液體和氣體，統(tǒng)稱為流體。

流體力學(xué)是力學(xué)的一個分支，它研究流體靜止和運動的力學(xué)規(guī)律及其在工程技術(shù)中的應(yīng)用。熱的供應(yīng)，空氣的調(diào)節(jié)，燃?xì)獾妮斉?，排毒排濕，降溫除塵等等，都是以流體作為工作介質(zhì)，通過流體的各種物理作用，對流體的流動有效的加以組織來實現(xiàn)。

一、流體的主要力學(xué)特性

1  慣性

慣性是物體維持原有運動狀態(tài)的能力的性質(zhì)。

2  重力特性

流體受地球引力作用的特性，稱重力特性，常用容重來表征。對于均質(zhì)流體，作用于單位體積流體的重力稱為容重。

3  粘滯性

流體內(nèi)部質(zhì)點間或流層間因相對運動而產(chǎn)生內(nèi)力以反抗相對運動的性質(zhì)。叫做粘滯性。此內(nèi)力為粘滯力。

4  表面張力特性

由于分子間的吸引力，在液體的自由表面上能夠承受極其微小的張力，這種張力稱為表面張力。液體的毛細(xì)管現(xiàn)象就是液體表面張力的體現(xiàn)。表面張力是液體特有的性質(zhì)，氣體不存在表面張力。

二、流體力學(xué)的三種力學(xué)模型

1  我們將流體視為連續(xù)介質(zhì)

    我們知道，不論是液體或氣體，總是由無數(shù)的分子所組成，分子之間有一定的間隙，也就是說，流體實際上是不連續(xù)的。但是，流體力學(xué)是研究宏觀的機械運動（無數(shù)分子總體的力學(xué)效果），而不是研究微觀的分子運動。因此，我們將流體認(rèn)為是占據(jù)空間無任何間隙的質(zhì)點所組成的連續(xù)體。

2  將流體視為無粘性流體

    一切流體都具有粘性，提出無粘性流體，是對流體物理性質(zhì)的簡化。因為在某些問題中，粘性不起作用或不起主要作用。這種不考慮粘性作用的流體，稱為無粘性流體。

3  將流體視為不可壓縮流體

    這是不計壓縮性和熱脹性而對流體物理性質(zhì)的簡化。液體的壓縮性和熱脹性均很小，密度可視為常數(shù)，通常用不可壓縮流體模型。氣體在大多數(shù)情況下也可采用不可壓縮流體模型。

提出流體力學(xué)模型的概念是因為客觀上存在的實際流體，物質(zhì)結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)是非常復(fù)雜的，如果我們考慮它的所有因數(shù)，將很難提出它的力學(xué)關(guān)系式，為此，我們在考慮流體力學(xué)問題時，根據(jù)抓主要矛盾的原則忽略掉一些次要因數(shù)建立力學(xué)模型，對流體加以科學(xué)的抽象，簡化流體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)，以便于列出流體運動規(guī)律的數(shù)學(xué)方程式。

第二節(jié)  空調(diào)水系統(tǒng)阻力計算

一、流體輸配管網(wǎng)

1  定義

許多公用設(shè)備工程，如通風(fēng)空調(diào)、采暖供熱、燃?xì)夤?yīng)、建筑給排水等，需要將流體輸送并分配到各相關(guān)設(shè)備，或者從各接受點將流體收集起來輸送到指定點。承擔(dān)這一功能的管網(wǎng)系統(tǒng)稱為流體輸配管網(wǎng)。

2  管網(wǎng)水力計算的目的 

流體輸配管網(wǎng)水力計算的主要目的是根據(jù)要求的流量分配，確定管網(wǎng)的各段管徑和阻力，求得管網(wǎng)特性曲線，為匹配管網(wǎng)動力設(shè)備準(zhǔn)備好條件，進(jìn)而確定動力設(shè)備（泵、風(fēng)機等）的型號和動力消耗；或者根據(jù)已定的動力設(shè)備，確定保證流量分配的管道尺寸。

