,流体输配管网,
第 1章 流体输配管网形式
公用设备工程，如通风空调、采暖供热、
燃气供应、建筑给水排水等，需要将流体 输送并分配 到各相关设备，或且从各接受点将流体 收集起来输送 到指定点。承担这一切功能的管网系统称为 流体输配管网,它 包括 管道系统、动力系统、调节装置、末端装置 及保证正常工作的 其他附属装置。
1.1 气体输配管网形式与装置
1.1.1 通风空调工程风管形式与装置
No02
1.1.1.1 通风空调工程的空气输配管网形式
1) 通风工程
主要任务,是 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。通风工程通过室内外 空气交换,排除室内的污染空气，将清洁的空气送入室内，使室内空气污染物浓度符合卫生标准，满足生产工艺和人员生活要求。室内外 空气交换 主要由空气输配管网 ---风管系统承担 。
风管系统分类,排风系统 和 送风系统。
No03
排风系统,
基本功能 排除室内的污染空气。
如图 1-1-1，在 风机 4的动力作用下,排风罩 （或排风口） 1将室内污染空气吸入，
经 管道 2送入 净化设备 3，经净化
处理达到规定的排放
标准后，通过
风帽 5排到
室外大气
中。 4 风机
3
净化设备
1 排风罩
5 风帽
1 排风罩图 1-1-1 排风系统
2 风管室内空气室外大气
No04
送风系统 的基本功能是将 清洁空气送入室内。
如图 1-1-2，在 风机 3的动力作用下，室外空气进入 新风口 1，经进气 处理设备 2处理后达到 卫生标准或工艺要求后，由 风管 4输送并分配到各 送风口 5，由风口送入室内。
图 1-1-2 送风系统
3 风机
1新风口室外大气
2进气处理设备4 风管
5 送风口室内
No05
主要任务,通风与控热
控热 是指 维持室内热环境的舒适性,或使室内热环境满足生产 工艺的要求,
所以 空调 具有两个基本功能,控制室内空气污染物浓度 和 热环境质量 。
技术上可 由两个系统分别承担,
一个是 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 ） ；
另一是 控制室内热环境的系统,例如降温采暖的 冷热水系统 。
2)空调工程,
No06
通常 控热 送风量 控污 所要求的通风换气量。而在室外气象条件恶劣时，如冬、夏季节,通风换气 要消耗 大量能源 。为了节能，
可将一部分室内空气送回到空气处理设备，
与新风混合,并经处理后送入房间，从而 减少新风量 。这部分重复使用的室内空气 称为回风 。
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 。
如图 1-1-3称为一次回风系统（见下屏）。
技术上也可 由送风系统 同时承担 控污和控热两个任务。
No07
回风口 6
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。
图 1-1-3 空调送回风系统
7回风管
4 送风管
3风机
2空调机
1新风口
8回风管送风口 5
9排风管
10排风口
No08
常用的空调系统形式还有 二次回风系统、双
风道系统、变风量系统 等。
二次回风系统 中，回风分为两部分。新风 先与一部分回风 混合,经热湿处理后，再与另一部回风混合。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。
双风道系统 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,还需保证各房间不同的冷、
热风 混合比例 。 No09
实际使用中，由于 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 适应变化的 两种 基本方法：
1）定送风量、变送风状态参数；
2）是定送风状态参数，变量送风。
前者 称为 定风量系统,后者 称为 变风量系统 。
变风量 通过送风系统的 变风量末端 来 实现 。
变风量末端装置 有节流型、旁通型和诱导形等。
No10
1.1.1.2 通风空调工程
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,另外 空气处理设备等 与管网性能有关。
风机,是空气输配管网的 动力装置 。第 5章将详细研究风机的基本理论。第 6,7,8各章全面分析管网的水力工况和泵与风机的匹配及选用方法。
风阀,是空气输配管网的 控制、调节机构,基本功能是 截断或开通 空气流通的管路，调节或分配管路流量。具有 控制、调节 两种功能的风阀有：
No11
同时具有控制、调节两种功能的风阀有：
（ 1）蝶式调节阀；（ 2）菱形单叶调节阀；
（ 3）插板阀； （ 4）平行式多叶调节阀；
（ 5）对开式多叶调节阀； （ 6）菱形多叶调节阀；
（ 7）复式多叶调节阀；（ 8）三通调节阀等。
(1)~(3)主要用于 小断面风管 ；（ 4） ~（ 6）
种风阀主要用于 大断面风管 ；（ 7）、（ 8）
两种风阀用于管网 分流或合流 或旁通处的各支路风量调节 。这类 风阀的主要性能是流量特性,全开 时的阻力性能用 阻力系数 表示；
全关 时的漏风性能用 漏风系数 表示。
No12
只具有控制功能的风阀有,
止回阀,防火阀，排烟阀 等。
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。
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；
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。
No13
风口 的基本功能是将气体吸入或排出管网，
按具体的功能可 分为 新风口、排风口、送风口、回风口等。
新风口 将室外清洁空气 吸入管网 内； 排风口将室内空气 排到室外 ； 回风口 将室内空气 吸入管网 内； 送风口 将管网内的空气 送入室内 。
控制污染气流的 局部排风罩,从空气输配管网角度也可视为 类风口,它将污染气流和室内空气吸入排风系统管道，通过排风管道排到室外。 新风口、回风口构造 比较简单，常用格栅、百叶等形式。 排风口 为了防止 室外
No14
风对排风效果的影响，往往要 加装避风风帽 。 送风口 形式根据室内气流组织的要求选用。
常用的有格栅、百叶、条缝、孔板、散热器、
喷口等。从 空气输配管网角度,风口的主要特性是 风量特性 和 阻力特性,
三通、四通用 在管路中分流或汇流以便 分配或汇集气流 ；
变径、变形管段 在管路中设置是为了 连接 管道和设备，或由于空间的限制等；
弯头 的设置是为了 改变 管流 方向 。
这些管件 都会 在所在位置 产生局部阻力 。它们的阻力特性在,流体力学,已作了分析研究。 No15
空气处理设备 的基本功能是对空气进行 净化
处理和热湿处理,处理的同时，对空气的流动也造成 阻碍 。 常见的有 空气过滤器、表面式换热器、喷水室、净化塔 等。空气处理设备可集中设置，也可分散设置，不管集中还是分散，它都在所在位置处 形成 管网的 局部阻力 。
1.1.2 燃气输配管网形式与设施燃气 是现代城市 生活和生产的一种主要能源 。
燃气输配管网 是城市燃气工程的主要组成部分。
No16
1.1.2.1 燃气输配管网形式
燃气输配管网组成,由 分配管道,用户引入管 和 室内管道 三部分。
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。
用户引入管 将燃气从 分配管引到入口处 的总阀门。
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 。
No17
燃气管道分级：
漏气 可能导致火灾、爆炸、中毒等 事故,所以燃气管道的 气密性特别严格 。管道中压力越高，管道接头脱开或管道本身裂缝的可能性和危险性也越大。因此,燃气管道需按输气压力分级 。各级对管道材质、安装质量、
检测标准和运行管理的要求不同。
我国城市燃气管道按,城镇燃气设计规范,
（ GB50028-93）规定的压力分级如下：
1.高压管道,压力为 0.3~0.8MPa
（ 3.0~8.0kgf/cm2）
2.次高压管道,压力为 0.15~0.3MPa
（ 1.5~3.0kgf/cm2）
No18
3.中压管道,为 5kPa~0.15MPa（ 0.05~1.5kgf/cm2）
4.低压管道,小于 5kPa（ 500mmH2O）
居民和小型公共建筑 用户一般 直接 由 低压管道供气 。
中压和次高压管道 必须 通过区域 调压 室或用户专用调压室 才能给城市分配管网中的低压和中压管道供气，或给工厂、大型公共建筑用户及锅炉房供气。
一般由城市 高压管道构成大城市燃气输配管网的外环环网 。高压燃气必须通过 调压后才能送入次高压或中压管道,送入高压贮气罐以及工艺需要高压燃气的大型工厂。
No19
各级压力管网的 干管，特别是中压以上 管道，
应连成环状管网 。 分期建设 的，初建时也可以是半环形或枝状管网，但应逐步构成环状管网。
城市 燃气输配管网 根据所采用的 压力级制不同，可分为,
1.一级系统,仅由低压或中压或次高压一个等级的管网。
2.二级系统,由低、中压两级或低、次高压两级管网组成。
3.三级系统,由低、中（次高）、高三级压力管网组成。
4.多级系统,由低、中、次高和高压，甚至更高压力的多级压力管网组成。
No20
低压一级管网系统
气源 送出的燃气先进入 储气罐,然后经 稳压器 进入 低压管网 （图 1-1-14）。
适用 于气量较小，供气范围为 2~3km的城镇和地区。
1
4
32
图 1-1-4 低压一级管网系统
1 气源厂
2 低压储气罐
3 稳压器
4 低压管网
No21
中压或次高压一级管网系统
如图 1-1-5
1 气源厂
2 3
4
5
图 1-1-5 中压或次高压一级管网系统
2 储配站 3 中压或次高压输气管网 4 中压或次高压配气管网
5
箱式调压装置
1
No22
燃气自 气源厂 （或天燃气长输管线）送入城市
燃气储配站 （或天燃气门站、配气象站），
经加压 （或调压）送入 中压或次高压输气干管,再由输气干管送入 配气管，最后经 箱式调压器调至低压后送入用户 内管道。
由于 中压或次高压一级系统 的供气 安全性较二级或三级系统 差,对于街道狭窄、房屋密度大的老城区和安全距离不足的地区不宜采用。新城区和安全距离可以保证的地区应优先采用。
No23
二级管网系统
二级管网系统一般均有 一级 是 低压管网,另一级是 管网可以是 中压、次高压或高压 。
人工煤气中、低压二级管网系统 如图 1-1-6所示。
1 2 3
5
4
图 1-1-6 人工煤气中、低压二 级 管网系统
1 气源 厂
2 储配站 3 中压管网 4 低压管网 5 调压站从 气源厂?储配站的低压储气罐?压缩机加压
中压管网?调 压器将压力降至低压?低压管网 。（见上屏图）
天燃气中（次高）、低压二级管网系统 如图 1-
1-7所示。
1 2 3 5
4
图 1-1-7 天然气中 (次高 )、低压二级管网系统
1 长输管线
2 门站或配气站
3 中压管网 4 中（次高）低压调压站 5 低压管网长输气管线?入门站或配气站?调压、计量?
城市中压管网?中、低调压站调压后?低压管网。（见上屏图）
三级系统通常含有中、低压两级管网，另外一级是次高压管网或高压管网，通常称高、
中、低压三级管网系统。（见下屏图）
No26
高、中、低压三级管网系统如图 1-1-8所示。`
1 2
3
6
4
图 1-1-8 高、中、低压三级管网系统
1 长输管线
2 门站或配气站 4高、中压调压站3高压管网 5 中压管网
5
7
6中、低压调压站
7
低压管网
No27
自 长输气管线 来的天然气 (或加压气化煤气）
先进 入门站或配气站,经 调压、计量 后进入城市 高压（或次高压）管网,然后经高、中压调压站 调压后 送入 中压管网,最后经 中、
低调压 站调压后送入 低压管网 。
三级管网投资大，通常只在特大城市，并要求 供气有充分保证时才考虑选用。
No28
1.1.2.2 燃气输配管网设施
1.储配站
储配站 是城市 燃气输配管网 的一个 重要设施 。
储配站具有 三个功能,1.储存 必要的燃气量用以 调峰 ； 2.使多种燃气进行 混合 ； 3.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
艺流程见
图 1-1-9。
图 1-1-9低压储存中压输送工艺流程
2水封阀门 1低储
3压
5流量计
2 3压中压低压城市中压管网送入储配站的燃气?低压储气罐?压缩机
加压至中压?流量计?城市中压管网。
2.调压站
调压站是城市的燃气输配管网的 另一个重要设施 。
调压站有 两个功能,
1） 将输气管网的 压力调节到下一级 管网或用户需要的压力；
2）保持 调节后的 压力稳定 。
No30
调压站按用途 分为三种：
1）区域调压站 ---用于 区域性用气调压；
2）专用调压站 ---工业、公用事业用户专用调压；
3）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）。
调压站组成,调压器,阀门、过滤器、安全装置、旁通管及测量仪表等。 详 P6~P9课外自学
1.调压器
燃气输配管网的压力工况是利用调压器来控制的。所有调压器均是将较高的压力降至较低压力。调压器是一个降压稳压装置，是调
No31
（ P6~P9,No31~No36课外自学，不讲）
是调压站的核心设备。
若调压器后的燃气压力为被调参数，则这种调压器为后压调压器。若调压器前的压力为被调参数，则这种调压器为前压调压器。城市燃气输配管网通常多用后压调压器调节燃气压力。
（ 2）阀门
调压室进口及出口处设置的阀门，主要作用是当调压器、过滤器检修或发生事故时切断燃气。在调压室之外的进出口管道上也应设置切断阀门，此阀门是常开的（但要求它必须随时可以关断），并和调压室相隔一定的距离，以便当调压室发生事故时，不必靠近
调压室即可关闭阀门，避免事故蕞延和扩大。
（ 3）过滤器
在燃气中含有固体悬浮物很容易存在调压器和安全阀内，破坏调压器和安全阀的正常工作。
因此，有必要在调压器入口如处安装过滤器，
以清除燃气中的固体悬浮物。
过滤器前后应设置压差器，根据测得的压降可以判断过滤的工作情况，在正常工作情况下，
燃气通过过滤器的压降不得超过 10kPa，压降过大时应清洗。
（ 4）安全装置
当负荷为零而调器阀口关闭不严，
以及调压器中薄膜破裂或调压器系统失灵时，调压站压力会突然升高，它会危及设备的正常工作，甚至会对公共安全造成危害。因此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。
（ 5）旁通管
为了保证在调压站维修时不间断供气，
故在调室内旁通管。燃气通过旁通管供给用户时，管网的压力和流量由调节旁通止的
阀门来实现。对于高压调压装置，为便于调节，通常在旁通管上设置两个阀门。
选择旁通管的管径时，要根据燃气最低压力和需要的出口压力以及管 网最大负荷进行计算。旁通管的管径通常比调压器的出口管的管径小 2~3号。
（ 6）测量仪表
通常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。
此外，为了改善管网水力工况，随着燃气管网用气量改变应使调压室出口压力相应变化，
可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。
燃气输配管网常用的阀门有闸阀、旋塞、截止阀、球阀、蝶阀等。
1.1.3 其他气体输配管网形式专装置
（略,P7~P9，可自阅）
No36
1.2 液体输配管网形式与装置
1.2.1 供暖空调冷热水管网形式与装置
1.2.1.1 供暖空调冷热水管网形式
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、热量。
冷热水输配管网系统的形式：
（ 1）按循环动力 分：
重力（自然）循环系统,靠水的 密度差 进行循环，装置 简单,运行时 无噪声,不消耗电能 。
但其 循环动力小，管径大,作用范围受限，通常只在 单幢 建筑采用。
No37
机械循环系统,靠 机械（水泵） 进行循环。机械循环要 消耗电能,水泵运行 有噪声,但 循环动力大 。 大而复杂 的管网，多采用机械循环。
（ 2）按水流路径 可分为
同程式系统：
除了供回水管路以外,还有一根 同程管 。由于各并联环路的 管路 长度 基本相等,各用户的水 阻力大致相等,流量分配 满足要求 。 高层建筑 的 垂直立管 常采用同程式,水平管路系统范围大时亦应 尽量采用同程式。 图 1-2-1
（下屏） 是垂直同程和水平同程的布置。
No38
图 1-2-1同程式水系统（ P10）
`
垂直同程?水平同程
No39
管路简单，不需采用同程管，系统投资较少，
但 水分配、调节较难 。如果 系统较小,适当减小公共 管路的 阻力,增加 并联 支管阻力,
并在所有的连接 末端 设备的支管上 安装流量调节阀门 平衡阻力，则亦可用异程布置。
（ 3）按流量变化 可分为 定流量 和 变流量 系统
定流量水系统 中循环水量保持定值,负荷变化时，可通过改变供回水温度 进行调节,例如 用供回水支管上三通调节阀，调节供回水量比，从而调节供水温度。其 优点 是系统简单、操作方便，不需要复杂的自控设备，
异程式 系统：
No40
缺点是流量不变，输送能耗始终为设计最大值。
变流量水系统 供回水温度保持定值，负荷改变时，通过改变供水量来调节。 优点 是输送能随 负荷减少而降低，水泵容量和电耗少 ;
缺点 是系统需配备一定的 自控装置 。
（ 4）按水泵设置 可分为 单式泵 和 复式泵 系统
单式泵水系统 的冷、热水源和负荷侧只用 一组循环水泵，这种水系统不能调节水泵流量，
不能节省水泵输送能量。
复式泵水系统 的冷、热水源和负荷侧分别设置循环水泵，可以实现负荷侧水泵变流量运行，能节省输送能耗，并能适应供水分区
No41
不同压降的需要，系统 总压低。
图 1-2-2所示为单式泵定流量系统和变流量系统 。定流量系统的用户盘管可以用三通阀调节水量以适应室内冷热负荷变化，而又不改变整个系统流量。变流量系统的用户盘管用三通阀调节水流量，同时改变系统流量。
P.C
R
R
R
R
R
图 1-2-2 单式泵定流量和变流量系统 （ P11）
定流量变流量
开关。（用来检查水流方向和控制冷源、水泵的启停）和流量计（检查管内流量）。 控制原理是,当负荷减小时，负荷侧二通阀关小，流量减小，水流经旁通从 A向 B流动（称
,盈,），当旁通管内
通过水流量达到设定
