冷熱水管道的壓力損失

1、冷熱水管道系統(tǒng)的壓力損失意大利卡萊菲公司北京辦事處 舒雪松無論在供暖、制冷或生活冷熱水系統(tǒng)，管道是傳送流量和熱量必不可少的部分。計算管道系統(tǒng)的壓力損失有助于：（1） 設選擇正確的管徑。（2） 設選擇相應的循環(huán)泵和末端設備。也就是讓系統(tǒng)水循環(huán)起來并且達到熱能傳送目的的設備。如果不進行準確的管道選型，會導致系統(tǒng)出現(xiàn)噪音、腐蝕（比如管道閥門口徑偏?。乐氐哪芎募霸O備的浪費（比如管道閥門水泵等偏大）等。 管道系統(tǒng)的水在流動時遇到阻力而造成其壓力下降，通常將之簡稱為壓降或壓損。壓力損失分為延程壓力損失和局部壓力損失： 延程壓力損失指在管道中連續(xù)的、一致的壓力損失。 局部壓力損失指管道系統(tǒng)內(nèi)特殊的部件，

2、由于其改變了水流的方向，或者使局部水流通道變窄（比如縮徑、三通、接頭、閥門、過濾器等）所造成的非連續(xù)性的壓力損失。延程壓力損失局部壓力損失以下我們將探討如何計算這兩種壓力損失值。在本章節(jié)內(nèi)我們只討論流動介質(zhì)為水的管道系統(tǒng)。一、 延程壓力損失的計算方式對于每一米管道，其水流的壓力損失可按以下公式計算公式（1） 其中：r=延程壓力損失 Pa/m Fa=摩擦阻力系數(shù) =水的密度 kg/m3 v=水平均流速 m/s D=管道內(nèi)徑 m管徑、流速及密度容易確定，而摩擦阻力系數(shù)的則取決于以下兩個方面：（1）水流方式，（2）管道內(nèi)壁粗糙程度表1：水密度與溫度對應值水溫 °C1020304050607

3、08090密度 kg/m3999.6998995.4992987.7982.8977.2971.1964.611 水流方式水在管道內(nèi)的流動方式分為3種： 分層式，指水粒子流動軌跡平行有序（流動方式平緩有規(guī)律） 湍流式，指水粒子無序運動及隨時變化（流動方式紊亂、不穩(wěn)定） 過渡式，指介于分層式和湍流式之間的流動方式。流動方式通過雷諾數(shù)（Reynolds Number）予以確定： 公式 2 其中：Re=雷諾數(shù)v=流速 m/sD=管道內(nèi)徑 m。=水溫及水流動力粘度，m2/s表 2：水溫及相關水流動力粘度水溫m2/scSt°E10°C1.30×10-61.301.02220

4、°C1.02×10-61.021.00030°C0.80×10-60.800.98540°C0.65×10-60.650.97450°C0.54×10-60.540.96660°C0.47×10-60.470.96170°C0.43×10-60.430.95880°C0.39×10-60.390.95690°C0.35×10-60.350.953通過公式2計算出雷諾數(shù)就可判斷水流方式：Re<2,000： 分層式流動Re：2,000

5、-2,500： 過渡式流動Re>2,500： 湍流式流動由于過渡式流動方式的雷諾數(shù)范圍較窄，且其流動方式多變，因此大多將大于2,000的歸為湍流式流動。將雷諾數(shù)2,000帶入以下公式計算出的流速就是分層式流動和湍流式流動的界線 公式3公式（3） 由公式（3）可以看出，管徑與流速是成反比的，也就是說，管徑越小，其流速也更高。表1簡單地示范了幾個口徑在Re=2,000時的流速。 表3 界定水流方式的速度溫度粘度m2/s1/216.4mm127.4 mm253.2 mm10°C1.30×10-60.160.090.0550°C0.54×10-60.070

6、.040.0280°C 0.39×10-60.050.030.0112 管道內(nèi)壁粗糙程度管道內(nèi)壁的粗糙程度分為：（1） 低粗糙程度：多指銅管、不銹鋼管和塑料管道。（2） 中粗糙程度：多指黑鋼管、鍍鋅鋼管1. 3 摩擦阻力系數(shù)Fa的計算方式在分層式流動方式下，F(xiàn)a的計算公式為 公式 4公式（4） 對于湍流式流動方式，以前常使用Colebrook公式。然而，這個公式計算較為復雜?，F(xiàn)在則普遍使用Blasius公式：針對低粗糙程度管道，公式為 公式 5針對中粗糙程度管道，公式為 公式 613 湍流式流動延程壓力損失的計算方法將以上計算出的Fa值(公式4)代入公式（1）中，則可以根據(jù)

