《流体输配管网》主要知识点学习指导(第1章到第八章)

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1、流体输配管网主要知识要点学习指导与本专业有关的流体输配管网，种类很多，技术繁杂。同时，平台课 的教学计划学时又非常有限。 流体输配管网课程共 48 学时，其中理论教学 为 44 学时，实验 4 学时。若采用原来专业课的教学方法，面面俱到，讲授新构 成的平台课程，难以获得好的教学效果。 流体输配管网课程的两个关键是： （）必须把本专业各类流体输配管网共同的技术原理和方法讲深、讲透，讲 完整，即构造一个共性体系；（）要注意平台课沟通基础课与专业课的桥梁 作用，不能脱离具体的工程实践，讲成纯粹的网络理论。共性原理要能解决个 性（具体管网）问题。 -课前准备由于要联系具体的工程管网，这就要求学生在学习

2、本门课程前，对实际的管网 有基本的了解。学生在本门课程之前，要学习制图、建筑环境与设备工 程概论、流体力学等课程和进行认识实习。可在认识实习任务书中，给 学生下达如下任务：认真观察 13 个不同的流体输配管网，并绘制出管网轴测 图。管网类型不限。要求学生结合建筑环境与设备工程概论课程学习的知 识和流体输配管网教材的第一章，根据自己所观察的实际工程的流体输配 管网，回答以下问题： （1）该管网的作用是什么？ （2）该管网中流动的流体是液体还是气体？还是水蒸气？是单一的一种流体还 是两种流体共同流动？或者是在某些地方是单一流体，而其他地方有两种流体 共同流动的情况？如果有两种流体，请说明管网不同位

3、置的流体种类、哪种流 体是主要的。 （3）该管网中工作的流体是在管网中周而复始地循环工作，还是从某个（某些） 地方进入该管网，又从其他地方流出管网？ （4）该管网中的流体与大气相通吗？在什么位置相通？ （5）该管网中的哪些位置设有阀门？它们各起什么作用？ （6）该管网中设有风机（或水泵）吗？有几台？它们的作用是什么？如果有多 台，请分析它们之间是一种什么样的工作关系（并联还是串联）？为什么要让 它们按照这种关系共同工作？ （7）该管网与你所了解的其他管网（或其他同学绘制的管网）之间有哪些共同 点？哪些不同点？ 如果认识实习安排在本课开课前一学期前一学期，可将这个与认识实习结合。通过这个 作业，

4、使学生对流体输配管网的组成、功能有初步的认识，并引发学生对管网 的一些共性进行思考。第一章 流体输配管网型式与装置 本章教学内容与特点分析：介绍工程中的各类流体输配管网；介绍流体输配管 网功能与作用、型式、主要组成部件与装置；分析总结流体输配管网的共性； 归纳基本概念。本章的教学思路是从个别到一般，从具体到抽象，从实际到理论；讲授特点是描述性介绍与总结归纳相结合。 引言：列举自然界中的流体输配管网如人体呼吸系统、血液循环系统、植物的 水分输送系统、江河系统等；工程中的流体输配管网如西气东输、城市和建筑 供热管网与给排水管网、空调通风管网等，说明本课程的普遍意义和重要作用， 激发学生的学习兴趣。

5、本章的内容主要是给学生看的，没有必要逐一描述讲解本章教材中的各种管网 型式与装置。可以在学生所完成的认识实习的基础上，直接总结归纳本章的知 识要点。当然也可以从教材中选讲少数具体管网，从中归纳总结知识要点。宜 气体、液体、多相流管网选讲一个，也可以是教师最熟的或学生最感兴趣的。 在教学中举例认识了以下管网。 、厨房排烟管网系统。依照人们为实现排烟的目的如何安装各种装置、构建 管网、完善功能的线索，引导学生认识管网的组成、功能。紧接着对管网组成 的进行归纳：管道系统动力调控装置末端设备。通过对该管网特点的 分析，引出开式管网、枝状管网、汇流与分流等概念。 、西气东输接续管网 介绍管网的组成。结合

