消防供水系统阻力测定教学装置的研制及应用

消防供水系统沿程阻力测定可为消防给水设计和火场供水实际应用提供理论基础。为加深学生对供水系统沿程阻力问题的深刻认识,基于典型实验教学中的沿程阻力测定实验,研制了一种具有可拆卸管道的消防供水系统阻力测定教学装置。该装置以模拟软件Materials Studio对减阻材料的筛选结果为依据制备阻力管道,所设计的可拆卸阻力管道便于对比流体性质、管壁粗糙度等因素对沿程阻力的影响,同时增加摄影设备,用于定量化分析实验数据。结合该装置,形成理论讲解、仿真模拟、实验演示相结合的教学模式,有助于培养学生应用模拟软件的能力,提升科研思维和自主创新能力。     

对一种通风管道当量粗糙度计算方法的探讨

本文以莫迪公式和风管阻力测试数据为基础,通过基于最小二乘法的数据拟合方法得到所测风管的当量粗糙度,然后将所得到的当量粗糙度值代入莫迪公式或柯氏公式,便可求出不同风速下该种类风管的沿程阻力系数,进而求出沿程阻力。分析了此方法应用于断面尺寸为250mm×250mm酚醛风管(内表面为压花铝箔)的计算结果,比较了其风管沿程阻力系数试验值和计算值的误差,结果表明,最大误差为-8.81%。     

地下风道空气析湿量数值计算方法

针对现有地下风道空气析湿量计算模型及方法的不足,提出以数值计算为基础的空气析湿量计算方法。分析了空气在风道内的析湿过程,建立了热湿交换数学模型,将空气状态方程与热湿交换方程进行联立形成控制方程组,采用单元分割法对控制方程组进行离散求解,对不同风道深度、不同时刻的空气析湿量进行动态计算。经实测验证,数值计算结果与实测结果吻合较好,数值计算结果的平均相对误差为1.66%。计算和实测表明,风道前端,气流等湿冷却,无水分析出;风道后端,气流减湿冷却,析湿量沿程减小。     

湿周系数法——一种新的风道摩擦阻力计算法

暖通空调工程中的风道,通常采用圆形或矩形风道,它的沿程摩擦阻力,习惯上用“当量直径法”,但在特殊场合,有利用建筑空间不另设风道,也有结合建筑空间设置非标准断面的风道,如地下隧道的上、下部为弓形、拱形的通道;水电站溢流厂房的三角廊道等。其形状是多样的:有弓形、梯形、三角形马蹄形等,如图1所示。这类风道的沿程摩擦阻力的计算,利用现有书刊中的公式,图表均不能解决。随着近期地下工程的日益增多,各种不同断面风道使用得更为广泛,广大设计者迫切希望能研究出一种适用于任意断面风道的沿程摩擦阻力计算法。作者根据多年的工程实践,探讨了这一计算     

新型消防水带水力特性研究

通过实验测试了聚氨酯、橡胶、PVC等新型消防水带的水头损失,在实验基础上运用水力学理论,获得了新型消防水带的沿程阻力系数值,分析了其在主要供水流量控制范围内的水流流态、水力分区和粗糙度,并建立了其沿程阻力系数与水流流态和粗糙度等水力特性之间的关系曲线图。     

燃气壁挂炉供暖系统中PP-R热水管的阻力损失计算

给出了PP-R热水管沿程阻力损失的理论计算公式,并对其进行了实验研究.结果表明,计算值与实验值基本吻合,实际工程中可应用本文的计算公式.针对PP-R管件的连接特点,对局部阻力损失进行了测试,通过分析给出了一个合理的取值范围.     

变风量系统中环状风道的网络计算方法

提出了利用网络法计算求解变风量系统中环状风道的水力特性,构造了三通关联矩阵,以解决模拟计算中三通局部阻力系数的计算问题。在网络计算模型和算例分析的基础上,比较了环状风道和枝状风道在风量分配和阻力损失方面的区别,指出环状风道能通过调整分支风道风量分配自动实现不同支路的阻力平衡,从而降低整个风道系统的阻力损失,提高变风量系统的调节性能。     

