室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的水力計(jì)算方法和要求

1、室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的水力計(jì)算方法和要求 contents4.1 熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算的基本原理4.2 重力循環(huán)雙管熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算方法和例題4.3 機(jī)械循環(huán)單管熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算方法和例題 4.4 分戶(hù)采暖熱水供暖系統(tǒng)管路的水力計(jì)算原則與方法 大綱要求掌握自然循環(huán)、機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)水力計(jì)算的基本公式、方法和例題；掌握分戶(hù)采暖熱水供暖系統(tǒng)的水力計(jì)算原則和方法。重點(diǎn)與難點(diǎn)：傳統(tǒng)機(jī)械循熱水供暖系統(tǒng)和分戶(hù)采暖熱水供暖系統(tǒng)的水力計(jì)算和各環(huán)路的平衡。 4.1 熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算的基本原理 R比摩阻，Pa/m 管段總局部阻力系數(shù) 一、熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算的基本公式 局部阻力損失Notice:

2、三通、四通的局部阻力系數(shù)，列入流量較小的管段上。乙字彎括彎局部阻力損失達(dá)西公式：管段摩擦阻力系數(shù) 管壁當(dāng)量絕對(duì)粗糙度 室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)管路 K=0.2 mm；室外熱網(wǎng) K=0.5 mm 比摩阻R1）層流（Re2320） a）水力光滑區(qū)布拉休斯公式 b）過(guò)渡區(qū)洛巴耶夫公式 （室內(nèi)管路） c）阻力平方區(qū)尼古拉茲公式 （室外管網(wǎng)） 管路水力計(jì)算表的編制依據(jù) 二、當(dāng)量阻力法和當(dāng)量長(zhǎng)度法 沿程損失局部損失當(dāng)量阻力法當(dāng)量長(zhǎng)度法用于有標(biāo)準(zhǔn)連接圖式的系統(tǒng) 用于室外熱網(wǎng) 當(dāng)量阻力法當(dāng)量局部阻力系數(shù) 管段折算局部阻力系數(shù) ，管段折算長(zhǎng)度 當(dāng)量長(zhǎng)度法三、管路阻力數(shù) 知識(shí)回顧 s為管段的阻力特性數(shù)（阻力數(shù)），表示管段

3、流過(guò)單位流量時(shí)的壓力損失。 管段阻力數(shù)(continue)1.串聯(lián)管段abS1S2S3G1=G2=G3管段阻力數(shù)(continue)2.并聯(lián)管段S1abS2S3 由 ， ， ，得設(shè)通導(dǎo)數(shù)四、室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算數(shù)學(xué)模型 基爾霍夫流量定律基爾霍夫壓降定律GG1G21S1G1S2G2數(shù)學(xué)模型的建立 Case 1：G、P d Case 2：G、d P Case 3：d 、P G 設(shè)計(jì)計(jì)算校核循環(huán)水泵揚(yáng)程 校核管段流量 五、室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算的主要任務(wù)和方法 相關(guān)基本知識(shí)點(diǎn) 1.從系統(tǒng)最不利環(huán)路開(kāi)始計(jì)算。 2.最不利環(huán)路的平均比摩阻4.PGR實(shí)際的R,v,d水力計(jì)算表3.經(jīng)濟(jì)比摩阻；

4、傳統(tǒng)采暖方式 60-120 Pa/m 5.系統(tǒng)循環(huán)作用壓力=熱水供暖系統(tǒng)總計(jì)算壓力損失 6.系統(tǒng)阻力1)新建熱源由Rpj和管網(wǎng)平衡確定 2)既有熱源由資用壓頭和管網(wǎng)平衡確定 RvdP泵耗增加環(huán)路不易平衡 投資供暖系統(tǒng)各并聯(lián)環(huán)路之間計(jì)算壓力損失允許差值： 系統(tǒng)形式允許差值 (%)系統(tǒng)形式允許差值 (%)雙管同程式15單管同程式10雙管異程式25單管異程式15六、室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)并聯(lián)環(huán)路壓力損失 不平衡率和流速限制 室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)水的最大允許流速：民用建筑 1.5 m/s生產(chǎn)廠(chǎng)房的輔助建筑物 2 m/s生產(chǎn)廠(chǎng)房 3 m/s contents4.1 熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算的基本原理4.2 重力循