值时，流量开关动作，
通过程控制器，关掉
一台冷（热）水机组
和水泵。
图 1-2-3所示为复式泵系统,在旁通管上设流量
R
R
程序控制器
4 3
图 1-2-3 复式泵系统
1
一次泵
2
二次泵
3,4 流量开关
A B
No43
反之，当负荷增加时，旁通管中水从 B流向 A
（称,亏,），当流量达到设定值时，旁通管上流量开关动作，通过程控制器，启动一台冷
（热）水机组和水泵。
(5)按与大气接触情况 可分为 开式 和 闭式 系统
闭式水系统 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。
No44
1.2.1.2 供暖空调冷热水管网装置
（ 1）膨胀水箱
膨胀水箱的作用来 贮存 冷热水系统水温上升时的膨胀水量。在重力循环上供下回式系统中，它还起着 排气 作用。膨胀水箱的另一个作用是 恒定 系统的压力。
膨胀水箱的膨胀管与水系统管路的连接，在重力循环系统 中,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，无论 在系统不工作或运行时，都是恒定 的。此点因而 也称定压点 。
No45
膨胀水箱的 循环管应接到系统定压点前的
水平回水干管 上
（见图 1-2-4）。该点与定压点之间应保持 1.5~3m的距离。
这样可让少量热水能缓慢地通过循环管和膨胀管 流过水箱,以 防 止箱里的水冻结 ；同时，冬季运行的膨胀水箱图 1-2-4 膨胀水箱与机械循环系统的连接方式
1 23
4
1 膨胀管 2 循环管
3 冷热水机组 4 循环水泵
1.5~3m
定压点
No46
应考虑 保温 。
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。
膨胀水箱的容积，可按下式计算确定：
式中 Vp 膨胀水箱的有效容积，即由信号管到溢管之间的容积,L；
水的体积膨胀系数,?=0.0006L/OC;
VC系统内的水容量,L；
tmax考虑系统内水受热和冷却时水温的最大波动值,OC，一般以 20 OC水温算起。
m axpCV t V
(1-2-1)
No47
（ 2）排气装置
系统的 水被加热 时，会 分离出空气 。在气压力下,1kg水在 5 OC时，水中的含气量超过
30mg,而加到 95 OC时，水中的含气量只有约
3mg,此外，有系统停止运行时，通过 不严密处也会渗入空气 。 充水 后，也会有些 空气残留 在系统内。系统中如积存空气，就会 形成气塞，影响水的正常循环 。
因此 必须设置排除 空气的设备。
排气装置 可以是 手动 的，也可以是 自动 的。
常见的主要 有 集气罐、自动排气阀 和 冷风阀
No48
等几种。
排气装置应设在 系统各环路的 供水管末端的最高处 （见图 1-2-5）在系统运行时,定期开闭阀门 将水中分离来的空气 排除 。
图 1-2-5 集气罐安装位置示意图 (p12)
1
3
4
2
3
4
1卧式集气罐 2立式集气罐 3末端管 4放气管
i=0.003
i=0.003
No49
（ 3）散热器温控阀
散热器温控阀是一种 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，从而保证室温处在设定的温度值上。温控阀 控温范围在
13~28oc之间，控温 误差为?1oc。
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）。 No50
（ 4）分水器、集水器
分水器、集水器 一般是为了 便于连接 通向各个环路的许多并联管道而设置的，也能起到一定程度的 均压 作用，有利于流量分配调节、
维修和操作。 分水器、集水器管径 可按并联接管的总流量通过时的 断面流速为 1.0~1.5m/s
确定 。流量特大时，允许增大，但不宜超过
4m/s。
（ 5）过滤器
过滤器设在 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，污染或堵塞这些设备。但另一方面，过滤器又增大了管路 阻力,随着使用时间的增长，阻力
会增大，需及时检查清洗。
（ 6）阀门
供暖、空调冷热水管用的阀门 与热流水供热管网种类相同 。在热水供热管网中介绍。
（ 7）换热装置
换热器 基本功能 是 从冷、热水中获得冷热量,
但它们同时也是管网系统的 阻力部件 。
No52
1.2.2 热水集中供热管网形式与装置
（ P12）
1.2.2.1 热水集中供热管网形式
目前国内以 区域锅炉房为热源 的热水供热系统，其 供暖建筑面积 一般 为数万至数十万平方米,个别系统 甚至超过百万平方米 。
以热电厂为热源或具有几个热源的 大型热水供热系统,其供暖建筑面积 可高达数百平方米。
No53
图 1-2-6 是一个 供热范围较小 的热网系统图
管网采用 枝状连接,热网供水从热源 主干线 2，
支干线 3,用户支线 4送到各热用户的引入口处，网路 回水 从各用户 沿相同线路返回 热源。
图 1-2-6 枝状管网（ P13）
1 4
3
2
5
1 热源 2 主干线 3 支干线 4 用户支线
No54
枝状管网 简单,供热管道的 直径 距热源越远而
逐渐减小，基建投资小,运行管理简便 。 但 枝状管网 不具后备 供热的性能。当供热管网某处发生故障时，在 故障点以后 的热用户都 将停止供热 。
为了 缩小事故 的影响范围和迅速消除故障，在与干管相连接的管路 分支处,及在与分支管路相连接的较长的用户支管处，均应 设阀门 。
近年来出现的 多热源联合供热 系统，主要有 两种热源组合方式,
No55
1）热电厂与区域锅炉房联合供热；
2）几个热电厂联合供热。
图 1-2-7是由几个 热电厂 和一些区域 锅炉房 组成的多热源系统示意图。
图 1-2-7 多热源供热系统的环状管网示意图
4
1
2
1
5
6
3
1 热电厂
2 区域锅炉房
3 环状管网
4 支干线
5 分支干线
6 热力站
No56
热网系统图的特点 是网路的输配干线呈环状，
支干线 4从环状网 3分出，再到各热力站
6。环状管网的最大优点是具有很高的后备能力。当输配干线某处出现事故时，
可以切除故障段后，通过环状管网由另一方向保证供热。
环状管网 与枝状管网相比,投资增大，
运行管理更为复杂,要求 较高的自动控制措施 。
No57
1.2.2.2 热水集中供热管网用户连接方式与装置
热水供热系统有 两种形式,闭式系统 和 开路系统 。
闭路系统,热网的循环水仅作为热媒，供给用户热量而不从热网中取出使用。
开式系统,热网的循环水部分地或全部地从热网取出，直接用于热用户。
这里重点 介绍闭式系统 与用户的连接方式。
图 1-2-8（ P14或 No60） 所示为 双管制的闭合式热水供热系统 示意图。热水沿热网 供水管输送到 各个热用户，在热用户系统的用热设备内放出 热量后,沿热网 回水管返回 热源。双管闭式热水供热系统是我国 目前最广泛 应用的热水供热系统。 No58
下面分别介绍 闭式热水供热系统热网与
供暖、通风、热水供应等热用户的连接方式。
（ 1） 供暖系统 热用户与热水网路的连接方式可 分为直接连接 和 间接连接 两种方式,
直接连接,用户系统直接连接于热水网路上。
热水网路的水力工况（压力和流量状况）和热力工况与供暖用户有着密切的联系。
间接连接,在供暖系统热用户设置表面式水 -水换热器（或在热力站处设置担负该区供暖热负荷的表面式水 -水换热器），用户系 统与热水网路被表面式水 -水换热器隔离，形成两个
No59
独立的系统。用户与网路之间的水力工况
互不影响。
图 1-2-8 双管闭式热水供热系统示意图
A
B
10膨胀水箱
1
5散热器
3补给水泵
4补给水压力调节器
2网路循环水泵
6水射器
7混合水泵 8面水 -
水热器
9用户泵加热装置
(a)
无混合直接连接
(b)
水射器直接连接
混合水泵直接连接
(d)
热用户与热网间接连接续图 1-2-8 双管闭式热水供热系统示意图
供暖系统热用户与热水网路的 连接方式,常见的有以下几种方式。
A
B
11空气加热器 × ×
× ×
13水 -水换热器
× ×
14储水箱
× ×
× ×
× ×
15容积式换热器上水
12
温调器上水上水
(e
)
通风热用户与热网连接
(f)无储水箱的连接
(g
)
装上部水箱连接
(h
)
装容积换热器连接回水管供水管
`
A
B
16下部储水箱
× ×
× ×
× ×
× ×
× ×
× ×
18热水供应系统的循环管路续图 1-2-8 双管闭式热水供热系统示意图
17热水供应系统的循环水泵
i 装设下部水箱的的连接方式集气罐回水管供水管
13水 -水换热器
1）无混合装置的直接连接（图 1-2-8a）
热水由热网供水管 直接进入供暖用户,在散热器内放热后，返回 热网回水管去。这种直接连接方式 最简单，造价低 。但这种无混合装置的直接
连接方式只能在 网路的设计供水温度不超
过 供暖系统的最高热媒温度
时方可采用，且用户引入口
处热网的供回水管的 资用压
差大于 供暖系统用户的压力
损失时 才能应用 。 绝大多数
低温热水 系统是 采用 无混合
装置的直接连接方式。
1
3补给水泵
2网路循环水泵加热装置
(a)
无混合直接连接
5散热器
4补给水压力调节器图 1-2-8a
当集中供热系统采用高温水供热，水温超过
2）装水射器的直接连接 （图 1-2-8b）
热网供水管的高温水 进入水射器 6，
在喷嘴处形成很高的流速,动压升
高,静压降低,抽吸回水管的 低温水,并与供水 混合,使进入用户供暖系统的 供水温度低于热网 供水温度，符合用户系统要求。
3）装混合水泵的直接连接 （图 1-2-8c）
当 建筑物用户引入口处，热水网路的 供、回水压差较小,不能满足水射器正常工作所需的压差,或 设集中泵站将高温水转为低温水，
向 多幢或街区 建筑物供暖时,可采用 混合水泵的直接连接方式。
7混合水泵
混合水泵直接连接
来自热网供水管的高温水，在用户入口或热力站处，与 混合水泵 7抽引 的用户或街区网路 回水混合,降低温度后,再进入用户供暖系统。为防止混合水泵扬程高于热网供回水管的压差，而将热网回水抽入热网供水管内，在热网 供水管入口处应装止回阀，通过调节混合 水泵
的阀门和热网供、回水管进出口处的阀门开启度,可 以在 较大范围内调节 用户供热系统的供水温度和流量。
在热力站处 设置混合水泵 的连接方式,可以
适当地集中管理 。但混合水泵连接方式的 造价 比采用水喷射器的方式 高,运行中 需要经常维护 并 消耗电能 。
4）间接连接（图 1-2-8d）
间接连接系统的工作方式如下：热网供水管的热水进入设置在建筑物用户引入口或热力站的表面式水 -水换热器 8内，通过换热器的表面将热能传递给 供暖系统的循环水,冷却后的回水返回 热网回水管去。
间接连接方式需要在建筑物用户入口处或热力站内设置表面式水 -水换热器和供暖系统热用户的循环水泵等 设备,造价 比上述直接连接高得多 。循环 水泵 需经常 维护,并 消耗电能,
运行费用增加。
我国 城市集中供热系统、供暖系统热用户
与热水网路的连接,多年 来主要采用 直接连接 方式。 只有 在热水网路与热用户的 压力状况不适应时才采用间接 连接方式。 如 热网回水在用户入口处的压力超过该用户散热器的承受能力，或 高层建筑 采用直接连接，影响到整个热水网路压力升高时就得采用间接连接方式。
采用 直接连接,由于 热用户系统漏损水量大,
造成 热源水处理量增大,影响供热系统的供热能力和经济性。采用 间接连接 方式，虽造价增高,但热源的补水率大大减小,同时热热网的 压力工况和流量工况不受用户的影响,
便于热网运行管理。
对于 小型 热水供热系统，特别是低温水供热系统,直接连接仍是最主要 的形式。
（ 2） 通风系统 热用户与热水网路的连接
由于通风系统中加热空气的设备
能承受较高压力,并 对热媒参数
无严格限制,因此 通风用热设
备 11（如空气加热器等）与热网
的连接，通常 都采用最简单的连
接形式,如图 1-2-8e所示。
11空气加热器
(e)
通风热用户与热网连接回水管供水管
（ 3） 热水供应 用户与热网的连接方式
在 闭式 热水供热系统中,热网的循环水仅作热媒,供给热 用户热水，而不从热网中取出使用。因此，热水供应热用户与热网的连接必须 通过表面式水 -水换热器 。根据用户热水供应系统中是否设置储水箱及其设置位置的不同,连接方式有 如下几种主要形式。
1） 无储水箱 的连接方式（图 1-2-8f）；
2）装设 上部储水箱 的连接方式（图 1-2-8g）；
3）装设 容积式换热器 的连接方式（图 1-2-8h）
A
B
11空气加热器 × ×
× ×
13水 -水换热器
× ×
14储水箱
× ×
× ×
× ×
15容积式换热器上水
12
温调器上水上水
(f)无储水箱的连接
(g
)
装上部水箱连接
(h
)
装容积换热器连接回水管供水管图 1-2-8 （ f）（ g）（ h）
4）装设 下部储水箱 的连接方式（图 1-2-8i）。
A
B
16下部储水箱
× ×
× ×
× ×
× ×
× ×
× ×
18热水供应系统的循环管路续图 1-2-8 i 装设下部水箱的的连接方式
17热水供应系统的循环水泵集气罐回水管供水管
13水 -水换热器
（ 4）闭式双级 串联 和 混联 连接的热水供热系统
在 热水供热 系统中，各种 热用户 （供暖、
通风热水供应）通常都是 并联 连接在 热水网路上 。热水供热系统中的 网路循环水量应等于各用户 所需 水量之和 。热水供热 用户所需水量 与网路的 连接方式有关 。
为了 减少 热水供应热负荷所需的网路循环水量，可采用 供暖系统与热水供应串联或混联 连接方式。（图 1-2-9）
No73
图 1-2-9（ a）是一个闭式双级串联连接方式。
`
网路供水热水供应回水
1级 热水供应水加热器
4流量调节器水温调节器
3
上水
2级 热水供应水加热器流量调节器
5
供暖
通过第 2级加热器 2，将水加热到所需温度。经过第
2级加热器放热后的网路供水，再进入供暖系统中。
为了稳定供暖系统的水力工况，在供水管上安装 流量调节器 4,控制用户系统的流量 。
热水供应 系统的用水首先由 串联在网路 回水管 上的水加热器 （ 1级加热器）
1加热 。如经过第 1级加热后，热水供应水温仍低于所要求的温度，则通过水温调节器 3将阀门打开，
进一步利用网路中的高温水
No74
图 1-2-9（ a）
图 1-2-9 （ b）混联连接方式
No75
8流量调节
6加热器
10供暖系统循环水泵
11热水供应系统循环水泵热水供应网路回水水加热器
7
9
供暖热用户系统上水
12膨胀水箱网路供水于图 -2-9(a).热水供应交换器 6
的 终热段 6b
（相当于 1-2-
9[a]的 II级加热器）的热网供水，
并不进入供暖系统，而与热水供暖系统的热网回水相
热网供水 分别进入 热水供应和供暖系统的 热交换器 6和 7中（通常采用板式热交换器）。
上水同样采用 两级加热,但加热方法不同于
图 1-2-9（ b）是一个混联连接的图式 。
6a
6b
混合，进入热水供应热交换器的 预热段 6a
（ 相当于 1-2-9（ a）的 I级加热器 ），将上水预热 。上水最后通过热交换器 6的 终热段 6b，
被 加热到热水供应 所要求的 水温 。根据热水供应的供水温度和供暖系统保证的室温，调节各自热交换器的热网供水 阀门的开启度，
控制进入热交换器的网路水流量。
No76
由于 采用了串联或混连连接 方式，利用了
供暖系统回水的部分热量 预热上水,可 减少网路的总计算循环水量,适宜用在热水供应负荷较大的城市供热系统上。图 1-2-9（ b）的图式，
除了采用混联的连接方式外,供暖热用户与热水网路采用了间接连接 。这种全部热用户（供暖、热水供应、通风空调等）与热水网路均采用间接连接的方式，使用户系统与热水网路的水力工况完全隔开,便于管理。
No77
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。 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,
No78
（ 1）无储水箱的连接方式 （图 1-2-10a）
热水直接从网路的、回水管取出，通过混合三通 4后的水温可由温度调节器 3来控制。为了防止网路供水管的热水直接流入回水管，
回水管上设止回阀 6。
由于直接取水，因此网路供、回水管的压力都必须大于 热水供应用户系统的水静压力、管路阻力以及取水栓 5自由水头的总和。
No79
× ×
× ×
3
温调器回水管供水管
5取水栓
4 混合三通
1进水阀 2
6止回阀图 1-2-10 开式热水供热系统
（ a）
这种连接方式常用于浴室、洗衣房和用水量很大的工业厂房中。
网路供水和回水先在混合三通中混合，然后送到上部储水箱 7，
热水再沿配水管送到各取水栓。
（ 2）装设上部水箱的连接方式
No80
× ×
× ×5取水栓回水管供水管
4 混合三通
1进水阀 2
图 1-2-10 (b)开式热水供热系统
（ b）
3温调器
（ 3）与上水混合的连接方式 （图 1-2-10c） 。
热水供应用户的用水量很大，
建筑物中（如浴室、洗衣房等）
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时，则可采用这种连接方式。
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,
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回阀，以防止网路水流入上水管路。
× ×
× ×
3
温调器回水管供水管
5取水栓
4 混合三通
1进水阀上水图 1-2-10 开式热水供热系统
（ c）
No81
止回阀如 上水压力高于热网 供水管压力时，在 上水管上安装减压阀 。
1.1.2.3 集中供热管网的附件
供热管网附件 主要有 管件（三通、弯头等）,
阀门、补偿器、支座和放气、放水、疏水、除污等装置 。详见 P17~18，请自阅。
1.2.3 建筑给水管网形式
1.2.4 高层建筑液体输配管网的特点
（在“建筑给水排水”中已学过,P18~29 略）
1.3 相变流或多相流管网形式与装置（略，
P29~40，可自阅）
No82
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：
22
12
1 2 1 2 1 222j a j
vvp g H H p P
(2-1-1)
H2
H11
2
No83
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 。
21ag H H
2
1
2
v?