7、其它已知的數(shù)據(jù)計算出延程阻力。在實際計算時，往往更多地將流速轉換為流量，因此公式也相應地改變?yōu)橐韵鹿剑?r=1,153,983 x x x G / D4 公式 7其中： r=延程阻力： mm/m =動力粘度： m2/s =水密度： kg/ m3 G=流量： l/h D=管內(nèi)徑： mm 分層流動方式的流速較低，往往只存在于以下兩種情況： 1，沒有循環(huán)泵的自然循環(huán)系統(tǒng)，因為沒有強制循環(huán)所以流速較低； 2，輸送燃油的管道，由于其粘度較高因此流速較低。1. 4 分層式流動延程壓力損失的計算方法將以上計算出的Fa值(公式5, 6)代入公式（1）中，則可以根據(jù)其它已知的數(shù)據(jù)計算出延程阻力。在實際計算時，

8、往往更多地將流速轉換為流量，因此公式也相應地改變?yōu)橐韵鹿剑?r =14.68×0.25××G1.75/D4.75 公式 8r =3.3×0.13××G1.87/D5.01 公式 9 其中： r=延程阻力： mm/m =動力粘度： m2/s =水密度： kg/ m3 G=流量： l/h D=管內(nèi)徑： mm 公式8針對低粗糙度管道，公式9針對中粗糙度管道。 湍流式流動方式的低粗糙度管道主要指銅管和各類塑料管；而中粗糙度管道則指各類鋼管。 1 5 管道延程壓力損失的圖表圖示以上所講到的計算管道阻力的公式在實際運用時往往不是很方便。因此我們

9、提供了各種管道不同管徑的壓力圖表和曲線圖，以便能迅速、直觀地得到數(shù)據(jù)。延程壓力損失（r）表 這種表根據(jù)管道管徑和流量提供相應的壓力損失（r）值。同時，在流量值下也注明了流速，以便能了解此流速是否過高而會帶來噪音和管道腐蝕。同時，表格還根據(jù)10°C，50°C，80°C這三個不同水溫制定，因為在不同水溫下的壓力損失也不一樣。 比如說，內(nèi)徑20mm的PEX管，在10°C時，其延程壓力損失為r=39.4mm/m, 而在80°C時，其壓力損失為28.3mm/m.由于篇幅關系，我們在這兒只提供了一個水溫在80°C時鋼管的延程壓力損失表僅供參考。更

10、為詳細的表格可向我公司技術部咨詢。見表4延程壓力損失（r）曲線圖同樣的壓力損失、流量、管徑、流速的數(shù)據(jù)也可以用曲線圖示的方法表達。見圖1二、 局部壓力損失計算方法局部壓力損失指管道系統(tǒng)內(nèi)一些元件， 如閥門、彎頭、三通、縮徑、接頭、過濾器等，它們造成水流方向或流通面積改變，因此在其元件內(nèi)部所產(chǎn)生的壓力損失。計算局部壓力損失分為以下3種方法：21 直接計算法 根據(jù)局部元件的形狀，大小而確定阻力系數(shù)，然后再使用相關的公式： 公式 10 Z=局部壓力損失 Pa =局部阻力系數(shù) =水密度 kg/ m3 v=水流速 m/s公式 11 如果Z用mm表示，則轉換公式為： 其中，局部阻力系數(shù)可根據(jù)相關資料查閱（

11、可參考CALEFFI技術手冊1）22 額定流量計算法這種方法通常運用于閥門的阻力計算。它根據(jù)制造廠家在實驗室得出的, 并由第三方檢測機構認證的, 在水流通過閥門時，閥前與閥后壓力差1bar或0.01bar時的流量值為額定流量進行計算。KV：閥前后壓差為1bar的額定流量計算公式： P=（G / KV）² 公式 12P =局部壓力損失 barG=流量： m3/hKV=額定流量（壓差=1bar） m3/hKV值的計算方法一般運用于口徑和流量較大的閥門。KV0.01: 閥前后壓差為0.01bar的額定流量計算公式: P= 102 x（G / KV0.01）² 公式 13P =局部壓力損失 mmG=流量 l/hKV0.01=額定流量（壓差=0.01bar） l/hKV0.01值的計算方法一般運用于口徑及流量相對較小的閥門.范例: 計算一個口徑為1/2”的手動溫控閥在流量600 l/h時的壓力損失值, KV0.01值:399 l/h:計算: P=102 x (G/KV0.01)²= 10