__熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算

1、 室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算n目的 選擇合適的管徑d，通過(guò)阻力計(jì)算，使進(jìn)入各立管、散熱器的水流量符合設(shè)計(jì)要求n4-1 熱水供暖系統(tǒng)管道水力計(jì)算基本原理熱水供暖系統(tǒng)管道水力計(jì)算基本原理n一、水力計(jì)算基本公式一、水力計(jì)算基本公式n流體流動(dòng)阻力 P= PY+PJ=RL+Z Pa (4-1)n式中 PY計(jì)算管段的沿程阻力損失， Pan PJ、Z 計(jì)算管段的局部損失，Pan R 每米管長(zhǎng)的沿程損失，Pamn L 管段長(zhǎng)度，m。（一）沿程阻力損失（一）沿程阻力損失n比摩阻R Pa/m (4-2)n式中 d 管子內(nèi)徑m；n 熱媒在管道內(nèi)的流速，ms；n 熱媒的密度，kgm3；n 管段的

2、摩擦阻力系數(shù)。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，其表達(dá)式為： =(Re,)n Re=d/ =K/dn式中Re雷諾數(shù)(Re2320，流動(dòng)為紊流)n 熱媒的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)m2/s；n K管壁的當(dāng)量絕對(duì)粗糙度，m；n管壁的相對(duì)粗糙度。22dR.層流區(qū)（ Re 2320 ）nRe.紊流區(qū)（ Re 2320 ）（）紊流光滑區(qū)（布拉修斯公式）（）紊流過(guò)度區(qū)（洛巴耶夫公式）（）紊流粗糙區(qū)（阻力平方區(qū)）尼古拉茲公式當(dāng)管徑d40mm時(shí)，采用希弗林松推薦的公式=0.11(K/d)0.25 25. 0Re3164. 02)Re(42. 1Kdg2)214. 1 (1Kdg（）流態(tài)判別n臨界流速m

3、/sn臨界雷諾數(shù)n(5)紊流區(qū)統(tǒng)一公式n柯列勃洛克公式n阿里特舒里公式 1114452d11Re1d445Re2)72. 3/Re51. 2(21dKg25. 0)Re68(11. 0dK.實(shí)用計(jì)算公式n 把代入公式（），得出nPa/m（）（）n公式（）反映了比摩阻、管徑d、流量三者之間的關(guān)系。只要已知其中的兩個(gè)，便可求出第三個(gè)參數(shù)。n利用公式（ ）制成的熱水管道水力計(jì)算表詳見(jiàn)附表2900 dGFG5281025. 6dGRn局部阻力損失公式：na（）n式中 局部阻力系數(shù)之和n水流過(guò)熱水供暖系統(tǒng)管路的附件(如三通、彎頭、閥門(mén)等)的局部阻力系數(shù)值，可查附錄42。表中所給定的數(shù)值，都是用實(shí)驗(yàn)方法確

4、定的。附錄43給出熱水供暖系統(tǒng)局部n阻力系數(shù)=1時(shí)的局部損失P值。（二）二） 局部阻力損失局部阻力損失22Z二、水力計(jì)算方法二、水力計(jì)算方法n.一般方法一般方法 nP= PY+PJ=RL+Z n其中值選擇計(jì)算有如下兩種方法：n(1)預(yù)定壓頭法n最不利環(huán)路平均比摩阻計(jì)算公式n a （）（）nn式中 P 預(yù)定的作用壓頭n沿程阻力占總阻力百分比n最不利環(huán)路總長(zhǎng)，mn(2)推薦流速法n推薦常用流速（對(duì)應(yīng)比摩阻值為a/m）LPRPL2.當(dāng)量阻力法當(dāng)量阻力法(動(dòng)壓頭法) n 當(dāng)量局部阻力法當(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(lái)計(jì)算。nP=RL+Z其中的沿程損失RL寫(xiě)成局部阻力損失形式有

