空调水管设计要领

1研討主題：空调水管设计要领 工務暨設計人才培訓課程 2 相关专题研讨训练流程介绍一般空调系统设计实务配管实务设计基础流体力学空調水管系统 设计要领三通与二通系统特性分析冰水 当 气 泡 随 流 体 流 入 压 力 较 高 处 时 ， 因 外 界 压 力 升 高 ， 气 泡 迅 速 破 裂 而 产 生 噪 音 及 振 动 现象 ， 此 称 之 为 漩 涡 真 空 （ cavitation） 或 孔 蚀 现 象 ， 通 常 气 泡 发 生 于 水 泵 叶 轮 的 入 口 低 压 处（ 如 图 2-19） ， 沿 叶 片 移 动 至 叶 片 末 端 高 压 处 而 破 裂 ， 气 泡 破 裂 时 ， 会 产 生 很 大 的 压 力 ， 撞击 叶 片 而 造 成 孔 蚀 现 象 （ 如 图 2-20） ， 大 规 模 的 孔 蚀 会 使 水 泵 的 扬 程 ， 动 力 及 效 率 都 急 剧 下降 ， 严 重 时 ， 泵 的 功 能 全 失 。 图 2-19 离 心 泵 叶 轮 上 的 漩 涡 图 2-20 在 意 离 心 泵 中 ， 漩 涡 处 发 生 孔 蚀 点 第 三 節 离 心 泵 的 孔 蚀 现 象 71 （ 一 ） 净 正 吸 入 水 头 NPSH 如 图 2-21所 示 系 统 Ha=Pa/： 大 气 压 力 水 头 Hv=Pv/ ： 饱 和 蒸 汽 水 头 Hsa ： 实 际 吸 入 扬 程 （ 若 吸 水 面 在 水 泵 中 心 轴 上 方 为 正 ， 下 方 则 为 负 ） hls ： 吸 管 内 的 总 损 失 扬 程 则 在 水 泵 入 口 处 压 力 为 Ha+Has-hls,此 压 力 大 于 当 时 蒸 汽 压 之 量 称 为 正 吸 入 水 头 ， 简 称NPSH。 NPSH = Ha + Hsahls- Hv 0可 用 净 正 吸 入 水 头 亦 即 ： NPSHa = Ha + Hsa hls - Hv - RNPSHPUMP 0泵之RNPSH值表維持液體能流入泵内及克服泵内部壓力損失所需之吸入壓力值。 72 （ 二 ） 需 要 净 正 吸 入 水 头 RNPSH 造 成 水 泵 入 口 处 压 力 降 低 的 原 因 ， 包 括 液 体 流 入 叶 轮 入 口 的 冲 击 损 失和 壁 面 的 摩 擦 损 失 ， 以 及 部 分 压 力 水 头 转 换 成 速 度 水 头 ， 此 等 压 力 降 的 总 和 ，称 为 需 要 净 正 吸 入 水 头 （ required net positive suction head） ,简 称 RNPSH，此 值 通 常 正 比 于 流 量 或 流 速 之 平 方 。 若 欲 使 水 泵 内 不 发 生 孔 蚀 现 象 ， 需 使 进 入 水 泵 内 的 水 ， 经 过 上 述 压 力 降 后 ， 仍 具 有 正 值 的 压 力 水 头 ， 亦 即 ： NPSHRNPSH 0 (RNPSH值 可 由 厂 商 型 录 查 知 性 能 曲 线 ） 也 就 是 说 ， 净 正 吸 入 水 头 要 大 于 需 要 净 正 吸 入 水 头 ， 而 这 两 项 的 差 值 即 ： NPSHRNPSH， 称 为 可 用 净 正 吸 入 水 头 (available net positive sution head),简 称 ANPSH或 余 裕 水 头 。 其 意 义 为 在 不 发 生 孔 蚀 的 情 况 ， 吸 入 压 力 尚 可 降 低 之 量 。 73 例 题 6.3.2 使 用 一 单 吸 式 离 心 泵 输 送 120 之 淡 水 ， 流 量 为 1.25m3/min， 水 泵 转 速 为 1940rpm， 若吸 水 管 路 线 损 失 扬 程 为 1.2m,若 要 避 免 发 生 孔 蚀 ， 最 小 实 际 吸 入 扬 程 应 为 多 少 ？（ 令 RNPSH=78.8 10-6 rpm4/3 Q2/3） 解 ： 120 之 水 ， 其 比 重 =943kgf/m3 , 蒸 汽 压 PO=2.02kgf/cm2 abs 因 此 饱 和 蒸 汽 水 头 Hv为 ： Hv = Pv / r =（ 2.02*104） / 943 = 21.4m 由 题 意 已 知 ： hls =1.2m N=2940rpm Q=1.25m3/min RNPSH = 8.8 10-6 29404/3 1.252/3 =3.85m NPSH = Ha + Hsamin hls Hv = RNPSH Hsamin3.85+1.2+21.4 (10330/943)=15.5m 74 (三 )离 