2
2
2
v?
a
No84
若 1,2断面分别在管道的进口处和出口处，
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
2
2 1 1 22a
vg H H P
(2-1-2)
No85
1
1
2 2
H2
H1
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 2流出。
断面 1?断面 D的能量方程式为：
22
1 1 2
1 1 1 2 122
D
j a jD D
vvp g H H p P
(2-1-3)
1 2
D
1?a?2
H2
H1
H2
V2V1
1D
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
22
1 2 2
2 2 1 2 222
D
jD a j D
vvp g H H p P
(2-1-4)
1 DP 2DP
22
2 2 1 1
1 2 2 1 1 222
vvg H H P
(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
方程式为
其中?pL是流过闭式循
环管道的能量损失，
1 2 2 1 Lg H H P(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：1 2 2 1
0g H H
22
12
1 2 1 222jj
vvp p P
(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等于下游断面的全压，即
2
2jq
vpp
1 2 1 2qqp p P
(2-1-8)
1 1 2 2qqp P p
(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”.
22
21
1 1 2 222jj
vv
p P p
(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，
1 2 2 1 1 2q q ap p g H H P(2-1-11)
12P
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<H1 ）。反之,管内气体密度大时,位压驱动气体 向下流动,阻挡向上流动。在闭式循环管路内，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。
若压力 驱动的流动方向 与位压一致,
则二者综合作用 加强 管内气体流动，若驱动方向相反，则由绝对值大者决定管流方向；
绝对值小者实际上成为加,流动阻力,。
如空调建筑装有排气风机的卫生间排气竖井，
冬季在位压的辅助作用下，排气能力明显
12qqpp?
No93
加强，夏季排气风机除克服竖井的阻力外，
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 。
No94
2.2.1 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 随流程变化时，
式中,?为摩阻力系数,为管段长度,m；
Rs为管道水力半径,m； Rm为管道 单位长度摩阻力，又称为比阻,Pa/m。
2
42ml sl
v
p d l
R
2
42m l ms
v
p l R l
R
（ 2-2-1）
l
No95
f为管道过流断面面积,m2.
当管网压力变化使气体密度?的变化不能忽略时，需要引入气态方程和连续方程组成联合方程组；
在等断面管道、等温流动条件下，求解此联合方程组得：
s
fR
2
42
s
dp v
dl R
p Z R T
vF
常数
No96
得：
式中,p1,p2分别为 1,2断面的绝对压力，
Pa； L0为管道 流量,Nm3/s;
分别为气体在标准状态下的密度、压力、绝对温度和压缩因子； 为断面 1,2间的管道长度,m。
对于接近于 0C的常温、压力不太大的
（?0.8MPa）圆形管道，可近似取 T/T0=1；
Z/Z0=1.
2
22 0
1 2 0 05
00
1,6 2
4 s
L TZp p Z p l
TZR
（ 2-2-1?）
0 0 0 0,,p T Z? 和
l
No97
(2-2-1?)简化为,
`
低压（?0.005MPa）管道，近似取 p1+p2=2p0。
(2-2-1’)可进步简化为
2
22 0
1 2 0 051,6 2
L
p p p l
d
（ 2-2-1“）
221 2 1 2 1 2 1 2 02p p p p p p p p
2
0
1 2 05
0
0,8 1
L T
pl
dT
（ 2-2-1“?）
No98
以上公式表明，必须注意正确选择适合管
流特征 摩擦阻力计算公式。确定计算公式后，需计算摩擦阻力系数?。是管流雷诺数 Re和管道相对粗糙度的函数。
式中 K为管道材料的绝对粗糙度。大量
实验荻得不同流态下，（ 2-2-2）式的具体数学关系：
Re,Kf
d
（ 2-2-2）
No99
在层流区：
`
当 2000<Re<4000时称为临界区或临界过度区：
紊流区包括水力光滑区、过渡区（又称紊流过渡区）和阻力平方区：
工程中，还常采用适合于一定管材，一定阻力区的专用公式：
64
Re
（ 2-2-2a）
30,0 0 2 5 Re （ 2-2-2b）
1 2,5 12 l g
3,7 1 Re
K
d
（ 2-2-2c）
No100
1.阿里特苏里公式：
2.谢维列夫公式对于新钢管：
水力光滑区过渡区（ ）
0,2 568
0,1 1
Re
K
d
（ 2-2-2d）
12 0,2 2 6
0,2 5
ReKK
（ 2-2-2e）
0,2 2 6
6
12 0,2 2 6
0,2 3 1,9 1 0KK
dV
（ 2-2-2f）
62,7 1 0V
No101
对于新铸铁管：
水力光滑管（ ）
过渡区（ ）
阻力平方区（ ）
60,1 7 6 1 0V
1 0,2 8 4
0,7 7
ReK
（ 2-2-2h）
62,7 1 0V
62,7 1 0V
0,2 8 4
6
1 0,2 8 4
0,7 5 0,5 5 1 0
Re
K
V
（ 2-2-2i）
1 0,2 8 4
0,0 1 3 4K
d
（ 2-2-2j）
No102
上述诸式：
K1---考虑实验室和实际安装管道的条件不同的系数，取 K1=1.15；
K2---考虑由于焊接接头而使阻力增加的系数，
取 K2=1.18。
谢维列夫建议的适用铸铁管紊流三个区的综合公式为：
根据新铸铁管的实际资料，上式可写成：
11
Re
m
mmAB
d
0,28 411
0,28 47
0,28 4 0,28 40.0 12 5 0.7 5 2.0 89 10 0.3 63 3
R e R edd
（ 2-2-2k）
No103
有明显差别,雷诺数范围不相同。这就造成同一基本原理下,不能用统一的计算公式 或图表 计算各种流体输配管网的摩擦阻力。因此必须特别 注意各公式和计算图表的使用条件和修正方法 。
2.2.2 局部阻力计算
局部阻力按下式计算：
实际工程中，各种流体输配管网的 流动状态
2
2
Vp （ 2-2-3）
No104
式中,?为局部阻力系数。
局部阻力系数一般实验方法确定 。
实际工程中，管件、部件或设备处的流动，
通常都处于自模区，局部阻力系数 只取决于 管件部件或设备流动通道的 几何参数,一般不考虑相对粗糙度和雷诺数的影响。
No105
2.2.3 常用的水力计算方法
流体输配管网水力计算的常用方法有 假定流速法,压损平均法 和 静压复得法 等，
目前 常用的是假定流速法 。
假定流速法 的 特点 是,先 按技术经济要求 选定管内流速,再 结合所需输送的流量，
确定管道断面尺寸,进而 计算管道阻力 。
No106
压损平均法 的 特点 是，将 已知总作用水头,按
管道长度平均分配给每一管段,以此 确定管段阻力,再根据 每一管段的 流量确定管道断面尺寸 。当管道系统所用的动力设备型号已定，或对分支管路进行阻力平衡计算，此法较为简便。
环状管网水力计算常用此法。
静压复得法 的 特点 是，利用管道分段，改变管道 断面尺寸，降低流速，克服管段阻力，重新获得静压。
不论采用何种方法，水力计算必须完成管网系统和设备的布置，确定管材，确定各个接受流量的管网末端的位置和所需分配的流量。
No107
然后循着各种方法所要求的步骤进行计算。
以下是 假定流速法的 基本步骤,
（ 1） 绘制管网轴测图,对各 管段 进行 编号,
标出长度和流量。
（ 2）合理 确定管内流体流速 。
（ 3）根据各管段流量和确定的流速,确定各各部管段的断面尺寸 。
（ 4） 计算各管段的阻力
（ 5） 平衡并联管路 （使各并联管路的计算阻力相等）。这是保证流量按要求分配的关键。
No108
若并联管路计算阻力不相等，在实际运行时，
管网会自动调整各并联管路流量，使并联管路的实际流动阻力相等。这时各并联管路的流量不是要求的流量。
（ 6） 计算管网的总阻力,求取管网特性曲线。
（ 7）根据管网特性曲线，所要求输送的总流量以及所输送流体的种类、性质等诸因素，
综合考虑为管网匹配动力设备（风机、水泵等）,确定动力设备所需的参数。
管网阻力计算和特性曲线的求取,水力计算的主体，对不同流体输配管网水力计算虽有
No109
区别，但都是水力计算的重点所在，因而是
水力计算的学习重点 。水力计算的 另重点是管网动力设备的匹配,在第 7章专门分析讨论。
水力计算中，各种计算公式和基础数据的选取，
应遵循相关 规范、标准的规定,没有规定的，
则可从相关设计手册和资料中查取。
2.3 气体输配管网水力计算
以通风空调工程的输配管网为例，学习开式枝状气体输配管网水力计算的具体方法。第 2.2
节中列出了水力计算的 7个步骤，这里介绍到第 6步，求取管网特性曲线为止。第 7步匹配动力设备（风机）在第 7章学习。
No110
计算之前，需先完成空气输配管网的布置，
包括系统划分；管道 布置、设备和各送排风点位置的确定；各送风点要求的风量和要求各管段的风量也得一一确定。
完成上述前期准备工作之后，方可按假定流速法的基本步骤进行水力计算。
2.3.1.1 管内流速和管道断面尺寸
（ 1）绘制风管系统轴测图
绘制风管系统轴测图，并划分好管段，对各管段进行编号，标注长度和风量。
No112
通常按流量和断面变化划分管段，一条管段
内流量和管段断面不变,流量和断面二者之一或二者同时发生变化之处是管段的起点或终点 。管段长度按管段的中心线长度计算，
不扣除管件（如三通、弯头）本身的长度。
（ 2）确定管内流速
管内的流速对通风、空调系统的经济性有较大影响，对系统的技术条件也有影响。 流速高,风管断面小，占用的空间小，材料耗用少，建造费用小；但系统阻力大，动力消耗大，运行费用增 加，且增加噪声。若气流中
No112
含有粉尘等，会增加设备和管道 的磨损。
反之,流速低,阻力小，动力消耗少；但是风管断面大，材料和建造费用大，风管占用的空间也增大。流速过低会使粉尘沉积而堵塞管道。因此，
必须通过全面的技术经济比较选定合理的流速。根据经验总结，风管内的空气流速可按表 2-3-1、表 2-3-2确定。若输送的是含尘气流，
流速不应低于表 2-3-3所列的值。
No113
一般通风系统中常用的空气流速（ m/s)表 2-3-1
`建筑类别 动力类别及风管材料 干管 支管 室内进风口 室内回风口 新鲜空气入口工业建筑机械通风薄钢板
6~
14
2~8 1.5~3.5 2.5~3.5 5.5~6.5
机械通风混凝土、砖
4~
12
2~6 1.5~3.0 2.0~3.0 5~6
民用及工业辅助建筑自然通风 0.5
~1.
0
0.5~
0.7
0.2~1.0
机械通风 5~
8
2~5 2~4
表 2-3-2（空调）表 2-3-3（含尘）见 P48请自阅
（ 3）确定各管段的断面尺寸，计算摩擦阻力和局部阻力
根据风管的风量和选择的流速初步确定风管断面尺寸，并适当调整使其符合通风管道统一规格。然后，按调整好的断面尺寸计算管内实际流速。
2.3.1.2 风管摩擦阻力计算
按管内实际流速计算阻力。阻力计算应从最不利环路（即最长、局部阻力件最多的环路）
开始。
No115
通风空调管道中，气流大多属于紊流光滑区到
粗糙区之间的过渡区 。可用（ 2-3-1）式 计算摩擦阻力系数，再用（ 2-3-2）计算比摩阻 Rm。
式中 K---风管内壁粗糙,mm;
D---风管直径,mm.
可根据公式（ 2-3-1）和（ 2-3-2）制成的计算图表或线算图，可供计算管道阻力时使用。
1 2,5 12 l g
3,7 1 Re
K
d
（ 2-3-1）
2
2m
VR
D
（ 2-3-2）
No116
只要已知流量、管径、流速、阻力四个参数
中的任意两个，即可利用该图求得其余两个参数。该图是按过渡区的?值，在压力
B0=101.3kPa、温度 t0=200C、空气密度
0=1.24kg/m3、运动粘度?=15.06× 10-6m2/s、
壁粗糙度 K=0.15mm、圆形风管、气流与管壁间无热量交换等条件下得的。当实际条件与上述不符时，应进行修正。
（ 1）密度和粘度的修正
0,9 1 0,10 0 0mmRR Pa/m
（ 2-3-3）
No117
式中
Rm---实际的单位长度摩擦阻力,Pa/m；
Rm0---图上查出的单位长度摩擦阻力,Pa/m；
---实际的空气密度,kg/m3;
---实际的空气运动粘度,m2/s。
（ 2）空气温度,大气压力和热交换修正
式中 Kt----温度修正系数；
KB---大气压力修正系数；
KB---热交换修正系数。
0m t B H mR K K K R? Pa/m (2-3-4)
0,8 2 5
2 7 3 2 0
273t
K
t
(2-3-5)
No118
式中 t----实际的空气温度,oc.
式中 B----实际的大气压力,kPa。
T---气流绝对温度,K；
Tb---管壁绝对温度,K。
0,91 0 1,3BKB?
2
2
1
H
b
K
T
T
(2-3-7)
(2-3-6)
No119
（ 3）管壁粗糙度的修正
在通风空调正程中，常采用不同材料制作风管，各种材料的粗糙度 K见表 2-3-4。
当风管管壁的粗糙度 K?0.15mm时，可先由图查 Rm0，再近似按下式修正。
Kt—管壁粗糙度修正系数；
K---管壁粗糙度,mm。
V---管内空气流速,m/s。
0m t mR K RPa/m
0,2 5tK K V?
(2-3-8)
(2-3-9)
No120
矩形风管摩阻 按当量直径计算单位长度摩擦
阻力。分 流速当量直径 和 流量当量直径 两种。
1）流速当量直径
假设某一 圆形风管 中的空气与 矩形风管 中的空气 流速相等,并且两者的 单位长度摩阻力也相等,则该 圆管的 直径就称为流速当量直径,以 DV表示。据此定义可推得为：
No121
2
V
abD
ab
(2-3-10)
根据矩形风管的流速当量直径 Dv和实际流速
V，由图 2-3-1查得的 R
m即为矩形风管的单位长度摩擦阻力。
[例 ] 有一表面光滑的砖砌风道（ K=3mm），
横断面尺寸为 500mm× 400mm,流量
L=1m3/s(3600m3/h)，求单位长度摩阻力。
[解 2-1] 矩道风道内空气流速
No122
1 5/
0,5 0,4
LV m s
ab
2 2 5 0 0 4 0 0 444
5 0 0 4 0 0V
abD m m
ab
由 V=5m/s,Dv=444mm查图 2-3-1(P51)得
Rm0=0.62Pa/m
粗糙度修正系数
0.25
0.25
0
3 5 1.96
1.96 0.62
1.22 /
t
m t m
K K V
R K R
Pa m
No123
200
1.0
0.01
0.1 1000.62 Rm(Pa/m)
空气量
m3
/s
图 2-3-1(P51)
2)流量当量直径
设某一圆形风管中的流量与矩形风管的 流量相等,并且 单位长度摩擦阻力也相等,则该圆管的直径就称为矩形风管的 流量当量当量直径,以 DL表示。根据推导，流量当量直径可近似按下式计算：
以流量当量直径 DL和矩形风管的流量 L，查图 2-3-1所得的单位长度的摩擦阻力 Rm，即为矩形风管的单位长度的摩擦阻力。
0,6 2 5
0,2 51,3L
ab
D
ab
(2-3-11)
No124
由 L=1m3/S、
DL=487mm查图 2-3-1得
Rm0=0.61Pa/m
Rm=1.96× 0.61=1.2
Pa/m
[例 2-2] [例 2-1]改用流量当量直径求矩形风管
单位长度摩擦阻力。
[解 ] 矩形风道的流量当量直径
0,6 2 5
0,2 5
0,6 2 5
0,2 5
1,3
0,4 0,5
1,3
0,4 0,5
0,4 8 7
L
ab
D
ab
m
No125
0.01
1.0
200200
1.0
0.01
0.1 1000.61 RmPa/m
空气量
m3
/s
2.3.1.3 风管局部阻力计算
首先确定局部阻力系数? 和它对应的特征速度 V,然后代入（ 2-2-3）式计算局部阻力。
各种局部阻力系数?通常查设计手册等确定。
各种设备的局部阻力或局部阻力系数，由设备生产厂提供。
各管段摩擦阻力和局部阻力之和即为该管段的阻力。各管段阻力计算完成后，应进行并联管路的阻力平衡，以保证实际流量分配满足要求。
No126
2.3.1.4 并联管路的阻力平衡
为了保证各管路达到预期的风量，使并联支管的计算阻力相等，称为并联管路阻力平衡。对一般的通风系统，两支管的计算阻力差应不超过 15%；含尘风管应不超过 10%。若过上述规定，采用下述方法进行阻力平衡。
（ 1）调整支管管径
这种方法通过改变支管管径来调整支管阻力，
达到阻力平衡。调整后的管径按下式计算：
0.225
'
'
pDD
p
(2-3-12)
No127
式中 D?----调整后的管径；
D---原设计的管径,mm;
p---原设计的支管阻力,Pa;
p?---要求达到的支管阻力,Pa。
应当指出,采用本方法时,不宜改变三通支管直径,可在三通支管上 先增设一节渐扩（缩）管,
以免引起三通局部阻力的变化。
（ 2）阀门调节
通过 改变阀门开度，调节阀门阻力,从理论上讲是最简单易行的方法。但对一个多支管的通风的空调管网，是一项 复杂 的技术工作。
必须进行 反复调整、测试 才能实现预期的流量分配。 No128
2.3.1.5 计算系统的总阻力和获得管网特性曲线
最不利环路所有串联管段阻力（包括设备）
之和，即为管网系统的总阻力?p。管网的特性曲线为：
p=SQ2
式中 S---管网阻抗,kg/s7;
Q---管网总流量,m3/s。
管网阻抗 与 管网 几何尺寸 及管网 中的摩擦阻力系数，局部阻力系数，流体密度有关 。当这些因素不变时，管网阻抗 S为常数。根据计算的
(2-3-13)
No129
的管网总阻力和要求的总风量 Q，即可用
式（ 2-3-14）计算管网阻抗，获得管网特性曲线。
不计算管段阻力和管网总阻力，而先计算各管段阻抗，再按如下串联管路的阻抗关系计算管网阻抗，也可获得管网特性曲线。
管段 i:
2
PS
Q
(2-3-14)
22
1
8 i
i
i
d
S
d
(2-3-15)
No130
串联管路：
`
并联管路：
上述公式表明，管网中任一管段的有关参数变化，都会引起整个管网特性曲线的变化，从而改变管网总流量和管段的流量分配，这决定了管网调整的复杂性。进一步从理论上可以证明，
iSS
(2-3-16)
11
22
1
i
i
SS
SS
1
即
(2-3-17)
No131
管网设计时不作好阻力平衡，完全依靠阀门
调节流量的作法难以奏效，尤其是并联管路较多的管网。
获得管网特性曲线后即可结合动力设备（风机）的性能曲线匹配动力设备，具体匹配方法在第 7章介绍。
2.3.1.6 计算例题
[例 2-3] 图 2-3-2所示的通风除尘管网。风管用钢板制作，输
送含有轻矿物粉尘的空气，气体温度为常温。
除尘器阻力?Pc=1200Pa。对该管网进行水力
No132
计算，获得管网特性曲线。
图
1
L=11m
2
3
L=6m
L=3m 5L=4m
L=6m
4
7
L=6m
6
L=8m
圆形伞形罩
1500m3/s
4000m3/s
800m3/s
风机除尘器图 2-3-2 通风除尘系统的系统图
No133
[解 ]：
1.对各管段进行编号，标出管段长度和风点的排风量。
2.选定最不利环路，本系统选择 1-3-5-除尘器 -
6-风机 -7为最利环路。
3.根据各管段的风量及选定的流速，确定最不利环路各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。
根据表 2-2-3输送含有轻矿物粉尘的空气时，
风管内最小风速为，垂直风管 12m/s、水平风管 14m/s.
