流体输配管网_概述

1、流体输配管网 课题一：绪论课题一：绪论 0.1“流体输配管网”释义n流体：具有流动性的物质(气体和液体)n输配：按要求输送、分配n管网：管道（流体流动的通道）相互连接形成网络n流体输配管网用途：采暖供热、燃气供应、通风空调、建筑给排水等公用设备，需要将流体输送到各相关设备，或者从接受点将流体收集起来输送到指定地点。n流体输配管网组成：包括流体的源和汇、管道系统、动力系统、调节装置、末端装置及其他附属装置。自然界中的流体输配管网：n人体呼吸系统n血液循环系统n植物水分输配系统n江河水系工程中的流体输配管网：n西气东输n南水北调n城市供热、给水排水、燃气n建筑物采暖、上下水、燃气、空调送排风、空调

2、冷冻水与冷却水n工厂通风n管网举例管网举例 居民楼厨房排烟管网居民楼厨房排烟管网厨房厨房平面图1F7F13452系统图该管网组成与功能分析该管网组成与功能分析 1 油烟机排烟罩收集烟气 2 风机抽烟和排烟 3 单向阀防止烟气倒流 4 管道引导烟气流动路径 5 风帽防止雨水该管网的特点： 1 流体种类：气体，极少量液体 2 管网型式：n管内流体与环境（大气）的关系：开式n每个支路管道流向的确定性：枝状n管道中流体的分流与汇流：汇流0.2流体输配管网课程性质及与其他课程的联系n流体输配管网课程性质：主干课程、专业平台课（专业核心技术基础课）；n以流体力学为主要理论基础；是学习暖通空调、供热工程、建

3、筑给排水、燃气供应等专业技术课的核心基础。是沟通专业基础课与专业课之间的桥梁。n全国注册公用设备工程师考试科目。0.3流体输配管网课程学习的任务n通过各种教学环节，要求学生：n了解各种输配网络的特点；n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的流体输配管网的基本原理与技术；n掌握进行管网系统设计、调试和调节的基本理论和方法，并形成初步的工程实践能力（管网设计：确定管网形式、流通断面；匹配动力；确定管网调节方案并设置相应的装置）；n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，并为从事其它大型、复杂管网工程的设计和运行管

4、理打下初步基础。0.4课程学习方法和要求n教师指导和学生自学相结合：以学生自学为主。n部件特性与系统相结合：必须把部件放到系统内考虑其工作特性。n系统设计与系统运行相结合：系统设计按设计工况进行设计，系统运行90以上的时间是在部分负荷下进行（运行工况）。n机理研究与工程分析相结合：以工程实例进行机理分析，再指导运行调节。n自学方法：阅读参考书、做习题、观察分析实际管网、做实验。n课堂要求：认真听讲，做好笔记。不得干扰老师讲课和其他同学听课。 0.5教材与参考书教材：流体输配管网 （第三版）付祥钊 主编参考书：n1.工业通风 （第二版）孙一坚 主编n2.供热工程 （第三版）贺平 孙刚 主编n3.

5、建筑给排水工程（第四版）王增长 主编n4.燃气输配 （第三版）段常贵 主编n5.暖通空调 （第一版）陆亚俊 主编n6.简明供热设计手册 （第一版）李岱森 主编n7.简明通风设计手册 （第一版）孙一坚 主编n8.简明空调设计手册 （第一版）赵荣义 主编n9.建筑燃气设计手册 （第一版）袁国汀 主编n10.流体输配管网（第二版）龚光彩 主编n11.流体输配管网（第二版）付祥钊 主编n12.流体力学与流体机械（第三版） 屠大燕 主编 n13.流体力学泵与风机 蔡增基、龙天渝主编 n14.给水管网系统理论与分析 赵洪宾著 n15.给水排水管网系统严煦世 刘遂庆著 n设计规范：n1.采暖通风与空气调节设

6、计规范 GB50019-2003n2.城市热力网设计规范 CJJ34-2002n3.城镇燃气设计规范 GB50028-2006n4.建筑给水排水设计规范 GB50015n5.工业金属管道设计规范 GB50316-2000n杂志：暖通空调、煤气与热力、建筑给水排水等 课题二：气体输配管网的功能与类型课题二：气体输配管网的功能与类型 n1.1.1通风空调工程风管功能与类型通风空调工程风管功能与类型 n1.1.1.1通风空调工程的空气输配管网型式通风空调工程的空气输配管网型式n一、通风工程的主要任务一、通风工程的主要任务n控制室内空气污染物,保证良好的室内空气品质,并保护大气环境。n二、通风工程的风