水力計算的基本理論依據(jù)是流體力學(xué)一元流動連續(xù)性方程和能量方程及串、并聯(lián)管路流動規(guī)律。

二、水力計算過程中常碰到的幾個基本概念

動力設(shè)備提供的壓力等于管網(wǎng)總阻力；若干管段串聯(lián)后的阻力，等于各管段阻力之和；各并聯(lián)管段的阻力相等。

管段阻力是構(gòu)成管網(wǎng)阻力的基本單元。管段中的阻力有兩種，一種是摩擦阻力，也稱沿程阻力；另一種是局部阻力。

1沿程阻力

   實際工程中，液體管網(wǎng)流量G常用單位kg/h。單位長度管道摩擦阻力計算式如下：

   Rm=6.25×10^-8(λ/ρ)·(G²/d⁵)

   λ—管道摩擦阻力系數(shù)³；

   ρ—液體密度，kg/m³，

   G—管內(nèi)流量，kg/h；

   d—管道內(nèi)徑，m。

2局部阻力

局部阻力通用的計算公式

   P_c=ζ·(ρν²/2)

計算局部阻力的關(guān)鍵是確定局部阻力系數(shù)ζ。這些系數(shù)可以在暖通空調(diào)、給排水設(shè)計手冊中查取。

除上述兩個常用公式外，再介紹幾個水力計算中常用的重要公式：

3平均比摩阻R_pj

   進(jìn)行水力計算時，可以預(yù)先求出最不利循環(huán)環(huán)路或分支環(huán)路的平均比摩阻R_pj，即

R_pj=α△P_l/∑l Pa/m

式中△P_l—最不利循環(huán)環(huán)路或分支環(huán)路的循環(huán)作用壓力，Pa；

∑l—最不利循環(huán)環(huán)路或分支環(huán)路的管路總長度，m；

α—沿程損失占總壓力損失的百分?jǐn)?shù)。

   根據(jù)算出的平均比摩阻及環(huán)路中各管段的流量，利用水力計算圖表，可選出最接近的管徑，并求出最不利循環(huán)環(huán)路或分支環(huán)路中各管段的實際壓力損失和整個環(huán)路的總壓力損失值。

4循環(huán)作用壓力值△P_l

△ P_l=Rm·l

    將每一管段Rm與l相乘，并將每段所算出來的作用壓力逐段相加，就得到管路的總作用壓力。

5附加壓力△P_j

根據(jù)系統(tǒng)圖中管路的實際情況，列出各管段局部阻力管件名稱，查其相應(yīng)的阻力系數(shù)表確定ζ。再根據(jù)管段流速ν，可得出動壓頭△P_d， △P_d·ζ即得附加壓力 △P_j。

循環(huán)作用壓力與附加壓力之和即為管段的總作用壓力（也稱資用壓力）。

三、同程式系統(tǒng)的水力計算

空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的水力計算方法如下：通常按推薦的流速或比摩阻值確定管徑，計算最不利環(huán)路壓力損失，然后進(jìn)行并聯(lián)環(huán)路阻力平衡，最后確定系統(tǒng)總阻力，獲得系統(tǒng)性能曲線，結(jié)合水泵性能曲線選擇水泵型號。下面結(jié)合同程式來詳細(xì)介紹一下空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的水力計算方法。

同程式系統(tǒng)的特點是通過各個并聯(lián)環(huán)路的總長度都相等。在制冷半徑較大（一般超過50m以上）的室內(nèi)制冷系統(tǒng)中，應(yīng)用同程式系統(tǒng)較普遍。其水力計算方法和步驟如下：

