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末端水龙头与大气相通

顶端通气帽与大气相通

问（5）

通常在风机进出口附近及各送风口处设置阀门，用于调节总送风量及各送风口风量

各立管底部、水泵进出口及整个管网最低处设有阀门，便于调节各管段流量和检修时关断或排出管网内存水

无阀门

问（6）

1台风机，为输送空气提供动力

1台水泵，为管网内生活给水提供动力

无风机、无水泵

问（7）

与燃气管网相比，流体介质均为气体，但管网中设施不同。

与消防给水管网相比，流体介质均为液体，但生活给水管网中末端为水龙头，消防给水管网末端为消火栓。

与气力输送系统相比，都是多相流管网，但流体介质的种类及性质不同。

说明：

本题仅供参考，同学可根据实际观察的管网进行阐述。

1-2绘制自己居住建筑的给排水管网系统图。

参考给水排水系统图如下：

1-3流体输配管网有哪些基本组成部分？

各有什么作用？

流体输配管网的基本组成部分及各自作用如下表：

组成

管道

动力装置

调节装置

末端装置

附属设备

作用

为流体流动提供流动空间

为流体流动提供需要的动力

调节流量，开启/关闭管段内流体的流动

直接使用流体，是流体输配管网内流体介质的服务对象

为管网正常、安全、高效地工作提供服务。

1-4 

试比较气相、液相、多相流这三类管网的异同点。

相同点：

各类管网构造上一般都包括管道系统、动力系统、调节装置、末端装置以及保证管网正常工作的其它附属设备。

不同点：

①各类管网的流动介质不同；

②管网具体型式、布置方式等不同；

③各类管网中动力装置、调节装置及末端装置、附属设施等有些不同。

[说明]随着课程的进一步深入，还可以总结其它异同点，如：

各类管网中工质的流动都遵循流动能量方程；

各类管网水力计算思路基本相同；

各类管网特性曲线都可以表示成ΔP=SQ2+Pst；

各类管网中流动阻力之和都等于动力之和，等等。

不同管网中介质的流速不同；

不同管网中水力计算的具体要求和方法可能不同；

不同管网系统用计算机分析时其基础数据输入不同，等等。

1-5 

比较开式管网与闭式管网、枝状管网与环状管网的不同点。

开式管网：

管网内流动的流体介质直接与大气相接触，开式液体管网水泵需要克服高度引起的静水压头，耗能较多。

开式液体管网内因与大气直接接触，氧化腐蚀性比闭式管网严重。

闭式管网：

管网内流动的流体介质不直接与大气相通，闭式液体管网水泵一般不需要考虑高度引起的静水压头，比同规模的开式管网耗能少。

闭式液体管网内因与大气隔离，腐蚀性主要是结垢，氧化腐蚀比开式管网轻微。

枝状管网：

管网内任意管段内流体介质的流向都是唯一确定的；

管网结构比较简单，初投资比较节省；

但管网某处发生故障而停运检修时，该点以后所有用户都将停运而受影响。

环状管网：

管网某管段内流体介质的流向不确定，可能根据实际工况发生改变；

管网结构比较复杂，初投资较节枝状管网大；

但当管网某处发生故障停运检修时，该点以后用户可通过令一方向供应流体，因而事故影响范围小，管网可靠性比枝状管网高。

1-6 

按以下方面对建筑环境与设备工程领域的流体输配管网进行分类。

对每种类型的管网，给出一个在工程中应用的实例。

（１）管内流动的介质；

（２）动力的性质；

（３）管内流体与管外环境的关系；

（４）管道中流体流动方向的确定性；

（５）上下级管网之间的水力相关性。

流体输配管网分类如下表：

问题编号

类型及工程应用例子

（1）按流体介质

气体输配管网：

如燃气输配管网

液体输配管网：

如空调冷热水输配管网

汽-液两相流管网：

如蒸汽采暖管网

液-气两相流管网：

如建筑排水管网

气-固两相流管网：

如气力输送管网

（2）按动力性质

重力循环管网：

自然通风系统

机械循环管网：

机械通风系统

（3）按管内流体与管外环境的关系

建筑排水管网

热水采暖管网

（4）按管内流体流向的确定性

空调送风管网

城市中压燃气环状管网

（5）按上下级管网的水力相关性

直接连接管网：

直接采用城市区域锅炉房的热水采暖管网，如图1-3-4，a,b,d,e,f

间接连接管网：

采用换热器加热热水的采暖管网，如图1-3-4，c,g,h.

