熱水供熱系統(tǒng)的水力計(jì)算PPT課件

1、21:26:241第一節(jié) 概 述 水力計(jì)算的主要任務(wù)已知G和P，確定d ；已知G和d ，計(jì)算P；已知d 和允許P，計(jì)算或校核G；根據(jù)水力計(jì)算結(jié)果，確定循環(huán)水泵的流量和揚(yáng)程。第1頁/共61頁21:26:242第一節(jié) 概 述 水力計(jì)算的作用(1)繪制熱網(wǎng)水壓圖，確定供熱系統(tǒng)最佳運(yùn)行工況，分析供熱系統(tǒng)正常運(yùn)行的壓力工況，確保熱用戶有足夠的資用壓頭，系統(tǒng)不超壓、不汽化、不倒空。(2)選擇用戶系統(tǒng)與供熱管網(wǎng)的合理連接方式、選定用戶入口裝置。(3)選定供熱系統(tǒng)的循環(huán)水泵。(4)確定定壓方式，系統(tǒng)加壓方式，節(jié)能措施。選定補(bǔ)給水泵。(5)計(jì)算供熱管網(wǎng)的建設(shè)投資、金屬耗量和施工安裝工程量。第2頁/共61頁21:

2、26:243第二節(jié) 熱水網(wǎng)路水力計(jì)算的基本公式 P=Py+Pj一、沿程損失二、局部損失三、總阻力損失lRPshyddl jsh dPR lshdshzhPRLLR L第3頁/共61頁21:26:244第三節(jié) 水力計(jì)算的方法和步驟 水力計(jì)算的基本原則1管網(wǎng)干管d50mm，通往各單體建筑物不宜d32mm。2當(dāng)有的點(diǎn)出現(xiàn)靜壓值超過允許值時(shí)，應(yīng)分設(shè)獨(dú)立的供熱系統(tǒng)。第4頁/共61頁21:26:245第三節(jié) 水力計(jì)算的方法和步驟 水力計(jì)算的基本步驟1熱用戶的設(shè)計(jì)流量采暖、通風(fēng)、空調(diào)熱用戶及閉式熱水供熱系統(tǒng)生活熱水熱用戶開式熱水供熱系統(tǒng)生活熱水熱用戶)(6 . 321ttcQG)(6 . 31lttcQG第

3、5頁/共61頁21:26:246第三節(jié) 水力計(jì)算的方法和步驟2熱力網(wǎng)各管段的流量 管段的計(jì)算流量就是該管段承擔(dān)的各用戶的計(jì)算流量之和，即3熱水網(wǎng)路的主干線 熱水網(wǎng)路水力計(jì)算是從主干線開始計(jì)算。網(wǎng)路中平均比摩阻最小的一條管線，稱為主干線。熱網(wǎng)規(guī)范規(guī)定，可取3070 Pa/m 。izhGG第6頁/共61頁21:26:247第三節(jié) 水力計(jì)算的方法和步驟4支干線、支線 按管段資用壓力 ，各管段G、R，查附錄2-1實(shí)際d和R。 據(jù)d和局部阻力形式，查附錄2-2，確定5環(huán)路壓力降平衡 主干線和各支干線、支線環(huán)路之間壓力應(yīng)進(jìn)行平衡，控制不平衡率在15之內(nèi)，即 PzPpjR100/%15%PPzshXPz 第

4、7頁/共61頁21:26:248第五節(jié) 熱水網(wǎng)路的水壓圖 水力計(jì)算只能確定熱水管道中各管段的壓力損失（壓差）值，但不能確定熱水管道上各點(diǎn)的壓力（壓頭）值。 水壓圖可以清晰地表示出熱水管路中各點(diǎn)的壓力。第8頁/共61頁21:26:249第五節(jié) 熱水網(wǎng)路的水壓圖通過繪制系統(tǒng)水壓圖可分析和確定：管道任何一點(diǎn)P各管段P各管段R系統(tǒng)中是否汽化、超壓、倒空供、回水管壓力差是否用戶系統(tǒng)所需的作用壓頭系統(tǒng)正常運(yùn)行或循環(huán)水泵停運(yùn)時(shí)，系統(tǒng)各點(diǎn)的壓力變化等第9頁/共61頁21:26:2410第10頁/共61頁21:26:2411在穩(wěn)定狀態(tài)下，0點(diǎn)的水頭（壓力）為Hjo（mH2O）。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，A點(diǎn)的測壓管水頭必然