心 泵 的 水 鎚 现 象 水 泵 在 运 转 中 ， 突 然 停 电 而 致 动 力 中 断 或 排 水 阀 突 然 断 闭开 放 时 ， 由 于 水 的 流 体 速 度 变 化 产 生 压 力 急 剧 变 化 ， 而 形 成 一 连 串 压 力 波 在 管 路 中 振 荡 ， 造 成 对 水 泵 及 管 路 损 坏 的 现 象 ， 此 现 象 称 为 水 鎚 现 象 （ Water harmmer） , 防 止 水 鎚 现 象 产 生 的 方 法 ， 有 以 下 几 种 ： 1： 于 水 泵 转 轴 上 装 置 飞 轮 ， 增 加 转 动 惯 性 矩 ， 减 缓 动 力 停 止 时 速 度 的 下 降 。 2： 于 管 路 中 加 装 缓 冲 储 水 池 ， 缓 和 管 路 内 的 压 力 变 动 。 3： 装 设 空 气 室 ， 利 用 空 气 之 可 压 缩 性 ， 缓 和 管 路 内 压 力 之 上 升 及 下 降 。 4： 控 制 阀 门 关 闭 之 速 度 ， 第 一 段 阀 门 急 速 关 闭 ， 使 逆 流 量 及 逆 转 减 少 ， 第 二 段 缓 闭 ， 以 减 轻 阀 在 阻 挡 逆 流 时 压 力 之 上 升 。 75 76 77 第 四 节 系 统 曲 线 与 性 能 曲 线 在 一 設 計 或 现 有 的 泵 送 管 系 中 ， 各 种 状 况 下 的 点 绘 曲 线 甚 有 助 于 该 系 统 的 特 性 分 析 。 系统 曲 线 （ system curve） 为 一 泵 送 系 统 中 ， 摩 擦 头 损 失 与 液 体 流 率 及 液 体 特 性 之 函 数 曲 线 。 在一 指 定 系 统 中 ， 摩 擦 头 损 失 大 的 随 系 统 中 流 体 流 量 的 平 方 而 变 。 如 图 2-2所 示 。 H Q2 V2 图 2-2典 型 的 挠 流 系 统 摩 擦 曲 线 78 图 2-3系 统 水 头 曲 线 叠 加 于 泵 水 头 容 量 曲 线 79 图 2-3之 曲 线 与 联 合 系 统 曲 线 ， 既 点 绘 系 统 中 静 压 头 及 任 何 压 力 差 之 曲 线 ， 重 叠 于 水 泵 性能 曲 线 （ HQ曲 线 ） 于 系 统 水 头 曲 线 之 上 ， 得 一 点 。 在 此 点 一 特 定 泵 将 在 该 点 下 工 作 。 是 故 ，在 图 2-3中 ， 点 A表 示 泵 之 水 头 容 量 工 作 状 态 。 如 果 该 系 统 中 ， 将 阀 部 分 关 闭 ， 或 以 其 他 方 式使 系 统 水 头 之 曲 线 斜 度 变 更 ， 亦 即 改 变 系 统 中 之 阻 力 时 ， 即 得 如 虚 线 之 人 系 统 水 头 曲 线 ， 水 泵之 新 工 作 点 即 会 转 到 容 量 较 小 而 水 头 较 高 之 处 ， 但 仍 在 水 泵 之 性 能 特 性 曲 线 之 上 。 （ 一 ） 系 统 曲 线 （ system curve） 在 升 力 系 统 曲 线 （ No lifit system curve ） 当 泵 送 管 系 之 中 无 升 力 存 在 （ 图 2-4） ， 系 统 水 头 曲 线 自 零 流 量 及 零 水 头 開 始 。 如 本 管 系 中 要 有 900gpm之 流 率 ， 其 摩 擦 可 计 算 如 下 ： 0 0水头， 900 50 100150 4 8 12图 2-4无 升 力 ， 全 为 摩 擦 头 80 入 口 损 失 ， 自 水 槽 进 入 10” 吸 入 管 =0.5 V2/2g0.1ft2ft长 10”吸 入 管 之 摩 擦 损 失 .0.02ft入 泵 处 10”， 90度 弯 头 的 摩 擦 损 失 （ 相 当 于 10”径 25ft长 直 管 的 摩 擦 ） 0.2ft3000ft长 8”排 出 管 之 摩 擦 损 失 .74.5ft8”闸 门 阀 全 开 时 之 摩 擦 损 失 （ 相 当 于 8”径 8ft长 直 管 的 摩 擦 ） .0.12ft出 口 损 失 ， 自 8”排 出 管 进 入 水 槽 =V2/2g.0.52ft总 摩 擦 损 失 .75.46ft rgVrPgVrP hZHZ 2212 222211 gVKfZZH gVDLgVVr PP 2 22122 2212212 2VH 2QH 绝 大 部 分 為 静 压 头 系 统 曲 线 如 图 2-5所 示 ， 其 管 系 只 有 15ft的 静 压 头 ， 当 流 量 为 零 时 其 静 压 头 为 15ft。 