5、環(huán)雙管熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算方法和例題4.3 機(jī)械循環(huán)單管熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算方法和例題 4.4 分戶(hù)采暖熱水供暖系統(tǒng)管路的水力計(jì)算原則與方法 4.2 重力循環(huán)雙管熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算95/70；層高3m；鍋爐中心距底層散熱器中心3m計(jì)算步驟 1.確定最不利環(huán)路。 在軸側(cè)圖上給立管和管段編號(hào)，并注明各管段的熱負(fù)荷和管長(zhǎng)2.計(jì)算最不利環(huán)路I1。 1）求通過(guò)I1的作用壓力2）求平均比摩阻3）求各管段流量 kg/h計(jì)算步驟(continue) 4）由G、Rpj，查水力計(jì)算表，得各管段的d，R，vEx. 管段2 kg/h 用內(nèi)插法算得R=3.39 Pa/m，v=0.08 m/s 計(jì)算步驟(continu

6、e) 5）計(jì)算各管段沿程阻力損失6）計(jì)算各管段局部阻力損失Ex. 管段115007）計(jì)算環(huán)路總壓力損失3.計(jì)算I2環(huán)路。 1）求通過(guò)I2的作用壓力2）求通過(guò)I2環(huán)路的管徑管段16、15與14、1并聯(lián)，由節(jié)點(diǎn)壓力平衡得a)求Rpj211615141116211616、1514、11336b)確定管段15、16的d，R，v3）求通過(guò)底層與第二層并聯(lián)環(huán)路的壓降不平衡率在允許范圍之內(nèi)。4.計(jì)算I3環(huán)路。 管段15、17、18與13、14、1并聯(lián)不平衡率x13超過(guò)15%，但管段17，18已選用最小管徑，剩余壓力用第三層散熱器支管的閥門(mén)消除。2116161131817181514132113，161513

7、1817，1513，145.確定通過(guò)立管II各層環(huán)路各管段的管徑。 1）計(jì)算通過(guò)II1的作用壓力，選取管徑，進(jìn)行阻力計(jì)算。2）由節(jié)點(diǎn)壓力平衡原理，計(jì)算II2及II3。6.依次計(jì)算其它立管。 管段19-23與12-14、1、2并聯(lián)，由節(jié)點(diǎn)壓力平衡可得：計(jì)算思路總結(jié)重力雙管 1.確定最不利環(huán)路。 2.計(jì)算最不利環(huán)路I1。 3.計(jì)算I2環(huán)路，并考察I2與I1的不平衡率。(for垂直失調(diào)) 4.同理完成I3 In環(huán)路的計(jì)算。5.同理，由一層至三層計(jì)算立管II，并考察各層的不平衡 率以及立管II與立管I的不平衡率。 (for水平失調(diào)) 計(jì)算方法總結(jié)(continue) 對(duì)某一環(huán)路的計(jì)算步驟 1）求管段流

8、量(kg/h)。 2）求作用壓力和平均比摩阻。 3）查水力計(jì)算表，得實(shí)際管徑及對(duì)應(yīng)的R，v。對(duì)并聯(lián)管段不平衡率的計(jì)算方法 4）計(jì)算實(shí)際的壓力損失。注：資用壓力由并聯(lián)環(huán)路節(jié)點(diǎn)壓降相等原理計(jì)算。 contents4.1 熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算的基本原理4.2 重力循環(huán)雙管熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算方法和例題4.3 機(jī)械循環(huán)單管熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算方法和例題 4.4 分戶(hù)采暖熱水供暖系統(tǒng)管路的水力計(jì)算原則與方法 4.3 機(jī)械循環(huán)單管熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算1.傳統(tǒng)室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的總壓力損失約為多少？思考： 2.實(shí)際工程中，為何要控制最不利環(huán)路的平均比摩阻？ Rpj控制在多少？3.機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)中，如何考慮水