6、管网分析，建立管网分级、环状管网的概念。 、建筑物采暖系统 按照自然循环采暖系统机械循环采暖系统蒸汽采暖系统的次序进行介绍， 结合前面的有关概念如支状与环状、开式管网等概念进行分析，并引出闭式系 统的概念、同程式与异程式系统的概念；对比自然循环与机械循环，归纳动力 源的种类；认识管网工作中的流体相变现象，认识特殊功能设备“疏水器”。 、城市供热管网与建筑物采暖的整体供热系统 介绍系统的组成。结合讲解，进一步深化学生对支状与环状、开式与闭式等概 念的认识。介绍一次网与二次网的概念以及管网之间的连接，简要分析采用不 同连接方式的原因。重点阐述上下级管网之间“水力相关性”的概念。 、气力输送系统 介

7、绍系统组成，分析其特点。重点讲述多相流的概念。 教学手段：描述介绍的管网用多媒体图片展示给学生。任务：管网共性归纳 从以下方面：）管网的功能：输、配流体（简要引申：输送能量简要引申：输送能量）；）管 网的基本组成：管道、动力、调控、相关装置；）管网的基本类型：按管内 流体与管外流体的关系、动力的性质、流向的确定性、流程路径长短；）管 网的分级与连接：水力相关与否等分类。 要求学生看书、查阅参考材料，结合认识实习，通过对具体管网特性的分析和 不同管网共性的总结，深化对管网组成、功能及相关概念的认识。第二章 气体输配管网水力特征与水力计算 主要知识：重力、压力及重力和压力综合作用的种气体管流的水力

8、特征；流 体输配管网水力计算的基本原理和方法，相关概念，环路与环路位压，阻力平 衡，动静压的相互转换。讲授以分析为主。 气体管网的水力特征 气体管流的动力分析（）断面之间的能量方程，（管段中设置动力 H全压）H全压=(H22g-H2ag +P2+1/2u22)-(H11g-H1ag +P1+1/2u12)+P12 -(压力形式能量方程,单位帕)依次分析：）竖向开口管道；）形竖向开口管道；）竖向闭式管网 从流动能量方程直接引出压力管流水力特征；重力和压力综合作用的管流水力 特征。重点分析位压，引出环路的概念及环路位压的计算通式；动力可以来源 于管内外的密度差，也可来自于两段连通竖管的密度差。分析

9、全压差；归纳出： 气流从一个断面流到另一个断面的动力，压力流、重力流、综合作用（注意重 力与压力作用方向一致或相反对流动动力的影响）；强调动力阻力平衡的 概念；动压静压相互转换的概念。 （）小结：）气体管网的动力构成及对气流运动的作用；）动力源。气体输配管网阻力分析 在回顾流体力学知识的基础上进行。 （）阻力构成：沿程摩擦阻力，局部阻力。 （）沿程摩擦阻力 简要分析沿程摩擦阻力产生的原因。 计算通式 对于管道材料、断面尺寸、流体密度及流量不变化的一段，有： 分析：密度变化的情况。引向工程实际，工程中造成密度变化的案例（海拔高 度、环境温度、工作压力等）。 分析： 的影响因素。指出：公式繁多，不

10、同的情况应有不同的计算公式，应用 时要注意公式、图表的使用条件。（学生结合作业自己查找公式、图表，不详 细介绍）明确提出，不要死记硬背公式，更要强调实际工程千变万化，往往和 公式、图表条件不一致。“修正”的重要性和方法。引导学生认识到“修正” 是科学和工程技术的重要方法，从死板的形而上学到科学的辩证的准确，即含 有允许误差的精确。 （）局部阻力 简要分析局部阻力产生的原因。分析：局部阻力系数的影响因素。引向工程实际。 指出查找局部阻力系数的资料来源，强调应注意对应的动压；简要分析局部阻 力之间的相互影响，引申出管道设计布置时的注意事项。 管内流速分析指出：设计流体输配管网是为了输送要求的流量，

11、因此，管内流速是设计者可 以主观确定的一个参数。强调是一个十分重要的技术经济参数，主观确定不是 随意确定，要从技术经济和环境等方面综合分析才能确定合理的流速。 分析：流速值不同产生的影响：阻力，稳定性，噪声，造价，能耗等。引向工 程实际，可用工程案例分析。流体输配管网水力计算的基本原理与方法 本章重点。 引言：基本目的保证流体的输送、分配。直接目的为保证要求的总流 量和流量分配，确定管道尺寸和动力大小或判断已有的管道尺寸和动力大小是 否满足流体输配的要求。 基本原理 （）管段的阻力包含沿程摩擦阻力与局部阻力； （）串联管路总阻力各个串联管段阻力之和； （）不包含动力源的并联管段阻力相等； 这是