由 于 排 出 管 只 有 20ft， 无 吸 入 管 ， 因 此 可 假 定 摩 擦 损 失 小 于 总 静 压 头 。 曲 型 系 统 曲 线 由 于 泵 送 系 统 各 不 相 同 ， 图 2-6为 一 常 见 的 管 系 配 置 图 ， 其 静 压 头 及 摩 擦二 者 均 占 相 当 分 量 。 其 系 统 曲 线 类 似 图 2-4再 加 上 静 压 头 。 81 0 0 1000 1020 30 5 10 15水头， 水头， 20 24图 2-5大 部 分 为 静 压 头 ， 甚 小 摩 擦 头 水头， 流 率水头图 2-6相 当 大 的 摩 擦 损 失 及 升 力 82 二 排 出 水 头 系 统 曲 线 图 2-7表 示 系 统 曲 线 仅 由 独 立 之 排 出 二 管 路 且 排 出 水 头 不 同 时 点 绘 而 成 。 其 组 合 系 统 曲 线 则 由 二 排 出 管 在 同 一 水 头 下 之 流 率 而 成 。 组 合 系 统 曲 线水头， 1284755025 00100125 16 2012图 2-7二 不 同 排 出 水 头 之 系 统 83 泵 之 磨 蚀 与 系 统 曲 线 当 水 泵 被 磨 蚀 后 ， 在 容 量 及 效 率 上 必 会 有 所 损 失 。 在 一 特 定 磨 蚀量 下 之 损 失 量 ， 泰 半 决 定 于 系 统 曲 线 之 形 状 ， 如 图 2-8所 示 离 心 泵 ， 当 有 一 定 量 磨 蚀 后 ， 具 有平 的 系 统 曲 线 之 容 量 损 失 ， 较 大 于 具 有 斜 的 系 统 曲 线 者 。 水头， 平 系 统 曲 线流 率容 量 损 失 （ 斜 系 统 曲 线 ）容 量 损 失 （ 平 系 统 曲 线 ）斜 系 统 曲 线 新 泵 水 头 容 量 曲 线磨 损 泵 水 头 容 量 曲 线 图 2-8泵 磨 蚀 对 容 量 之 效 率 84 （ 二 ） 性 能 曲 线 （ performacce curve） 水 泵 在 一 定 的 转 速 N及 细 入 扬 程 Hs下 ， 流 量 Q与 总 扬 程 H、 动 力 L、 效 率 间 有 一 定 关 系 ，通 常 以 流 量 为 横 坐 标 ， 其 余 各 项 为 纵 坐 标 ， 用 曲 线 表 示 其 间 之 变 化 关 系 ， 此 种 曲 线 采 用 泵 之特 性 曲 线 （ characteristic curve） ， 若 仅 表 示 流 量 与 总 扬 程 之 间 关 系 则 称 之 为 性 能 曲 线 。 此 处 为 水 平 段 图 2-9离 心 泵 之 性 能 曲 线 85 并 联 与 串 联 工 作 不 论 由 何 种 型 式 或 何 种 等 级 之 水 泵 所 构 成 之 泵 送 管 系 均 可 能 有 发 生 问 题之 时 候 。 通 常 如 管 系 有 要 求 范 围 甚 大 时 ， 可 用 二 或 更 多 的 水 泵 予 以 串 联 或 并 联 使 用 ， 以 达 成 较高 的 要 求 。 单 一 泵 工 作 二 泵 并 联 二 泵 串 联图 2-10并 联 与 串 联 工 作 86 将 水 泵 并 联 使 用 时 ， 性 能 曲 线 可 用 相 同 水 头 时 的 容 量 相 加 而 点 绘 出 。 将 水 泵 串 联 时 ， 其 性能 曲 线 可 用 相 同 容 量 的 水 头 相 加 而 点 绘 出 。 （ 如 图 2-10） 并 联 系 统 当 二 或 更 多 的 水 泵 并 联 使 用 时 ， 如 图 2-11之 配 置 。 止 逆 阀闸 门 阀止 逆 阀 闸 门 阀吸 入 排 出 图 2-11二 离 心 泵 并 联 使 用 之 间 管 路 图 87 当 二 台 具 有 稳 定 之 上 升 性 能 曲 线 之 相 似 水 泵 并 联 使 用 时 ， 系 统 负 荷 将 平 均 分 配 于 二 者 。 图2-12所 示 为 一 任 意 相 似 水 泵 之 性 能 曲 线 。 如 欲 绘 出 二 泵 并 联 之 组 合 性 能 曲 线 ， 只 须 在 各 相 同 水头 下 将 二 水 泵 容 量 之 和 点 绘 在 右 方 即 得 。 例 如 ， 单 一 泵 点 A为 244ft水 头 时 ， 容 量 1000gpm， 若二 泵 并 联 仍 工 作 于 244ft水 头 ， 则 容 量 水 平 向 右 2000gpm处 得 点 B。 再 如 C点 为 单 一 2000gpm时 ，若 二 泵 并 联 得 4000gpm， 可 得 出 D点 ， 依 次 类 推 ， 可 得 K、 F点 ， 将 其 连 线 则 得 并 联 相 似 泵 之组 合 性 能 曲 线 。 