2-1某工程中的空调送风管网，在计算时可否忽略位压的作用？

为什么？

（提示：

估计位压作用的大小，与阻力损失进行比较。

）

民用建筑空调送风温度可取在15~35℃（夏季~冬季）之间，室内温度可取在25~20℃（夏季~冬季）之间。

取20℃空气密度为1.204kg/m3,可求得各温度下空气的密度分别为：

15℃：

==1.225kg/m3

35℃：

==1.145kg/m3

25℃：

==1.184kg/m3

因此：

夏季空调送风与室内空气的密度差为1.225-1.184=0.041kg/m3

冬季空调送风与室内空气的密度差为1.204-1.145=0.059kg/m3

空调送风管网送风高差通常为楼层层高，可取H=3m，g=9.807N/m.s2,则

夏季空调送风位压=9.807×

0.041×

3=1.2Pa

冬季空调送风位压=9.807×

0.059×

3=1.7Pa

空调送风系统末端风口的阻力通常为15~25Pa，整个空调送风系统总阻力通常也在100~300Pa之间。

可见送风位压的作用与系统阻力相比是完全可以忽略的。

但是有的空调系统送风集中处理，送风高差不是楼层高度，而是整个建筑高度，此时H可达50米以上。

这种情况送风位压应该考虑。

2-2如图2-1-1是某地下工程中设备的放置情况，热表示设备为发热物体，冷表示设备为常温物体。

为什么热设备的热量和地下室内污浊气体不能较好地散出地下室？

如何改进以利于地下室的散热和污浊气体的消除？

图2-1-1 

图2-1-2

图2-1-3 

图2-1-4

该图可视为一U型管模型。

因为两侧竖井内空气温度都受热源影响，密度差很小，不能很好地依靠位压形成流动，热设备的热量和污浊气体也不易排出地下室。

改进的方法有多种：

（1）将冷、热设备分别放置于两端竖井旁，使竖井内空气形成较明显的密度差，如图2-1-2；

（2）在原冷物体间再另掘一通风竖井，如图2-1-3；

（3）在不改变原设备位置和另增竖井的前提下，采用机械通风方式，强制竖井内空气流动，带走地下室内余热和污浊气体，如图2-1-4。

2-3 

如图2-2，图中居室内为什么冬季白天感觉较舒适而夜间感觉不舒适？

图2-2 

白天太阳辐射使阳台区空气温度上升，致使阳台区空气密度比居室内空气密度小，因此空气从上通风口流入居室内，从下通风口流出居室，形成循环。

提高了居室内温度，床处于回风区附近，风速不明显，感觉舒适；

夜晚阳台区温度低于居室内温度，空气流动方向反向，冷空气从下通风口流入，床位于送风区，床上的人有比较明显的吹冷风感，因此感觉不舒适。

2-4 

如图2-3是某高层建筑卫生间通风示意图。

试分析冬夏季机械动力和热压之间的作用关系。

图2-3

冬季室外空气温度低于通风井内空气温度，热压使通风井内空气向上运动，有利于气体的排除，此时热压增加了机械动力的通风能力；

夏季室外空气温度比通风竖井内空气温度高，热压使用通风井内空气向下流动，削弱了机械动力的通风能力，不利于卫生间排气。

2-5简述实现均匀送风的条件。

怎样实现这些条件？

根据教材推导式（2-3-21）式中

——送风口计算送风量，m3/h；

——送风口流量系数；