9、在管道內(nèi)和散熱器內(nèi)冷 卻產(chǎn)生的重力循環(huán)作用壓力？機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)中，如何考慮水在散熱器冷卻產(chǎn)生的重力循環(huán)作用壓力？雙管系統(tǒng)，并聯(lián)環(huán)路的水力計(jì)算，不可忽略。單管系統(tǒng)，建筑物各部分層數(shù)相同時(shí)，可忽略。 單管系統(tǒng)，建筑物各部分層數(shù)相同時(shí)，計(jì)算自然循環(huán)作用壓力的差額。按設(shè)計(jì)工況下最大值的2/3 計(jì)算（約相當(dāng)于采暖室外平均溫度下對(duì)應(yīng)的供回水溫度下的作用壓力值） 第i層水平環(huán)路的自然循環(huán)壓力 第i層散熱器(冷卻中心)至加熱中心的垂直距離 一、機(jī)械循環(huán)單管順流異程系統(tǒng)水力計(jì)算例題95/70；層高3m；引入口外網(wǎng)資用壓力30 kPa.單管順流異程系統(tǒng)水力計(jì)算步驟1. 確定最不利環(huán)路 2. 在軸側(cè)圖上給立管和管段編

10、號(hào)，并注明各管段的熱負(fù)荷和管長(zhǎng)（按最不利環(huán)路編號(hào)）。3. 計(jì)算最不利環(huán)路各管段管徑 PGR實(shí)際的R,v,d水力計(jì)算表注：引入口處外網(wǎng)的供回水壓差較大，為使系統(tǒng)中各環(huán)路的壓力損失 易于平衡，按推薦的經(jīng)濟(jì)比摩阻R確定管徑。 計(jì)算步驟(continue)Ex. 管段1 kg/h R：60-120 Pa/m查教材P418附錄4-1水力計(jì)算表，得DN40用內(nèi)插法算出R=116.41 Pa/m，v=0.552 m/s Pa=(閘閥0.5+彎頭1.0)查教材P420附錄4-3得 計(jì)算步驟(continue)總壓損 Pa同理計(jì)算管段2-12（教材P107表4-4） 最不利環(huán)路（管段1-12）的總壓損為8633

11、 Pa，而入口處循環(huán)作用壓力為30 kPa。剩余壓頭用閥門(mén)節(jié)流。4. 計(jì)算其它環(huán)路各管段管徑 計(jì)算步驟(continue)Ex. 立管IV1）求資用壓力立管與管段6、7并聯(lián)，根據(jù)并聯(lián)環(huán)路節(jié)點(diǎn)壓力平衡得 P/-P/,zh=(Py+Pj)6,7-P/,zh 注：P/,zh和P/,zh分別為水在立管和的散熱器中冷卻時(shí)產(chǎn)生的重力循環(huán)作用壓頭。立管的資用壓力為：P/=(Py+Pj)6,7+P/,zh-P/,zh=2719 Pa 計(jì)算步驟(continue)2）求Rp,j3）選管徑，計(jì)算阻力損失、不平衡率 由G和求得的Rp,j，查水力計(jì)算表，確定管徑DN15，查得v、R，求出立管壓力損失為2941Pa。

12、與立管的不平衡率為： 在15%以?xún)?nèi)，滿(mǎn)足要求。 計(jì)算步驟(continue)立管III與管段5-8并聯(lián)，同理，其資用壓力P/=(Py+Pj)5-8=2719 Pa 立管II與管段4-9并聯(lián)，不平衡率25.3%，超出允許值。已選用最小管徑，只能采用立管上的閥門(mén)節(jié)流。 立管I與管段3-10并聯(lián)，同上，用立管閥門(mén)消除剩余壓頭 解決水平失調(diào)的方法 閥門(mén)調(diào)節(jié)剩余壓力供回水干管采用同程式布置異程系統(tǒng)，采用“不等溫降”法進(jìn)行水力計(jì)算異程系統(tǒng)，采用首先計(jì)算最近立管環(huán)路的方法 由 P L Q t每個(gè)立管的溫降都相等 Rd不等溫降法（review） G等溫降水力計(jì)算的思路不等溫降法（continue）等溫降水力計(jì)