二 泵 之 轴 马 力 曲 线 65432120018016014012010080604020 容 量 1000水头， 0 0 7 8220 240260 轴马力 0100200500400 600300 一 泵 之 轴 马 力 曲 线 泵 之 水 头 容 量 曲 线 二 泵 并 联 时 之 水 头 容 量 曲 线图 2-12两 相 似 泵 之 HQ及 轴 马 力 曲 线 88 当 二 台 之 分 别 特 性 曲 线 不 相 同 时 ， 其 组 合 性 能 曲 线 如 图 2-13所 示 。 曲 线 及 870160 水头， 容 量 1000170180190 200210220230240 250260 1 2 3 4 5 6 曲 线 曲 线曲 线图 2-13个 别 的 及 组 合 的 特 性 曲 线 89 当 三 台 之 分 别 特 性 曲 线 不 相 同 时 ， 其 组 合 性 能 曲 线 如 图 2-14所 示 。 容 量 100 水头， 600 5 10 15 3530252080100120140160180200 泵 泵 及 泵 泵 及 泵 ， 及 泵及 泵图 2-14改 进 的 三 泵 HQ曲 线 ， 在 运 用 上 以 三 泵 组 合 作 为 单 一 泵 及 二 或 三 泵 时 之 特 性 曲 线 90 下 垂 性 能 曲 线 泵 并 联 使 用 之 问 题 ： 654321 240230220210200190 180170 容 量 1000水头， 0 7 8二 泵 之 曲 线一 泵 之 曲 线 图 2-15二 相 同 离 心 泵 具 有 下 垂 之 HQ曲 线 者 ， 在 一 节 流 系 统 中 并 联 使 用 时 ， 可 能 有 困 难 。注 ： 一 台 泵 起 动 后 其 操 作 点 为 C,若 再 须 加 入 一 台 泵 时 将 无 法 开 启 ,固 其 建 立 点 A之 扬 程 小 于 操作 点 C 91 假 定 系 统 需 求 为 1750gpm于 226ft 水 头 处 ， 如 点 C。 再 设 当 2号 泵 启 动 时 1号 泵 正 在 单 独 运 转 ， 1号 泵 之 226ft水 头 ， 将 施 压 于 2号 泵 的 止 逆 阀 上 ， 使 阀 关 闭 。 因 226ft水 头 大 于 2号 泵 的 223ft关 闭 水 头 （ shut off head） ， 如 点 A。 因 此 当 2号 泵 转 速 渐 增 至 关 断 水 头 时 ， 也 只 有 223ft， 并 不 能 打 开 对 方 施 压 的 226ft， 因 之 泵 不 能 泵 送 水 量 至 系 统 中 。 有 另 种 方 法 可 以 克 服 此 种 困 难 。 考 虑 在 图 2-11之 两 泵 ， 1号 正 泵 送 1750gpm处 ， 靠 节 流 此 泵 之 排 出 阀 ， 系 统 管 路 中 B点 以 及 予 以 2号 泵 止 逆 阀 之 压 力 能 减 低 到 2号 泵 关 断 水 头 以 下 。 2号 泵 一 开 动 ， 它 能 冲 开 止 逆 阀 并 承 担 了 部 分 负 荷 。 此 法 以 及 其 他 各 法 能 使 第 二 泵 加 入 系 统 工 作 ， 通 常 需 要 作 谨 慎 计 时 及 开 关 阀 的 手 续 。 92 流 量 分 担 - 二 泵 具 有 下 垂 HQ曲 线 （ 图 2-15） ， 可 能 不 会 平 均 承 担 流 量 ， 虽 然 它 们 在 水 利 学 上 效 应 相 同 ， 并 有 同 样 的 速 度 亦 复 如 此 。例 如 ， 要 泵 送 2250gpm， 如 F点 。 但 也 可 使 一 泵 工 作 于 C点 ， 1750gpm， 其 他 一 泵 工 作 于 500gpm， 如 G点 。 此 二 种 情 况 之 水 头 均 相 同 。 因 之 ， 我 们 不 能 确 定 二 泵 能 有 稳 定 的 工 作 状 态 。 两 泵 均 具 有 下 垂 之 HQ曲 线 （ 图 2-15） ， 而 容 量 又 低 于 使 系 统 水 头 超 过 了 泵 的 关 断 水 头 时 ， 不 宜 并 联 使 用 。 在 图 2-15中 ， 一 泵 之 2100gpm， 223ft水 头 处 ， 如 H， 或 二 泵 之 4200gpm， 于 同 一 水 头 ， J点 。 当 二 泵 工 作 于 此 点 或 更 高 的 容 量 的 时 ， 它 们 在 HQ曲 线 中 的 稳 定 部 分 ， 并 能 作 相 等 的 流 量 分 担 。 同 时 ， 一 泵 不 能 分 担 全 部 负 荷 而 关 断 另 一 泵 。 