——送风口孔口面积，m2；

——送风管内静压，Pa；

——送风密度，kg/m3。

从该表达式可以看出，要实现均匀送风，可以有以下多种方式：

（1） 

保持送风管断面积F和各送风口面积不变，调整各送风口流量系数使之适应的变化，维持不变；

（2） 

保持送风各送风口面积和各送风口流量系数不变，调整送风管的面积F，使管内静压基本不变，维持不变；

（3） 

保持送风管的面积F和各送风口流量系数不变，根据管内静压的变化，调整各送风口孔口面积，维持不变；

（4） 

增大送风管面积F，使管内静压增大，同时减小送风口孔口面积，二者的综合效果是维持不变。

实际应用中，要实现均匀送风，通常采用以上第

（2）中种方式，即保持了各送风口的同一规格和形式（有利于美观和调节），又可以节省送风管的耗材。

此时实现均匀送风的条件就是保证各送风口面积、送风口流量系数、送风口处管内静压均相等。

要实现这些条件，除了满足采用同种规格的送风口以外，在送风管的设计上还需要满足一定的数量关系，即任意两送风口之间动压的减少等于该两送风口之间的流动阻力，此时两送风口出管内静压相等。

2-6流体输配管网水力计算的目的是什么？

水力计算的目的包括设计和校核两类。

一是根据要求的流量分配，计算确定管网各管段管径（或断面尺寸），确定各管段阻力，求得管网特性曲线，为匹配管网动力设备准备好条件，进而确定动力设备（风机、水泵等）的型号和动力消耗（设计计算）；

或者是根据已定的动力设备，确定保证流量分配要求的管网尺寸规格（校核计算）；

或者是根据已定的动力情况和已定的管网尺寸，校核各管段流量是否满足需要的流量要求（校核计算）。

2-7水力计算过程中，为什么要对并联管路进行阻力平衡？

怎样进行？

“所有管网的并联管路阻力都应相等”这种说法对吗？

流体输配管网对所输送的流体在数量上要满足一定的流量分配要求。

管网中并联管段在资用动力相等时，流动阻力也必然相等。

为了保证各管段达到设计预期要求的流量，水力计算中应使并联管段的计算阻力尽量相等，不能超过一定的偏差范围。

如果并联管段计算阻力相差太大，管网实际运行时并联管段会自动平衡阻力，此时并联管段的实际流量偏离设计流量也很大，管网达不到设计要求。

因此，要对并联管路进行阻力平衡。

对并联管路进行阻力平衡，当采用假定流速法进行水力计算时，在完成最不利环路的水力计算后，再对各并联支路进行水力计算，其计算阻力和最不利环路上的资用压力进行比较。

当计算阻力差超过要求值时，通常采用调整并联支路管径或在并联支路上增设调节阀的办法调整支路阻力，很少采用调整主干路（最不利环路）阻力的方法，因为主干路影响管段比支路要多。

并联管路的阻力平衡也可以采用压损平均法进行：

根据最不利环路上的资用压力，确定各并联支路的比摩阻，再根据该比摩阻和要求的流量，确定各并联支路的管段尺寸，这样计算出的各并联支路的阻力和各自的资用压力基本相等，达到并联管路的阻力平衡要求。

“所有管网的并联管路阻力都应相等”这种说法不对。

在考虑重力作用和机械动力同时作用的管网中，两并联管路的流动资用压力可能由于重力重用而不等，而并联管段各自流动阻力等于其资用压力，这种情况下并联管路阻力不相等，其差值为重力作用在该并联管路上的作用差。