No134
考虑到除尘器及风管漏风，取 5%的漏风
系数，管段 6及 7的计算量为
6300× 1.05=6615m3/h.
管段 1
有水平风管，初定流速为 14m/s。根据
Q1=1500m/h(0.42m3/s),V1=14m/s所选管径按通风管道 统一规格调整为
D1=200mm：实际流速 V1=13.4m3/S;由图 2-3-1
查得,Rml=12.5Pa/m。
同理可查得管段 3,5,6,7的管径及比摩阻，
具体结果见表 2-3-5。
4.确定管段 2,4的管径及单位长度摩擦力，
No135
见表 2-3-5。
5.从阻力手册、暖通设计手册等资料查各管段的局部阻力系数。
（ 1）管段 1
设备密闭罩?=1.0（对应接管动压）
900 弯头（ R/D=1.5）一个?=0.17
直流三通（ 1?3）（见图 2-3-3）根据
F1+F2=F3，
=300,F2/F3=
(140/240)2=0.340
Q2/Q3=800/2300=0.384,
查得?13=0.20
V1,F1 V3,F3
V2,F2
图 2-3-3合流三通
No136
=1.0+0.17+0.20=1.37
（ 2）管段 2
圆形伞形罩?=600,?3=0.09
90o弯头（ R/D=1.5） 1个,?=0.17
60o弯头（ R/D=1.5） 1个,?=0.14
合流三通（ 2?3）（见图 2-3-3）?23=0.20
=0.09+0.17+0.14+0.20=0.60
（ 3）管段 3
直流三通（ 3? 5） （见图 2-3-4）根据
F3+F4=F5,?=300,F4/F5=(300/380)2=0.62
Q4/Q5=4000/6300=0.634,查得?35=-0.05
No137
=-0.05
（ 4）管段 4
设备密闭罩?=1.0（对应接管动压）
900 弯头（ R/D=1.5）一个?=0.17
合流三通（ 4?5）（见图 2-3-4）?45=0.24
=1.0+0.17+0.24=1.41
（ 5）管段 5
除尘器进口变径管（渐扩管）
除尘器出口尺寸 300mm× 800mm变径管长度
L=400mm,tan? =0.475,?=25.4o,?=0.10No138
900 弯头（ R/D=1.5） 2个,?=2× 0.17=0.34
风机进口渐扩管
按要求的总风量和估计的管网总阻力先近似选出一台风机，风机进口直径 D0=500mm,变径管长度
L=300mm
F0/F6=(500/420)2=1.41
tan? =0.13,?=7.6o,?=0.03
=0.10+0.34+0.03=0.47
（ 7）管段 7
风机出口渐扩管
风机出口尺寸 410mm× 315mm,D7=420mm
F7/F出 =0.138/0.129)=1.07,0
No139
带扩散管的伞形风帽（ h/D=0.5）
`?=0.60,=0.60
6.计算各管段的沿程摩擦阻力局部阻力。计算结果见表 2-3-5。
7.对并联管段进行阻力平衡
（ 1）汇合点 A
1 285 apP 2 181.6 apP
12
1
285 181,6 36,3% 10%
285
pp
p
No140
为使管段 1,2达到阻力平衡，改变管段 2的管径，
增大其阻力。根据公式（ 2-3-12）
根据通风管道统一规格，取
仍不平衡，只好取,在运行时再辅以阀门调节，消除平衡。
0,2 2 5 0,2 2 5
2
22
2
1 8 1,6' 1 4 0 1 2 6,5
' 2 8 5
pD D m m
p
2 '' 130D mm?
12
1
'' 285 252,4 12.1% 10%
285
pp
p
2 130D m m?
No141
（ 1）汇合点 B
`
为使阻力平衡，改变管段 4的管径通风管道统一规格中没有此规格，但管段 4长，
按 制作，使 1,3处于平衡。
13 2 8 5 5 4 3 3 9 ap p P
4 2 9 2,7 apP
1 3 4
13
3 3 9 2 9 2,7 1 3,7 % 1 0 %
339
p p p
pp
0,2 2 5
4
2 9 2,7' 3 0 0 2 9 0
339
D m m
4 290D m m?
No142
8.计算系统总阻力，获得管网特性曲线
`
管网特性曲线为
2 8 5 5 4 1 1 2,9 6 7,9 9 9,7 1 2 0 0 1 8 1 9,6
mlp R l p
Pa
7
22
1820 53 8 /
1,84
pS k g m
Q
2538p Q P a
No143
2.3.1.7 均匀送风管设计
根据工业与民用建筑的使用要求，通风和空调系统的风管，有时需要把等量的空气沿风管侧壁的成排孔口或短管均匀送出。这种均匀送风方式可使送风房间得到均匀的空气分布，而且风管的制作简单、材料节约，因此，
均匀送风管道在车间、会堂、冷库和气幕装置中广泛应用。
均匀送风管道的计算方法很多，下面介绍近似计算方法。
No144
（ 1）均匀送风管道的设计原理
空气在风管内的流动时，其静垂直作用于管壁。如果在风管的侧壁开孔，由于孔口内外存在静压差，空气会垂直于管壁的方向从孔口流出。静压差产生的流速 Vj为：
空气在风内的流为：
2 j
j
p
V
m/s
2 d
d
pV
m/s
No145
式中：
`
空气从孔口流出时，它的实际流速和出流方向不只取决于静压产生的流速和方向，还受管内流速的影响，如图 2-3-5所示。
jp
dp
风管内空气的静压,Pa
风管内空气的动压,Pa
ff0图 2-3-5 No146
在管内流速的影响下，孔口出流方向盘要发生
偏斜，实际流速为合成速度，可用下列各式计算有关数值：
孔口出流方向：
孔口出流与风管轴线的夹角?（出流角）为
孔口实际流速
t a n jj
dd
Vp
Vp
(2-3-18)
sin
jVV
(2-3-19)
No149
孔口流出风量 L0=3600?fV
式中?---孔口的流量系数；
f---孔口在气流垂直方向上的投影面积,m2,由图 2-3-5可知：
f0---孔口面积,m2。
式（ 2-3-20）可改写为
(2-3-20)
0 sin
jVff
V
00
00
3 6 0 0 sin
3 6 0 0 3 6 0 0 2jj
L f V
f V f p
(2-3-21)
空气在孔口面积上的流速，按定义和式
（ 2-3-21）得：
`
对于断面不变的矩形送（排）风管，采用条缝形风口送（排）风时，风口上的速度分布如图 2-3-6所示。送风管上，从始端到末端管内流量不断减小动压相应下降，静压增大，使条缝口流速不断增大。
分析公式（ 2-3-21） 可以看出，要实现均匀送风，可采用以下措施：
0
0
03600
j
LVV
f
m/s (2-3-22)
No151
1） 送风管断面积 F和孔口面积 f0不变时，管内
静压会不断增大，可根据静变化,在孔口上设置不同的阻体,使不同的孔口具有不同的阻力（即改变流量系数），见图 2-3-7(a)(b)。
2） 孔口面积 f0和?值不变时可 采用锥形风管改变送风管断面积，使管静压基本保持不变见图 2-3-7 (c) 。
3） 送风管断面积 F及孔口?值不变时，可以根据管内静压变化,改变孔口面积 f0,见图 2-
3-7 (d),(e).
4)增大送风管面积 F，减小孔口面积 f0。对于图 2-3-7（ f）所示的条形缝形风口。试验表明，
No152
当 f0/F<0.4时始末端出口流速的相对误差在
10%以内，可近似认为是均匀分布的。
吹出 吸入
图 2-3-6从条缝口吹出和吸入的速度分布
F f0(f)
(c)
(d)
图 2-3-7 实现均匀送风的方式
No153
（ 2）实现均匀送风的基本条件
从公式（ 2-3-21）可以看出，对侧孔面积 f0保持不变的均匀送风管，要使各侧孔的送风量保持相等，必须保证各侧孔的静压 pj和流量系数
相等；要使出口气流尽量保持垂直，即要求出 流角?接近 90o，这势必要求道断面接近无限大。工程上不可能的。通常要求60o。下面分析如何实现上述要求。
1）保持各侧孔静压相等
如图，由能，
若要 则要
1 2
1 1 1 1 12j d j d l lp p p p R p
11jjpp?
11 12d d l lp p R p
No154
这表明，两孔静压相等的条件是两孔间的动压降等于两孔间的阻力。
2）保持各孔流量系数相等
如图 2-3-9，当600,风量比范围内，对于锐边的孔口可近似认为?=0.6=常数。
3）增大出流角?
要保持600，必须
使 pj/pd?3.0
(Vj/Vd?1.73).可在装
孔口处装置垂直于侧
壁的挡板或改用管嘴，
调整出流角?接近 900。
00 0,1 ~ 0,5L L L
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.1 1.00.5
图 2-3-9 0L
No155
（ 3）侧孔送风时的通路（直通部分）局部阻力
系数和侧孔局部阻力系数（或流量系数）
均匀送风管可视为支管长度为零的三通，当空气从侧孔送出时，产生两部分局部阻力，
即直通部分的局部阻力和侧孔出流的局部阻力。
直通的局部阻力系数可由 P59表 2-3-6查出（风量比 0~1时,? =0.15~0.35），表中的?值对应于侧孔前的管内动压。从侧孔或条缝口出流的流量系数可取?=0.6~0.65。
No156
（ 4）均匀送风管道的计算方法
先确定侧孔个数、侧孔间距及每个侧孔的送风量，然后计算出侧孔面积、送风管道直径
（或断面尺寸）及管道 阻力。
[例 2-4]说明了均匀送风管道的计算步骤和方法，请邀请自阅 P59~P61。
No157
2.3.1.8 中低压燃气管网水力计算
室内燃长管网和庭院燃气管网的支管线都属于低管道。庭院燃气管网干线可能是中压管道。
（ 1） 低压燃气管道摩擦阻力计算公式 及计算表
根据我国,城市燃气设计规范,（ GB50028-
93） 5.2.4规定，低压燃气管道单位长度的摩擦阻力宜 按下式计算
2
7
5
0
0,6 2 1 0m
LT
R
dT
(2-3-24)
No158
式中 Rm---燃气管道单位长度摩擦阻力,Pa/m；
---燃气管道的摩擦阻力系数；
L---燃气管道的计算流量,Nm3/h;
d---管道内径,mm；
---燃气的密度,kg/Nm3;
T---设计中所采用的燃温度。 K；
T0---基准温度,T0=273.16K.
根据燃气在管道 中不同的运动状态，摩擦阻力系数按下列各式计算：
No159
层流状态,Re?2100
`临界状态,Re=2100~3500
湍流状态,Re?3500，与管材有关，
1）钢管
2)铸铁管
6 4 Re
(2-3-25)
5
R e 2 1 0 00,0 3
6 5 R e 1 0
(2-3-26)
0,2 5
68
0,1 1
Re
K
d
0,2 8 4
1
0,1 0 2 2 3 6 5 1 5 8
d
dL
(2-3-27)
(2-3-28)
No160
式中 Re---雷诺数；
---00C和 101.325pa时燃气的运动粘度，
m2/s;
K---管壁内表面的当量绝对粗糙度；对钢管取
0.2mm.
为了简化计算，将计算公式（ 2-3-24） ~（ 2-3-28）
用计算机编制成低压燃气管道单位长度摩阻计算表，其编制条件为：
1）人工煤气：
燃气密度：
运动粘度：
设计温度：
3
62
1.0 /
24.76 10 /
273 15 288
k g N m
ms
TK
No161
2）天然气：
燃气密度：
运动粘度：
设计温度：
对于不同种类的人工煤气，表中查取的单位长度摩擦阻力 Rm0须公式（ 2-3-29）进行校正。
Rm= Rm0
式中
Rm---工作低人工煤气的单位长度摩擦阻力（ Pa/m)
Rm0---计算表中?=1kg/m3时给出的低压人工煤气的单位长度的摩擦阻力 （ Pa/m)
---工作低压人工煤气密度（ kg/Nm3）,
3
62
0,7 3 /
1 4,3 1 0 /
2 7 3 1 5 2 8 8
k g Nm
ms
TK
（ 2-3-29）
No162
(2)中压燃气管道摩擦阻力计算公式及计算表
根据我国,城镇燃气设计规范,（ GB 50028-93)
5.2.5规定，中压燃气管道的单位长度摩擦阻力，宜按下式计算。
式中 p1----燃气管道起点的绝对压力,kPa;
p2----燃气管道起点的绝对压力,kPa;
- --燃气管道的计算长度,km.
22 2
1012
5
0
1,2 7 1 0
pp LT
l d T
（ 2-3-30）
l
No163
根据燃气管道不同材质，其摩擦阻力 系数
可按下列各式计算：
1)钢管
2)铸铁管按（ 2-3-30） ~（ 23-32）用计算机制成中压燃气管道单位长度摩擦阻力计算表，其制表与压燃气管道相同。使用时，根据流量径从表
0,2 5
68
0,1 1
Re
K
d
0,2 8 4
1
0,1 0 2 2 3 6 5 1 5 8
d
dL
(2-3-31)
(2-3-32)
No164
中查出 值，若是人工煤气，用下式
修正：
燃气管道的终点压力为：
0
22
2 12
p
ppR
l
2 2 2 2
2 1 2 1 2
0
p
p p p pR
ll
(2-3-33)
22
21 pp p R l
(kPa) (2-3-34)
No165
[例 2-5] 试作 5层住宅楼一单元的燃气管道的水力计算
每户装双眼灶一台，额定用气量为 1.4Nm3/h;
使用人工煤气，燃气密度为 0.46kg/Nm3,运动粘度为 24.76× 10-6-m2/s.
[解 ]计算按下列程序进行：
1）确定计算流量
画出管道系统图，在系统图上对计算管段进行编号，凡管径变化或流量变化处均应编号。
第 j管道计算流量用下式计算：
j i iL K L N
(2-3-35)
No166
式中
Lj----j管道计算流量,Nm3/h;
K----燃气的同时工作系数，可从燃气工程设计手册查取 ;
Li- -- 第 i种燃具的额定流量,Nm3/h.
Ni---管道担的 I种燃具数目。
计算结果列于表 2-3-7。
`
No167
表 2-3-7 流量计算表
`
管段号
1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 14-
13
13-
12
12-
11
11-6
燃具数 N
1 1 1 2 6 5 8 9 10 1 1 1 2
额定流量
LiNi
1.4 1.4 1.4 2.8 4.2 7.0 11.2 12.6 14 1.4 1.4 1.4 2.8
同时工作系数
K
1 1 1 1 0.85 0.68 0.58 0.55 0.54 1 1 1 1
计算流量
Lj
1.4 1.4 1.4 2.8 3.57 4.76 6.5 6.93 7.56 1.4 1.4 1.4 2.8
No168
2）确定各管段长度，标在图 2-3-11上。
3） 根据计算流量,初步确定流量,并标在系统图上（用户支管最小管径为 DN15）。
4）算出各管段的 局部阻力系数,求出其当量长度,即可得管段的计算长度。
以管段 1~2为例进行以下计算。
局部阻力系数查表 2-3-8。
直角弯头 5个,=2.2
旋塞 1个,?=4
=2.2× 5+4 × 1=15
No169
2-3-11室内燃气管道系统图
`
14
1
2
3
4
5
6
12
11
7
8
9
10?2-3-11室内燃气管道系统图
No170
计算雷诺数 Re
`
计算摩擦阻力系数当量长度管段计算长度
3
26
6
1,4
1 5,7 5 1 0
3600R e 1 2 7 0
1 5,7 5 1 0
2 4,7 6 1 0
4
dV
6 4 R e 0,0 5 0 4
3
2
1 5,7 5 1 01 5 4,7
0,0 5 0 4
dlm?
