13水暖系統(tǒng)計算原理

1、 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理本講主要內(nèi)容水力計算基本公式水力計算基本公式當量局部阻力法和當量長度法當量局部阻力法和當量長度法塑料管材的水力計算塑料管材的水力計算 水力計算的任務(wù)和方法水力計算的任務(wù)和方法 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理一、水力計算基本公式 設(shè)計熱水供暖系統(tǒng)，為了使系統(tǒng)中各管段的水流量符合設(shè)計要求，以保證流進各散熱器的水流量符合要求，就要進行管路的水力計算。 當流體沿管道流動時，由于流體分子間及其與管壁間的摩擦，就要損失能量；而當流體流過管道的一些附件(如閥門、彎頭、三通、散熱器等)時，由于流動方向或速度的改變，產(chǎn)生局部旋渦和撞擊，

2、也要損失能量。前者稱為沿程損失，后者稱為局部損失。 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理 熱水供暖系統(tǒng)中計算管段的壓力損失，可用下式表示： ppy+pirl+pi pa 式中 p計算管段的壓力損失，pa；py計算管段的沿程損失，pa；pi計算管段的局部損失，pa； r每米管長的沿程損失，pa m； l管段長度，m。 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理1、沿程損失、沿程損失 在管路的水力計算中，通常把管路中水流量和管徑都沒有改變的一段管子稱為一個計算管段。 任何一個熱水供暖系統(tǒng)的管路都是由許多串聯(lián)或并聯(lián)的計算管段組成的。 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)

3、水力計算原理 每米管長的沿程損失(比摩阻)，可用流體力學的達西維斯巴赫公式進行計算。2dr2 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理 熱媒在管內(nèi)流動的摩擦阻力系數(shù)值取決于管內(nèi)熱媒的流動狀態(tài)和管壁的粗糙程度，即： re,fvdredk 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理摩擦阻力系數(shù)值是用實驗的方法確定的。 層流流動（re）當re2320時，流動為層流狀態(tài)。 紊流過渡區(qū)流動(re, ) 過渡區(qū)的摩擦阻力系數(shù)值，可用洛巴耶夫公式來計算，即 re642kdlgre42. 1 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理過渡區(qū)的范圍，大致可用下式確定： re1=1

4、1或 11m/s re2 =445或=445m/s 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理粗糙管區(qū)（阻力平方區(qū)）( ) 粗糙管區(qū)的摩擦阻力系數(shù)值，可用尼古拉茲公式計算:2kd2lg14. 11 對于管徑等于或大于40mm的管子，用希弗林松推薦的、更為簡單的計算公式也可得出很接近的數(shù)值：25. 0dk11. 0 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理 管壁的當量絕對粗糙度k值與管子的使用情況（流體對管壁腐蝕和沉積水垢等狀況）和管子的使用時間等因素有關(guān)。 對于熱水供暖系統(tǒng)，根據(jù)運行實踐積累的資料，推薦采用下列數(shù)值：對室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)管路 k=0.2mm對室外熱水管網(wǎng) k

5、=0.5mm 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理 根據(jù)過渡區(qū)范圍的判別式和推薦使用的當量絕對粗糙度k值 ,列出下表： 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理 室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的水流量g，通常以kgh表示。熱媒流速與流量的關(guān)系式為：22d900g4d3600g將上式代入達西公式可得到更方便的計算公式：52810625. 0dgr 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理 在給定某一水溫和流動狀態(tài)下，上式 的和 值是已知值，管路水力計算基本公式可以表示為 的函數(shù)式。只要已知r、g、d中任意兩數(shù)，就可確定第三個數(shù)值。 附錄5-1給出室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的管路水

6、力計算表。 gdfr, 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理2、局部損失、局部損失管段的局部損失，可按下式計算：2p2j水流過熱水供暖系統(tǒng)管路的附件的局部阻力系數(shù)值 ，可查附錄5-2。附錄5-3給出熱水供暖系統(tǒng)局部阻力系數(shù) 時的局部損失值。即 ，表示 時的局部壓力損失，又叫動壓頭。12p2d1 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理3、總壓損失、總壓損失總損失為各管段沿程損失和局部損失之和，即22rlpppjy 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理二、當量局部阻力法和當量長度法 在實際工程設(shè)計中，為了簡化計算，也有采用所謂“當量局部阻力法”或“當量