7、管系统分类二、通风工程的风管系统分类 n排风系统和送风系统 三、空调工程的主要任务三、空调工程的主要任务n空调工程的主要任务两个功能：控制室内空气污染物浓度和热环境质量（通风与控热）n技术上可由两个系统分别承担，或由送风系统同时承担控污和控热两个任务：1.新风系统控制室内污染物浓度的（即通风工程中的送风系统） ；另一个是控制室内热环境的系统，例如降温采暖的冷热水系统。2.送风系统同时承担控污和控热两个任务。 四、空调工程的风管系统分类四、空调工程的风管系统分类 n有一次回风系统、二次回风系统、双风道系统、定风量系统、变风量系统等。 1、一次回风系统 一部分室内空气送回到空气处理设备，与新风混合

8、，并经处理后送入房间，从而减少新风量。 一次回风系统空调工程的空气输配管网组成：送风管道、回风管道 、新风管道和排风管道。当室内正压造成围护结构缝隙渗漏风量达到排风量时，可以省去排风管道。 n2、二次回风系统n回风分为两部分。新风先与一部分回风（一次回风）混合，经热湿处理后，再与另一部回风（二次回风）混合。回风分两处混合，比一次混合节能，但必须按需要分配好两次回风的风量。 n3、双风道系统n采用两根送风道，一根送冷风，一根送热风。各房间设混合箱与冷、热风管相连。按房间设计要求控制进入各混合箱的冷热风量比例，使混合后送入房间的空气状态符合满足各房间的不同要求。输配管网不但要保证各房间要求的送风量

9、，还需保证各房间不同的冷、热风混合比例。n定风量系统、变风量系统n室外气象条件变化或室内情况变化，维持室内热环境要求的冷热量随之变化。空调系统适应室内负荷变化的两种基本方法：n1）定风量系统：定送风量、变送风状态参数。n2）变风量系统：变送风量、定送风状态参数。变风量通过送风系统的变风量末端装置（有节流型、旁通型和诱导形等）来实现。1.1.1.2通风空调工程空气输配管网的装置与配件通风空调工程空气输配管网的装置与配件n空气输配管网的装置与管件：有风机、风阀、风口、三通、弯头、变径管等,以及空气处理设备等。管网的装置与管件是影响管网性能的重要因素。 风机：空气输配管网的动力装置。 风阀风阀n碟式

10、调节阀n菱形单叶调节阀n插板阀n平行式多叶调节阀n对开式多叶调节阀n菱形多叶调节阀n复式多叶调节阀n三通调节阀小断面风管大断面风管分流合流平行式多叶电动调节阀 n只具有控制功能的风阀有:n止回阀：控制气流的流动方向，只允许气流按规定方向流动，阻止气流逆向流动。它的主要性能有两个：气流正向流动时的阻力性能 和逆向流动时的漏风性能。n防火阀： 平常全开，火灾时关闭并切断气流，防止火灾通过风管蔓延；n排烟阀：平时关闭，排烟时全开，排除室内烟气，主要性能是全开时的阻力性能和关闭时的漏风性能。 防火阀排烟阀风口风口：新风口、排风口、送风口、回风口等：新风口、排风口、送风口、回风口等 n管件：三通、四通、

11、弯头、变径n空气处理设备：空气过滤器、表面式换热器、喷水室、净化塔等空气过滤器化学过滤器表面式换热器1.1.2燃气输配管网燃气输配管网n1.1.2.1燃气输配管网类型燃气输配管网类型n一、输配管网组成一、输配管网组成n分配管道分配管道包括街区和庭院分配管道，其功能是在供区域内将燃气分配给各部门用户。n用户引入管用户引入管将燃气从分配管引到入口处的总阀门。n室内燃气管道室内燃气管道由总阀门处将燃气引向并分配到各燃气用具。n城市燃气输配系统的构成：气源、厂站、各种压力等级管道、监控装置和计算中心。二、燃气输配管网的分类二、燃气输配管网的分类n1、燃气管道需按输气压力分级。我国城市燃气管道按城镇燃气

12、设计规范GB50028-2006第6.1.6条压力分级如下（7级）：n1）高 压 A: 2.5MPaP 4MPan B: 1.6MPaP 2.5MPan2）次高压 A: 0.8MPaP 1.6MPan B: 0.4MPaP 0.8MPan3）中 压 A: 0.2MPaP 0.4MPan B: 0.01MPaP 0.2MPan4）低 压 P 0.01MPan2、燃气输配管网分类 n按管道连接形式分为：环状管网、枝状管网n城市燃气输配管网根据所采用的压力级制不同，可分为：n一级系统n二级系统n三级系统n多级系统 中低压两级管网系统中低压两级管网系统1气源厂；气源厂；2低压管道；低压管道；3压送机站