5、高于0點(diǎn)的測壓管的水頭，其差值為0A管段的壓力損失HjA，即可確定A在坐標(biāo)中的位置。同理，可確定B，C，D和E點(diǎn)的測壓管水頭高度，亦即和各點(diǎn)在坐標(biāo)中的位置。順次連接各點(diǎn)，就形成熱水供暖系統(tǒng)的水壓圖。圖2-4 室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的水壓圖 第11頁/共61頁21:26:2412圖2-4 室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的水壓圖 圖2-5 膨脹水箱連接在供水干管上的水壓圖第12頁/共61頁21:26:2413熱水網(wǎng)路壓力狀況的基本技術(shù)要求u1 1動水壓線u在網(wǎng)路循環(huán)水泵運(yùn)行時(shí)，網(wǎng)路上各點(diǎn)測壓管水頭連線，稱為動水壓曲線。u在與熱力網(wǎng)路直接連接的用戶系統(tǒng)內(nèi)，壓力不應(yīng)超過該用戶系統(tǒng)用熱設(shè)備及管道構(gòu)件的承壓能力。P P系統(tǒng)設(shè)

6、備及關(guān)鍵承壓能力u在高溫水網(wǎng)路和用戶系統(tǒng)，水溫超過100100的地點(diǎn)，熱媒壓力應(yīng)不低于該水溫下的汽化壓力。還應(yīng)留有3050Kpa3050Kpa富裕壓力。PPPP汽化+3050kPa+3050kPa。不同溫度下的汽化壓力如表2-32-3所示。第13頁/共61頁21:26:2514u與熱水網(wǎng)路直接連接的用戶系統(tǒng)，無論網(wǎng)路循環(huán)水泵是否運(yùn)行，其用戶系統(tǒng)回水管出口處的壓力必須高于用戶系統(tǒng)的充水高度，以防止系統(tǒng)倒空吸入空氣，破壞正常運(yùn)行和腐蝕管道。uP回H系統(tǒng)（系統(tǒng)充水高度）不倒空u網(wǎng)路回水管道內(nèi)任一點(diǎn)的壓力，都應(yīng)比大氣壓力至少高出5mH2O ，以免吸入空氣。uP回=大氣壓+5mH2O u在熱水網(wǎng)路的熱力

7、站或用戶引入口處，供、回水管的資用壓差，應(yīng)滿足熱力站或用戶所需的作用壓頭。P資P P作用第14頁/共61頁21:26:2515 2靜水壓線 靜水壓曲線是網(wǎng)路循環(huán)水泵停運(yùn)時(shí)網(wǎng)路上各點(diǎn)測壓管水頭的連接線。它是一條水平線。 與熱水網(wǎng)路直接連接的供暖用戶系統(tǒng)內(nèi)，靜態(tài)壓力不應(yīng)超過系統(tǒng)中任何一點(diǎn)的允許壓力。 不應(yīng)使熱水網(wǎng)路任何一點(diǎn)的水汽化，應(yīng)保持3-5m的富裕壓力。 與熱力網(wǎng)直接連接的用戶系統(tǒng)內(nèi)，不會出現(xiàn)倒空。第15頁/共61頁第16頁/共61頁21:26:2517(1)試問在下述有關(guān)機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的表述中,( )是錯(cuò)誤的。 A.供水干管應(yīng)按水流方向有向上的坡度 B.集氣罐設(shè)置在系統(tǒng)的最高點(diǎn) C.使