13、算有何缺陷？設(shè)每根立管或每個(gè)散熱器的水溫降相等(預(yù)先確定流量)流量確定各立管并聯(lián)環(huán)路的壓力損失不可能相等不平衡率不可避免立管流量設(shè)計(jì)流量，實(shí)際室溫設(shè)計(jì)室溫不等溫降水力計(jì)算(continue) 能否根據(jù)實(shí)際溫降來(lái)設(shè)計(jì)散熱器？變溫降前提：各立管溫降不相等思路：選定管徑根據(jù)平衡要求的壓力損失計(jì)算流量由流量計(jì)算實(shí)際溫降確定散熱器數(shù)量不等溫降水力計(jì)算(continue) 如何確定實(shí)際溫降t？原理：并聯(lián)環(huán)路節(jié)點(diǎn)間壓力平衡 ab若P確定P給定dG、 t 不等溫降水力計(jì)算(continue) 不等溫降法有何優(yōu)點(diǎn)？各立管間的流量分配完全遵守并聯(lián)環(huán)路節(jié)點(diǎn)壓力平衡的水力學(xué)規(guī)律，能使設(shè)計(jì)工況與實(shí)際工況基本一致。從設(shè)計(jì)

14、角度解決系統(tǒng)的水平失調(diào)現(xiàn)象。 不等溫降水力計(jì)算(continue)具體步驟1) 假設(shè)最遠(yuǎn)立管溫降（一般按設(shè)計(jì)溫降增加2-5）。由此求出最遠(yuǎn)立管的計(jì)算流量Gj。2) 根據(jù)最遠(yuǎn)立管的Gj ，在推薦R（或v）的范圍內(nèi)，查表求最遠(yuǎn)立管的管徑及壓力損失。 3) 根據(jù)立管環(huán)路之間壓力平衡原理，依次由遠(yuǎn)至近計(jì)算出其他立管的計(jì)算流量、溫降及壓力損失。 4) 對(duì)各立管乘以調(diào)整系數(shù)，最后得出立管實(shí)際流量、溫降和壓力損失。 不等溫降水力計(jì)算(continue)各調(diào)整系數(shù)： 溫差調(diào)整系數(shù) 流量調(diào)整系數(shù) 壓力調(diào)整系數(shù) 例題 設(shè)計(jì)供回水溫度為95/70。用戶(hù)入口處外網(wǎng)的資用壓力為 10 kPa。采用不等溫降法進(jìn)行水力計(jì)算

15、 例題1）求最不利環(huán)路的平均比摩阻Rp,j Pa/m 2）計(jì)算立管V 設(shè)立管溫降為25+5=30，則流量 kg/h 根據(jù)Gv,j，參照Rp,j，選用立、支管管徑為2015 當(dāng)量局部阻力法計(jì)算壓力損失計(jì)算相應(yīng)的供回水干管管徑及壓力損失 例題(continue)3）計(jì)算立管IV a)根據(jù)并聯(lián)環(huán)路壓力平衡b)初定管徑，求流量 思考：如何選定管徑？ 迭代求解，或用等溫降法先求一個(gè)初步的d 溫降不應(yīng)過(guò)多偏離外網(wǎng)的供回水溫差 c) 由熱負(fù)荷和計(jì)算流量求立管的計(jì)算溫降 4）按上述步驟由遠(yuǎn)至近計(jì)算其他水平供回水干管和立管 例題(continue)5）調(diào)整各循環(huán)環(huán)路的流量、壓降和各立管的溫降 a) 計(jì)算各并聯(lián)環(huán)