13、；压送机站；4低压储气罐站；低压储气罐站； 5中压管网；中压管网；6区域调压室；区域调压室；7低压管网低压管网三级管网系统三级管网系统1 1长输管线；长输管线；2 2城市燃气分配站；城市燃气分配站；3 3郊区高压管郊区高压管道；道；4 4储气罐站；储气罐站；5 5高压管网；高压管网；6 6高中压调压室；高中压调压室；7 7中压管网；中压管网； 8 8中低压调压室；中低压调压室；9 9低压管网；低压管网；1010煤气厂煤气厂西气东输接续天然气管网西气东输接续天然气管网1.1.2.2燃气输配管网设施燃气输配管网设施n一、储配站一、储配站n储配站功能: n1.储存必要的燃气量用以调峰；n2.使多种燃

14、气进行混合；n3.将燃气加压以保证每个燃气用具前具有足够的压力。低压储存中压输送储配站工艺流程。送入储配站的燃气低压储气罐压缩机加压至中压流量计城市中压管网。 二、调压站二、调压站n调压站功能：降压和稳压。将输气管网的压力调节到下一级管网或用户需要的压力；保持调节后的压力稳定n调压站种类：按用途分为三种：n1）区域调压站-用于区域性用气调压；n2）专用调压站-工业、公用事业用户专用调压；n3）箱式调压装置-少量居民用户，小型工业、公用事业用户调压（楼栋调压）n调压站组成和装置：调压器 、阀门、过滤器、安全装置、旁通管及测量仪表。n1）调压器：降压稳压装置。后压调压器，前压调压器，n2）阀门：有

15、闸阀、截止阀、球阀、蝶阀和旋塞等。n3）过滤器n4）安全装置：调压器必须设安全装置。防止出口压力过高的安全装置有安全阀、监视器装置和调压器并联装置。n5）旁通管：旁通管的管径通常比调压器的出口管的管径小23号。n6）测量仪表： 调压器的入口安装指示式压力计，出口安装自记式压力计，自动记录调压器出口瞬时压力，以便监视调压器的工作状况。用户调压室及专用调压室通常还安装流量计。n7）在调压室内设置孔板或凸轮装置。当调压室产生较大的噪声时，必须有消声装置。1.1.3 其他气体输配管网其他气体输配管网略，（P7P9，自学）n压缩空气管网n氧气管网系统n乙炔管网系统n氢气管网系统n二氧化碳管网系统1.2

16、液体输配管网功能与类型液体输配管网功能与类型 1.2.1 供暖空调冷热水管网供暖空调冷热水管网n1.2.1.1 供暖空调冷热水管网类型供暖空调冷热水管网类型n供暖空调工程常用冷热水作介质，从冷、供暖空调工程常用冷热水作介质，从冷、热源向换热器、空气处理设备提供冷、热热源向换热器、空气处理设备提供冷、热量。量。n冷热水输配管网系统的形式：冷热水输配管网系统的形式：n（1）按循环动力分：）按循环动力分： n重力(自然)循环系统机械循环系统（2）按水流路径可分为n同程式系统n异程式系统 （3）按流量变化可分为定流量和变流量系统（4）按水泵设置可分为单式泵和复式泵系统 （5）按与大气接触情况可分为开式

17、和闭式系统 n闭式系统不与大气相接触，仅在系统最高点设置膨胀水箱。水泵不需克服系统静水压头，耗电较小。因此，采暖空调冷热水管网普遍采用闭式系统。n开式系统与大气相接触，水泵需克服系统静水压头。 1.2.1.2供暖空调冷热水管网装置供暖空调冷热水管网装置 n一、膨胀水箱n1、作用：储存膨胀水量，定压，排气。n2、连接：在重力循环系统中，膨胀管应接在供水总管的顶端；在机械循环系统中，一般接至循环水泵吸入口前。连接点处的压力恒定（定压点）。循环管应接到系统定压点前的水平回水干管上，与定压点之间应保持1.53m的距离。在膨胀管、循环管上，严禁安装阀门，以防止系统超压，水箱水冻结。n3、容积计算：VP=

18、tmaxVcnVp 膨胀水箱的有效容积，即由信号管到溢管之间的容积，L；n水的体积膨胀系数， =0.0006L/OC;nVc系统内的水容量，L；ntmax考虑系统内水受热和冷却时水温（按20 OC计）的最大波动值OC； n二、排气装置n1、作用：排气。n2、种类：集气罐、自动排气阀、冷风阀等。n3、连接：供水系统干管末端最高处。 n三、散热器温控阀n自动控制散热器散热量的设备，当室内温度高于给定的温度值时，感温元件受热，将阀门关小，进入散热器的水量减小，散热器散热量减小，室温下降。当室温降到低于设定值时，感温元件开始收缩， 阀孔开大，水流量增大，散热器散热量增加，室内温度开始升高，从而保证室温