8、用膨脹水箱來容納水受熱后所膨脹的體積 D.循環(huán)水泵裝設(shè)在鍋爐入口前的回水干管上 解析：在機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)中由于供水干管沿水流方向有向上的坡度，因此在供水干管的末端，也就是供水干管的最高點(diǎn)設(shè)置集氣罐，而非系統(tǒng)的最高點(diǎn)。而系統(tǒng)的最高點(diǎn)應(yīng)是膨脹水箱的位置 第17頁/共61頁21:26:25183.熱網(wǎng)與供暖用戶的連接方式 直接連接：同一供熱介質(zhì)從熱網(wǎng)直接流入熱用戶系統(tǒng)。熱用戶與熱網(wǎng)的水力工況直接發(fā)生聯(lián)系，二者熱媒溫度相同。 間接連接：熱用戶系統(tǒng)通過表面式換熱器與熱網(wǎng)連接，熱網(wǎng)的壓力不能作用于熱用戶系統(tǒng)的連接方式。熱用戶與外網(wǎng)是各自獨(dú)立的系統(tǒng)，二者熱媒溫度不同，水力工況互不影響。 第18頁/共61

9、頁21:26:2519 適用于熱網(wǎng)壓力、溫度都能滿足用戶的情況 適用于絕大多數(shù)低溫水熱水供熱系統(tǒng) 連接方式最簡單，造價(jià)低，無額外運(yùn)行費(fèi)用 大型供暖系統(tǒng)資用壓頭為25mH2O 小型供暖系統(tǒng)資用壓頭為12mH2O無混合裝置的直接連接 第19頁/共61頁21:26:2520 適用于熱網(wǎng)壓力滿足、溫度不能滿足（過高）用戶的情況 一般只用于單棟建筑物的供暖系統(tǒng) 造價(jià)低，費(fèi)用少 資用壓頭為812mH2O裝水噴射器的直接連接 第20頁/共61頁21:26:2521水噴射器原理圖 第21頁/共61頁21:26:2522 適用于熱網(wǎng)供回水壓差較小、溫度不能滿足（過高）用戶的情況 多用于向多棟或街區(qū)建筑物供暖的場

10、合 高溫水供暖系統(tǒng)中應(yīng)用較多的一種直接連接方式 運(yùn)行費(fèi)用較高 資用壓頭為25mH2O裝混合水泵的直接連接 第22頁/共61頁21:26:2523 熱網(wǎng)壓力、溫度都不能滿足（高）用戶的情況 網(wǎng)路水力穩(wěn)定性好 造價(jià)、運(yùn)行費(fèi)用比直接連接高很多 資用壓頭38mH2O間接連接 第23頁/共61頁21:26:2524思考題： 通過網(wǎng)絡(luò)或其它途徑，總結(jié)通風(fēng)用戶、熱水用戶與熱網(wǎng)的連接方式有哪些？第24頁/共61頁21:26:2525第六節(jié) 水泵的選擇一、熱網(wǎng)循環(huán)水泵的選擇1流量2揚(yáng)程GG)2 . 11 . 1 (1.11.2)rwgwhyHHHHH第25頁/共61頁21:26:25263.循環(huán)水泵的選擇原則u

11、水泵Gxh管網(wǎng)Gw.z；當(dāng)裝有旁通管時(shí)，應(yīng)計(jì)旁通管流量。u循環(huán)水泵特性曲線，工作點(diǎn)附近較平緩，G變化時(shí)，H變化較小。u循環(huán)水泵安裝在回水管上，允許工作溫度80；安裝供水管上，必須采用熱水循環(huán)水泵。u水泵工作點(diǎn)應(yīng)在水泵的高效區(qū)內(nèi)。HGp第26頁/共61頁21:26:2527u循環(huán)水泵不少于兩臺，其中一臺備用。當(dāng)四臺或四臺以上并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，可不設(shè)置備用水泵。采用集中質(zhì)調(diào)節(jié)時(shí)，宜選用相同型號水泵并聯(lián)工作。u多熱源聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行或質(zhì)量流量調(diào)節(jié)的單熱源供熱系統(tǒng)，熱源循環(huán)水泵應(yīng)采用變頻調(diào)速。u當(dāng)采用分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)時(shí)，宜選用流量和揚(yáng)程不等的泵組。u對具有熱水供應(yīng)的熱水供熱系統(tǒng)，可考慮專設(shè)熱水供應(yīng)循環(huán)水泵。u