12 2,5 4,7 7,2lm
No171
5）计算单位管长摩擦阻力（ 2-3-24）式或下式
`
6)管段阻力
7）管段位压,即附加压头按（ 2-1-1）式计算：
10
4
0
10 6
4
1.1 3 10
1.4 273 15
1.1 3 10 24,76 10 0.4 6
15,75 273
3.0 9 /
m
LT
RV
dT
P a m
12 3,0 9 7,2 2 2,2mp R l P a
21
9,8 1,2 0,4 6 1,2 8,7
Hah g H H
Pa
No172
8)管段实际压力损失
`
重复 3-8步，即可计算出各管管径和实际压力损失。其计算结果列于表 2-3-9中（ P66）。
上述计算用燃气管道摩擦阻力计算表更直捷。
各种燃气工程设计手册中都有这类计算表。
求出室内燃气管道的总压降后，与允许的管道阻力比较，若超过允许值，可改变个别管段管径，再次计算。低压管道允许阻力见表 2-3-10。
以上是燃气枝状管网的水力计算，燃气环状管网的计算在第 8章讲述。
2 2,2 8,7 3 0,9Hp h P a
No173
第 1章 流体输配管网形式
公用设备工程，如通风空调、采暖供热、
燃气供应、建筑给水排水等，需要将流体 输送并分配 到各相关设备，或且从各接受点将流体 收集起来输送 到指定点。承担这一切功能的管网系统称为 流体输配管网,它 包括 管道系统、动力系统、调节装置、末端装置 及保证正常工作的 其他附属装置。
1.1 气体输配管网形式与装置
1.1.1 通风空调工程风管形式与装置
No02
1.1.1.1 通风空调工程的空气输配管网形式
1) 通风工程
主要任务,是 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。通风工程通过室内外 空气交换,排除室内的污染空气，将清洁的空气送入室内，使室内空气污染物浓度符合卫生标准，满足生产工艺和人员生活要求。室内外 空气交换 主要由空气输配管网 ---风管系统承担 。
风管系统分类,排风系统 和 送风系统。
No03
排风系统,
基本功能 排除室内的污染空气。
如图 1-1-1，在 风机 4的动力作用下,排风罩 （或排风口） 1将室内污染空气吸入，
经 管道 2送入 净化设备 3，经净化
处理达到规定的排放
标准后，通过
风帽 5排到
室外大气
中。 4 风机
3
净化设备
1 排风罩
5 风帽
1 排风罩图 1-1-1 排风系统
2 风管室内空气室外大气
No04
送风系统 的基本功能是将 清洁空气送入室内。
如图 1-1-2，在 风机 3的动力作用下，室外空气进入 新风口 1，经进气 处理设备 2处理后达到 卫生标准或工艺要求后，由 风管 4输送并分配到各 送风口 5，由风口送入室内。
图 1-1-2 送风系统
3 风机
1新风口室外大气
2进气处理设备4 风管
5 送风口室内
No05
主要任务,通风与控热
控热 是指 维持室内热环境的舒适性,或使室内热环境满足生产 工艺的要求,
所以 空调 具有两个基本功能,控制室内空气污染物浓度 和 热环境质量 。
技术上可 由两个系统分别承担,
一个是 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 ） ；
另一是 控制室内热环境的系统,例如降温采暖的 冷热水系统 。
2)空调工程,
No06
通常 控热 送风量 控污 所要求的通风换气量。而在室外气象条件恶劣时，如冬、夏季节,通风换气 要消耗 大量能源 。为了节能，
可将一部分室内空气送回到空气处理设备，
与新风混合,并经处理后送入房间，从而 减少新风量 。这部分重复使用的室内空气 称为回风 。
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 。
如图 1-1-3称为一次回风系统（见下屏）。
技术上也可 由送风系统 同时承担 控污和控热两个任务。
No07
回风口 6
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。
图 1-1-3 空调送回风系统
7回风管
4 送风管
3风机
2空调机
1新风口
8回风管送风口 5
9排风管
10排风口
No08
常用的空调系统形式还有 二次回风系统、双
风道系统、变风量系统 等。
二次回风系统 中，回风分为两部分。新风 先与一部分回风 混合,经热湿处理后，再与另一部回风混合。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。
双风道系统 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,还需保证各房间不同的冷、
热风 混合比例 。 No09
实际使用中，由于 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 适应变化的 两种 基本方法：
1）定送风量、变送风状态参数；
2）是定送风状态参数，变量送风。
前者 称为 定风量系统,后者 称为 变风量系统 。
变风量 通过送风系统的 变风量末端 来 实现 。
变风量末端装置 有节流型、旁通型和诱导形等。
No10
1.1.1.2 通风空调工程
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,另外 空气处理设备等 与管网性能有关。
风机,是空气输配管网的 动力装置 。第 5章将详细研究风机的基本理论。第 6,7,8各章全面分析管网的水力工况和泵与风机的匹配及选用方法。
风阀,是空气输配管网的 控制、调节机构,基本功能是 截断或开通 空气流通的管路，调节或分配管路流量。具有 控制、调节 两种功能的风阀有：
No11
同时具有控制、调节两种功能的风阀有：
（ 1）蝶式调节阀；（ 2）菱形单叶调节阀；
（ 3）插板阀； （ 4）平行式多叶调节阀；
（ 5）对开式多叶调节阀； （ 6）菱形多叶调节阀；
（ 7）复式多叶调节阀；（ 8）三通调节阀等。
(1)~(3)主要用于 小断面风管 ；（ 4） ~（ 6）
种风阀主要用于 大断面风管 ；（ 7）、（ 8）
两种风阀用于管网 分流或合流 或旁通处的各支路风量调节 。这类 风阀的主要性能是流量特性,全开 时的阻力性能用 阻力系数 表示；
全关 时的漏风性能用 漏风系数 表示。
No12
只具有控制功能的风阀有,
止回阀,防火阀，排烟阀 等。
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。
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；
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。
No13
风口 的基本功能是将气体吸入或排出管网，
按具体的功能可 分为 新风口、排风口、送风口、回风口等。
新风口 将室外清洁空气 吸入管网 内； 排风口将室内空气 排到室外 ； 回风口 将室内空气 吸入管网 内； 送风口 将管网内的空气 送入室内 。
控制污染气流的 局部排风罩,从空气输配管网角度也可视为 类风口,它将污染气流和室内空气吸入排风系统管道，通过排风管道排到室外。 新风口、回风口构造 比较简单，常用格栅、百叶等形式。 排风口 为了防止 室外
No14
风对排风效果的影响，往往要 加装避风风帽 。 送风口 形式根据室内气流组织的要求选用。
常用的有格栅、百叶、条缝、孔板、散热器、
喷口等。从 空气输配管网角度,风口的主要特性是 风量特性 和 阻力特性,
三通、四通用 在管路中分流或汇流以便 分配或汇集气流 ；
变径、变形管段 在管路中设置是为了 连接 管道和设备，或由于空间的限制等；
弯头 的设置是为了 改变 管流 方向 。
这些管件 都会 在所在位置 产生局部阻力 。它们的阻力特性在,流体力学,已作了分析研究。 No15
空气处理设备 的基本功能是对空气进行 净化
处理和热湿处理,处理的同时，对空气的流动也造成 阻碍 。 常见的有 空气过滤器、表面式换热器、喷水室、净化塔 等。空气处理设备可集中设置，也可分散设置，不管集中还是分散，它都在所在位置处 形成 管网的 局部阻力 。
1.1.2 燃气输配管网形式与设施燃气 是现代城市 生活和生产的一种主要能源 。
燃气输配管网 是城市燃气工程的主要组成部分。
No16
1.1.2.1 燃气输配管网形式
燃气输配管网组成,由 分配管道,用户引入管 和 室内管道 三部分。
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。
用户引入管 将燃气从 分配管引到入口处 的总阀门。
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 。
No17
燃气管道分级：
漏气 可能导致火灾、爆炸、中毒等 事故,所以燃气管道的 气密性特别严格 。管道中压力越高，管道接头脱开或管道本身裂缝的可能性和危险性也越大。因此,燃气管道需按输气压力分级 。各级对管道材质、安装质量、
检测标准和运行管理的要求不同。
我国城市燃气管道按,城镇燃气设计规范,
（ GB50028-93）规定的压力分级如下：
1.高压管道,压力为 0.3~0.8MPa
（ 3.0~8.0kgf/cm2）
2.次高压管道,压力为 0.15~0.3MPa
（ 1.5~3.0kgf/cm2）
No18
3.中压管道,为 5kPa~0.15MPa（ 0.05~1.5kgf/cm2）
4.低压管道,小于 5kPa（ 500mmH2O）
居民和小型公共建筑 用户一般 直接 由 低压管道供气 。
中压和次高压管道 必须 通过区域 调压 室或用户专用调压室 才能给城市分配管网中的低压和中压管道供气，或给工厂、大型公共建筑用户及锅炉房供气。
一般由城市 高压管道构成大城市燃气输配管网的外环环网 。高压燃气必须通过 调压后才能送入次高压或中压管道,送入高压贮气罐以及工艺需要高压燃气的大型工厂。
No19
各级压力管网的 干管，特别是中压以上 管道，
应连成环状管网 。 分期建设 的，初建时也可以是半环形或枝状管网，但应逐步构成环状管网。
城市 燃气输配管网 根据所采用的 压力级制不同，可分为,
1.一级系统,仅由低压或中压或次高压一个等级的管网。
2.二级系统,由低、中压两级或低、次高压两级管网组成。
3.三级系统,由低、中（次高）、高三级压力管网组成。
4.多级系统,由低、中、次高和高压，甚至更高压力的多级压力管网组成。
No20
低压一级管网系统
气源 送出的燃气先进入 储气罐,然后经 稳压器 进入 低压管网 （图 1-1-14）。
适用 于气量较小，供气范围为 2~3km的城镇和地区。
1
4
32
图 1-1-4 低压一级管网系统
1 气源厂
2 低压储气罐
3 稳压器
4 低压管网
No21
中压或次高压一级管网系统
如图 1-1-5
1 气源厂
2 3
4
5
图 1-1-5 中压或次高压一级管网系统
2 储配站 3 中压或次高压输气管网 4 中压或次高压配气管网
5
箱式调压装置
1
No22
燃气自 气源厂 （或天燃气长输管线）送入城市
燃气储配站 （或天燃气门站、配气象站），
经加压 （或调压）送入 中压或次高压输气干管,再由输气干管送入 配气管，最后经 箱式调压器调至低压后送入用户 内管道。
由于 中压或次高压一级系统 的供气 安全性较二级或三级系统 差,对于街道狭窄、房屋密度大的老城区和安全距离不足的地区不宜采用。新城区和安全距离可以保证的地区应优先采用。
No23
二级管网系统
二级管网系统一般均有 一级 是 低压管网,另一级是 管网可以是 中压、次高压或高压 。
人工煤气中、低压二级管网系统 如图 1-1-6所示。
1 2 3
5
4
图 1-1-6 人工煤气中、低压二 级 管网系统
1 气源 厂
2 储配站 3 中压管网 4 低压管网 5 调压站从 气源厂?储配站的低压储气罐?压缩机加压
中压管网?调 压器将压力降至低压?低压管网 。（见上屏图）
天燃气中（次高）、低压二级管网系统 如图 1-
1-7所示。
1 2 3 5
4
图 1-1-7 天然气中 (次高 )、低压二级管网系统
1 长输管线
2 门站或配气站
3 中压管网 4 中（次高）低压调压站 5 低压管网长输气管线?入门站或配气站?调压、计量?
城市中压管网?中、低调压站调压后?低压管网。（见上屏图）
三级系统通常含有中、低压两级管网，另外一级是次高压管网或高压管网，通常称高、
中、低压三级管网系统。（见下屏图）
No26
高、中、低压三级管网系统如图 1-1-8所示。`
1 2
3
6
4
图 1-1-8 高、中、低压三级管网系统
1 长输管线
2 门站或配气站 4高、中压调压站3高压管网 5 中压管网
5
7
6中、低压调压站
7
低压管网
No27
自 长输气管线 来的天然气 (或加压气化煤气）
先进 入门站或配气站,经 调压、计量 后进入城市 高压（或次高压）管网,然后经高、中压调压站 调压后 送入 中压管网,最后经 中、
低调压 站调压后送入 低压管网 。
三级管网投资大，通常只在特大城市，并要求 供气有充分保证时才考虑选用。
No28
1.1.2.2 燃气输配管网设施
1.储配站
储配站 是城市 燃气输配管网 的一个 重要设施 。
储配站具有 三个功能,1.储存 必要的燃气量用以 调峰 ； 2.使多种燃气进行 混合 ； 3.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
艺流程见
图 1-1-9。
图 1-1-9低压储存中压输送工艺流程
2水封阀门 1低储
3压
5流量计
2 3压中压低压城市中压管网送入储配站的燃气?低压储气罐?压缩机
加压至中压?流量计?城市中压管网。
2.调压站
调压站是城市的燃气输配管网的 另一个重要设施 。
调压站有 两个功能,
1） 将输气管网的 压力调节到下一级 管网或用户需要的压力；
2）保持 调节后的 压力稳定 。
No30
调压站按用途 分为三种：
1）区域调压站 ---用于 区域性用气调压；
2）专用调压站 ---工业、公用事业用户专用调压；
3）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）。
调压站组成,调压器,阀门、过滤器、安全装置、旁通管及测量仪表等。 详 P6~P9课外自学
1.调压器
燃气输配管网的压力工况是利用调压器来控制的。所有调压器均是将较高的压力降至较低压力。调压器是一个降压稳压装置，是调
No31
（ P6~P9,No31~No36课外自学，不讲）
是调压站的核心设备。
若调压器后的燃气压力为被调参数，则这种调压器为后压调压器。若调压器前的压力为被调参数，则这种调压器为前压调压器。城市燃气输配管网通常多用后压调压器调节燃气压力。
（ 2）阀门
调压室进口及出口处设置的阀门，主要作用是当调压器、过滤器检修或发生事故时切断燃气。在调压室之外的进出口管道上也应设置切断阀门，此阀门是常开的（但要求它必须随时可以关断），并和调压室相隔一定的距离，以便当调压室发生事故时，不必靠近
调压室即可关闭阀门，避免事故蕞延和扩大。
（ 3）过滤器
在燃气中含有固体悬浮物很容易存在调压器和安全阀内，破坏调压器和安全阀的正常工作。
因此，有必要在调压器入口如处安装过滤器，
以清除燃气中的固体悬浮物。
过滤器前后应设置压差器，根据测得的压降可以判断过滤的工作情况，在正常工作情况下，
燃气通过过滤器的压降不得超过 10kPa，压降过大时应清洗。
（ 4）安全装置
当负荷为零而调器阀口关闭不严，
以及调压器中薄膜破裂或调压器系统失灵时，调压站压力会突然升高，它会危及设备的正常工作，甚至会对公共安全造成危害。因此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。
（ 5）旁通管
为了保证在调压站维修时不间断供气，
故在调室内旁通管。燃气通过旁通管供给用户时，管网的压力和流量由调节旁通止的
阀门来实现。对于高压调压装置，为便于调节，通常在旁通管上设置两个阀门。
选择旁通管的管径时，要根据燃气最低压力和需要的出口压力以及管 网最大负荷进行计算。旁通管的管径通常比调压器的出口管的管径小 2~3号。
（ 6）测量仪表
通常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。
此外，为了改善管网水力工况，随着燃气管网用气量改变应使调压室出口压力相应变化，
可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。
燃气输配管网常用的阀门有闸阀、旋塞、截止阀、球阀、蝶阀等。
1.1.3 其他气体输配管网形式专装置
（略,P7~P9，可自阅）
No36
1.2 液体输配管网形式与装置
1.2.1 供暖空调冷热水管网形式与装置
1.2.1.1 供暖空调冷热水管网形式
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、热量。
冷热水输配管网系统的形式：
（ 1）按循环动力 分：
重力（自然）循环系统,靠水的 密度差 进行循环，装置 简单,运行时 无噪声,不消耗电能 。
但其 循环动力小，管径大,作用范围受限，通常只在 单幢 建筑采用。
No37
机械循环系统,靠 机械（水泵） 进行循环。机械循环要 消耗电能,水泵运行 有噪声,但 循环动力大 。 大而复杂 的管网，多采用机械循环。
（ 2）按水流路径 可分为
同程式系统：
除了供回水管路以外,还有一根 同程管 。由于各并联环路的 管路 长度 基本相等,各用户的水 阻力大致相等,流量分配 满足要求 。 高层建筑 的 垂直立管 常采用同程式,水平管路系统范围大时亦应 尽量采用同程式。 图 1-2-1
（下屏） 是垂直同程和水平同程的布置。
No38
图 1-2-1同程式水系统（ P10）
`
垂直同程?水平同程
No39
管路简单，不需采用同程管，系统投资较少，
但 水分配、调节较难 。如果 系统较小,适当减小公共 管路的 阻力,增加 并联 支管阻力,
并在所有的连接 末端 设备的支管上 安装流量调节阀门 平衡阻力，则亦可用异程布置。
（ 3）按流量变化 可分为 定流量 和 变流量 系统
定流量水系统 中循环水量保持定值,负荷变化时，可通过改变供回水温度 进行调节,例如 用供回水支管上三通调节阀，调节供回水量比，从而调节供水温度。其 优点 是系统简单、操作方便，不需要复杂的自控设备，
异程式 系统：
No40
缺点是流量不变，输送能耗始终为设计最大值。
变流量水系统 供回水温度保持定值，负荷改变时，通过改变供水量来调节。 优点 是输送能随 负荷减少而降低，水泵容量和电耗少 ;
缺点 是系统需配备一定的 自控装置 。
（ 4）按水泵设置 可分为 单式泵 和 复式泵 系统
单式泵水系统 的冷、热水源和负荷侧只用 一组循环水泵，这种水系统不能调节水泵流量，
不能节省水泵输送能量。
复式泵水系统 的冷、热水源和负荷侧分别设置循环水泵，可以实现负荷侧水泵变流量运行，能节省输送能耗，并能适应供水分区
No41
不同压降的需要，系统 总压低。