管内假塑性流体沿程损失数值研究

假塑性流体作为最常见的一种非牛顿流体,在工业生产、石油化工及新能源新材料开发等领域发挥着重要作用,因此对其展开针对性研究有助于适应经济发展、减少能源浪费。文章主要通过数值模拟方法对圆管内假塑性流体流动时沿程阻力损失情况展开研究及分析。分别模拟计算在层流和湍流状态下假塑性流体的流动,分析了沿程阻力系数与雷诺数及相对粗糙度之间的关系,并归纳推理管道沿程水头损失与平均流速之间的联系。     

半圆形波纹吸热板太阳能空气集热器数值模拟

以采用半圆形波纹吸热板的平板型太阳能空气集热器(以下简称集热器)作为研究对象,在风道进口空气温度为276 K、外界空气温度为273 K条件下,采用Fluent软件,模拟分析半圆形波纹吸热板的半圆半径(变化范围为5～30 mm)、风道进口空气流速(变化范围为1. 0～3. 0m/s)对风道内空气温度分布(包括风道出口空气温度)、集热器集热效率、空气压力损失的影响。集热器由半圆形波纹吸热板平均分为上下风道(分设空气进出口)。总体上,上下风道内空气温度均沿着流动方向逐渐升高,下风道的空气温度高于上风道。风道进口空气流速为2. 0 m/s时,随着半圆半径的增大,上下风道空气出口温度均呈增大趋势,集热效率也随之增大,说明增大半圆半径对增强空气扰动的效果明显。半圆半径为30 mm时,随着风道进口空气流速的增大,上下风道出口温度均呈下降趋势,集热效率与空气压力损失均呈增大趋势。在选取风道进口空气流速时,除考虑集热效率外,空气压力损失也是需要考虑的因素,这关系到送风机的耗电与集热器的承压能力。     

烟气与水冷凝换热影响因素实验研究

搭建了基于吸收式热泵的直接接触式烟气余热回收实验系统,通过实验研究了水气比、喷嘴形式、喷嘴排数、过量空气系数、喷淋高度、喷水温度、排烟温度对直接接触式换热器性能的影响。测试了凝结水量和冷凝水的pH值,以及换热器烟气侧阻力。结果表明,影响烟气-水换热效率的主要因素是水气比、喷淋高度和喷水雾化粒径,排烟温度、喷水温度和过量空气系数对换热效率也有一定影响。整个余热回收系统的实验测试结果达到了设计要求。     

低温热水散热器供暖系统经济比摩阻研究

以散热器垂直单管供暖系统工程为例,在分析基本原理的基础上,建立以总年费为目标的数学模型,分析了不同热媒温度对经济比摩阻的影响,并给出了低温热媒下经济比摩阻的取值范围,而且对影响系统经济比摩阻的敏感性因素进行了分析,得出了有价值的结论。     

风管摩擦阻力的直接计算方法

提出用高精度的反映密度、黏度和温度关系的经验公式和Colebrook公式计算风管摩擦阻力系数的方法。分析和算例表明，用该方法计算，计算结果比采用常用工程设计方法更为准确，为应用计算机进行风道设计提供了直接、简便的方法。     

散热器供暖系统经济比摩阻研究

以散热器供暖垂直单管和水平单管系统为例,以年总费用最小为目标函数,建立了数学模型,对经济比摩阻取值范围进行了研究,分析了影响经济比摩阻的环境、材料因子、电价等敏感性因素,认为人工费、材料费、电价是影响单管热水供暖经济比摩阻的主要因素,给出了散热器供暖系统设计经济比摩阻的取值范围,为100～160Pa/m。     

Interface shear strength characteristics of steel piles in frozen clay under varying exposure temperature

The ultimate shaft capacity of pile foundations in frozen grounds has long been correlated to the long-term shear strength of the surrounding frozen soils using a surficial roughness factor “m”. This roughness factor is different for different pile materials (e.g., steel, concrete, and timber), but is often assumed to be constant for any soil type, ground temperature, or stress condition. The current study evaluates the validity of the proposed roughness factor “m” for steel piles embedded in frozen clay and exposed to different scenarios of ground temperatures and normal stress levels. Interface element tests were utilized to characterize the shear strength of frozen Leda clay and the adfreeze strength of the pile-frozen clay interface and to investigate the proposed roughness factor “m” for steel piles exposed to various temperatures and normal stress conditions. The experiments were carried out in a walk-in temperature-controlled environmental chamber. Roughness factor “m” was found not to be a constant number for a given pile material, but rather to decrease with an increase in the freezing temperature. A frictional factor “n”, analogous to roughness factor “m”, was also introduced to correlate the frictional resistance of frozen soil to the frictional resistance of the pile-soil interface. A temperature-dependent empirical equation was also proposed for predicting the shaft capacity of steel piles based on the shear strength parameters of the surrounding ice-rich clay soil.     