5、:nRL= ，而依據(jù)公式（）可以得n出從而有：n（）（）n如已知管段的水流量G(kgh)時(shí)，則根據(jù)有關(guān)公式管段的總壓力損失P可改寫(xiě)為nP RL+Z（）22d22dR22d22dLddLd22把代入前式n得出：P令n則有P 式中n為折算的局部阻力系數(shù)，于是nP n令，則有n P a(4-7)n式中 S-管段的阻力特性數(shù)(簡(jiǎn)稱(chēng)阻力數(shù)) n/d、 值見(jiàn)附錄n見(jiàn)附錄（）（）n n2900 dGFG2422)(29001Gldd29001d2)(GldZhldZhZhZhZh3.當(dāng)量長(zhǎng)度法當(dāng)量長(zhǎng)度法n當(dāng)量長(zhǎng)度法的基本原理是將管段的局部阻力損失折合為管段的沿程損失來(lái)計(jì)算。nP=RL+Z 其中的沿程損失Z寫(xiě)

6、成局部阻力損失形式有:nZ=RLd 而局部阻力 依據(jù)公式（4-2） n從而可得出 Ld，整理后得到局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度Ld：n m (4-8) n于是P=RL+RLd=R(L+Ld)=RLZhnLzh稱(chēng)為折算長(zhǎng)度 m。22Z22dR2222ddLd二、水力計(jì)算任務(wù)二、水力計(jì)算任務(wù)n 1已知系統(tǒng)各管段的流量G和系統(tǒng)的循環(huán)作用壓力n (壓頭) P ，確定各管段的管徑d；n 2已知系統(tǒng)各管段的流量G和各管段的管徑d，確定n 系統(tǒng)所必需的循環(huán)作用壓力(壓頭) P ;n 3按已知系統(tǒng)各管段的管徑G和該管段的允許壓降n P ，確定通過(guò)該管段的水流量G。 其中任務(wù)1、2為設(shè)計(jì)計(jì)算，任務(wù)3為校核計(jì)算四、水力計(jì)算步

7、驟四、水力計(jì)算步驟n首先畫(huà)出管路系統(tǒng)圖，并在圖上劃分管段（流量和管徑都相等的），標(biāo)注管段號(hào)、熱負(fù)荷Q、流量G和管段長(zhǎng)Ln1.確定最不利環(huán)路。指允許比摩阻最小的環(huán)路，一般為最遠(yuǎn)立管環(huán)路。n2.確定最不利環(huán)路作用壓力。自然循環(huán)系統(tǒng)按有關(guān)公式計(jì)算得出（式3-3）；機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)一般取10000Pa。n3.計(jì)算最不利環(huán)路平均比摩阻，采用預(yù)定壓頭法（式4-5 ）n 或推薦比摩阻60-120Pa/m。n4.利用附表4-1，已知G、RP查表選擇合適的管徑d，并得出相應(yīng)d條件下的比摩阻R、流速u(mài)n5.根據(jù)管道布置，利用附表4-2查出管徑d對(duì)應(yīng)下的局部阻力損失系數(shù) 。LPRPn6.根據(jù)上述數(shù)據(jù)和有關(guān)公式計(jì)算管段的

8、阻力損失n 沿程損失RL、局部損失Z，總損失RL+Zn7.計(jì)算最不利環(huán)路各管段總阻力損失（RL+Z）n8.按照并聯(lián)環(huán)路阻力損失相等的原則計(jì)算分支環(huán)路各管段。n各并聯(lián)環(huán)路(不包括共同管段)阻力不平衡率為 15%。n各支路在平衡計(jì)算時(shí)，應(yīng)注意管內(nèi)流速的限制：n民用建筑 1.2m/s;n生產(chǎn)廠(chǎng)房輔助建筑 2m/s;n生產(chǎn)廠(chǎng)房 3m/s。4-2 機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算例題機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算例題n【例題42】確定圖42機(jī)械循環(huán)垂直單管順流式熱水供暖系統(tǒng)管路的管徑。熱媒參數(shù)：供、回水溫度為95/70。系統(tǒng)與外網(wǎng)連接。在引入口處外網(wǎng)的供回水壓差為30kPa。圖42表示出系統(tǒng)兩個(gè)支路中的一個(gè)支