图 1-2-2所示为单式泵定流量系统和变流量系统 。定流量系统的用户盘管可以用三通阀调节水量以适应室内冷热负荷变化，而又不改变整个系统流量。变流量系统的用户盘管用三通阀调节水流量，同时改变系统流量。
P.C
R
R
R
R
R
图 1-2-2 单式泵定流量和变流量系统 （ P11）
定流量变流量
开关。（用来检查水流方向和控制冷源、水泵的启停）和流量计（检查管内流量）。 控制原理是,当负荷减小时，负荷侧二通阀关小，流量减小，水流经旁通从 A向 B流动（称
,盈,），当旁通管内
通过水流量达到设定
值时，流量开关动作，
通过程控制器，关掉
一台冷（热）水机组
和水泵。
图 1-2-3所示为复式泵系统,在旁通管上设流量
R
R
程序控制器
4 3
图 1-2-3 复式泵系统
1
一次泵
2
二次泵
3,4 流量开关
A B
No43
反之，当负荷增加时，旁通管中水从 B流向 A
（称,亏,），当流量达到设定值时，旁通管上流量开关动作，通过程控制器，启动一台冷
（热）水机组和水泵。
(5)按与大气接触情况 可分为 开式 和 闭式 系统
闭式水系统 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。
No44
1.2.1.2 供暖空调冷热水管网装置
（ 1）膨胀水箱
膨胀水箱的作用来 贮存 冷热水系统水温上升时的膨胀水量。在重力循环上供下回式系统中，它还起着 排气 作用。膨胀水箱的另一个作用是 恒定 系统的压力。
膨胀水箱的膨胀管与水系统管路的连接，在重力循环系统 中,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，无论 在系统不工作或运行时，都是恒定 的。此点因而 也称定压点 。
No45
膨胀水箱的 循环管应接到系统定压点前的
水平回水干管 上
（见图 1-2-4）。该点与定压点之间应保持 1.5~3m的距离。
这样可让少量热水能缓慢地通过循环管和膨胀管 流过水箱,以 防 止箱里的水冻结 ；同时，冬季运行的膨胀水箱图 1-2-4 膨胀水箱与机械循环系统的连接方式
1 23
4
1 膨胀管 2 循环管
3 冷热水机组 4 循环水泵
1.5~3m
定压点
No46
应考虑 保温 。
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。
膨胀水箱的容积，可按下式计算确定：
式中 Vp 膨胀水箱的有效容积，即由信号管到溢管之间的容积,L；
水的体积膨胀系数,?=0.0006L/OC;
VC系统内的水容量,L；
tmax考虑系统内水受热和冷却时水温的最大波动值,OC，一般以 20 OC水温算起。
m axpCV t V
(1-2-1)
No47
（ 2）排气装置
系统的 水被加热 时，会 分离出空气 。在气压力下,1kg水在 5 OC时，水中的含气量超过
30mg,而加到 95 OC时，水中的含气量只有约
3mg,此外，有系统停止运行时，通过 不严密处也会渗入空气 。 充水 后，也会有些 空气残留 在系统内。系统中如积存空气，就会 形成气塞，影响水的正常循环 。
因此 必须设置排除 空气的设备。
排气装置 可以是 手动 的，也可以是 自动 的。
常见的主要 有 集气罐、自动排气阀 和 冷风阀
No48
等几种。
排气装置应设在 系统各环路的 供水管末端的最高处 （见图 1-2-5）在系统运行时,定期开闭阀门 将水中分离来的空气 排除 。
图 1-2-5 集气罐安装位置示意图 (p12)
1
3
4
2
3
4
1卧式集气罐 2立式集气罐 3末端管 4放气管
i=0.003
i=0.003
No49
（ 3）散热器温控阀
散热器温控阀是一种 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，从而保证室温处在设定的温度值上。温控阀 控温范围在
13~28oc之间，控温 误差为?1oc。
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）。 No50
（ 4）分水器、集水器
分水器、集水器 一般是为了 便于连接 通向各个环路的许多并联管道而设置的，也能起到一定程度的 均压 作用，有利于流量分配调节、
维修和操作。 分水器、集水器管径 可按并联接管的总流量通过时的 断面流速为 1.0~1.5m/s
确定 。流量特大时，允许增大，但不宜超过
4m/s。
（ 5）过滤器
过滤器设在 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，污染或堵塞这些设备。但另一方面，过滤器又增大了管路 阻力,随着使用时间的增长，阻力
会增大，需及时检查清洗。
（ 6）阀门
供暖、空调冷热水管用的阀门 与热流水供热管网种类相同 。在热水供热管网中介绍。
（ 7）换热装置
换热器 基本功能 是 从冷、热水中获得冷热量,
但它们同时也是管网系统的 阻力部件 。
No52
1.2.2 热水集中供热管网形式与装置
（ P12）
1.2.2.1 热水集中供热管网形式
目前国内以 区域锅炉房为热源 的热水供热系统，其 供暖建筑面积 一般 为数万至数十万平方米,个别系统 甚至超过百万平方米 。
以热电厂为热源或具有几个热源的 大型热水供热系统,其供暖建筑面积 可高达数百平方米。
No53
图 1-2-6 是一个 供热范围较小 的热网系统图
管网采用 枝状连接,热网供水从热源 主干线 2，
支干线 3,用户支线 4送到各热用户的引入口处，网路 回水 从各用户 沿相同线路返回 热源。
图 1-2-6 枝状管网（ P13）
1 4
3
2
5
1 热源 2 主干线 3 支干线 4 用户支线
No54
枝状管网 简单,供热管道的 直径 距热源越远而
逐渐减小，基建投资小,运行管理简便 。 但 枝状管网 不具后备 供热的性能。当供热管网某处发生故障时，在 故障点以后 的热用户都 将停止供热 。
为了 缩小事故 的影响范围和迅速消除故障，在与干管相连接的管路 分支处,及在与分支管路相连接的较长的用户支管处，均应 设阀门 。
近年来出现的 多热源联合供热 系统，主要有 两种热源组合方式,
No55
1）热电厂与区域锅炉房联合供热；
2）几个热电厂联合供热。
图 1-2-7是由几个 热电厂 和一些区域 锅炉房 组成的多热源系统示意图。
图 1-2-7 多热源供热系统的环状管网示意图
4
1
2
1
5
6
3
1 热电厂
2 区域锅炉房
3 环状管网
4 支干线
5 分支干线
6 热力站
No56
热网系统图的特点 是网路的输配干线呈环状，
支干线 4从环状网 3分出，再到各热力站
6。环状管网的最大优点是具有很高的后备能力。当输配干线某处出现事故时，
可以切除故障段后，通过环状管网由另一方向保证供热。
环状管网 与枝状管网相比,投资增大，
运行管理更为复杂,要求 较高的自动控制措施 。
No57
1.2.2.2 热水集中供热管网用户连接方式与装置
热水供热系统有 两种形式,闭式系统 和 开路系统 。
闭路系统,热网的循环水仅作为热媒，供给用户热量而不从热网中取出使用。
开式系统,热网的循环水部分地或全部地从热网取出，直接用于热用户。
这里重点 介绍闭式系统 与用户的连接方式。
图 1-2-8（ P14或 No60） 所示为 双管制的闭合式热水供热系统 示意图。热水沿热网 供水管输送到 各个热用户，在热用户系统的用热设备内放出 热量后,沿热网 回水管返回 热源。双管闭式热水供热系统是我国 目前最广泛 应用的热水供热系统。 No58
下面分别介绍 闭式热水供热系统热网与
供暖、通风、热水供应等热用户的连接方式。
（ 1） 供暖系统 热用户与热水网路的连接方式可 分为直接连接 和 间接连接 两种方式,
直接连接,用户系统直接连接于热水网路上。
热水网路的水力工况（压力和流量状况）和热力工况与供暖用户有着密切的联系。
间接连接,在供暖系统热用户设置表面式水 -水换热器（或在热力站处设置担负该区供暖热负荷的表面式水 -水换热器），用户系 统与热水网路被表面式水 -水换热器隔离，形成两个
No59
独立的系统。用户与网路之间的水力工况
互不影响。
图 1-2-8 双管闭式热水供热系统示意图
A
B
10膨胀水箱
1
5散热器
3补给水泵
4补给水压力调节器
2网路循环水泵
6水射器
7混合水泵 8面水 -
水热器
9用户泵加热装置
(a)
无混合直接连接
(b)
水射器直接连接
混合水泵直接连接
(d)
热用户与热网间接连接续图 1-2-8 双管闭式热水供热系统示意图
供暖系统热用户与热水网路的 连接方式,常见的有以下几种方式。
A
B
11空气加热器 × ×
× ×
13水 -水换热器
× ×
14储水箱
× ×
× ×
× ×
15容积式换热器上水
12
温调器上水上水
(e
)
通风热用户与热网连接
(f)无储水箱的连接
(g
)
装上部水箱连接
(h
)
装容积换热器连接回水管供水管
`
A
B
16下部储水箱
× ×
× ×
× ×
× ×
× ×
× ×
18热水供应系统的循环管路续图 1-2-8 双管闭式热水供热系统示意图
17热水供应系统的循环水泵
i 装设下部水箱的的连接方式集气罐回水管供水管
13水 -水换热器
1）无混合装置的直接连接（图 1-2-8a）
热水由热网供水管 直接进入供暖用户,在散热器内放热后，返回 热网回水管去。这种直接连接方式 最简单，造价低 。但这种无混合装置的直接
连接方式只能在 网路的设计供水温度不超
过 供暖系统的最高热媒温度
时方可采用，且用户引入口
处热网的供回水管的 资用压
差大于 供暖系统用户的压力
损失时 才能应用 。 绝大多数
低温热水 系统是 采用 无混合
装置的直接连接方式。
1
3补给水泵
2网路循环水泵加热装置
(a)
无混合直接连接
5散热器
4补给水压力调节器图 1-2-8a
当集中供热系统采用高温水供热，水温超过
2）装水射器的直接连接 （图 1-2-8b）
热网供水管的高温水 进入水射器 6，
在喷嘴处形成很高的流速,动压升
高,静压降低,抽吸回水管的 低温水,并与供水 混合,使进入用户供暖系统的 供水温度低于热网 供水温度，符合用户系统要求。
3）装混合水泵的直接连接 （图 1-2-8c）
当 建筑物用户引入口处，热水网路的 供、回水压差较小,不能满足水射器正常工作所需的压差,或 设集中泵站将高温水转为低温水，
向 多幢或街区 建筑物供暖时,可采用 混合水泵的直接连接方式。
7混合水泵
混合水泵直接连接
来自热网供水管的高温水，在用户入口或热力站处，与 混合水泵 7抽引 的用户或街区网路 回水混合,降低温度后,再进入用户供暖系统。为防止混合水泵扬程高于热网供回水管的压差，而将热网回水抽入热网供水管内，在热网 供水管入口处应装止回阀，通过调节混合 水泵
的阀门和热网供、回水管进出口处的阀门开启度,可 以在 较大范围内调节 用户供热系统的供水温度和流量。
在热力站处 设置混合水泵 的连接方式,可以
适当地集中管理 。但混合水泵连接方式的 造价 比采用水喷射器的方式 高,运行中 需要经常维护 并 消耗电能 。
4）间接连接（图 1-2-8d）
间接连接系统的工作方式如下：热网供水管的热水进入设置在建筑物用户引入口或热力站的表面式水 -水换热器 8内，通过换热器的表面将热能传递给 供暖系统的循环水,冷却后的回水返回 热网回水管去。
间接连接方式需要在建筑物用户入口处或热力站内设置表面式水 -水换热器和供暖系统热用户的循环水泵等 设备,造价 比上述直接连接高得多 。循环 水泵 需经常 维护,并 消耗电能,
运行费用增加。
我国 城市集中供热系统、供暖系统热用户
与热水网路的连接,多年 来主要采用 直接连接 方式。 只有 在热水网路与热用户的 压力状况不适应时才采用间接 连接方式。 如 热网回水在用户入口处的压力超过该用户散热器的承受能力，或 高层建筑 采用直接连接，影响到整个热水网路压力升高时就得采用间接连接方式。
采用 直接连接,由于 热用户系统漏损水量大,
造成 热源水处理量增大,影响供热系统的供热能力和经济性。采用 间接连接 方式，虽造价增高,但热源的补水率大大减小,同时热热网的 压力工况和流量工况不受用户的影响,
便于热网运行管理。
对于 小型 热水供热系统，特别是低温水供热系统,直接连接仍是最主要 的形式。
（ 2） 通风系统 热用户与热水网路的连接
由于通风系统中加热空气的设备
能承受较高压力,并 对热媒参数
无严格限制,因此 通风用热设
备 11（如空气加热器等）与热网
的连接，通常 都采用最简单的连
接形式,如图 1-2-8e所示。
11空气加热器
(e)
通风热用户与热网连接回水管供水管
（ 3） 热水供应 用户与热网的连接方式
在 闭式 热水供热系统中,热网的循环水仅作热媒,供给热 用户热水，而不从热网中取出使用。因此，热水供应热用户与热网的连接必须 通过表面式水 -水换热器 。根据用户热水供应系统中是否设置储水箱及其设置位置的不同,连接方式有 如下几种主要形式。
1） 无储水箱 的连接方式（图 1-2-8f）；
2）装设 上部储水箱 的连接方式（图 1-2-8g）；
3）装设 容积式换热器 的连接方式（图 1-2-8h）
A
B
11空气加热器 × ×
× ×
13水 -水换热器
× ×
14储水箱
× ×
× ×
× ×
15容积式换热器上水
12
温调器上水上水
(f)无储水箱的连接
(g
)
装上部水箱连接
(h
)
装容积换热器连接回水管供水管图 1-2-8 （ f）（ g）（ h）
4）装设 下部储水箱 的连接方式（图 1-2-8i）。
A
B
16下部储水箱
× ×
× ×
× ×
× ×
× ×
× ×
18热水供应系统的循环管路续图 1-2-8 i 装设下部水箱的的连接方式
17热水供应系统的循环水泵集气罐回水管供水管
13水 -水换热器
（ 4）闭式双级 串联 和 混联 连接的热水供热系统
在 热水供热 系统中，各种 热用户 （供暖、
通风热水供应）通常都是 并联 连接在 热水网路上 。热水供热系统中的 网路循环水量应等于各用户 所需 水量之和 。热水供热 用户所需水量 与网路的 连接方式有关 。
为了 减少 热水供应热负荷所需的网路循环水量，可采用 供暖系统与热水供应串联或混联 连接方式。（图 1-2-9）
No73
图 1-2-9（ a）是一个闭式双级串联连接方式。
`
网路供水热水供应回水
1级 热水供应水加热器
4流量调节器水温调节器
3
上水
2级 热水供应水加热器流量调节器
5
供暖
通过第 2级加热器 2，将水加热到所需温度。经过第
2级加热器放热后的网路供水，再进入供暖系统中。
为了稳定供暖系统的水力工况，在供水管上安装 流量调节器 4,控制用户系统的流量 。
热水供应 系统的用水首先由 串联在网路 回水管 上的水加热器 （ 1级加热器）
1加热 。如经过第 1级加热后，热水供应水温仍低于所要求的温度，则通过水温调节器 3将阀门打开，
进一步利用网路中的高温水
No74
图 1-2-9（ a）
图 1-2-9 （ b）混联连接方式
No75
8流量调节
6加热器
10供暖系统循环水泵
11热水供应系统循环水泵热水供应网路回水水加热器
7
9
供暖热用户系统上水
12膨胀水箱网路供水于图 -2-9(a).热水供应交换器 6
的 终热段 6b
（相当于 1-2-
9[a]的 II级加热器）的热网供水，
并不进入供暖系统，而与热水供暖系统的热网回水相
热网供水 分别进入 热水供应和供暖系统的 热交换器 6和 7中（通常采用板式热交换器）。
上水同样采用 两级加热,但加热方法不同于
图 1-2-9（ b）是一个混联连接的图式 。
6a
6b
混合，进入热水供应热交换器的 预热段 6a
（ 相当于 1-2-9（ a）的 I级加热器 ），将上水预热 。上水最后通过热交换器 6的 终热段 6b，
被 加热到热水供应 所要求的 水温 。根据热水供应的供水温度和供暖系统保证的室温，调节各自热交换器的热网供水 阀门的开启度，
控制进入热交换器的网路水流量。
No76
由于 采用了串联或混连连接 方式，利用了
供暖系统回水的部分热量 预热上水,可 减少网路的总计算循环水量,适宜用在热水供应负荷较大的城市供热系统上。图 1-2-9（ b）的图式，
除了采用混联的连接方式外,供暖热用户与热水网路采用了间接连接 。这种全部热用户（供暖、热水供应、通风空调等）与热水网路均采用间接连接的方式，使用户系统与热水网路的水力工况完全隔开,便于管理。
No77
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。 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,
No78
（ 1）无储水箱的连接方式 （图 1-2-10a）
热水直接从网路的、回水管取出，通过混合三通 4后的水温可由温度调节器 3来控制。为了防止网路供水管的热水直接流入回水管，
回水管上设止回阀 6。
由于直接取水，因此网路供、回水管的压力都必须大于 热水供应用户系统的水静压力、管路阻力以及取水栓 5自由水头的总和。
No79
× ×
× ×
3
温调器回水管供水管
5取水栓
4 混合三通
1进水阀 2
6止回阀图 1-2-10 开式热水供热系统
（ a）
这种连接方式常用于浴室、洗衣房和用水量很大的工业厂房中。
网路供水和回水先在混合三通中混合，然后送到上部储水箱 7，
热水再沿配水管送到各取水栓。
（ 2）装设上部水箱的连接方式
No80
× ×
× ×5取水栓回水管供水管
4 混合三通
1进水阀 2
图 1-2-10 (b)开式热水供热系统
（ b）
3温调器
（ 3）与上水混合的连接方式 （图 1-2-10c） 。
热水供应用户的用水量很大，
建筑物中（如浴室、洗衣房等）
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时，则可采用这种连接方式。
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,
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回阀，以防止网路水流入上水管路。
× ×
× ×
3
温调器回水管供水管
5取水栓
4 混合三通
1进水阀上水图 1-2-10 开式热水供热系统
（ c）
No81
止回阀如 上水压力高于热网 供水管压力时，在 上水管上安装减压阀 。
1.1.2.3 集中供热管网的附件
供热管网附件 主要有 管件（三通、弯头等）,
阀门、补偿器、支座和放气、放水、疏水、除污等装置 。详见 P17~18，请自阅。
1.2.3 建筑给水管网形式
1.2.4 高层建筑液体输配管网的特点
（在“建筑给水排水”中已学过,P18~29 略）
1.3 相变流或多相流管网形式与装置（略，
P29~40，可自阅）
No82
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：
22
12
1 2 1 2 1 222j a j
vvp g H H p P
(2-1-1)
H2
H11
2
No83
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 。
21ag H H
2
1
2
v?