12、多臺水泵并聯(lián)運(yùn)行，選擇水泵時(shí)，應(yīng)繪制水泵和熱網(wǎng)水力特性曲線，確定其工作點(diǎn)。第27頁/共61頁21:26:2528二、補(bǔ)給水泵的選擇補(bǔ)給水泵定壓時(shí)流量 開式 閉式揚(yáng)程 補(bǔ)水點(diǎn)的壓力，即系統(tǒng)靜水壓曲線的高度，mH20； 補(bǔ)水系統(tǒng)管路的壓力損失，mH2O； 補(bǔ)水箱水位與補(bǔ)水泵之間的高度差，m。bsbGG4bsxtbGGGmax.bbjbZHHHjHbHbZ第28頁/共61頁第29頁/共61頁第30頁/共61頁21:26:25313熱水網(wǎng)路補(bǔ)水泵的選擇原則 閉式熱水供熱系統(tǒng)的補(bǔ)給水泵的臺數(shù)，不應(yīng)少于兩臺，可不設(shè)備用泵。 開式熱力網(wǎng)補(bǔ)水泵不宜少于三臺，其中一臺備用。 當(dāng)動態(tài)水力分析考慮熱源停止加熱的事故

13、時(shí)：事故補(bǔ)水能力V95-70+Gbs 事故補(bǔ)水時(shí)，軟化除氧水量不足時(shí)，可補(bǔ)充工業(yè)水。第31頁/共61頁21:26:2532第七節(jié) 供熱系統(tǒng)的定壓方式 供熱系統(tǒng)的定壓方式主要有：膨脹水箱定壓，補(bǔ)給水泵定壓，補(bǔ)給水泵變頻調(diào)速定壓，氣體定壓罐定壓和蒸汽定壓等。第32頁/共61頁21:26:2533一、膨脹水箱定壓 1定義：利用膨脹水箱來維持定壓點(diǎn)壓力恒定的定壓方式稱為膨脹水箱定壓。 2作用：貯水、排氣、定壓。 3原理 第33頁/共61頁21:26:25344結(jié)構(gòu)：一般用鋼板制成，通常是圓形或矩形。膨脹水箱上一般裝有膨脹管、溢流管、信號管、循環(huán)管和排污管5膨脹水箱容積6膨脹水箱的高度sptVV40)5

14、2(PqjHgPZ第34頁/共61頁21:26:2535膨脹水箱1-溢流管 2-排水管 3-循環(huán)管 4-膨脹管5-信號管 6-箱體 7-人孔 8-扶梯第35頁/共61頁21:26:25367特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：壓力穩(wěn)定，不怕停電。 缺點(diǎn)：水箱高度受限，當(dāng)最高建筑物層數(shù)較高且遠(yuǎn)離熱源，或?yàn)楦邷厮釙r(shí)，膨脹水箱的架設(shè)高度難以滿足設(shè)計(jì)要求。8適用范圍 適合于建筑層數(shù)較低的小區(qū)低溫?zé)崴嵯到y(tǒng)。第36頁/共61頁21:26:2537二、補(bǔ)給水泵定壓定義：用供熱系統(tǒng)的補(bǔ)給水泵保持定壓點(diǎn)壓力固定不變的方法稱為補(bǔ)給水泵定壓。補(bǔ)給水泵定壓方式 補(bǔ)給水泵連續(xù)補(bǔ)水定壓方式 補(bǔ)給水泵間歇補(bǔ)水定壓方式 補(bǔ)給水泵定壓點(diǎn)設(shè)在旁