工 作 上 的 要 求 ： 当 二 泵 在 一 节 流 中 并 联 工 作 ， 它 们 应 ： （ 1） 应 有 稳 定 升 高 HQ曲 线 直 到 关 断 点 ， （ 2） 在 它 们 在 可 能 的 工 作 水 头 范 围 下 具 有 相 同 的 效 率 减 低 百 分 数 ， 或 至 少 在 此 整 个 范 围 中 能 泵 送 一 些 液 体 。 通 常 二 或 多 个 泵 具 有 稳 定 的 HQ曲 线 以 及 相 等 的 关 断 水 头 者 ， 在 它 们 较 低 的 容 量 下 ， 能 分 担 大 约 相 同 的 符 合 。 93 串 联 系 统 两 水 泵 串 联 运 转 时 ， 其 串 联 后 之 扬 程 为 同 一 流 量 下 两 泵 单 独 运 转 扬 程 之 和 ，如 图 2-16（ a） 所 示 为 两 台 之 特 性 相 同 的 水 泵 串 联 ， 曲 线 I为 单 独 水 泵 之 性 能 曲 线 ， 曲 线 II为 串联 后 之 组 合 性 能 曲 线 。 II定 在 同 一 流 量 下 的 I之 扬 程 加 后 而 得 ， 若 系 统 曲 线 为 R时 ， 得 到 运 转 点为 A， 每 台 水 泵 之 扬 程 均 为 HI， 串 联 后 之 扬 程 HII为 HI之 两 倍 ， 即 HII=HI+HI=2HI 总扬程 容 量 （ ） 特 性 相 同 的 两 泵 串 联 运 转 之 合 成 特 性 曲 线 （ ） 特 性 不 同 的 两 泵 串 联 运 转 之 合 成 特 性 曲 线容 量 总扬程 （ ）图 2-16 串 联 运 转 94 图 2-16（ b） 所 示 为 特 性 不 同 的 两 泵 串 联 ， 曲 线 Ia、 Ib为 各 水 泵 单 独 运 转 之 性 能 曲 线 ， 串联 后 之 性 能 曲 线 II为 同 一 流 量 下 Ia、 Ib两 水 泵 扬 程 相 加 而 得 。 当 系 统 曲 线 为 R时 ， 运 转 点 为 A，两 水 泵 之 运 转 点 分 别 为 B及 C， 扬 程 为 HIa、 HIb， 则 串 联 后 之 扬 程 HII为 HII=HIa+HIb 若 系 统 曲 线 变 平 时 ， 运 转 点 可 能 落 在 II（ Ib） 范 围 ， 此 时 仅 有 泵 Ib动 作 。 例 题 2.3 一 水 泵 以 每 分 钟 1170rpn运 转 一 管 路 系 统 中 ， 其 扬 程 特 性 曲 线 为 H=4900.26Q2， 而 系统 之 阻 力 曲 线 HR=100+1.5 Q2， 式 中 Q单 位 为 kgal/min， 试 求 出 下 列 各 运 转 情 形 之 流 量 ： a） 一 个 水 泵 单 独 运 转 ， b） 两 个 水 泵 并 联 运 转 ， c） 两 个 水 泵 串 联 运 转 。 解 ： 已 知 H=490-0.26Q2水 泵 性 能 曲 线 HR=100+1.5Q2管 系 性 能 曲 线 490-0.26 2 2100+1.5容 量 总扬程 95 a） 一 个 水 泵 单 独 运 转 时 ， 运 转 点 为 H及 HF二 线 之 相 交 之 点 ， 即 H = HF 或 490-0.26Q2=100+1.5 Q2 得 出 Q = 14.9kgal/minb） 两 个 水 泵 并 联 时 ， 若 全 部 流 量 为 Q， 则 每 台 单 独 之 流 量 为 Q/2， 因 此 490 - 0.26（ Q/2） 2 = 100 + 1.5 Q2 得 出 Q = 15.8kgal/minc） 两 个 水 泵 串 联 运 转 时 ， 其 扬 程 为 各 台 泵 单 独 运 转 时 扬 程 之 和 ， 因 此 2H = HR 即 2（ 490 - 0.26 Q 2） = 100 + 1.5 Q2 得 出 Q = 20.9kgal/min 96 第 五 节 泵 之 故 障（ 一 ） 泵 的 故 障 由 于 运 转 ， 离 心 泵 会 有 很 多 故 障 ， 这 些 有 故 障 的 位 置 ， 以 及 它 的 成 因 讨 论 如 下 。 