19、处在设定的温度值上。温控阀控温范围在1328 OC之间，控温误差为1 OC。n散热器温控阀的阻力较大（阀门全开时，阻力系数达18.0左右）。 n四、分水器、集水器n作用：便于连接、均压。有利于流量分配调节、维修和操作。n管径：可按并联接管的总流量通过时的断面流速为1.01.5m/s确定。流量特大时，允许增大，但不宜超过4m/s。n五、过滤器n 设在水系统中的水泵、换热器、孔板等设备的入口管道 上，以防止杂质进入，污染或堵塞。管路阻力增大及时检查清洗。n六、阀门n闸阀、截止阀、蝶阀、止回阀和调节阀。七、换热装置v 换热器基本功能是从冷、热水中获得冷热量。 1.2.2热水集中供热管网型式与装置热水

20、集中供热管网型式与装置n1.2.2.1热水集中供热管网型式热水集中供热管网型式n一.枝状管网:二.环状管网:2.2热水集中供热管网用户连接方式与装置热水集中供热管网用户连接方式与装置n1供暖系统热用户与热水网路的连接n无混合装置的直接连接(a)n装水喷射器的直接连接(b)n装混合水泵的直接连接(c)n间接连接(d)n2.通风系统热用户与热水网路的连接(e)n3.热水供应热用户与热水网路的连接n无储水箱的连接方式(f)n装设上部储水箱的连接方式(g)n装设容积式换热器的连接方式 (h)n装设下部储水箱的连接方式 (i)4.闭式双级串联和混联连接的热水供应系统 开式热水供热系统开式热水供热系统 开

21、式热水供热系统用户的热水供开式热水供热系统用户的热水供应用水直接取自热水网路。供暖和通风应用水直接取自热水网路。供暖和通风热用户系统与热水网路的连接方式，与热用户系统与热水网路的连接方式，与闭式热水供热系统完全相同。闭式热水供热系统完全相同。 开式热水供热系统的热水供热用开式热水供热系统的热水供热用户与网路的连接，有下列几种方式：户与网路的连接，有下列几种方式：（1）无储水箱的连接方式（图）无储水箱的连接方式（图1-2-10a）n热水直接从网路的、回水热水直接从网路的、回水管取出，通过混合三通管取出，通过混合三通4后后的水温可由温度调节器的水温可由温度调节器3来来控制。为了防止网路供水控制。为

22、了防止网路供水管的热水直接流入回水管，管的热水直接流入回水管，回水管上设止回阀回水管上设止回阀6。n由于直接取水，因此网路由于直接取水，因此网路供、回水管的压力都必须供、回水管的压力都必须大于热水供应用户系统的大于热水供应用户系统的水静压力、管路阻力以及水静压力、管路阻力以及取水栓取水栓5自由水头的总和。自由水头的总和。图图1-2-10 开式热开式热水供热系统水供热系统n这种连接方式常用于这种连接方式常用于浴室、洗衣房和用水浴室、洗衣房和用水量很大的工业厂房中。量很大的工业厂房中。网路供水和回水先在网路供水和回水先在混合三通中混合，然混合三通中混合，然后送到上部储水箱后送到上部储水箱7，热水再

23、沿配水管送到热水再沿配水管送到各取水栓。各取水栓。（2）装设上部水箱的连接方式）装设上部水箱的连接方式图图1-2-10 (b)开式开式热水供热系统热水供热系统（3）与上水混合的连接方式（图）与上水混合的连接方式（图1-2-10c） 。n热水供应用户的用水量很大，热水供应用户的用水量很大，建筑物中（如浴室、洗衣房等）建筑物中（如浴室、洗衣房等）来自供暖通风用户系统的回水来自供暖通风用户系统的回水量不足与供水管中的热水混合量不足与供水管中的热水混合时，则可采用这种连接方式。时，则可采用这种连接方式。n混合水的温度同样可用温度调混合水的温度同样可用温度调节器控制。为了便于调节水温，节器控制。为了便于

