气体输配管网的水利特征与水力计算

2.1 气体管流水力特征

2.1.1气体重力管流的水力特征

1.竖直管（分析竖井热压通风问题）

竖直管内重力流的能量方程：

1212v1(a)(H2H1)Pj2v2P12 （2-1-1） 221212其中：Pj1,Pj2——静压；v1,v2——动压；(a)(H2H1)——位压，当管道内

22Pj1外的气体密度相同时，位压为0，当密度差(a)由温差造成的时候，工程上成为热压。

当断面1和断面2位于进口和出口处，这时Pj1Pj20,v10，式（2-1-1）简化为

(a)(H2H1)12v2P12（2-1-2） 2上式表面：流动阻力依靠位压克服。流动方向取决于管内外的密度差，若管道内的密度小（a），管道内气流向上，反之气流向下。 2.U形管内的重力流

断面1和断面D之间的能量方程：

Pj11212v1(a1)(H1H2)PjDvDP1D（2-1-3） 22断面D和断面2之间的能量方程：

1212vD(a2)(H2H1)Pj2v2PD2（2-1-4） 221212v2v1（2-1-5） 以上两式相加得：(a)(H2H1)P1222 PjD该式表明：U形管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累的气体密度差(21)和管道高度(H2H1)之积。气体密度小的向上，密度大的气流向下。 3.闭式循环管道

能量方程：(12)(H2H1)P。该式表明：无机械动力的闭式管道中，l（2-1-6）流动动力取决于竖管内气体密度差与竖管高度之积。密度大的气流向下，密度小的气流向上。

2.1.2气体压力管流水利特征

当管道内部、管道内外不存在密度差或者水平管网，则有(a1)(H1H2)0，即位压为0，此时式（2-1-1）简化为：Pj1移项得：Pj1[P12(v2全压PqPj1212v1Pj2v2P12（2-1-7） 2212212v1)]Pj2（2-1-8） 212v，则上式变为：Pq1Pq2P12（2-1-9） 2结论：①位压为0的管道，两断面之间的流动阻力等于两断面间的全压差。②当管段没有外界动力输入时，下游断面的全压总是小于上游断面的全压。③上下游断面静压的关系：

第二章 气体输配管网的水力特征和水力计算

当P12(v212212v1) 0时，下游断面的静压小于上游断面的静压，反之上游断面的2静压大于等于下游断面的静压。

2.1.3压力和重力综合作用下的气体管流水利特征

由式（2-1-1）得：(Pq1Pq2)(a)(H1H2)P12（2-1-10） 式中，(Pq1Pq2)表示压力作用，(a)(H1H2)表示重力作用。

结论：①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若压力(P则二者综合作用加强管内q1Pq2)驱动的流动方向与位压的驱动方向一致，气体流动，若驱动方向相反，则绝对值大的决定流动方向，绝对值小的成为流动阻力。

2.2流体输配管网的水力计算

2.2.1假定流速法的计算步骤

（1）绘制管网的轴测图，对各个管段进行编号，标出其长度和流量，确定最不利环路 （2）确定最不利管段的管内流体流速。查P52~53的表2-3-1，表2-3-2和表2-3-3。 （3）根据各管段内的流量和确定好的流速，对矩形风管：AL/v（当量直径D对圆形风管：d2ab），ab4L/v，依据管道尺寸设计标准确定最不利的管段断面尺寸，并计算

出实际流速和动压。

（4）确定单位沿程摩擦阻力Rm，根据管段的情况查找相信的局部阻力系数算沿程损失和局部损失，并计算管段的总阻力 （5）平衡并联管路。

在汇合点分别计算最不利环路的总阻力和分支管的阻力，若则无需平衡，否则需要对分支管进行阻力平衡。

平衡公式：D'D(，分别计

P1P2100%10%P1P0.225) P'D'——调整后分支管的管径，mm；D——原设计管径，mm；

P——原设计的分支管阻力，Pa；P'——要求达到的分支管阻力，Pa

（6）计算管网特性曲线。管网的特性曲线方程：PSL，S——管网总阻抗，kg/m 2.2.2均匀送风管道设计（静压复得法）

（1）确定管道上孔口的出流速率v0，并计算侧孔面积f0327L0L

3600v03600nv0L——总流量，m/h；n——孔口数

（2）计算静压流速vjv0/v0/0.6，计算侧孔的静压Pj0.5vj

2第二章 气体输配管网的水力特征和水力计算

（3）按vj/vd1.73的原则设定vd1，确定出流角tanvj1/vd1，计算断面1的动压

2Pd10.5vd11，计算断面1的尺寸AL，断面1 的全压Pq1PjPd1

3600vd1（4）计算管段1~2的摩擦阻力，已知风量为LL0，近似将断面1的尺寸作为管道的平均尺寸，查Rm1，计算沿程损失Pm1Rm1l1，计算

L0的值，查P64表2-3-6得，计算

LL02局部阻力Pvd1Pm1PC1，断面2的全压C10.51Pd1，管段1~2的阻力PPq2Pq1P1

（5）计算断面2的动压P求解断面2的流速vd2d2Pq2Pj，

2Pd2，计算断面2的尺

寸A2LL0 vd2（6）以风量L2L0，断面2的尺寸为标准，查Rm2，计算沿程损失Pm2Rm2l2，计算

L02的值，查P64表2-3-6得，计算局部阻力PvdC20.52Pd2，管段1~2的

L2L0阻力P2Pm2PC2，断面2的全压Pq3Pq2P2 （7）断面3的动压Pd3Pq3Pj，求解断面3的流速vd32Pd3，计算断面3的尺寸

A3L2L0 vd3（8）如此计算直至计算至最后一个孔口。

★例题：