2-8水力计算的基本原理是什么？

流体输配管网水力计算大都利用各种图表进行，这些图表为什么不统一？

水力计算的基本原理是流体一元流动连续性方程和能量方程，以及管段串联、并联的流动规律。

流动动力等于管网总阻力（沿程阻力+局部阻力）、若干管段串联和的总阻力等于各串联管段阻力之和，并联管段阻力相等。

用公式表示即：

串联管段：

G1=G2=…=Gi 

并联管段：

G1+G2+…+Gi=G 

流动能量方程：

（Pq1－Pq2）+g（ρa－ρ）（H2－H1）=ΔP1-2

流动动力等于管网总阻力 

管网总阻力等于沿程阻力+局部阻力 

流体输配管网水力计算大都利用各种图表进行，这些图表为什么不统一的原因是各类流体输配管网内流动介质不同、管网采用的材料不同、管网运行是介质的流态也不同。

而流动阻力（尤其是沿程阻力）根据流态不同可能采用不同的计算公式。

这就造成了水力计算时不能采用统一的计算公式。

各种水力计算的图表是为了方便计算，减少烦琐、重复的计算工作，将各水力计算公式图表化，便于查取数据，由于各类流体输配管网水力计算公式的不统一，当然各水力计算图表也不能统一。

2-9比较假定流速法、压损平均法和静压复得法的特点和适用情况。

假定流速法的特点是先按照合理的技术经济要求，预先假定适当的管内流速；

在结合各管段输送的流量，确定管段尺寸规格；

通常将所选的管段尺寸按照管道统一规格选用后，再结合流量反算管段内实际流速；

根据实际流速（或流量）和管段尺寸，可以计算各管段实际流动阻力，进而可确定管网特性曲线，选定与管网相匹配的动力设备。

假定流速法适用于管网的设计计算，通常已知管网流量分配而管网尺寸和动力设备未知的情况。

压损平均法的特点是根据管网（管段）已知的作用压力（资用压力），按所计算的管段长度，将该资用压力平均分配到计算管段上，得到单位管长的压力损失（平均比摩阻）；

再根据各管段的流量和平均比摩阻确定各管段的管道尺寸。

压损平均法可用于并联支路的阻力平衡计算，容易使并联管路满足阻力平衡要求。

也可以用于校核计算，当管道系统的动力设备型号和管段尺寸已经确定，根据平均比摩阻和管段尺寸校核管段是否满足流量要求。

压损平均法在环状管网水力计算中也常常应用。

静压复得法的特点是通过改变管段断面规格，通常是降低管内流速，使管内流动动压减少而静压维持不变，动压的减少用于克服流动的阻力。

静压复得法通常用于均匀送风系统的设计计算中。

2-10为何天然气管网水力计算不强调并联支路阻力平衡？

天然气管网水力计算不强调并联支路阻力平衡，可以从以下方面加以说明：

（1）天然气末端用气设备如燃气灶、热水器等阻力较大，而燃气输配管道阻力相对较小，因此各并联支路阻力相差不大，平衡性较好；

（2）天然气管网一般采用下供式，最不利环路是经过最底层的环路。

由于附加压头的存在，只要保证最不利环路的供气，则上层并联支路也一定有气；

（3）各并联支路在燃气的使用时间上并非同时使用，并且使用时也并非都在额定流量工况下使用，其流量可以通过用户末端的旋塞，阀门等调节装置根据需要调节。

签于以上原因，天然气管网无需强调并联支路的阻力平衡。

3-1 

计算例题3-1中各散热器所在环路的作用压力tg=95℃，tg1=85℃，tg2=80℃，tn=70℃。

题3-1

解：

双管制：

第一层：

ΔP1=gh1（ρh-ρg）=9.8×

3×

（977.81-961.92）=467.2Pa

第二层：