2
2
2
v?
a
No84
若 1,2断面分别在管道的进口处和出口处，
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
2
2 1 1 22a
vg H H P
(2-1-2)
No85
1
1
2 2
H2
H1
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 2流出。
断面 1?断面 D的能量方程式为：
22
1 1 2
1 1 1 2 122
D
j a jD D
vvp g H H p P
(2-1-3)
1 2
D
1?a?2
H2
H1
H2
V2V1
1D
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
22
1 2 2
2 2 1 2 222
D
jD a j D
vvp g H H p P
(2-1-4)
1 DP 2DP
22
2 2 1 1
1 2 2 1 1 222
vvg H H P
(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
方程式为
其中?pL是流过闭式循
环管道的能量损失，
1 2 2 1 Lg H H P(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：1 2 2 1
0g H H
22
12
1 2 1 222jj
vvp p P
(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等于下游断面的全压，即
2
2jq
vpp
1 2 1 2qqp p P
(2-1-8)
1 1 2 2qqp P p
(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”.
22
21
1 1 2 222jj
vv
p P p
(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，
1 2 2 1 1 2q q ap p g H H P(2-1-11)
12P
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<H1 ）。反之,管内气体密度大时,位压驱动气体 向下流动,阻挡向上流动。在闭式循环管路内，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。
若压力 驱动的流动方向 与位压一致,
则二者综合作用 加强 管内气体流动，若驱动方向相反，则由绝对值大者决定管流方向；
绝对值小者实际上成为加,流动阻力,。
如空调建筑装有排气风机的卫生间排气竖井，
冬季在位压的辅助作用下，排气能力明显
12qqpp?
No93
加强，夏季排气风机除克服竖井的阻力外，
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 。
No94
2.2.1 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 随流程变化时，
式中,?为摩阻力系数,为管段长度,m；
Rs为管道水力半径,m； Rm为管道 单位长度摩阻力，又称为比阻,Pa/m。
2
42ml sl
v
p d l
R
2
42m l ms
v
p l R l
R
（ 2-2-1）
l
No95
f为管道过流断面面积,m2.
当管网压力变化使气体密度?的变化不能忽略时，需要引入气态方程和连续方程组成联合方程组；
在等断面管道、等温流动条件下，求解此联合方程组得：
s
fR
2
42
s
dp v
dl R
p Z R T
vF
常数
No96
得：
式中,p1,p2分别为 1,2断面的绝对压力，
Pa； L0为管道 流量,Nm3/s;
分别为气体在标准状态下的密度、压力、绝对温度和压缩因子； 为断面 1,2间的管道长度,m。
对于接近于 0C的常温、压力不太大的
（?0.8MPa）圆形管道，可近似取 T/T0=1；
Z/Z0=1.
2
22 0
1 2 0 05
00
1,6 2
4 s
L TZp p Z p l
TZR
（ 2-2-1?）
0 0 0 0,,p T Z? 和
l
No97
(2-2-1?)简化为,
`
低压（?0.005MPa）管道，近似取 p1+p2=2p0。
(2-2-1’)可进步简化为
2
22 0
1 2 0 051,6 2
L
p p p l
d
（ 2-2-1“）
221 2 1 2 1 2 1 2 02p p p p p p p p
2
0
1 2 05
0
0,8 1
L T
pl
dT
（ 2-2-1“?）
No98
以上公式表明，必须注意正确选择适合管
流特征 摩擦阻力计算公式。确定计算公式后，需计算摩擦阻力系数?。是管流雷诺数 Re和管道相对粗糙度的函数。
式中 K为管道材料的绝对粗糙度。大量
实验荻得不同流态下，（ 2-2-2）式的具体数学关系：
Re,Kf
d
（ 2-2-2）
No99
在层流区：
`
当 2000<Re<4000时称为临界区或临界过度区：
紊流区包括水力光滑区、过渡区（又称紊流过渡区）和阻力平方区：
工程中，还常采用适合于一定管材，一定阻力区的专用公式：
64
Re
（ 2-2-2a）
30,0 0 2 5 Re （ 2-2-2b）
1 2,5 12 l g
3,7 1 Re
K
d
（ 2-2-2c）
No100
1.阿里特苏里公式：
2.谢维列夫公式对于新钢管：
水力光滑区过渡区（ ）
0,2 568
0,1 1
Re
K
d
（ 2-2-2d）
12 0,2 2 6
0,2 5
ReKK
（ 2-2-2e）
0,2 2 6
6
12 0,2 2 6
0,2 3 1,9 1 0KK
dV
（ 2-2-2f）
62,7 1 0V
No101
对于新铸铁管：
水力光滑管（ ）
过渡区（ ）
阻力平方区（ ）
60,1 7 6 1 0V
1 0,2 8 4
0,7 7
ReK
（ 2-2-2h）
62,7 1 0V
62,7 1 0V
0,2 8 4
6
1 0,2 8 4
0,7 5 0,5 5 1 0
Re
K
V
（ 2-2-2i）
1 0,2 8 4
0,0 1 3 4K
d
（ 2-2-2j）
No102
上述诸式：
K1---考虑实验室和实际安装管道的条件不同的系数，取 K1=1.15；
K2---考虑由于焊接接头而使阻力增加的系数，
取 K2=1.18。
谢维列夫建议的适用铸铁管紊流三个区的综合公式为：
根据新铸铁管的实际资料，上式可写成：
11
Re
m
mmAB
d
0,28 411
0,28 47
0,28 4 0,28 40.0 12 5 0.7 5 2.0 89 10 0.3 63 3
R e R edd
（ 2-2-2k）
No103
有明显差别,雷诺数范围不相同。这就造成同一基本原理下,不能用统一的计算公式 或图表 计算各种流体输配管网的摩擦阻力。因此必须特别 注意各公式和计算图表的使用条件和修正方法 。
2.2.2 局部阻力计算
局部阻力按下式计算：
实际工程中，各种流体输配管网的 流动状态
2
2
Vp （ 2-2-3）
No104
式中,?为局部阻力系数。
局部阻力系数一般实验方法确定 。
实际工程中，管件、部件或设备处的流动，
通常都处于自模区，局部阻力系数 只取决于 管件部件或设备流动通道的 几何参数,一般不考虑相对粗糙度和雷诺数的影响。
No105
2.2.3 常用的水力计算方法
流体输配管网水力计算的常用方法有 假定流速法,压损平均法 和 静压复得法 等，
目前 常用的是假定流速法 。
假定流速法 的 特点 是,先 按技术经济要求 选定管内流速,再 结合所需输送的流量，
确定管道断面尺寸,进而 计算管道阻力 。
No106
压损平均法 的 特点 是，将 已知总作用水头,按
管道长度平均分配给每一管段,以此 确定管段阻力,再根据 每一管段的 流量确定管道断面尺寸 。当管道系统所用的动力设备型号已定，或对分支管路进行阻力平衡计算，此法较为简便。
环状管网水力计算常用此法。
静压复得法 的 特点 是，利用管道分段，改变管道 断面尺寸，降低流速，克服管段阻力，重新获得静压。
不论采用何种方法，水力计算必须完成管网系统和设备的布置，确定管材，确定各个接受流量的管网末端的位置和所需分配的流量。
No107
然后循着各种方法所要求的步骤进行计算。
以下是 假定流速法的 基本步骤,
（ 1） 绘制管网轴测图,对各 管段 进行 编号,
标出长度和流量。
（ 2）合理 确定管内流体流速 。
（ 3）根据各管段流量和确定的流速,确定各各部管段的断面尺寸 。
（ 4） 计算各管段的阻力
（ 5） 平衡并联管路 （使各并联管路的计算阻力相等）。这是保证流量按要求分配的关键。
No108
若并联管路计算阻力不相等，在实际运行时，
管网会自动调整各并联管路流量，使并联管路的实际流动阻力相等。这时各并联管路的流量不是要求的流量。
（ 6） 计算管网的总阻力,求取管网特性曲线。
（ 7）根据管网特性曲线，所要求输送的总流量以及所输送流体的种类、性质等诸因素，
综合考虑为管网匹配动力设备（风机、水泵等）,确定动力设备所需的参数。
管网阻力计算和特性曲线的求取,水力计算的主体，对不同流体输配管网水力计算虽有
No109
区别，但都是水力计算的重点所在，因而是
水力计算的学习重点 。水力计算的 另重点是管网动力设备的匹配,在第 7章专门分析讨论。
水力计算中，各种计算公式和基础数据的选取，
应遵循相关 规范、标准的规定,没有规定的，
则可从相关设计手册和资料中查取。
2.3 气体输配管网水力计算
以通风空调工程的输配管网为例，学习开式枝状气体输配管网水力计算的具体方法。第 2.2
节中列出了水力计算的 7个步骤，这里介绍到第 6步，求取管网特性曲线为止。第 7步匹配动力设备（风机）在第 7章学习。
No110
计算之前，需先完成空气输配管网的布置，
包括系统划分；管道 布置、设备和各送排风点位置的确定；各送风点要求的风量和要求各管段的风量也得一一确定。
完成上述前期准备工作之后，方可按假定流速法的基本步骤进行水力计算。
2.3.1.1 管内流速和管道断面尺寸
（ 1）绘制风管系统轴测图
绘制风管系统轴测图，并划分好管段，对各管段进行编号，标注长度和风量。
No112
通常按流量和断面变化划分管段，一条管段
内流量和管段断面不变,流量和断面二者之一或二者同时发生变化之处是管段的起点或终点 。管段长度按管段的中心线长度计算，
不扣除管件（如三通、弯头）本身的长度。
（ 2）确定管内流速
管内的流速对通风、空调系统的经济性有较大影响，对系统的技术条件也有影响。 流速高,风管断面小，占用的空间小，材料耗用少，建造费用小；但系统阻力大，动力消耗大，运行费用增 加，且增加噪声。若气流中
No112
含有粉尘等，会增加设备和管道 的磨损。
反之,流速低,阻力小，动力消耗少；但是风管断面大，材料和建造费用大，风管占用的空间也增大。流速过低会使粉尘沉积而堵塞管道。因此，
必须通过全面的技术经济比较选定合理的流速。根据经验总结，风管内的空气流速可按表 2-3-1、表 2-3-2确定。若输送的是含尘气流，
流速不应低于表 2-3-3所列的值。
No113
一般通风系统中常用的空气流速（ m/s)表 2-3-1
`建筑类别 动力类别及风管材料 干管 支管 室内进风口 室内回风口 新鲜空气入口工业建筑机械通风薄钢板
6~
14
2~8 1.5~3.5 2.5~3.5 5.5~6.5
机械通风混凝土、砖
4~
12
2~6 1.5~3.0 2.0~3.0 5~6
民用及工业辅助建筑自然通风 0.5
~1.
0
0.5~
0.7
0.2~1.0
机械通风 5~
8
2~5 2~4
表 2-3-2（空调）表 2-3-3（含尘）见 P48请自阅
（ 3）确定各管段的断面尺寸，计算摩擦阻力和局部阻力
根据风管的风量和选择的流速初步确定风管断面尺寸，并适当调整使其符合通风管道统一规格。然后，按调整好的断面尺寸计算管内实际流速。
2.3.1.2 风管摩擦阻力计算
按管内实际流速计算阻力。阻力计算应从最不利环路（即最长、局部阻力件最多的环路）
开始。
No115
通风空调管道中，气流大多属于紊流光滑区到
粗糙区之间的过渡区 。可用（ 2-3-1）式 计算摩擦阻力系数，再用（ 2-3-2）计算比摩阻 Rm。
式中 K---风管内壁粗糙,mm;
D---风管直径,mm.
可根据公式（ 2-3-1）和（ 2-3-2）制成的计算图表或线算图，可供计算管道阻力时使用。
1 2,5 12 l g
3,7 1 Re
K
d
（ 2-3-1）
2
2m
VR
D
（ 2-3-2）
No116
只要已知流量、管径、流速、阻力四个参数
中的任意两个，即可利用该图求得其余两个参数。该图是按过渡区的?值，在压力
B0=101.3kPa、温度 t0=200C、空气密度
0=1.24kg/m3、运动粘度?=15.06× 10-6m2/s、
壁粗糙度 K=0.15mm、圆形风管、气流与管壁间无热量交换等条件下得的。当实际条件与上述不符时，应进行修正。
（ 1）密度和粘度的修正
0,9 1 0,10 0 0mmRR Pa/m
（ 2-3-3）
No117
式中
Rm---实际的单位长度摩擦阻力,Pa/m；
Rm0---图上查出的单位长度摩擦阻力,Pa/m；
---实际的空气密度,kg/m3;
---实际的空气运动粘度,m2/s。
（ 2）空气温度,大气压力和热交换修正
式中 Kt----温度修正系数；
KB---大气压力修正系数；
KB---热交换修正系数。
0m t B H mR K K K R? Pa/m (2-3-4)
0,8 2 5
2 7 3 2 0
273t
K
t
(2-3-5)
No118
式中 t----实际的空气温度,oc.
式中 B----实际的大气压力,kPa。
T---气流绝对温度,K；
Tb---管壁绝对温度,K。
0,91 0 1,3BKB?
2
2
1
H
b
K
T
T
(2-3-7)
(2-3-6)
No119
（ 3）管壁粗糙度的修正
在通风空调正程中，常采用不同材料制作风管，各种材料的粗糙度 K见表 2-3-4。
当风管管壁的粗糙度 K?0.15mm时，可先由图查 Rm0，再近似按下式修正。
Kt—管壁粗糙度修正系数；
K---管壁粗糙度,mm。
V---管内空气流速,m/s。
0m t mR K RPa/m
0,2 5tK K V?
(2-3-8)
(2-3-9)
No120
矩形风管摩阻 按当量直径计算单位长度摩擦
阻力。分 流速当量直径 和 流量当量直径 两种。
1）流速当量直径
假设某一 圆形风管 中的空气与 矩形风管 中的空气 流速相等,并且两者的 单位长度摩阻力也相等,则该 圆管的 直径就称为流速当量直径,以 DV表示。据此定义可推得为：
No121
2
V
abD
ab
(2-3-10)
根据矩形风管的流速当量直径 Dv和实际流速
V，由图 2-3-1查得的 R
m即为矩形风管的单位长度摩擦阻力。
[例 ] 有一表面光滑的砖砌风道（ K=3mm），
横断面尺寸为 500mm× 400mm,流量
L=1m3/s(3600m3/h)，求单位长度摩阻力。
[解 2-1] 矩道风道内空气流速
No122
1 5/
0,5 0,4
LV m s
ab
2 2 5 0 0 4 0 0 444
5 0 0 4 0 0V
abD m m
ab
由 V=5m/s,Dv=444mm查图 2-3-1(P51)得
Rm0=0.62Pa/m
粗糙度修正系数
0.25
0.25
0
3 5 1.96
1.96 0.62
1.22 /
t
m t m
K K V
R K R
Pa m
No123
200
1.0
0.01
0.1 1000.62 Rm(Pa/m)
空气量
m3
/s
图 2-3-1(P51)
2)流量当量直径
设某一圆形风管中的流量与矩形风管的 流量相等,并且 单位长度摩擦阻力也相等,则该圆管的直径就称为矩形风管的 流量当量当量直径,以 DL表示。根据推导，流量当量直径可近似按下式计算：
以流量当量直径 DL和矩形风管的流量 L，查图 2-3-1所得的单位长度的摩擦阻力 Rm，即为矩形风管的单位长度的摩擦阻力。
0,6 2 5
0,2 51,3L
ab
D
ab
(2-3-11)
No124
由 L=1m3/S、
DL=487mm查图 2-3-1得
Rm0=0.61Pa/m
Rm=1.96× 0.61=1.2
Pa/m
[例 2-2] [例 2-1]改用流量当量直径求矩形风管
单位长度摩擦阻力。
[解 ] 矩形风道的流量当量直径
0,6 2 5
0,2 5
0,6 2 5
0,2 5
1,3
0,4 0,5
1,3
0,4 0,5
0,4 8 7
L
ab
D
ab
m
No125
0.01
1.0
200200
1.0
0.01
0.1 1000.61 RmPa/m
空气量
m3
/s
2.3.1.3 风管局部阻力计算
首先确定局部阻力系数? 和它对应的特征速度 V,然后代入（ 2-2-3）式计算局部阻力。
各种局部阻力系数?通常查设计手册等确定。
各种设备的局部阻力或局部阻力系数，由设备生产厂提供。
各管段摩擦阻力和局部阻力之和即为该管段的阻力。各管段阻力计算完成后，应进行并联管路的阻力平衡，以保证实际流量分配满足要求。
No126
2.3.1.4 并联管路的阻力平衡
为了保证各管路达到预期的风量，使并联支管的计算阻力相等，称为并联管路阻力平衡。对一般的通风系统，两支管的计算阻力差应不超过 15%；含尘风管应不超过 10%。若过上述规定，采用下述方法进行阻力平衡。
（ 1）调整支管管径
这种方法通过改变支管管径来调整支管阻力，
达到阻力平衡。调整后的管径按下式计算：
0.225
'
'
pDD
p
(2-3-12)
No127
式中 D?----调整后的管径；
D---原设计的管径,mm;
p---原设计的支管阻力,Pa;
p?---要求达到的支管阻力,Pa。
应当指出,采用本方法时,不宜改变三通支管直径,可在三通支管上 先增设一节渐扩（缩）管,
以免引起三通局部阻力的变化。
（ 2）阀门调节
通过 改变阀门开度，调节阀门阻力,从理论上讲是最简单易行的方法。但对一个多支管的通风的空调管网，是一项 复杂 的技术工作。
必须进行 反复调整、测试 才能实现预期的流量分配。 No128
2.3.1.5 计算系统的总阻力和获得管网特性曲线
最不利环路所有串联管段阻力（包括设备）
之和，即为管网系统的总阻力?p。管网的特性曲线为：
p=SQ2
式中 S---管网阻抗,kg/s7;
Q---管网总流量,m3/s。
管网阻抗 与 管网 几何尺寸 及管网 中的摩擦阻力系数，局部阻力系数，流体密度有关 。当这些因素不变时，管网阻抗 S为常数。根据计算的
(2-3-13)
No129
的管网总阻力和要求的总风量 Q，即可用
式（ 2-3-14）计算管网阻抗，获得管网特性曲线。
不计算管段阻力和管网总阻力，而先计算各管段阻抗，再按如下串联管路的阻抗关系计算管网阻抗，也可获得管网特性曲线。
管段 i:
2
PS
Q
(2-3-14)
22
1
8 i
i
i
d
S
d
(2-3-15)
No130
串联管路：
`
并联管路：
上述公式表明，管网中任一管段的有关参数变化，都会引起整个管网特性曲线的变化，从而改变管网总流量和管段的流量分配，这决定了管网调整的复杂性。进一步从理论上可以证明，
iSS
(2-3-16)
11
22
1
i
i
SS
SS
1
即
(2-3-17)
No131
管网设计时不作好阻力平衡，完全依靠阀门
调节流量的作法难以奏效，尤其是并联管路较多的管网。
获得管网特性曲线后即可结合动力设备（风机）的性能曲线匹配动力设备，具体匹配方法在第 7章介绍。
2.3.1.6 计算例题
[例 2-3] 图 2-3-2所示的通风除尘管网。风管用钢板制作，输
送含有轻矿物粉尘的空气，气体温度为常温。
除尘器阻力?Pc=1200Pa。对该管网进行水力
No132
计算，获得管网特性曲线。
图
1
L=11m
2
3
L=6m
L=3m 5L=4m
L=6m
4
7
L=6m
6
L=8m
圆形伞形罩
1500m3/s
4000m3/s
800m3/s
风机除尘器图 2-3-2 通风除尘系统的系统图
No133
[解 ]：
1.对各管段进行编号，标出管段长度和风点的排风量。
2.选定最不利环路，本系统选择 1-3-5-除尘器 -
6-风机 -7为最利环路。
3.根据各管段的风量及选定的流速，确定最不利环路各管段的断面尺寸和单位长度摩擦阻力。
根据表 2-2-3输送含有轻矿物粉尘的空气时，
风管内最小风速为，垂直风管 12m/s、水平风管 14m/s.