12、引言流体力学的理论。 （）闭合环路阻力与动力的代数和为零。终点强调这是基本规律，若违背它， 则环路流量必然发生变化，自动满足这一规律，但这时的流量不是设计的流量。基本类型及计算目标 （）设计性计算：已知管网布置、管网各处的流量需求。确定管网所有管道 的断面；确定管网对动力的需求。 （）校核性计算：已知管网布置、结构尺寸、动力一般也是确定的。确定管 网各处的流量需求是否得到满足。 常用方法 （）假定流速法。介绍基本步骤；强调关键参数：流速；指出适用条件 动力大小待定。举工程实例。 （）压损平均法。介绍基本步骤；强调关键参数：平均压损；指出适用条 件资用压力已定。举工程实例。 （）静压复得法。介绍

13、基本思路；强调关键参数：出口静压；指出适用条 件要求均匀分配流量。举工程实例。 气体输配管网的水力计算 开式、支状、不可压缩、无位压的例子例 采用假定流速法。重点强调流速的选取、最不利环路的概念、阻力平衡。要求 学生学习例，对困难学生加强课后辅导答疑。 均匀送风管道 分析实现均匀送风的技术原理。要求学生结合作业学习例，对困难 学生加强课后辅导答疑。 开式、有位压的气体管道水力计算 复习位压的概念及其在管道流动中的作用。举例分析建筑燃气管网中的动力情 况（例子：某“上有九重天，下有十八地狱”的楼房）。要求学生结合作业学 习例，引导学生思考建筑燃气管网为什么可以不进行阻力平衡(有位有位 压压+,-

14、+,-)，灌输工程概念。对困难学生加强课后辅导答疑。第三章 液体输配管网的水力特征与水力计算 在教学中要突出与气体管网的区别、特殊性、特点，同时也要提炼二者的共性。水力特征 断面之间的水力特征 分析两断面之间的能量方程：认为 u2=u1H扬程 =(Z2+P2/)-(Z1+P1/)+hw (液柱高度形式能量方程,单位 mH2O)H扬程g =(Z22g+P2)-(Z11g+P1)+hw.g (压力形式能量方程,单位帕)-（） 液体管网的 Z2g、 Z1g 位压作用很强位压作用很强。 （强调这是液体管网与气体管网之间 的主要区别之一，或是液体管网的主要水力特征之一。 ）则： 不考虑液体密度变化时，根

15、据（）有：2=1H扬程g =(Z2g+P2)-(Z1g+P1)+hw.g -（）开式液体管网的水力特征 开式管网，当管网进口与出口均与大气相通时，有：P2= P1H扬程 =(Z2)-(Z1)+hw - （） 即动力用来克服流动阻力（包括进、出口损失）和提升液体。若进口是密闭有 压空间或与连接在上一级管网，则应根据（）式确定。闭式液体管网的水力特征 （）复述环路、闭式管网的概念。再次提醒不要混淆闭式管网与环状管网的淆闭式管网与环状管网的 概念。概念。 （）重力循环闭式管网环路的水力特征 以热水采暖管网为例进行分析。 环路位压动力位压动力： 指出与气体环路遵循同一规律，是二者的共性。 环路循环方向。 包含共同管段的不同环路的环路位压。这是难点，也是要提炼的共不同环路的环路位压。这是难点，也是要提炼的共性，结合具 体管网图分析。 并联管段的资用动力。并联管段的资用动力。 并联管段的流量分配规律。强调并联管段的资用动力不同时的流量分配特点。强调并联管段的资用动力不同时的流量分配特点。 这是难点，也是要提炼的共性，结合具体管网图分析。这是难点，也是要提炼的共性，结合具体管网图分析。 （）机械循环闭式液体管网的水力特征 环路动力阻力平衡关系： 指出同样适用于气体管网，是共性。 并联管段的资用动力资用动力 课堂思考