流体输配管网
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流体输配管网流体输配管网
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教材:付祥钊等,流体输配管网 参考书:流体力学 泵与风机 供热工程 工业通风 空气调节 燃气输配
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绪论
一、本课程的任务二、研究对象特点三、发展过程四、学习方法五、课程主要内容
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流体输配管网
采暖供热、燃气供应、通风空调、建筑给排水等公用设备,需要将流体输送的各相关设备,或者从接受点将流体收集起来输送到指定地点。
包括:管道系统、动力系统、调节装置、末端装置及其他附属装置
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输配网络– 闭式系统:控制体对外只有能量交换,无质
量交换。如热网、冷冻水系统– 开式系统:控制体对外既有能量又有质量交
换。如冷却水系统、空调风系统
冷却塔 冷热源 空调箱热力站 建筑物
开式输配系统 闭式输配系统 开式输配系统,风闭式输配系统,水
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一、本课程的任务
了解各种输配网络的特点 设计、调节、管理好– 水力计算和分析,运行调度与控制
合理、有效、可靠地输配热冷媒等流体– 投资、运行费用的综合经济分析
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1 、初投资分析
基建成本:建安、土地各占成本 50 % 空调系统: AHU+FC ,~ 400 元 /m2 建筑面
积
– 设备: 50 %,其中冷热源占主要地位– 施工: 50 %,输配网络占 50 %以上
占用空间(含高度):不计入成本
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2 、运行费用分析-热网
仅分析泵、风机能耗,不考虑人工费用 热网– 小型热网:泵电耗为总供热量的 3 ~ 7 %。
如折合成煤:电终端用户效率 30 %, 1kW电= 3 ~ 4kW 热
– 大型热网:输送距离长, 5 ~ 10 %– 设计工况与实际运行工况
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2 、运行费用分析-空调 1
设计工况下 空调水系统:输送同样能量,冷冻水系统
比热水系统泵耗大 4 ~ 5 倍– 冷冻水系统供回水温差 5℃,热水系统 25℃
或更高,流量大;– 冷冻水设计流速比热网略大:节省空间,比
摩阻大– 空调水系统占供冷量的 10 ~ 20 %
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2 、运行费用分析-空调 2
空调风系统:双风机系统送回风约 1000Pa ,占供冷量的 10 ~ 20 %
冷却塔:占 5 % 以上三部分占总供冷量的 30 ~ 50 %,运
行费用必须认真考虑
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2 、运行费用分析-空调 3
部分负荷下 定风量、定流量运行:全年泵、风机能耗
占总供冷量的 50 %以上– 双安商场:全空气系统,过渡季冷机、水系
统停,风机不停。全年能耗:风机 60 %,水泵 10 %,冷机 30 %。系统节能比提高 COP更有意义。
– 京信大厦:新风+ FC ,新风机组风机占 10%,水泵 33 %,冷机 57 %( FC 风机能耗未计入 )
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2 、运行费用分析
结论:泵、风机运行费用较大,合理、有效的调节、管理有较大的节约潜力– 双安:全年运行费用 400 万元,约 200 元 /m2 ,
按风机、水泵占 70 %,即 280 万元 / 年。– 亮马桥饭店: 13 万平方米, 1000 万元运行
费 / 年
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3 、流量分配不合理 供冷(热)品质低,社会效益 能量浪费:冬季过热开窗、过冷加电暖
气;夏季过冷开窗。– 沈海热网:按面积收费,供热面积越多效益越好。流量分配合理,避免过热,增加供热面积。以前供 600 万 m2 ,改造后供 1000 万m2 ,投资 2亿元,以 20 元 / m2 计,每年可增收 8000 万元,扣除增加面积的热量成本,调节设备(管网除外) 2 年可回收。
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空调系统:按面积收费。过冷、过热。– 水流量分配不合理: AHU 相互之间的不平衡– 风量分配不合理:一个 AHU 内的局部不平衡– 最终体现在供冷(热)品质
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4 、如何节省运行费用
热网:泵耗- VWV ,定压、变频 空调:全空气- VAV ,定压、变频 (重
点 )
- VWV ,二次泵 分体- VRV ,变频 新风+ FC - VWV ,二次泵
计算机控制:适应变工况 ( 季节负荷、瞬态负荷)
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结论
流体网络分析解决:– 供冷(热)品质– 网络优化:初投资与运行费用的优化(管道直径、泵)
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系统:闭式-泵、风机只承担循环阻力 开式-泵 (补水、循环 ) 既承担流体
循环阻力 , 又承担提升作功 热媒:水、空气、蒸气– 不可压( ):水-水击除外
风- P≤10kPa ,不可压
– 空气:在同一地, ρ = const ,在不同海拔, ρ 不同
二、研究对象特点
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– 管道内一维流动,不考虑管道横截面上速度分布,以平均流速计算
– 非线性方程:△ P=SGn , n=1.8~2 ,即阻力与流量非线性,过度区 n=1.84, 阻力平方区n=2 ;不同于电路 V=RI.
– 网络复杂:热网距离长,用户多,枝状网,环状网
– 多参数调节:热网-温度、流量(循环泵变频+用户调阀),混水站空调-水、风系统相互关联,
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三、发展过程
计算:大型热网水力计算-苏、中 设备:空调系统 VAV -美;分体、一拖多 VRV -日;变频器,美、日、欧
控制:分布式计算机控制系统-中、美、欧
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四、学习方法
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
系统设计与系统运行相结合:设计院基本仅考虑设计工况,而 90 %以上不会在设计工况下运行,必须考虑部分负荷下,即运行工况
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
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五、课程主要内容 第 1章 流体输配管网形式与装置1 气体输配管网形式与装置2 液体输配管网形式与装置3 变相流或多相流管网形式与装置
第 2章 气体输配管网水力特征与水力计算
1 气体管流水力特征2 流体输配管网水力计算的基本原理和方法3 气体输配管网水力计算
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第 3章 液体输配管网水力特征与水力计算
1 液体输配管网水力特征与水力计算2 开式液体输配管网水力特征与水力计算第 4章 多相流管网水力特征与水力计算1 液气两相流管网水力特征与水力计算2 汽液两相流管网水力特征与水力计算3 气-固两相流管网水力特征与水力计算
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第 5章泵与风机的理论基础1 离心式泵与风机的基本结构2 离心式泵与风机的工作原理及性能参数3 离心式泵与风机的基本方程-欧拉方程4 泵与风机的损失与效率5 性能曲线及叶形对性能曲线的影响6 相似律与对比数7 其他常用泵与风机
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第 6章 管网水力工况分析
1 管网系统水力特征2 管网系统压力分布3 调节阀4 管网水力工况分析与调整
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第 7章 泵、风机与管网系统的匹配
1 管网系统中泵、风机的运行曲线与工作状态
2 泵、风机的工况调节3 泵与风机的选用4 泵与风机的安装位置
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第 8章 流体输配管网的计算机分析
1. 流体输配管网的网路图及其矩阵表示2. 管网系统的特性方程组3. 流体输配管网水力工况的计算机分析4. 流体输配管网的调节概要