No134
考虑到除尘器及风管漏风，取 5%的漏风
系数，管段 6及 7的计算量为
6300× 1.05=6615m3/h.
管段 1
有水平风管，初定流速为 14m/s。根据
Q1=1500m/h(0.42m3/s),V1=14m/s所选管径按通风管道 统一规格调整为
D1=200mm：实际流速 V1=13.4m3/S;由图 2-3-1
查得,Rml=12.5Pa/m。
同理可查得管段 3,5,6,7的管径及比摩阻，
具体结果见表 2-3-5。
4.确定管段 2,4的管径及单位长度摩擦力，
No135
见表 2-3-5。
5.从阻力手册、暖通设计手册等资料查各管段的局部阻力系数。
（ 1）管段 1
设备密闭罩?=1.0（对应接管动压）
900 弯头（ R/D=1.5）一个?=0.17
直流三通（ 1?3）（见图 2-3-3）根据
F1+F2=F3，
=300,F2/F3=
(140/240)2=0.340
Q2/Q3=800/2300=0.384,
查得?13=0.20
V1,F1 V3,F3
V2,F2
图 2-3-3合流三通
No136
=1.0+0.17+0.20=1.37
（ 2）管段 2
圆形伞形罩?=600,?3=0.09
90o弯头（ R/D=1.5） 1个,?=0.17
60o弯头（ R/D=1.5） 1个,?=0.14
合流三通（ 2?3）（见图 2-3-3）?23=0.20
=0.09+0.17+0.14+0.20=0.60
（ 3）管段 3
直流三通（ 3? 5） （见图 2-3-4）根据
F3+F4=F5,?=300,F4/F5=(300/380)2=0.62
Q4/Q5=4000/6300=0.634,查得?35=-0.05
No137
=-0.05
（ 4）管段 4
设备密闭罩?=1.0（对应接管动压）
900 弯头（ R/D=1.5）一个?=0.17
合流三通（ 4?5）（见图 2-3-4）?45=0.24
=1.0+0.17+0.24=1.41
（ 5）管段 5
除尘器进口变径管（渐扩管）
除尘器出口尺寸 300mm× 800mm变径管长度
L=400mm,tan? =0.475,?=25.4o,?=0.10No138
900 弯头（ R/D=1.5） 2个,?=2× 0.17=0.34
风机进口渐扩管
按要求的总风量和估计的管网总阻力先近似选出一台风机，风机进口直径 D0=500mm,变径管长度
L=300mm
F0/F6=(500/420)2=1.41
tan? =0.13,?=7.6o,?=0.03
=0.10+0.34+0.03=0.47
（ 7）管段 7
风机出口渐扩管
风机出口尺寸 410mm× 315mm,D7=420mm
F7/F出 =0.138/0.129)=1.07,0
No139
带扩散管的伞形风帽（ h/D=0.5）
`?=0.60,=0.60
6.计算各管段的沿程摩擦阻力局部阻力。计算结果见表 2-3-5。
7.对并联管段进行阻力平衡
（ 1）汇合点 A
1 285 apP 2 181.6 apP
12
1
285 181,6 36,3% 10%
285
pp
p
No140
为使管段 1,2达到阻力平衡，改变管段 2的管径，
增大其阻力。根据公式（ 2-3-12）
根据通风管道统一规格，取
仍不平衡，只好取,在运行时再辅以阀门调节，消除平衡。
0,2 2 5 0,2 2 5
2
22
2
1 8 1,6' 1 4 0 1 2 6,5
' 2 8 5
pD D m m
p
2 '' 130D mm?
12
1
'' 285 252,4 12.1% 10%
285
pp
p
2 130D m m?
No141
（ 1）汇合点 B
`
为使阻力平衡，改变管段 4的管径通风管道统一规格中没有此规格，但管段 4长，
按 制作，使 1,3处于平衡。
13 2 8 5 5 4 3 3 9 ap p P
4 2 9 2,7 apP
1 3 4
13
3 3 9 2 9 2,7 1 3,7 % 1 0 %
339
p p p
pp
0,2 2 5
4
2 9 2,7' 3 0 0 2 9 0
339
D m m
4 290D m m?
No142
8.计算系统总阻力，获得管网特性曲线
`
管网特性曲线为
2 8 5 5 4 1 1 2,9 6 7,9 9 9,7 1 2 0 0 1 8 1 9,6
mlp R l p
Pa
7
22
1820 53 8 /
1,84
pS k g m
Q
2538p Q P a
No143
2.3.1.7 均匀送风管设计
根据工业与民用建筑的使用要求，通风和空调系统的风管，有时需要把等量的空气沿风管侧壁的成排孔口或短管均匀送出。这种均匀送风方式可使送风房间得到均匀的空气分布，而且风管的制作简单、材料节约，因此，
均匀送风管道在车间、会堂、冷库和气幕装置中广泛应用。
均匀送风管道的计算方法很多，下面介绍近似计算方法。
No144
（ 1）均匀送风管道的设计原理
空气在风管内的流动时，其静垂直作用于管壁。如果在风管的侧壁开孔，由于孔口内外存在静压差，空气会垂直于管壁的方向从孔口流出。静压差产生的流速 Vj为：
空气在风内的流为：
2 j
j
p
V
m/s
2 d
d
pV
m/s
No145
式中：
`
空气从孔口流出时，它的实际流速和出流方向不只取决于静压产生的流速和方向，还受管内流速的影响，如图 2-3-5所示。
jp
dp
风管内空气的静压,Pa
风管内空气的动压,Pa
ff0图 2-3-5 No146
在管内流速的影响下，孔口出流方向盘要发生
偏斜，实际流速为合成速度，可用下列各式计算有关数值：
孔口出流方向：
孔口出流与风管轴线的夹角?（出流角）为
孔口实际流速
t a n jj
dd
Vp
Vp
(2-3-18)
sin
jVV
(2-3-19)
No149
孔口流出风量 L0=3600?fV
式中?---孔口的流量系数；
f---孔口在气流垂直方向上的投影面积,m2,由图 2-3-5可知：
f0---孔口面积,m2。
式（ 2-3-20）可改写为
(2-3-20)
0 sin
jVff
V
00
00
3 6 0 0 sin
3 6 0 0 3 6 0 0 2jj
L f V
f V f p
(2-3-21)
空气在孔口面积上的流速，按定义和式
（ 2-3-21）得：
`
对于断面不变的矩形送（排）风管，采用条缝形风口送（排）风时，风口上的速度分布如图 2-3-6所示。送风管上，从始端到末端管内流量不断减小动压相应下降，静压增大，使条缝口流速不断增大。
分析公式（ 2-3-21） 可以看出，要实现均匀送风，可采用以下措施：
0
0
03600
j
LVV
f
m/s (2-3-22)
No151
1） 送风管断面积 F和孔口面积 f0不变时，管内
静压会不断增大，可根据静变化,在孔口上设置不同的阻体,使不同的孔口具有不同的阻力（即改变流量系数），见图 2-3-7(a)(b)。
2） 孔口面积 f0和?值不变时可 采用锥形风管改变送风管断面积，使管静压基本保持不变见图 2-3-7 (c) 。
3） 送风管断面积 F及孔口?值不变时，可以根据管内静压变化,改变孔口面积 f0,见图 2-
3-7 (d),(e).
4)增大送风管面积 F，减小孔口面积 f0。对于图 2-3-7（ f）所示的条形缝形风口。试验表明，
No152
当 f0/F<0.4时始末端出口流速的相对误差在
10%以内，可近似认为是均匀分布的。
吹出 吸入
图 2-3-6从条缝口吹出和吸入的速度分布
F f0(f)
(c)
(d)
图 2-3-7 实现均匀送风的方式
No153
（ 2）实现均匀送风的基本条件
从公式（ 2-3-21）可以看出，对侧孔面积 f0保持不变的均匀送风管，要使各侧孔的送风量保持相等，必须保证各侧孔的静压 pj和流量系数
相等；要使出口气流尽量保持垂直，即要求出 流角?接近 90o，这势必要求道断面接近无限大。工程上不可能的。通常要求60o。下面分析如何实现上述要求。
1）保持各侧孔静压相等
如图，由能，
若要 则要
1 2
1 1 1 1 12j d j d l lp p p p R p
11jjpp?
11 12d d l lp p R p
No154
这表明，两孔静压相等的条件是两孔间的动压降等于两孔间的阻力。
2）保持各孔流量系数相等
如图 2-3-9，当600,风量比范围内，对于锐边的孔口可近似认为?=0.6=常数。
3）增大出流角?
要保持600，必须
使 pj/pd?3.0
(Vj/Vd?1.73).可在装
孔口处装置垂直于侧
壁的挡板或改用管嘴，
调整出流角?接近 900。
00 0,1 ~ 0,5L L L
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.1 1.00.5
图 2-3-9 0L
No155
（ 3）侧孔送风时的通路（直通部分）局部阻力
系数和侧孔局部阻力系数（或流量系数）
均匀送风管可视为支管长度为零的三通，当空气从侧孔送出时，产生两部分局部阻力，
即直通部分的局部阻力和侧孔出流的局部阻力。
直通的局部阻力系数可由 P59表 2-3-6查出（风量比 0~1时,? =0.15~0.35），表中的?值对应于侧孔前的管内动压。从侧孔或条缝口出流的流量系数可取?=0.6~0.65。
No156
（ 4）均匀送风管道的计算方法
先确定侧孔个数、侧孔间距及每个侧孔的送风量，然后计算出侧孔面积、送风管道直径
（或断面尺寸）及管道 阻力。
[例 2-4]说明了均匀送风管道的计算步骤和方法，请邀请自阅 P59~P61。
No157
2.3.1.8 中低压燃气管网水力计算
室内燃长管网和庭院燃气管网的支管线都属于低管道。庭院燃气管网干线可能是中压管道。
（ 1） 低压燃气管道摩擦阻力计算公式 及计算表
根据我国,城市燃气设计规范,（ GB50028-
93） 5.2.4规定，低压燃气管道单位长度的摩擦阻力宜 按下式计算
2
7
5
0
0,6 2 1 0m
LT
R
dT
(2-3-24)
No158
式中 Rm---燃气管道单位长度摩擦阻力,Pa/m；
---燃气管道的摩擦阻力系数；
L---燃气管道的计算流量,Nm3/h;
d---管道内径,mm；
---燃气的密度,kg/Nm3;
T---设计中所采用的燃温度。 K；
T0---基准温度,T0=273.16K.
根据燃气在管道 中不同的运动状态，摩擦阻力系数按下列各式计算：
No159
层流状态,Re?2100
`临界状态,Re=2100~3500
湍流状态,Re?3500，与管材有关，
1）钢管
2)铸铁管
6 4 Re
(2-3-25)
5
R e 2 1 0 00,0 3
6 5 R e 1 0
(2-3-26)
0,2 5
68
0,1 1
Re
K
d
0,2 8 4
1
0,1 0 2 2 3 6 5 1 5 8
d
dL
(2-3-27)
(2-3-28)
No160
式中 Re---雷诺数；
---00C和 101.325pa时燃气的运动粘度，
m2/s;
K---管壁内表面的当量绝对粗糙度；对钢管取
0.2mm.
为了简化计算，将计算公式（ 2-3-24） ~（ 2-3-28）
用计算机编制成低压燃气管道单位长度摩阻计算表，其编制条件为：
1）人工煤气：
燃气密度：
运动粘度：
设计温度：
3
62
1.0 /
24.76 10 /
273 15 288
k g N m
ms
TK
No161
2）天然气：
燃气密度：
运动粘度：
设计温度：
对于不同种类的人工煤气，表中查取的单位长度摩擦阻力 Rm0须公式（ 2-3-29）进行校正。
Rm= Rm0
式中
Rm---工作低人工煤气的单位长度摩擦阻力（ Pa/m)
Rm0---计算表中?=1kg/m3时给出的低压人工煤气的单位长度的摩擦阻力 （ Pa/m)
---工作低压人工煤气密度（ kg/Nm3）,
3
62
0,7 3 /
1 4,3 1 0 /
2 7 3 1 5 2 8 8
k g Nm
ms
TK
（ 2-3-29）
No162
(2)中压燃气管道摩擦阻力计算公式及计算表
根据我国,城镇燃气设计规范,（ GB 50028-93)
5.2.5规定，中压燃气管道的单位长度摩擦阻力，宜按下式计算。
式中 p1----燃气管道起点的绝对压力,kPa;
p2----燃气管道起点的绝对压力,kPa;
- --燃气管道的计算长度,km.
22 2
1012
5
0
1,2 7 1 0
pp LT
l d T
（ 2-3-30）
l
No163
根据燃气管道不同材质，其摩擦阻力 系数
可按下列各式计算：
1)钢管
2)铸铁管按（ 2-3-30） ~（ 23-32）用计算机制成中压燃气管道单位长度摩擦阻力计算表，其制表与压燃气管道相同。使用时，根据流量径从表
0,2 5
68
0,1 1
Re
K
d
0,2 8 4
1
0,1 0 2 2 3 6 5 1 5 8
d
dL
(2-3-31)
(2-3-32)
No164
中查出 值，若是人工煤气，用下式
修正：
燃气管道的终点压力为：
0
22
2 12
p
ppR
l
2 2 2 2
2 1 2 1 2
0
p
p p p pR
ll
(2-3-33)
22
21 pp p R l
(kPa) (2-3-34)
No165
[例 2-5] 试作 5层住宅楼一单元的燃气管道的水力计算
每户装双眼灶一台，额定用气量为 1.4Nm3/h;
使用人工煤气，燃气密度为 0.46kg/Nm3,运动粘度为 24.76× 10-6-m2/s.
[解 ]计算按下列程序进行：
1）确定计算流量
画出管道系统图，在系统图上对计算管段进行编号，凡管径变化或流量变化处均应编号。
第 j管道计算流量用下式计算：
j i iL K L N
(2-3-35)
No166
式中
Lj----j管道计算流量,Nm3/h;
K----燃气的同时工作系数，可从燃气工程设计手册查取 ;
Li- -- 第 i种燃具的额定流量,Nm3/h.
Ni---管道担的 I种燃具数目。
计算结果列于表 2-3-7。
`
No167
表 2-3-7 流量计算表
`
管段号
1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 8-9 9-10 14-
13
13-
12
12-
11
11-6
燃具数 N
1 1 1 2 6 5 8 9 10 1 1 1 2
额定流量
LiNi
1.4 1.4 1.4 2.8 4.2 7.0 11.2 12.6 14 1.4 1.4 1.4 2.8
同时工作系数
K
1 1 1 1 0.85 0.68 0.58 0.55 0.54 1 1 1 1
计算流量
Lj
1.4 1.4 1.4 2.8 3.57 4.76 6.5 6.93 7.56 1.4 1.4 1.4 2.8
No168
2）确定各管段长度，标在图 2-3-11上。
3） 根据计算流量,初步确定流量,并标在系统图上（用户支管最小管径为 DN15）。
4）算出各管段的 局部阻力系数,求出其当量长度,即可得管段的计算长度。
以管段 1~2为例进行以下计算。
局部阻力系数查表 2-3-8。
直角弯头 5个,=2.2
旋塞 1个,?=4
=2.2× 5+4 × 1=15
No169
2-3-11室内燃气管道系统图
`
14
1
2
3
4
5
6
12
11
7
8
9
10?2-3-11室内燃气管道系统图
No170
计算雷诺数 Re
`
计算摩擦阻力系数当量长度管段计算长度
3
26
6
1,4
1 5,7 5 1 0
3600R e 1 2 7 0
1 5,7 5 1 0
2 4,7 6 1 0
4
dV
6 4 R e 0,0 5 0 4
3
2
1 5,7 5 1 01 5 4,7
0,0 5 0 4
dlm?
12 2,5 4,7 7,2lm
No171
5）计算单位管长摩擦阻力（ 2-3-24）式或下式
`
6)管段阻力
7）管段位压,即附加压头按（ 2-1-1）式计算：
10
4
0
10 6
4
1.1 3 10
1.4 273 15
1.1 3 10 24,76 10 0.4 6
15,75 273
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No172
8)管段实际压力损失
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重复 3-8步，即可计算出各管管径和实际压力损失。其计算结果列于表 2-3-9中（ P66）。
上述计算用燃气管道摩擦阻力计算表更直捷。
各种燃气工程设计手册中都有这类计算表。
求出室内燃气管道的总压降后，与允许的管道阻力比较，若超过允许值，可改变个别管段管径，再次计算。低压管道允许阻力见表 2-3-10。
以上是燃气枝状管网的水力计算，燃气环状管网的计算在第 8章讲述。
2 2,2 8,7 3 0,9Hp h P a
No173