a） 流 量 或 扬 程 减 少 ， 以 及 不 能 送 水 1、泵没有启动2、低速度3、总动力头高于泵的定额4、升力太高，正常的升力为15ft5、外来物塞住在叶轮中6、反方向的旋转7、在水中有过多的空气8、在进入管中或填料函中，空气有泄漏9、不足够的进入压力，难以对抗液体蒸汽的压力 10、机械的缺陷，诸如磨损的环、损坏的动叶轮，以及有缺陷的密合垫 11、底阀太小，或是破碎碎屑所限制 12、 底 阀 或 进 入 管 太 浅 97 b） 泵 在 开 动 后 振 动 1、 没 有 对 准 2、 基 础 不 够 结 实 3、 外 来 物 使 动 叶 轮 不 平 衡 4、 机 械 的 毛 病 ， 诸 如 弯 轴 ， 旋 转 件 与 固 定 件 摩 擦 ， 以 及 轴 承 有 磨 损 5、 泵 运 转 造 成 涡 旋 真 空 现 象 98 八、定流量(三通)與變流量(二通)系統特性及應用分析以下介紹各種定流量(三通)與變流量(二通)系統之特性及應用分析 99 100 九、工程實務範例參考 101 102 103 104 105 106 107 模 温 机 系 统 (供 水 ) 单 台 射 出 机 水 量 =25LPM=0.00043M3/S 工 作 压 力 =5bar 工 作 温 度 =25 二 次 侧 管 长 =6M 速 度 V (M/S) 动 粘 度 系数 (M2/S) 雷 诺 数 Re 直 管 路 损 失 水 头 (M) 配 管 另 料 损 失 (M) 管 段 管 径 d (M) 管 长 L (M) 数 量 n (只 ) 水 量 Q (M3/S) V=Q*4/( *d 2) Re=V*d/ 相 对 粗 糙度 e/d 摩 擦 系数 损 失水 头系 数 PL= *L/d*V2/(2*g) Pf=n* *V2/(2*g) PfH 直 管 0.025 6 0.00043 0.88 8.93E-07 2.46E+04 0.0018 0.045 0.43 弯 头 0.025 5 0.00043 0.88 0.21 0.04 球 阀 0.025 2 0.00043 0.88 8.6 0.68 P fA 直 管 0.08 12 0.00129 0.26 8.93E-07 2.33E+04 0.00058 0.045 0.02 三 通 0.08 3 0.00129 0.26 0.35 0.003 PfB 直 管 0.08 10 0.00258 0.51 8.93E-07 4.57E+04 0.00058 0.038 0.06 三 通 0.08 3 0.00258 0.51 0.35 0.015 P fC 直 管 0.08 10 0.00387 0.77 8.93E-07 6.90E+04 0.00058 0.035 0.13 三 通 0.08 3 0.00387 0.77 0.35 0.033 PfD 直 管 0.08 10 0.00516 1.03 8.93E-07 9.23E+04 0.00058 0.029 0.2 三 通 0.08 3 0.00516 1.03 0.35 0.057 P fE 直 管 0.08 10 0.00645 1.28 8.93E-07 1.15E+05 0.00058 0.028 0.29 三 通 0.08 3 0.00645 1.28 0.21 0.054 PfF 直 管 0.08 8 0.00774 1.54 8.93E-07 1.38E+05 0.00058 0.028 0.34 三 通 0.08 3 0.00774 1.54 0.07 0.024 球 阀 0.08 1 0.00774 1.54 0.17 0.021 PfG 直 管 0.1 8 0.00774 0.99 8.93E-07 1.11E+05 0.00058 0.03 0.12 三 通 0.1 1 0.00774 0.99 0.35 0.018 PfH 直 管 0.1 10 0.01548 1.97 8.93E-07 2.21E+05 0.00058 0.025 0.5 三 通 0.1 1 0.01548 1.97 0.21 0.042 P fI 直 管 0.1 10 0.02322 2.96 8.93E-07 3.31E+05 0.00058 0.024 1.07 三 通 0.1 1 0.02322 2.96 0.21 0.094 PfJ 直 管 0.1 7 0.03096 3.94 8.93E-07 4.41E+05 0.00058 0.023 1.28 三 通 0.1 1 0.03096 3.94 0.07 0.055 P fK 直 管 0.15 70 0.03096 1.75 8.93E-07 2.94E+05 0.00058 0.023 1.68 板 换 0.15 2 16 逆 止 阀 0.15 1 5 小 计 6.12 22.136 总 计 28.256 设 备 端 需 求 5bar进 水 压 =50M 总 计 泵 浦 扬 程 =50+28.256+=78.256M 108 模 温 机 系 统 (供 水 ) 单 台 射 出 机 水 量 =25LPM=0.00043M3/S 工 作 压 力 =5bar 工 作 温 度 =25 二 次 侧 管 长 =6M 速 度 V (M/S) 动 粘 度 系数 (M 2/S) 雷 诺 数 Re 直 管 路 损 失 水 头 (M) 配 管 另 料 损 失 (M) 管 段 管 径 d (M) 管 长 L (M) 数 量 n (只 ) 水 量 Q (M3/S) V=Q*4/( *d2) Re=V*d/ 相 对 粗 糙度 e/d 摩 擦 系数 损 失水 头系 数 PL= *L/d*V2/(2*g) Pf=n* *V2/(2*g) PfH 直 管 0.025 6 0.00043 0.88 8.93E-07 2.46E+04 0.0018 0.045 0.43 弯 头 0.025 5 0.00043 0.88 0.21 0.04 球 阀 0.025 2 0.00043 0.88 8.6 0.68 PfA 直 管 0.08 12 0.00129 0.26 8.93E-07 2.33E+04 0.00058 0.045 0.02 三 通 0.08 3 0.00129 0.26 0.35 0.003 P fB 直 管 0.08 10 0.00258 0.51 8.93E-07 4.57E+04 0.00058 0.038 0.06 三 通 0.08 3 0.00258 0.51 0.35 0.015 PfC 直 管 0.08 10 0.00387 0.77 8.93E-07 6.90E+04 0.00058 0.035 0.13 三 通 0.08 3 0.00387 0.77 0.35 0.033 PfD 直 管 0.08 10 0.00516 1.03 8.93E-07 9.23E+04 0.00058 0.029 0.2 三 通 0.08 3 0.00516 1.03 0.35 0.057 PfE 直 管 0.08 10 0.00645 1.28 8.93E-07 1.15E+05 0.00058 0.028 0.29 三 通 0.08 3 0.00645 1.28 0.21 0.054 PfF 直 管 0.08 8 0.00774 1.54 8.93E-07 1.38E+05 0.00058 0.028 0.34 三 通 0.08 3 0.00774 1.54 0.07 0.024 球 阀 0.08 1 0.00774 1.54 0.17 0.021 P fG 直 管 0.1 8 0.00774 0.99 8.93E-07 1.11E+05 0.00058 0.03 0.12 三 通 0.1 1 0.00774 0.99 0.35 0.018 PfH 直 管 0.1 10 0.01548 1.97 8.93E-07 2.21E+05 0.00058 0.025 0.5 三 通 0.1 1 0.01548 1.97 0.21 0.042 PfI 直 管 0.1 10 0.02322 2.96 8.93E-07 3.31E+05 0.00058 0.024 1.07 三 通 0.1 1 0.02322 2.96 0.21 0.094 PfJ 直 管 0.1 7 0.03096 3.94 8.93E-07 4.41E+05 0.00058 0.023 1.28 三 通 0.1 1 0.03096 3.94 0.07 0.055 PfK 直 管 0.15 70 0.03096 1.75 8.93E-07 2.94E+05 0.00058 0.023 1.68 板 换 0.15 2 16 逆 止 阀 0.15 1 5 小 计 6.12 22.136 总 计 28.256 设 备 端 需 求 5bar进 水 压 =50M 总 计 泵 浦 扬 程 =50+28.256+=78.256M 10950m(2mAq) (1.2mAq)30m (1.2mAq)30m5mAq 膨 胀 水 箱 (2mAq)50m4m 20m40m10mAq10m10mA H UA B C DB I H G R EF静 水 头 4m 静 水 头 24m(1.6mAq)(0.4mAq)(0.4mAq)压 力 线 图 的應用 举 例 配 管 程 序 ， 图 1， 介 绍 压 力 线 图 的 作 图 法 。 图 中 ， 管 路 长 度 包 含 单 位 长 度 的 局 部 阻 力 。