设计与绘图水利计算

1、学习准备n我们周围物质哪些是流体，哪些不是流体，流我们周围物质哪些是流体，哪些不是流体，流体有什么共同点？体有什么共同点？n（一）流体的概念 液体和气体统称为流体；常见的为水、空气、油、燃气等。n1、流体的基本特征n（1）具有流动性；n（2）流体的抗拉、抗切能力极小n（3）流体的抗压能力较强；粘性n（3）粘滞性（粘性）：流体内部质点间）粘滞性（粘性）：流体内部质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力或流层间因相对运动而产生内摩擦力（内力）以反抗相对运动的性质，叫做（内力）以反抗相对运动的性质，叫做粘性粘性燃气粘性在输送中的影响n粘度引起流体与管壁之间的摩擦。n结论：1、不同物质的粘度是不同的。n

2、2、输配过程中，物质的粘度越小越好。 摩擦损失小，压力损失小。d1d2P1 (压力大)P1(压力低)压力大压力大, ,输送成本低输送成本低, ,危险性大危险性大. .压力容器和压力管道的安全性最重要。压力容器和压力管道的安全性最重要。流量一定时不同输送压力下的管径流量一定时不同输送压力下的管径P2P2二、室内燃气管道设计步骤二、室内燃气管道设计步骤n（一）设计流量计算（一）设计流量计算n城市燃气输配系统的管径及设备通过能城市燃气输配系统的管径及设备通过能力不能直接用燃气的年用量来确定，而力不能直接用燃气的年用量来确定，而应按燃气计算月的小时最大流量进行计应按燃气计算月的小时最大流量进行计算。算

3、。n确定燃气小时计算流量的方法有两种确定燃气小时计算流量的方法有两种n1、不均匀系数法、不均匀系数法n2、同时工作系数法、同时工作系数法城市燃气分配管道的计算流量n各种压力和用途的城市燃气分配管道的计算流量是按计算月的高峰小时最大用气量计算的，其小时最大流量由年用气量和用气不均匀系数求得nQ=QYK1maxK2maxK3max/(365*24)室内和庭院燃气管道的计算流量n根据城镇燃气设计规范规定，室内燃气管道的小时计根据城镇燃气设计规范规定，室内燃气管道的小时计算流量应根据所有燃具的额定流量及其同时工作系数算流量应根据所有燃具的额定流量及其同时工作系数确定，计算公式如下：确定，计算公式如下：

4、n Qj=KQnNn式中式中 Qj室内燃气管道的计算流量（室内燃气管道的计算流量（m3/h）；）；nK燃具的同时工作系数；燃具的同时工作系数；nN同一类型燃具数目；同一类型燃具数目；nQn该类型燃具的额定流量（该类型燃具的额定流量（m3/h）。）。n同时工作系数反映燃气用具集中使用的程度，它与用同时工作系数反映燃气用具集中使用的程度，它与用户的生活规律、燃气用具的种类、数量等因素密切相户的生活规律、燃气用具的种类、数量等因素密切相关。关。n同时工作系数见城镇燃气设计规范同时工作系数见城镇燃气设计规范同类型燃具数目N燃气双眼灶燃气双眼灶和快速热水器同类型燃具数目N燃气双眼灶燃气双眼灶和快速热水器

5、同类型燃具数目N燃气双眼灶燃气双眼灶和快速热水器11.01.0100.540.25800.350.17221.00.56150.480.22900.3450.17130.850.44200.450.211000.340.1740.750.38250.430.202000.310.1650.680.35300.400.193000.300.1560.640.31400.390.184000.290.1470.600.29500.380.1785000.280.13880.580.27600.370.1767000.260.13490.560.26700.360.17410000.250.13居民

6、生活用燃具的同时工作系数居民生活用燃具的同时工作系数K 表3.1.3.1燃具数N12345678910同时工作系数1.000.560.440.380.350.310.290.270.260.25燃具数N15203040509010020010002000同时工作系数0.220.200.180.150.140.130.120.110.100.09居民生活用热水器的同时工作系数居民生活用热水器的同时工作系数K0 表3.1.3.2 注：1）、表中“燃气双眼灶”是指一户居民装设一个双眼灶的同时工作系数；当每一户居民装设两个单眼灶时，也可参照本表。2）、表中“燃气双眼灶和快速热水器”是指一户居民装设一个