9、路。散熱器內(nèi)的數(shù)表示散熱器的熱負(fù)荷。n解:(1)確定最不利環(huán)路為最遠(yuǎn)立管環(huán)路，包括管段-。n (2)確定最不利環(huán)路比摩阻，由于入口作用壓力過(guò)大 n （30000Pa）因此不采用預(yù)定壓頭法，而采用推薦的平均n 比摩阻60-120Pa/m。n （3）確定最不利環(huán)路管徑n 各管段流量G=0.86Q/（tg-th）,依據(jù)各管段流量G、比摩阻RP查附表，詳細(xì)的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)水力計(jì)算表n主干線(xiàn)總阻力損失為8638Pa 。n n（4）計(jì)算分支環(huán)路的管徑立管管段，資用壓力為（RL+Z）6-7=1312+1408=2720平均比摩阻 查附表4-1選取管徑15-15，總阻力損失2941。不平衡率為：（2720-294

10、1）/2720=-8.2%。在允許的 15%之內(nèi)。計(jì)算立管管段，其與管段-并聯(lián)。資用壓力為: （RL+Z）5-8=2720+2403=3526。選擇管徑15-15，總阻力損失2941。不平衡率為（3526-2941）/3526=16.5% 15%。用閥門(mén)節(jié)流。計(jì)算立管管段，其與管段-并聯(lián)。資用壓力為: （RL+Z）5-8=3526+2207=3941。選擇管徑15-15，總阻力損失2940。不平衡率為（3940-2941）/3940=25.3% 15%。用閥門(mén)節(jié)流。59.4197 .235 . 0)14081312()(141376LZRLLPRP 計(jì)算立管管段，其與管段-并聯(lián)。資用壓力為:

11、（RL+Z）5-8=3940+2354=4648。選擇管徑15-15，總阻力損失3517。不平衡率為（4648-3517）/4648=24.3% 15%。用閥門(mén)節(jié)流。4.3 散熱器的進(jìn)流系數(shù)散熱器的進(jìn)流系數(shù)n一、定義一、定義 進(jìn)入散熱器的水流量與連接散熱器立管水流量之比n 稱(chēng)為該散熱器的進(jìn)流系數(shù)n二、影響因素二、影響因素 1.兩側(cè)散熱器熱負(fù)荷不相等兩側(cè)散熱器熱負(fù)荷不相等-出口水溫度不相等n -重力循環(huán)作用壓力不相等，從而引起兩側(cè)流量不相等。n 2.兩側(cè)管道及附件阻力不相等兩側(cè)管道及附件阻力不相等-在相同的作用n 壓力下，由于阻力不相等，其流量分配必然不相等。n對(duì)于機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)，其作用壓

12、力遠(yuǎn)大于自然循環(huán)系統(tǒng)的作用壓力，因此由兩側(cè)熱負(fù)荷不相等造成的重力循環(huán)作用壓力不相等的因素可以忽略。n 因此，可以認(rèn)為：影響散熱器進(jìn)流系數(shù)的主要因素就是連接散熱器的管道及其附件的阻力大小。三、進(jìn)流系數(shù)公式三、進(jìn)流系數(shù)公式 由并聯(lián)環(huán)路節(jié)點(diǎn)壓力平衡有P1 = P2 即（R1L1+Z1）=（R2L2+Z2）整理后 R1（ L1+Ld1）=R2（ L2+Ld2）當(dāng)兩側(cè)管徑相等、流動(dòng)狀態(tài)相同時(shí)，d1=d2; 1=2。此時(shí)比摩阻R與流量G的平方成正比，上式可改寫(xiě)為：開(kāi)方后： 令：進(jìn)流系數(shù) 則 （4-94-9） 當(dāng) 1.4時(shí)，近似認(rèn)為進(jìn)流系數(shù) =0.5 )()(22221121ddLLGLLG21212121222211) 1()(GGGGGGGLLLLLLdd221111ddLLLLLGG221111ddLLLLLGGLGG1122111111ddLLLLLGG2211ddLLLL1 4.4 同程式熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算例題同程式熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算例題n【例題4-3】將例題42的異程式系統(tǒng)改為同程式系統(tǒng)。已知條件與例題4-2相同。管路系統(tǒng)圖見(jiàn)下圖n解：水力計(jì)算步驟n1.計(jì)算最遠(yuǎn)立管，管段1-9；n2.計(jì)算最近立管，管段10-14（公用管段1、2、8、9不算）；n3.立管、間不平衡率要在 5%之內(nèi)。n4.繪制壓力平衡圖，n5.依