15、通管處的定壓方式第37頁/共61頁21:26:2538補(bǔ)水泵定壓的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，投資少，便于操作。 缺點(diǎn)：怕停電，對于大型供熱系統(tǒng)應(yīng)設(shè)雙路電源。適用范圍 當(dāng)系統(tǒng)恒壓點(diǎn)壓力要求較高，無法采用膨脹水箱定壓時(shí)，可采用補(bǔ)給水泵定壓。是目前國內(nèi)集中供熱系統(tǒng)中最普遍的一種定壓方式。第38頁/共61頁21:26:25391補(bǔ)給水泵連續(xù)補(bǔ)水定壓方式(1)原理定壓點(diǎn)-設(shè)在網(wǎng)路循環(huán)水泵的吸入端。壓力調(diào)節(jié)閥-保持定壓點(diǎn)恒定的壓力。 作用原理：定壓點(diǎn)壓力作用在調(diào)節(jié)閥膜上，從而控制閥芯的移動，調(diào)節(jié)閥孔流動面積，調(diào)節(jié)流量，維持定壓點(diǎn)壓力。第39頁/共61頁21:26:2540(2)特點(diǎn) 補(bǔ)水泵始終連續(xù)運(yùn)行，即使供

16、熱系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)也如此，水壓曲線穩(wěn)定，電耗大。(3)適用范圍 適用于系統(tǒng)規(guī)模較大、供水溫度較高(如130以上)的供熱系統(tǒng)。第40頁/共61頁21:26:25412補(bǔ)給水泵間歇補(bǔ)水定壓方式(1)原理 作用原理：補(bǔ)給水泵的啟動和停止運(yùn)行是由電接點(diǎn)式壓力表的表盤上的觸點(diǎn)開關(guān)控制的。 到達(dá)定壓點(diǎn)的上限值時(shí)，補(bǔ)給水泵停止運(yùn)行。當(dāng)網(wǎng)路循環(huán)水泵的吸入端壓力下降到定壓點(diǎn)的下限值時(shí)，補(bǔ)給水泵重新啟動補(bǔ)水。 第41頁/共61頁21:26:2542特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：補(bǔ)水泵間歇運(yùn)行，減少電耗。 缺點(diǎn)：壓力有一定的波動，造成補(bǔ)水泵的頻繁啟動，影響補(bǔ)水泵的使用壽命。適用范圍 宜使用在系統(tǒng)規(guī)模不大、供水溫度不高、系統(tǒng)漏水量較小的

17、供熱系統(tǒng)中。第42頁/共61頁21:26:25433補(bǔ)給水泵補(bǔ)水定壓點(diǎn)設(shè)在旁通管處的定壓方式 在熱源的供、回水干管之間連接一根旁通管，利用補(bǔ)給水泵，使旁通管J點(diǎn)保持符合靜壓線要求的壓力。第43頁/共61頁21:26:2544 作用原理：通過控制定壓點(diǎn)J點(diǎn)的壓力，來控制壓力調(diào)節(jié)閥的開大與關(guān)小，從而調(diào)節(jié)補(bǔ)水量，保持定壓點(diǎn)的壓力不變。通過開啟旁通管上的兩個(gè)閥門可以控制動水壓的升高或降低。第44頁/共61頁21:26:2545特點(diǎn) 可適當(dāng)?shù)亟档瓦\(yùn)行時(shí)的動水壓線，網(wǎng)路循環(huán)水泵吸入端的壓力定壓點(diǎn)的靜壓力。 調(diào)節(jié)閥門m和n的開啟度，可控制網(wǎng)路的動水壓曲線升高或降低。 旁通管連續(xù)補(bǔ)水定壓，系統(tǒng)運(yùn)行壓力調(diào)節(jié)靈活