ΔP2=gh2（ρh-ρg）=9.8×

6×

（977.81-961.92）=934.3Pa

第三层：

ΔP3=gh3（ρh-ρg）=9.8×

8.5×

（977.81-961.92）=1323.6Pa

单管制：

ΔPh=gh3（tg1-tg）+gh2（tg2-tg1）+gh1（ρh-ρg2）=9.8×

（968.65-961.92）

+9.8×

（971.83-968.65）+9.8×

（977.81-971.83）=923.4Pa

3-3 

机械循环室内采暖系统的水力特征和水力计算方法与重力循环系统有哪些一致的地方和哪些不同之处？

①作用压力不同：

重力循环系统的作用压力：

双管系统ΔP=gH（ρH-ρg），单管系统：

，总的作用压力：

ΔPzh=ΔPh+ΔPf；

机械循环系统的作用压力：

P+ΔPh+ΔPf=ΔPl，ΔPh、ΔPf与P相比可忽略不计。

∴P=ΔPl，但在局部并联管路中进行阻力手段时需考虑重力作用。

②计算方法基本相同：

首先确定最不利环路，确定管径，然后根据阻力平衡，确定并联支路的管径，最后作阻力平衡校核。

3-4 

室外热水供热管的水力计算与室内相比有哪些相同之处和不同之处？

相同之处：

（1）计算的主要任务相同：

按已知的热煤流量，确定管道的直径，计算压力损失；

按已知热媒流量和管道直径，计算管道的压力损失；

按已知管道直径和允许压力损失，计算或校核管道中流量。

（2）计算方法和原理相同：

室内热水管网水力计算的基本原理，对室外热水管网是完全适用的。

在水力计算程序上，确定最不利环路，计算最不利环路的压力损失，对并联支路进行阻力平行。

不同之处：

（1）最不利环路平均比摩阻范围不同，室内Rpj=60~120Pa/m，室外Rpj=40-80Pa/m。

（2）水力计算图表不同，因为室内管网流动大多于紊流过渡区，而室外管网流动状况大多处于阻力平方区。

（3）在局部阻力的处理上不同，室内管网局部阻力和沿程阻力分开计算，而室外管网将局部阻力折算成沿程阻力的当量长度计算。

（4）沿程阻力在总阻力中所占比例不同，室内可取50%，室外可取60~80%。

3-5 

开式液体管网水力特征与水力计算与闭式液体管网相比，有哪些相同之处和不同之处？

从水力特征上看，开式液体管网有进出口与大气相通，而闭式液体管网（除膨胀水箱外）与大气隔离。

因此，开式液体管网的动力设备除了克服管网流动阻力外，还要克服进出口高差形成的静水压力。

此外，开式液体管网（如排水管网）中流体可能为多相流，其流态比闭式管网复杂；

由于使用时间的不确定性，开式液体管网中流量随时间变化较大，而闭式液体管风中流量一般比较稳定。

在水力计算方法上，开式液体管网的基本原理和方法与闭式管网没有本质区别。

但具体步骤中也有一些差别：

（1）动力设备所需克服的阻力项不完全相同，开式管网需考虑高差；

（2）管网流量计算方法不同，闭式管网同时使用系数一般取1，而开式管网同时使用系数小于1；

（3）水力计算图表不同；

（4）对局部阻力的处理方式不同，闭式管网通过局部的阻力系数和动压求局部损失，而开式管网对局部阻力一般不作详细计算，仅根据管网类型采用经验的估计值，局部损失所占比例也小于闭式管网中局部损失所占比例。

（5）在并联支路阻力平衡处理上，闭式管网强调阻力平衡校核，而开式管网则对此要求不严，这是开、闭式管网具体型式的不同造成的，开式管网对较大的并联支路也应考虑阻力平衡。