7、双眼灶和一个快速热水器的同时工作系数。3）、本表中各数据与城镇燃气设计规范附表F相同。n例题讲解例题讲解 热水器流量热水器流量4.2 Nm3/h 煤气炉流量煤气炉流量1.4 Nm3/h(人工人工煤气煤气)n管段管段 额定流量额定流量Q Nm3/h 同时工作系数同时工作系数 K0 计算流量计算流量Nm3/hn0-1 1.4 1 1.4n1-2 5.6 1 5.6n2-3 5.6 1 5.6 n3-4 5.6 1. 5.6n4-5 11.2 0.56 6.272n5-6 16.8 0.44 7.392n6-7 28 0.38 10.64n剩余让学生完成剩余让学生完成压力损失压力损失分类：沿程压力损

8、失（直管损失）局部压力损失（阀门弯头等损分类：沿程压力损失（直管损失）局部压力损失（阀门弯头等损失）失）一、直管阻力损失计算方法一、直管阻力损失计算方法1、公式法（通过计算机软件进行计算）、公式法（通过计算机软件进行计算）低压燃气管道单位长度的摩擦阻力损失计算公式（低压燃气管道单位长度的摩擦阻力损失计算公式（城镇燃气设城镇燃气设计规范计规范P/L=6.26107Q2/d5T/T0P 燃气管道摩擦阻力损失（燃气管道摩擦阻力损失（Pa）燃气管道摩擦阻力系数（见设计规范）燃气管道摩擦阻力系数（见设计规范）L燃气管道的计算长度（燃气管道的计算长度（m）；）；Q燃气管道的计算流量（燃气管道的计算流量（m

9、3/h）d管道内径（管道内径（mm）燃气的密度（燃气的密度（kg/m3）T设计中所采用的燃气温度（设计中所采用的燃气温度（K）T0273K高压、次高压和中压燃气管道的单位长度摩擦阻力损失n（P12-P22）/L=1.271010Q2/d5T/T0ZnP1燃气管道起点压力（绝对压力）燃气管道起点压力（绝对压力）KpanP2燃气管道终点的压力燃气管道终点的压力（绝对压力）（绝对压力）KpanZ压缩因子，当燃气压力小于压缩因子，当燃气压力小于1.2Mpa（表压）（表压）时，时，Z取取1；根据查图法计算P/Ln根据计算流量管径查图根据计算流量管径查图n查出查出P/L,并进行密度修正并进行密度修正nP/

10、L=(P/L)=1 实际密度实际密度nP= (P/L) L练习练习某户内煤气管道，管径某户内煤气管道，管径d=25mm，流量为，流量为4m3/h，管材为镀锌钢管，管长为，管材为镀锌钢管，管长为20m，求通过，求通过此管段的沿程压力损失。此管段的沿程压力损失。（燃气种类为天然气，密度约为（燃气种类为天然气，密度约为0.8Kg/m3）解:根据计算流量管径查图根据计算流量管径查图查出查出P/L,并进行密度修正并进行密度修正P/L=(P/L)=1 实际密度实际密度/P= (P/L) L燃气管道的局部阻力n一般室外燃气管道的局部阻力可按燃气管道沿一般室外燃气管道的局部阻力可按燃气管道沿程阻力损失的程阻力

11、损失的5%10%进行计算，不需要单进行计算，不需要单独计算局部阻力。独计算局部阻力。n室内燃气管道由于局部构件比较多，所以需要室内燃气管道由于局部构件比较多，所以需要单独计算局部阻力。单独计算局部阻力。nP=V2/2nP局部阻力的压力损失（局部阻力的压力损失（Pa）n计算管段中局部阻力系数的总和。（见计算管段中局部阻力系数的总和。（见表表4-3）（高层建筑燃气系统设计指南）（高层建筑燃气系统设计指南）n或用当量长度法计算或用当量长度法计算nL2= l2nl2当量长度（当量长度（m）（见表）（见表45）配件名称直流三通分流三通骤缩管渐缩管直角弯管光滑弯管旋塞开关闸阀凝水器球阀0.31.50.50