基于暖通空调新规范的热水供暖系统管径计算表

本文以《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》（GB50736-2012）为基础,对室内热水供暖系统中热媒供回水温度降低为75％／50％这一技术问题进行了分析,研究了水力计算中比摩阻的计算方法。利用管径、流量与比摩阻的关系式,编制了热水供暖系统供回水温度在75％／50℃时的管径计算表,这对于按照新规范设计室内热水供暖系统具有一定的参考价值。     

季节性冻土中土工格栅加筋特性试验研究

针对东北地区典型粉质黏土,通过一系列土工格栅在冻土中的拉拔试验,重点分析了土壤含水率及冻融循环作用对土工格栅加筋性能的影响,并基于拉拔摩擦强度、表观摩擦系数、界面摩擦阻力和端承被动阻力等理论,对试验数据进行了详细分析。研究发现:含水率对土工格栅加筋效果存在明显抑制作用,含水率从20%提高至32%时,筋土界面摩擦阻力和端承被动阻力均减小60%以上。而当含水率一定时(w=24%),冻融循环作用反而提高了土工格栅的加筋效果,经历7次冻融循环后,土工格栅加筋效果增幅为30%左右,主要是横肋前端承被动阻力的提高,而筋土间界面摩擦阻力变化不大。上述试验成果可为土工格栅在冻土地区的推广应用提供一定的理论依据。     

排烟系统风管阻力的一种简化计算方法

针对目前排烟系统风管阻力计算中存在的问题,从沿程阻力和局部阻力的角度,提出了排烟系统风管阻力的简化计算方法。经验证,该方法能满足初步设计阶段的工程计算要求,并为利用计算机计算排烟系统风管阻力提供了方便。     

空调大温差研究(2):空调大温差送风系统设计方法

提出用定露点法计算常规空调大温差系统,逐项介绍了设计步骤;认为定露点法不但可以较准确地控制室内设计参数,掌握室内实际空气状态,而且可以利用计算机,使大温差送风的设计计算更加简捷、直观。强调采用定露点法计算时,单个系统不宜过大,热湿比不同的房间宜采用不同的空调系统,空调机组风量或风压较大时,宜采用风机压出式布置。     

考虑泥浆触变性和管土接触特性的顶管摩阻力公式

顶进力是顶管工程设计和施工的重要参数,而顶管侧摩阻力对顶进力起控制作用,其大小主要受管土接触和管浆接触特性影响。为了更加准确地计算顶管摩阻力,假设隧洞孔壁在泥浆压力作用下保持稳定,管道周围同时存在管土接触和管浆接触,采用协调表面Persson接触模型分析管土接触特性,得出考虑接触压力分布影响的管土摩阻力;然后利用半无限弹性体中柱形圆孔扩张理论分析注浆压力对泥浆套厚度的影响,并结合泥浆触变性和流体力学平行平板模型计算管浆摩阻力。在此基础上考虑管道与隧洞的相对位置,同时将管道顶进时的滑动摩擦阻力作为下限值,顶管重启动时的静摩擦阻力作为上限值,总结出直线和曲线顶管摩阻力公式。通过与工程实例数据对比,结果表明该计算公式下限值与实测值最接近,证明其适用性。     

带内支撑的超宽大截面风管阻力特性研究

在需要输送大量空气且对层高有一定要求的场合,超宽大截面风管的应用越来越多,但是在设计和施工方面,并没有相应的参考依据。为此,结合此类风管的强度要求及结构特点,提出了集板面加强筋、套管内支撑为一体的加固吊装方案,并采用理论分析、CFD模拟和试验测试的方法,对带有内支撑的超宽大截面风管的阻力特性进行了研究,定量分析了风管宽高比、加强筋以及内支撑对摩擦阻力和局部阻力的影响。结果表明,这些特殊结构对风管的阻力有较大的影响,并给出了相应的计算方法和修正依据。