16、路通導(dǎo)數(shù)a 右側(cè)環(huán)路 b) 計(jì)算分配到各環(huán)路的流量，根據(jù)下式求Gt,1和Gt,2c) 計(jì)算各環(huán)路的流量、溫降調(diào)整系數(shù) 左側(cè)環(huán)路 例題(continue)右側(cè)流量調(diào)整系數(shù) 溫降調(diào)整系數(shù) 左側(cè)流量調(diào)整系數(shù) 溫降調(diào)整系數(shù) 各支路計(jì)算流量和溫降調(diào)整系數(shù)=最終流量和溫降 d) 計(jì)算各環(huán)路壓力損失。6）確定系統(tǒng)供、回水總管管徑和總壓力損失 二、散熱器的進(jìn)流系數(shù)GlGs出口水溫不等，重力循環(huán)作用壓力不等，兩側(cè)流量不等。影響因素(sup.)1）兩側(cè)散熱器熱負(fù)荷不等2）兩側(cè)管道及附件阻力不等相同作用壓力下，阻力不等，流量分配不等散熱器進(jìn)流系數(shù)的推導(dǎo)由并聯(lián)環(huán)路節(jié)點(diǎn)壓力平衡，得III12若d1=d2,且摩擦阻力系數(shù)

17、近似相等，則()式()可改寫(xiě)成散熱器的進(jìn)流系數(shù)(continue)case1.單管順流系統(tǒng) 散熱器單側(cè)連接，a=1 雙側(cè)連接，且支管管徑及管長(zhǎng)相等，a 雙側(cè)連接，且支管管徑及管長(zhǎng)不等當(dāng) 1.4時(shí)，近似認(rèn)為進(jìn)流系數(shù)=0.5進(jìn)流系數(shù)(continue) case2.單管跨越式系統(tǒng) 三、單管順流同程系統(tǒng)水力計(jì)算 計(jì)算步驟 1. 計(jì)算通過(guò)最遠(yuǎn)立管V的環(huán)路(確定供水干管各管段、立管V和回水總干管的管徑及壓力損失)。 2. 計(jì)算通過(guò)最近立管I的環(huán)路(確定出立管I和回水干管各管段的管徑及其壓力損失)3. 求立管I、V的壓力損失不平衡率(5%) 4. 由水力計(jì)算結(jié)果，繪制管路壓力平衡分析圖，表示出系統(tǒng)總壓力損

18、失及各立管供、回水節(jié)點(diǎn)間資用壓力.5. 計(jì)算其它各立管(求各立管的Rp,j，根據(jù)流量和比摩阻選擇管徑) ，并計(jì)算各立管不平衡率(10%) 。Notice若個(gè)別立管供、回水節(jié)點(diǎn)間的資用壓力過(guò)小或過(guò)大，表明設(shè)計(jì)不合理。應(yīng)適當(dāng)改變個(gè)別供回水干管管徑，使其易于選擇各立管的管徑并滿(mǎn)足并聯(lián)環(huán)路不平衡率的要求。各立管資用壓力值不要變化太大，以便于合理選擇各立管管徑。水力計(jì)算中，管路系統(tǒng)前半部供水干管的比摩阻，宜選用稍小于回水干管的R值，而管路系統(tǒng)后半部供水干管的R值，宜選用稍大于回水干管的。 contents4.1 熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算的基本原理4.2 重力循環(huán)雙管熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算方法和例題4.3 機(jī)械循環(huán)單管熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算方法和例題 4.4 分戶(hù)采暖熱水供暖系統(tǒng)管路的水力計(jì)算原則與方法 4.4 分戶(hù)采暖熱水供暖系統(tǒng)管路的水力計(jì)算原則與方法 R戶(hù)內(nèi)：100-120 Pa/m R立管：40-60 Pa/m 戶(hù)內(nèi)水平采暖系統(tǒng)水力計(jì)算原則與方法Ex.水平跨越式 Next:進(jìn)流系數(shù)a?SK（忽略重力作用壓頭影響） 常用管徑的分流系數(shù)a Next:戶(hù)內(nèi)系統(tǒng)阻力計(jì)算1.管段編號(hào)(含水平管與跨越管)，并標(biāo)注熱負(fù)荷、管長(zhǎng)。 2.分別確定水平管和跨越管的