12、.11.10.32.00.52.02.0常用配件的局部阻力系数管径/mm15202532405075100150200250当量长度l2/m0.40.60.81.01.52.54.05.08.012.016.0各种直径管子的当量长度练习n某户内煤气管道，管径某户内煤气管道，管径d=20mm，流量为，流量为2m3/h，管材为，管材为镀锌钢管，管长为镀锌钢管，管长为10m，局部构件包括旋塞阀，局部构件包括旋塞阀1个，直角弯个，直角弯头头2个），求通过此管段的沿程损失和局部损失之和。个），求通过此管段的沿程损失和局部损失之和。（燃气种类为天然气，密度约为（燃气种类为天然气，密度约为0.8Kg/m3）

13、n旋塞阀旋塞阀=2.0 ,直角弯头直角弯头=1.1n查表查表4-5 20mm管管=1时的当量长度时的当量长度l2=0.6nL2= l2=4.20.6=2.52mn管段的计算长度管段的计算长度 L=10+2.52=12.52mn根据计算流量管径查图根据计算流量管径查图查出查出P/L,并进行密度修正并进行密度修正P/L=(P/L)=1 实际密度实际密度=2.10.8=1.68pa/mP= (P/L) L=1.6812.52=计算各管段的附加压头计算附加压头，由系统图查得标高差，计算附加压头，由系统图查得标高差，根据根据P P附附= =H Hg g(a a-g g) )。H H燃气管末端与始端的高度

14、差燃气管末端与始端的高度差a a空气的密度空气的密度 kg/mkg/m3 3 (1.293Kg/Nm(1.293Kg/Nm3 3) )g g燃气的密度燃气的密度 kg/mkg/m3 3( (标准状态下燃气的标准状态下燃气的密度密度) )g=10g=10各管段的实际压力损失，为沿程损失各管段的实际压力损失，为沿程损失+ +局部损局部损失失 H Hg g(a a-g g) )。例题n每家用户装双眼灶一台，额定用气量为每家用户装双眼灶一台，额定用气量为0.9m3/h；使用天然气，燃气密度为；使用天然气，燃气密度为0.8kg/m3，运动粘度为，运动粘度为15106m2/s。n解解n1、确定计算流量：n

15、在系统图上对计算管段进行编号114号。n2、确定各管段的计算长度L1，标在图上：n管道计算流量为：Qj=KQnNn管段管段12为例进行以下计算为例进行以下计算n（1）局部阻力系数）局部阻力系数查表得查表得n直角弯头直角弯头4个个,=1.1 旋塞旋塞1个个 =2.0n =1.14+2.0=6.4n（2）计算）计算=1时的当量长度时的当量长度l2（d/）n根据预定管径根据预定管径DN15，当量长度，当量长度l2=0.4;n（3）计算所有局部构件的当量长度）计算所有局部构件的当量长度L2 L2=l2=6.40.4=2.56mn（4）确定计算长度）确定计算长度Ln管段长度管段长度L1=2.1mn L=

16、L1+L2=2.1+2.56=4.66 mn(5)计算单位长度的摩擦阻力损失计算单位长度的摩擦阻力损失P/Ln管材选用镀锌钢管。管材选用镀锌钢管。n当管道直径当管道直径DN15，流量，流量0.9m3/h，查出单位长度摩擦损失，查出单位长度摩擦损失P0/L=3.0Pa/mn 进行密度修正，进行密度修正，=0.8kg/m3n P/L=P0/L0.8=2.4Pa/mn(6)计算管段阻力降计算管段阻力降Pn P=P/LL=2.44.66=11.2Pan(7)计算附加压头计算附加压头Hn h=1.2mn H=10（a）h=10（1.2930.8）(1.2)=5.9Pan(8)管段实际压力损失管段实际压力损失nPH=11.2(5.9)=17.1Pan重复上述步骤，即可计算出各管段实际压力损失。其计算结果位于下表中。重复上述步骤，即可计算出各管段实际