的总水头线相对应。为总压，与管中水流的总水头线相对应。为总压，与管中水流的总水头线相对应。为总压，与管中水流的总水头线相对应。第29页/共526页第三十页，共526页。存在位压时，总压等于存在位压时，总压等于存在位压时，总压等于存在位压时，总压等于(dngy)(dngy)位压加全压。位压加全压。位压加全压。位压加全压。位压位压位压位压 为零时，总压就等于为零时，总压就等于为零时，总压就等于为零时，总压就等于(dngy)(dngy)全压。全压。全压。全压。位压（位压（位压（位压（）（）（）（）（）实际上
42、就表示了管内）实际上就表示了管内）实际上就表示了管内）实际上就表示了管内 外流体存在密度差时所具有的附加压头。外流体存在密度差时所具有的附加压头。外流体存在密度差时所具有的附加压头。外流体存在密度差时所具有的附加压头。第30页/共526页第三十一页，共526页。烟气烟气(yn q)流动流动 图图1-9 第31页/共526页第三十二页，共526页。对对对对1-11-11-11-1断面断面断面断面(dun min)(dun min)(dun min)(dun min)处烟囱内外之流体可分别处烟囱内外之流体可分别处烟囱内外之流体可分别处烟囱内外之流体可分别写出写出写出写出 其静力学基本方程：其静力学
43、基本方程：其静力学基本方程：其静力学基本方程：（1-251-251-251-25）（1-261-261-261-26）若若若若 在在在在1-11-11-11-1断面断面断面断面(dun min)(dun min)(dun min)(dun min)处烟囱内外两侧压差大小处烟囱内外两侧压差大小处烟囱内外两侧压差大小处烟囱内外两侧压差大小为：为：为：为：（1-271-271-271-27）第32页/共526页第三十三页，共526页。1.2 1.2 无压流动基础无压流动基础(jch)(jch)明渠均匀流明渠均匀流第33页/共526页第三十四页，共526页。概述概述概述概述 明渠明渠明渠明渠(mn q
44、)(mn q)(mn q)(mn q)是一种具有自由表面水流的渠道。是一种具有自由表面水流的渠道。是一种具有自由表面水流的渠道。是一种具有自由表面水流的渠道。可分为可分为可分为可分为 天然明渠天然明渠天然明渠天然明渠(mn q)(mn q)(mn q)(mn q)，如天然河道。，如天然河道。，如天然河道。，如天然河道。人工明渠人工明渠人工明渠人工明渠(mn q)(mn q)(mn q)(mn q)，如人工渠道（输水渠、排水，如人工渠道（输水渠、排水，如人工渠道（输水渠、排水，如人工渠道（输水渠、排水 渠等）、运河及未充满水流渠等）、运河及未充满水流渠等）、运河及未充满水流渠等）、运河及未充满水
45、流 的管道等。的管道等。的管道等。的管道等。明渠明渠明渠明渠(mn q)(mn q)(mn q)(mn q)水流与有压管流不同，它具有自由表水流与有压管流不同，它具有自由表水流与有压管流不同，它具有自由表水流与有压管流不同，它具有自由表面，表面上各点受大气压强作用，其相对压强为零，故面，表面上各点受大气压强作用，其相对压强为零，故面，表面上各点受大气压强作用，其相对压强为零，故面，表面上各点受大气压强作用，其相对压强为零，故又称为无压流动或重力流动。又称为无压流动或重力流动。又称为无压流动或重力流动。又称为无压流动或重力流动。第34页/共526页第三十五页，共526页。明渠的分类明渠的分类明渠