24、调节水温，网路供水管的压力应高于上水网路供水管的压力应高于上水管压力。在上水管上要安装止管压力。在上水管上要安装止回阀，以防止网路水流入上水回阀，以防止网路水流入上水管路。管路。 图图1-2-10 开式热开式热水供热系统水供热系统2.2.3集中供热管网的附件集中供热管网的附件n一.阀门n闸阀、截止阀、蝶阀、止回阀和调节阀。n二.放气、排水装置n三.补偿器1.2.3 建筑给水管网建筑给水管网n建筑给水管网类型建筑给水管网类型n5 室内热水供应系统(P23)n按热水供应范围分为:n集中热水供应系统和局部热水供应系统n按管网压力工况的特点分为:n开式热水供应系统和闭式热水供应系统n按管网设置循环管网

25、的方式不同分为:n全循环、立管半循环、干管半循环、无循环热水供应系统室内热水供应管网装置(p25)n热媒系统(第一循环系统)n热源、水加热器、热媒管网n热水供应系统(第二循环系统)n热水配水管网和回水管网附件n蒸汽和热水的控制附件及管道的连接附件，如温度自动调节器、疏水器、减压阀、膨胀罐、补偿器、阀门、水嘴等。 1.2.4.4高层建筑供暖、空调冷热水管网特点n (1）对于裙房和塔楼组成的高层建筑，将裙房划为下区、塔楼划为上区 n (2) 以中间技术设备层（或避难层）为界进行竖向分区 n (3) 冷热源、水泵等设备均布置在地下室，为上服务的用承压能力强的加强型设备，为下区服务的用普通型设备 n

26、(4) 冷热源、水泵等主要设备仍布置在地下室，在中间技术设备层内布置水一水式换热器和上区循环水泵.n（5）当循环水泵在管网底部时，水泵出口处是管网压力的最高点.1.31.3相变流和多相管网的型式与装置相变流和多相管网的型式与装置1.3.1蒸汽管网型式与装置蒸汽管网型式与装置一、一、蒸汽管网与冷热水管网相比较有如下特点蒸汽管网与冷热水管网相比较有如下特点:流体在输送过程中状态参数变化大流体在输送过程中状态参数变化大(传热传热,节流等节流等)；饱和凝结水易发生二次汽化；饱和凝结水易发生二次汽化；蒸汽比容大、密度小，产生的静压力较小。蒸汽比容大、密度小，产生的静压力较小。二、二、蒸汽供暖的种类：蒸汽

27、供暖的种类：低压蒸汽供暖：低压蒸汽供暖：P（表压）（表压）70KPa；高压蒸汽供暖：高压蒸汽供暖：P（表压）（表压）70KPa；真空蒸汽供暖：真空蒸汽供暖：P（表压）（表压） 0。继续1.3.1.1低压蒸汽供暖的基本型式低压蒸汽供暖的基本型式一一.重力回水低压蒸汽供暖系统重力回水低压蒸汽供暖系统 有有上供式上供式、下供式下供式等多种形式。等多种形式。上供式上供式锅炉压力折算水位高度锅炉压力折算水位高度考虑锅炉压力波动预留考虑锅炉压力波动预留下供式下供式二二.机械回水低压蒸汽供暖机械回水低压蒸汽供暖系统系统1.3.1.2高压蒸汽供暖的高压蒸汽供暖的基本型式基本型式1.3.1.3蒸汽供热管网蒸汽供

28、热管网和热用户的连接和热用户的连接方式方式一一.疏水器疏水器n作用：阻汽、排水、排气。作用：阻汽、排水、排气。n种类：机械型、热动力型、热静力型。种类：机械型、热动力型、热静力型。n安装形式：安装形式：六种六种。二二. 减压阀减压阀 n作用：减压、稳压作用：减压、稳压n安装安装三三. 二次蒸发箱二次蒸发箱n分离二次蒸汽，再利用分离二次蒸汽，再利用1.3.1.4蒸汽管网的装置蒸汽管网的装置疏水器与管路的连接方式疏水器与管路的连接方式减压阀安装方式减压阀安装方式1.3.2蒸汽供热凝结水管网型式蒸汽供热凝结水管网型式n凝结水系统组成：用热设备、疏水器、凝结水管道及其他设备n分类：按流动方式分为：单相流和两相流。单相流分为满管流（湿式凝水管）和非满管流（干式凝水管）按动力分为：重力回水和机械回水回水系统类型回水系统类型一、低压自流式凝结水回收一、低压自流式凝结水回收系统系统二、余压回水凝结水回收二、余压回水凝结水回收系统系统三、重力式满管流凝结水回收三、重力式满管流凝结水回收系统系统四、闭式余压凝结水回收四、闭式余压凝结水回收系统系统五、闭式满管流凝结水回收五、闭式满管流凝结水回收系统系统六、加压凝结水回收六、加压凝结水回收系统系统1.1.5 气力物料输