7、長度法”進行管路的水力計算。 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理 當量局部阻力法的基本原理是將管段的沿程損失轉(zhuǎn)變?yōu)榫植繐p失來計算。設(shè)管段的沿程損失相當于某一局部損失 ，則1、當量局部阻力法、當量局部阻力法2ld2p22djjp 計算管段的總壓可寫為： 222222d22dzhjyppp 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理 若已知管段的水流量g時，該管段的總壓力損失可改寫為：224222290012gagdpzhzhzh附錄5-4列出當水的平均溫度為60，相應水的密度 時，各種不同管徑的a值和 值（摩擦阻力系數(shù)取一平均值計算）。附錄5-5給出按式 編制的水力計

8、算表。3/248.983mkgd/2gapzh 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理 在工程設(shè)計中，對常用的垂直單管順流式系統(tǒng)，由于整根立管與干管、支管以及支管與散熱器的連接方式，在施工規(guī)范中都規(guī)定了標準的連接圖式； 因此，為了簡化立管的水力計算，也可以將由許多管段組成的立管視為一根管段，根據(jù)不同情況，給出整根立管的值。其編制方法和數(shù)值可見附錄5-6和附錄5-7。 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理2、當量長度法、當量長度法 當量長度法的基本原理是將管段的局部損失折合為管段的沿程損失來計算。如某一管段的總局部阻力系數(shù)為 ，設(shè)它的壓力損失相當于流經(jīng)管段ld米長度

9、的沿程損失，則2ldrl22dd2 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理水力計算基本公式，可表示為：zhdjrl)ll (rprlp式中 lzh管段的折算長度，m。當量長度法一般多用在室外熱力網(wǎng)路的水力計算上。 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理三、塑料管材的水力計算 分戶計量熱水供暖系統(tǒng)常用塑料管材， 值的計算公式是由實驗得出的，再求出r值編制成表，計算時可查表5-1 p73。 表5-1中的數(shù)值是水溫為10時的，當水溫升高時，對其要進行修正，可按下式修正： r=roa式中 r熱媒在計算溫度和流量下的比摩阻，pa/m； ro表5-1中的數(shù)據(jù)，pa/m； 比摩阻

10、的水溫修正系數(shù)a，見表5-2。 地暖系統(tǒng)要注意。 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理鋁塑管的r和 可參考表5-3和表5-4。不同水溫下水的物理性能變化對阻力影響程度的水溫修正系數(shù)可參考表5-5。輻射供暖系統(tǒng)，由于輻射管比較長，阻力大，水溫較低，阻力的水溫修正系數(shù)不必考慮。 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理1、水力計算的任務(wù)：按已知系統(tǒng)各管段的流量和循環(huán)作用壓力，確定各管段的管徑。常用于工程設(shè)計。按已知系統(tǒng)各管段的流量和管徑，確定系統(tǒng)所需的循環(huán)作用壓力，常用于校核計算。按已知系統(tǒng)各管段的管徑和該管段的允許壓力降，確定該管段的水流量。校核計算，不等溫降。四、水

11、力計算的任務(wù)和方法 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理第二種情況的水力計算，常用于校核計算。根據(jù)最不利循環(huán)環(huán)路各管段改變后的流量和已知各管段的管徑，利用水力計算圖表，確定該循環(huán)環(huán)路個管段的壓力損失以及系統(tǒng)必需的循環(huán)作用壓力，并檢查循環(huán)水泵的揚程是否滿足要求。第三種情況下的水力計算，是根據(jù)管段的管徑d和該管段的允許壓力降，來確定通過該管段的流量。對已有的熱水供暖系統(tǒng)，在管段已知作用壓頭下，校核各管段通過的水流量的能力，以及熱水供暖系統(tǒng)采用的所謂“不等溫降”水力計算方法，就是按此方法進行計算的。 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理2、等溫降水力計算的方法 平均比摩阻rpj法 法推薦的平均比摩阻rpj法（60120pa/m ）經(jīng)濟 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計算原理實