18、。 旁通管不斷通過網(wǎng)路水，循環(huán)水泵流量增加，電耗增加。 旁通管連續(xù)補(bǔ)水定壓，補(bǔ)水泵可以連續(xù)運(yùn)行，也可間歇運(yùn)行。第45頁/共61頁21:26:2546三、氣體定壓 氣體定壓分為：氮?dú)舛▔汉涂諝舛▔?，都是利用低位定壓罐保持供熱系統(tǒng)恒壓。（閉式膨脹水箱） 氮?dú)舛▔海涸诙▔汗拗泄喑涞獨(dú)狻?空氣定壓：在定壓罐中灌充空氣，為防止空氣溶于水中腐蝕管道，常在空氣定壓罐中裝設(shè)皮囊，把空氣與水隔離。 氮?dú)舛▔旱奶攸c(diǎn)：熱水供熱系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，能防止系統(tǒng)汽化和水擊。但消耗氮?dú)?，設(shè)備較復(fù)雜，氮?dú)夤摅w積較大。 適用范圍：氮?dú)舛▔憾嘤糜诟邷厮到y(tǒng)； 空氣定壓一般用在小型供熱系統(tǒng)上。第46頁/共61頁第47頁/共61頁21

19、:26:2548四、蒸汽定壓蒸汽定壓形式：(1)蒸汽鍋筒定壓方式(2)外置膨脹罐的蒸汽定壓方式(3)采用淋水式加熱器的蒸汽定壓方式第48頁/共61頁 利用鍋筒上部蒸汽空間的蒸汽壓力定壓，經(jīng)濟(jì)簡單 常用于同時(shí)需要蒸汽和熱水的一般中小型工廠、醫(yī)院和飯店等單位 蒸汽壓力取決于鍋爐的燃燒狀況，燃燒不穩(wěn)定會影響系統(tǒng)的壓力狀況 鍋爐出現(xiàn)低水位時(shí)，蒸汽易串入熱水網(wǎng)路，引起嚴(yán)重的汽水沖擊第49頁/共61頁 外置蒸汽膨脹罐的蒸汽定壓方式 鍋爐出來的高溫水經(jīng)閥門11減壓后進(jìn)入置于高處的膨脹罐3內(nèi)，減壓產(chǎn)生的少量蒸汽積聚在罐頂部，使其上部蒸汽空間具有一定的壓力，達(dá)到定壓目的第50頁/共61頁 蒸汽加壓罐定壓方式 來

20、自蒸汽鍋爐的蒸汽由減壓閥10進(jìn)入蒸汽加壓罐3內(nèi)，使加壓罐上部蒸汽空間保持穩(wěn)定的蒸汽壓力，達(dá)到定壓目的 加壓罐內(nèi)的水位可通過水位調(diào)節(jié)器2自動控制補(bǔ)水泵8的啟閉來控制第51頁/共61頁 淋水式換熱器是具有一定容積的罐體 換熱器下部可蓄存系統(tǒng)膨脹水 換熱器內(nèi)部具有一定的蒸汽壓力，利用空間中的蒸汽壓力對熱水供暖系統(tǒng)進(jìn)行定壓第52頁/共61頁21:26:2553五、補(bǔ)水泵變頻調(diào)速定壓1上述定壓方式存在的問題 膨脹水箱定壓使用范圍受限 連續(xù)運(yùn)行補(bǔ)水泵定壓費(fèi)電 間歇運(yùn)行補(bǔ)水泵定壓壓力的波動 蒸汽、氣體定壓復(fù)雜、昂貴第53頁/共61頁21:26:25542補(bǔ)水泵變頻調(diào)速定壓定壓原理 根據(jù)供熱系統(tǒng)的壓力變化，改變電源頻率，平滑無級地調(diào)整補(bǔ)水泵轉(zhuǎn)速，進(jìn)而及時(shí)調(diào)節(jié)補(bǔ)水量，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)恒壓點(diǎn)壓力的恒定。關(guān)鍵設(shè)