3-6分析管内流速取值对管网设计的影响。

管内流速取值对管网运行的经济性和可靠性都有很重要的影响。

管内流速取值大，则平均比摩阻较大，管径可减小，可适当降低管网系统初投资，减少管网安装所占空间；

但同时管道内的流速较大，系统的压力损失增加，水泵的动力消耗增加，运行费增加。

并且也可能带来运行噪声和调节困难等问题。

反之，选用较小的比摩阻值，则管径增大，管网系统初投资较大；

但同时管道内的流速较小，系统的压力损失减小，水泵的动力消耗小，运行费低，相应运行噪声和调节问题也容易得到解决。

4-1什么是水封？

它有什么作用？

举出实际管网中应用水封的例子。

水封是利用一定高度的静水压力来抵抗排水管内气压的变化，防止管内气体进入室内的措施。

因此水封的作用主要是抑制排水管内臭气窜入室内，影响室内空气质量。

另外，由于水封中静水高度的水压能够抵抗一定的压力，在低压蒸汽管网中有时也可以用水封来代替疏水器，限制低压蒸汽逸出管网，但允许凝结水从水封处排向凝结水回收管。

实际管网中应用水封的例子很多，主要集中建筑排水管网，如：

洗练盆、大/小便器等各类卫生器具排水接管上安装的存水弯（水封）。

此外，空调末端设备（风机盘管、吊顶或组合式空调器等）凝结水排水管处于空气负压侧时，安装的存水弯可防止送风吸入排水管网内的空气。

4-2 

讲述建筑排水管网中液气两相流的水力特征？

（1）可简化为水气两相流动，属非满管流；

（2）系统内水流具有断续非均匀的特点，水量变化大，排水历时短，高峰流量时水量可能充满水管断面，有的时间管内又可能全是空气，此外流速变化也较剧烈，立管和横管水流速相差较大。

（3）水流运动时夹带空气一起运动，管内气压波动大；

（4）立管和横支管相互影响，立管内水流的运动可能引起横支管内压力波动，反之亦然；

（5）水流流态与排水量、管径、管材等因素有关；

（6）通水能力与管径、过不断面与管道断面之比、粗糙度等因素相关。

4-3 

提高排水管排水能力的关键在哪里？

有哪些技术措施？

提高排水管排水能力的关键是分析立管内压力变化规律，找出影响立管压力变化的因素。

进而想办法稳定管内压力，保证排水畅通。

技术措施可以①调整管径；

②在管径一定时，调整、改变终限流速和水舌阻力系数。

减小终限流速可以通过

（1）增加管内壁粗糙度；

（2）立管上隔一定距离设乙字弯；

（3）利用横支管与立管连接的特殊构造，发生溅水现象；

（4）由横支管排出的水流沿切线方向进入立管；

（5）对立管内壁作特殊处理，增加水与管内壁的附着力。

减小水舌阻力系数，可以通过改变水舌形状，或向负压区补充的空气不经水舌两种途径，措施

（1）设置专用通气立管；

（2）在横支管上设单路进气阀；

（3）在排水横管与立管连接处的立管内设置挡板；

（4）将排水立管内壁作成有螺旋线导流突起；

（5）排水立管轴线与横支管轴线错开半个管径连接；

（6）一般建筑采用形成水舌面积小两侧气孔面积大的斜三通或异径三通。

4-4 

解释“终限流速”和“终限长度”的含义，这二概念与排水管通水能力之间有何关系？

终限流速Vt，排水管网中当水膜所受向上的管壁摩擦力与重力达到平衡时，水膜的下降速度和水膜厚度不再发生变化，这时的流速叫终限流速。

终限长度Lt：

从排水横支管水流入口至终限流速形成处的高度叫终限长度。

这两个概念确定了水膜流阶段排水立管在（允许的压力波动范围）内最大允许排水能力。

超过终限流速的水流速度将使排水量继续增加，水膜加厚，最终形成水塞流，使排水系统不能正常使用。

水膜流状态下，可有Q=，Lt=0.144Vt2，其中Q——通水能力L/S；

Wt——终限流速时过水断面积，cm2，Vt——终限流速，m/s，Lt——终限长度，m。

4-5 

空调凝结水管内流动与建筑排水管内流动的共性和差别是什么？

共性：

均属于液气两相流。

区别：

①空调凝结水管在运动时管内水流量变化不大，气压变化也不大，而建筑排水管风水量及气压随时间变化都较大；

②空调凝结水管内流速较小，排水管网内流速较大；

③空调凝水管内流动可当成凝结水和空气的流动，排水管内的流动除水和气体外，还有固体。

4-6 

汽