水力計(jì)算基本原理

水力計(jì)算基本原理第一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三一、水力計(jì)算基本公式設(shè)計(jì)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(jì)要求，以保證流進(jìn)各散熱器的水流量符合要求，就要進(jìn)行管路的水力計(jì)算。

當(dāng)流體沿管道流動(dòng)時(shí)，由于流體分子間及其與管壁間的摩擦，就要損失能量；而當(dāng)流體流過管道的一些附件(如閥門、彎頭、三通、散熱器等)時(shí)，由于流動(dòng)方向或速度的改變，產(chǎn)生局部旋渦和撞擊，也要損失能量。前者稱為沿程損失，后者稱為局部損失。第二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三

熱水供暖系統(tǒng)中計(jì)算管段的壓力損失，可用下式表示：

ΔP＝ΔPy+ΔPi＝Rl+ΔPi

Pa式中ΔP——計(jì)算管段的壓力損失，Pa；ΔPy——計(jì)算管段的沿程損失，Pa；ΔPi——計(jì)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。第三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三1、沿程損失在管路的水力計(jì)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(gè)計(jì)算管段。任何一個(gè)熱水供暖系統(tǒng)的管路都是由許多串聯(lián)或并聯(lián)的計(jì)算管段組成的。第四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三每米管長的沿程損失(比摩阻)，可用流體力學(xué)的達(dá)西．維斯巴赫公式進(jìn)行計(jì)算。第五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三

熱媒在管內(nèi)流動(dòng)的摩擦阻力系數(shù)值取決于管內(nèi)熱媒的流動(dòng)狀態(tài)和管壁的粗糙程度，即：

第六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三摩擦阻力系數(shù)值是用實(shí)驗(yàn)的方法確定的。層流流動(dòng)（Re）當(dāng)Re＜2320時(shí)，流動(dòng)為層流狀態(tài)。光滑區(qū)（4000至100000）布拉修斯公式紊流過渡區(qū)流動(dòng)(Re,)過渡區(qū)的摩擦阻力系數(shù)值，可用洛巴耶夫公式來計(jì)算，即第七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三粗糙管區(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(jì)算:對(duì)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(jì)算公式也可得出很接近的數(shù)值：第八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三管壁的當(dāng)量絕對(duì)粗糙度K值與管子的使用情況（流體對(duì)管壁腐蝕和沉積水垢等狀況）和管子的使用時(shí)間等因素有關(guān)。對(duì)于熱水供暖系統(tǒng)，根據(jù)運(yùn)行實(shí)踐積累的資料，推薦采用下列數(shù)值：對(duì)室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)管路K=0.2mm對(duì)室外熱水管網(wǎng)K=0.5mm第九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三根據(jù)過渡區(qū)范圍的判別式和推薦使用的當(dāng)量絕對(duì)粗糙度K值,列出下表：第十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三

室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的水流量G，通常以kg／h表示。熱媒流速與流量的關(guān)系式為：將上式代入達(dá)西公式可得到更方便的計(jì)算公式：第十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三在給定某一水溫和流動(dòng)狀態(tài)下，上式的和值是已知值，管路水力計(jì)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(gè)數(shù)值。

第十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三一、熱水管路的阻抗阻抗概念：根據(jù)管段的阻抗s表示當(dāng)管段通過1kg/h水量（單位流量）時(shí)的壓力損失值。許多管段組成的熱水管路的阻抗，稱為熱水管路的總阻抗S。室外熱水網(wǎng)絡(luò)或室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)都是由許多串聯(lián)和并聯(lián)管段組成的。系統(tǒng)中各管段的壓力損失和流量分配，取決于各管段的連接方法及各管段的阻抗S值。第十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三1、串聯(lián)管路的總阻抗類似串聯(lián)電壓，串聯(lián)管段的總壓降為：把帶入上式得出：第十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三—串聯(lián)管段管路的總阻力數(shù)，Pa/（kg/h）2上式表明：在串聯(lián)管路中，管路的總阻抗為各串聯(lián)管段阻力數(shù)之和。

第十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三2、并聯(lián)管路的總阻抗類似并聯(lián)電壓，并聯(lián)管路的總流量為各并聯(lián)管段流量之和。把帶入上式得出：第十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三設(shè)a==，得出—并聯(lián)管段的總通導(dǎo)數(shù)，（kg/h）/Pa1/2由得

G1:G2:G3=：：第十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三

由上式可見，在并聯(lián)管路上，各分支管段的流量分配與其通導(dǎo)數(shù)成正比。各支管段的阻力狀況（阻抗s）不變時(shí)，管路的總流量在各分支管段上的流量分配率不變。管路的總流量增加或減小多少倍，并聯(lián)環(huán)路分支管段也相應(yīng)增加或減少多少倍。第十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三2、局部損失管段的局部損失，可按下式計(jì)算：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。，叫動(dòng)壓頭。第十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三3、總壓損失總損失為各管段沿程損失和局部損失之和，即第二十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三二、當(dāng)量局部阻力法和當(dāng)量長度法在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，為了簡化計(jì)算，也有采用所謂“當(dāng)量局部阻力法”或“當(dāng)量長度法”進(jìn)行管路的水力計(jì)算。第二十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三當(dāng)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(jì)算。設(shè)管段的沿程損失相當(dāng)于某一局部損失，則1、當(dāng)量局部阻力法計(jì)算管段的總壓可寫為：

第二十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三

若已知管段的水流量G時(shí)，該管段的總壓力損失可改寫為：按式編制的水力計(jì)算表。第二十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三在工程設(shè)計(jì)中，對(duì)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(biāo)準(zhǔn)的連接圖式；因此，為了簡化立管的水力計(jì)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。第二十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三2、當(dāng)量長度法當(dāng)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(jì)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(dāng)于流經(jīng)管段ld米長度的沿程損失，則第二十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三水力計(jì)算基本公式，可表示為：式中l(wèi)zh——管段的折算長度，m。當(dāng)量長度法一般多用在室外熱力網(wǎng)路的水力計(jì)算上。第二十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三三、塑料管材的水力計(jì)算分戶計(jì)量熱水供暖系統(tǒng)常用塑料管材，值的計(jì)算公式是由實(shí)驗(yàn)得出的，再求出R值編制成表，計(jì)算時(shí)可查表。表中的數(shù)值是水溫為10℃時(shí)的，當(dāng)水溫升高時(shí)，對(duì)其要進(jìn)行修正，可按下式修正：R=RO·a式中R—熱媒在計(jì)算溫度和流量下的比摩阻，Pa/m；RO—實(shí)驗(yàn)條件下的的數(shù)據(jù)，Pa/m；比摩阻的水溫修正系數(shù)a。

地暖系統(tǒng)要注意。第二十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三輻射供暖系統(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。第二十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三1、水力計(jì)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(jì)。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(jì)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(jì)算，不等溫降。四、水力計(jì)算的任務(wù)和方法

第二十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三第二種情況的水力計(jì)算，常用于校核計(jì)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(jì)算圖表，確定該循環(huán)環(huán)路個(gè)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(yáng)程是否滿足要求。第三種情況下的水力計(jì)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(duì)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(jì)算方法，就是按此方法進(jìn)行計(jì)算的。第三十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三2、等溫降水力計(jì)算的方法

平均比摩阻Rpj法法推薦的平均比摩阻Rpj法（60～120Pa/m）第三十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期三實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，為了平衡各并聯(lián)環(huán)路的壓力損失，往往需要提高循環(huán)環(huán)路各分支管段的比摩阻和流速，但流速過大會(huì)使管道產(chǎn)生噪聲，