46、的分类明渠的分类 由于过水断面形状由于过水断面形状由于过水断面形状由于过水断面形状(xngzhun)(xngzhun)(xngzhun)(xngzhun)、尺寸与底坡的变、尺寸与底坡的变、尺寸与底坡的变、尺寸与底坡的变化对明渠水流运动有重要影响，故明渠一般分为以下类化对明渠水流运动有重要影响，故明渠一般分为以下类化对明渠水流运动有重要影响，故明渠一般分为以下类化对明渠水流运动有重要影响，故明渠一般分为以下类型：型：型：型：1.1.1.1.棱柱形渠道与非棱柱形渠道棱柱形渠道与非棱柱形渠道棱柱形渠道与非棱柱形渠道棱柱形渠道与非棱柱形渠道:凡是断面形状凡是断面形状凡是断面形状凡是断面形状(xngzh
47、un)(xngzhun)(xngzhun)(xngzhun)及尺寸沿程不变的长直及尺寸沿程不变的长直及尺寸沿程不变的长直及尺寸沿程不变的长直渠道，称为棱柱形渠道，否则为非棱柱形渠道。渠道，称为棱柱形渠道，否则为非棱柱形渠道。渠道，称为棱柱形渠道，否则为非棱柱形渠道。渠道，称为棱柱形渠道，否则为非棱柱形渠道。第35页/共526页第三十六页，共526页。图 1-10 常见渠道(qdo)断面形状第36页/共526页第三十七页，共526页。2.2.2.2.顺坡、平坡和逆坡渠道顺坡、平坡和逆坡渠道顺坡、平坡和逆坡渠道顺坡、平坡和逆坡渠道:明渠底一般是个斜面，在纵剖面上，渠底便成明渠底一般是个斜面，在纵剖
48、面上，渠底便成明渠底一般是个斜面，在纵剖面上，渠底便成明渠底一般是个斜面，在纵剖面上，渠底便成一条斜直线，这一斜线就是渠道底线的坡度便是渠一条斜直线，这一斜线就是渠道底线的坡度便是渠一条斜直线，这一斜线就是渠道底线的坡度便是渠一条斜直线，这一斜线就是渠道底线的坡度便是渠道底坡，它单位道底坡，它单位道底坡，它单位道底坡，它单位(dnwi)(dnwi)(dnwi)(dnwi)流程上渠底高程降低值。流程上渠底高程降低值。流程上渠底高程降低值。流程上渠底高程降低值。一般规定：一般规定：一般规定：一般规定：渠底沿程降低的底坡为称为顺坡；渠底水平时，渠底沿程降低的底坡为称为顺坡；渠底水平时，渠底沿程降低的
49、底坡为称为顺坡；渠底水平时，渠底沿程降低的底坡为称为顺坡；渠底水平时，称为平坡；渠底沿程升高时，称为逆坡。称为平坡；渠底沿程升高时，称为逆坡。称为平坡；渠底沿程升高时，称为逆坡。称为平坡；渠底沿程升高时，称为逆坡。第37页/共526页第三十八页，共526页。图1-11 渠道(qdo)底坡类型第38页/共526页第三十九页，共526页。明渠均匀流的条件与特征 均匀流是一种渐变流的极限情况，即流线是绝对平行无弯曲的流动。明渠均匀流的水流具有如下特征：断面平均流速沿程不变；水深也沿程不变；而且(r qi)总能线即总水头线，水面及渠底相互平行，也就是说，其总水头线坡度（水力坡度），测管水头线坡度（水面
50、坡度）和渠道底坡彼此相等（图1-13），亦即 第39页/共526页第四十页，共526页。图1-13 明渠(mn q)均匀流第40页/共526页第四十一页，共526页。明渠均匀流的计算公式明渠均匀流的计算公式明渠均匀流的计算公式明渠均匀流的计算公式 明渠水流明渠水流明渠水流明渠水流(shuli)(shuli)(shuli)(shuli)一般属于紊流阻力平方一般属于紊流阻力平方一般属于紊流阻力平方一般属于紊流阻力平方区即第二自模区。明渠均匀流水力计算中的流速区即第二自模区。明渠均匀流水力计算中的流速区即第二自模区。明渠均匀流水力计算中的流速区即第二自模区。明渠均匀流水力计算中的流速公式，长期以来一