1 計算通過最遠(yuǎn)立管的環(huán)路。確定供水干管各個管段、最遠(yuǎn)立管和回水總干管的管徑及其壓力損失。

2 同樣方法，計算通過最近立管的環(huán)路，從而確定出最近立管、回水干管各管段的管徑及其壓力損失。

3 最遠(yuǎn)立管和最近立管的壓力損失不平衡率，應(yīng)使其在±5%以內(nèi)。

4 計算出系統(tǒng)的總壓力損失及其各立管的資用壓力值。

5 確定其他立管的管徑。根據(jù)各立管的資用壓力和立管各管段的流量，選用合適的立管管徑。方法與1、2相同。

6 求各立管的不平衡率。根據(jù)立管的資用壓力和立管的計算壓力損失，求各立管的不平衡率。不平衡率應(yīng)在±10%以內(nèi)。

7 計算系統(tǒng)總阻力，獲得管網(wǎng)特性曲線，為選水泵作準(zhǔn)備。

同程式系統(tǒng)的管道金屬耗量多于異程式系統(tǒng)，它的優(yōu)點是可以通過調(diào)整供、回水干管的各管段的壓力損失來滿足立管間不平衡率的要求。

上述方法采用了末端換熱設(shè)備（散熱器）中水的降溫（供回水溫差）相等的預(yù)先假定，由此也就預(yù)先確定了支管的流量。這樣，各支管并聯(lián)環(huán)路的計算壓力損失就可能存在計算壓降的不平衡。這種方法通常稱為等溫降的水力計算方法。

四、異程式系統(tǒng)的水力計算

在較大的室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)中，如采用等溫降方法進(jìn)行異程式系統(tǒng)的水力計算，立管間計算壓降不平衡率往往難以滿足要求，因此異程式系統(tǒng)的水力計算采用不等溫降的計算方法。

不等溫降的水力計算，就是在單管系統(tǒng)中各立管的溫降各不相等的前提下進(jìn)行的水力計算方法。

它以并聯(lián)環(huán)路節(jié)點壓力平衡的基本原理進(jìn)行水力計算。在熱水供暖系統(tǒng)的并聯(lián)環(huán)路上，當(dāng)其中一個并聯(lián)支路節(jié)點壓力損失△P確定后，對另一個并聯(lián)支路，預(yù)先給定其管徑d（不是預(yù)先給定其流量），從而確定通過該立管的的流量以及該立管的實際溫度降。

這種計算方法對各立管間的流量分配，完全遵守并聯(lián)環(huán)路節(jié)點壓力平衡的流體力學(xué)規(guī)律，能使設(shè)計工況與實際工況基本一致。

進(jìn)行室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)不等溫降的水力計算時，一般從循環(huán)環(huán)路的最遠(yuǎn)立管開始，步驟如下：

1  給定最遠(yuǎn)立管的溫降。

一般按設(shè)計溫度增加2-5℃。由此求出最遠(yuǎn)立管的計算流量G_j。根據(jù)該立管的流量選擇R（或ν）值，確定最遠(yuǎn)立管管徑和環(huán)路末端供回水干管的管徑及相應(yīng)的壓力損失值。

2 確定環(huán)路最末端的第二根立管的管徑。

該立管與上述計算管段為并聯(lián)管路。根據(jù)已知節(jié)點的壓力損失△P，給定該立管管徑，從而確定通過環(huán)路最末端的第二根立管的計算流量及其計算溫度降。

3 按照上述方法，由遠(yuǎn)至近，依次確定出該環(huán)路上供、回水干管各管段的管徑及其相應(yīng)的壓力損失以及各管段的管徑、計算流量和計算溫度降。

4 系統(tǒng)中有多個分支循環(huán)管路時，按上述方法計算各個分支循環(huán)環(huán)路。計算得出的各循環(huán)環(huán)路在節(jié)點壓力平衡狀況下的流量總和，一般都不會等于設(shè)計要求的總流量，最后需要根據(jù)并聯(lián)環(huán)路流量分配和壓降變化的規(guī)律，對初步計算出的各循環(huán)環(huán)路的流量、溫降和壓降進(jìn)行調(diào)整。整個水力計算才告結(jié)束。最后確定各立管散熱器所需的面積。