冷凍機摩擦損失 : 10mAqAHU摩擦損失 : 5mAq配管單位摩擦損失 : 0.04 mAq/mPUMP揚程 : 23.8mAq 110010 20mAq30 0 30 6050 150 220 250100 110 160170 200 m11.4 10.25.2 4 22 20.410.4 10 11.433.433.8静 水 头 24m水 泵 全 扬 程 23.8mAq膨 胀 水 箱 水 泵 111 关 于 密 闭 管 路 的 负 压 密 闭 管 路 处 于 负 压 状 态 时 ， 不 仅 无 法順利排气 ， 而 且 还 会 引 起 气 水 分 离 以 及气 穴 现 象 ，因流 动 变 坏 会 引 起 管 路 腐 蚀 性 等 ，也造成管 路損壞與机 器 效 率下降。为 了 避 免 上 述 的 障 碍 ,通 过 管 路 内 的 压 力 线 图 来 确 定 ,管 路 必 须 要 保 持 一 定 的 正 压 。 作 静 水 头 点 根 据 管 路 图 -1， 先 标 出 管 路 图 1中 水 箱 在 一 定 的 水 位 ， A-D之 产 为 4mAq， E-J之 间 为 24mAq。 并 且 D-E之 间 ， J-A之 间 的 每 个 位 置 也 可 以 确 定 。 标 出 D点 的 压 力 作 好 静 水 头 压 力 线 图 后 ， 下 步 标 出 各 运 转 时 的 压 力 。 因 为 D点 为 水 箱 加 压 点 ， 压 力 固 定 ， 作 与 静 水 头 同 压 力 位 置 。 作 D-E-F点 的 压 力 D点 到 E点 与 静 水 头 相 比 压 力 下 降 为 0.4mAq + 20mAq - 2mAq = 22 mAq， 同 样 E点 到 F点 为 22 mAq -1.6 mAq = 20.4 mAq。 作 F-G点 压 力 F点 到 G点 ， 因 为 冷 冻 机 等 的 压 力 损 失 ， 机 器 压 力 损 失 下 降 10 mAq。 所 以 得 到 20.4 mAq - 10 mAq = 10.4 mAq作G-H点的压力 G点到H点压力损失比下降，压力为10.4 mAq-0.4 mAq=10 mAq 112 作 H-I的 压 力 从 H点 到 I点 ， 因 泵 的 扬 程 ， 压 力 上 升 23.8 mAq 所 以 得 到 10 mAq+23.8 mAq =33.8 mAq作 I到 J点 压 力 从 I点 到 J点 ， 压 力 损 失 下 降 ， 但 到 压 力 为 33.8 mAq-0.4mAq=33.4 mAq作 J点 到 A点 的 压 力 因 为 J点 到 A点 压 力 损 失 压 力 下 降 与 静 水 头 下 降 ， 得 到 压 力 为 ： 33.4 mAq - 2 mAq - 20 mAq = 11.4 mAq 作 A点 到 B点 的 压 力 从 A点 到 B点 ， 压 力 损 失 而 压 力 下 降 ， 得 到 压 力 为 11.4 mAq - 1.2 mAq = 10.2 mAq作 B点 到 C点 的 压 力 从 B点 到 C点 ， 因 为 AHU的 压 力 损 耗 ， 压 力 损 失 5 mAq。 所 以 压 力 为 10.2 mAq - 5 mAq = 5.2 mAq11、作C点到D点的压力 C点到D点压力损失而使压力下降，点D压力 5.2 mAq - 1.2 mAq = 4.0 mAqm， 与膨胀水箱的加压点相接。 压 力 高 于 静 水 头 时 ， 泵 浦 就 会 加 压 。 加 压 的 程 度 由 管 路 及 联 接 形 式 的 耐 压 而 定 。 113A H UA B C DI H G R EF静 水 头 4m 静 水 头 24m(1.6mAq)(0.4mAq)(0.4mAq)50m(2mAq) (1.2mAq)30m (1.2mAq)30m5mAq膨 胀 水 箱 (2mAq)50m 20m40m10mAq10m10m4m1.4m 管 路 流 程 图 1与 管 路 流 程 图 2中 ， 膨 胀 水 箱 的 放 置 位 置 的 不 同 时 的 压 力 线 图 。在 管 路 图 2中 D点 的 压 力 比 大 气 压 低 ,形 成 负 压 ,无 法排气 ,发 生 噪 音與流 动 变 化 ，管 路 引 起 腐 蚀 等 ， 引 起 管 路 及 机 器 的 故 障 。 将 膨 胀 水 箱 置 于 管 路 图 1所 示 的 位 置 。 膨 胀 水 箱 的 位 置 要 比 现 状 高 4.4m以 上 ， 只 有 这 样 配 管 系 统 才 会 处於正 压 ， 不会 出 现 上 述 现 象 。 114010 20mAq30 0 30 6050 150 220 250100 110 160170 200 m静 水 头 24m水 泵 全 扬 程 23.8mAq4 2.8-2.2 3 2.61314.6 26.4 26 4静 水 头 4m -3.4膨 胀 水 箱 水 泵 115Trust our profession