室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的水力計(jì)算1

第四章室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的水力計(jì)算

第一節(jié)熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算的基本原理

第一節(jié)熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算的基本原理

一、熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算的基本公式當(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(guò)管道的一些附件(如閥門(mén)、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(chēng)為沿程損失，后者稱(chēng)為局部損失。

一、熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算的基本公式ΔP＝ΔPy+ΔPi＝Rl+ΔPi

Pa〔4—1〕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(zhǎng)的沿程損失，Pa／m；

l——管段長(zhǎng)度，m。一、熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算的基本公式在管路的水力計(jì)算中，通常把管路中水流量和管徑都沒(méi)有改變的一段管子稱(chēng)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

二、當(dāng)量局部阻力法和當(dāng)量長(zhǎng)度法在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，也有采用所謂“當(dāng)量局部阻力法”或“當(dāng)量長(zhǎng)度法”進(jìn)行管路的水力計(jì)算。當(dāng)量局部阻力法(動(dòng)壓頭法)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。二、當(dāng)量局部阻力法和當(dāng)量長(zhǎng)度法當(dāng)量長(zhǎng)度法當(dāng)量長(zhǎng)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(lái)計(jì)算。第二節(jié)重力循環(huán)雙管系統(tǒng)管路水力計(jì)算方法和例題重力循環(huán)異程式雙管系統(tǒng)的最不利循環(huán)環(huán)路是通過(guò)最遠(yuǎn)立管底層散熱器的循環(huán)環(huán)路，計(jì)算應(yīng)由此開(kāi)始。計(jì)算步驟：1．選擇最不利環(huán)路由圖4—1可見(jiàn)，最不利環(huán)路是通過(guò)立管I的最底層散熱器Il(1500W)的環(huán)路。這個(gè)環(huán)路從散熱器Il順序地經(jīng)過(guò)管段①、②、③、④、⑤、⑥，進(jìn)入鍋爐，再經(jīng)管段⑦、⑧、⑨、⑩、111213141516進(jìn)入散熱器Ⅰ1。2．計(jì)算通過(guò)最不利環(huán)路散熱器Il的作用壓力ΔPⅠdˊ.

計(jì)算步驟：3．確定最不利環(huán)路各管段的管徑d。(1)求單位長(zhǎng)度平均比摩阻(2)根據(jù)各管段的熱負(fù)荷，求出各管段的流量

(3)根據(jù)G、Rpj，查附錄表4—1，選擇最接近Rpj的管徑。4．確定長(zhǎng)度壓力損失5．確定局部阻力損失z

計(jì)算步驟：6．求各管段的壓力損失

7．求環(huán)路總壓力損失

8．計(jì)算富裕壓力值。

考慮由于施工的具體情況，可能增加一些在設(shè)計(jì)計(jì)算中未計(jì)入的壓力損失。因此，要求系統(tǒng)應(yīng)有10％以上的富裕度。9．確定通過(guò)立管Ⅰ第二層散熱器環(huán)路中各管段的管徑。計(jì)算步驟：(1)計(jì)算通過(guò)立管I第二層散熱器環(huán)路的作用壓力

(2)確定通過(guò)立管I第二層散熱器環(huán)路中各管段的管徑。(3)求通過(guò)底層與第二層并聯(lián)環(huán)路的壓降不平衡率。10．確定通過(guò)立管I第三層散熱器環(huán)路上各管段的管徑，計(jì)算方法與前相同。計(jì)算結(jié)果如下：（1）通過(guò)立管I第三層散熱器環(huán)路的作用壓力計(jì)算步驟：（2）管段15、17、18與管段13、14、l為并聯(lián)管路。通過(guò)管段15、17、18的資用壓力為（3）管段15、17、18的實(shí)際壓力損失為459+159．1十119．7＝738Pa。（4）不平衡率x13＝(976—738)／976＝24．4％＞15％因17、18管段已選用最小管徑，剩余壓力只能用第三層散熱器支管上的閥門(mén)消除。計(jì)算步驟：11．確定通過(guò)立管Ⅱ各層環(huán)路各管段的管徑。作為異程式雙管系統(tǒng)的最不利循環(huán)環(huán)路是通過(guò)最遠(yuǎn)立管I底層散熱器的環(huán)路。對(duì)與它并聯(lián)的其它立管的管徑計(jì)算．同樣應(yīng)根據(jù)節(jié)點(diǎn)壓力平衡原理與該環(huán)路進(jìn)行壓力平衡計(jì)算確定。（1）確定通過(guò)立管Ⅱ底層散熱器環(huán)路的作用壓力

計(jì)算步驟：(2)確定通過(guò)立管Ⅱ底層散熱器環(huán)路各管段管徑d。

通過(guò)該雙管系統(tǒng)水力計(jì)算結(jié)果，可以看出，第三層的管段雖然取用了最小管徑(DN15)，但它的不平衡率大于15％。這說(shuō)明對(duì)于高于三層以上的建筑物，如采用上供下回式的雙管系統(tǒng)，若無(wú)良好的調(diào)節(jié)裝置(如安裝散熱器溫控閥等)，豎向失調(diào)狀況難以避免。機(jī)械循環(huán)單管熱水供暖系統(tǒng)管路的水力計(jì)算方法和例題

與重力循環(huán)系統(tǒng)相比，機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)的作用半徑大，其室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的總壓力損失一般約為10-20kPa，對(duì)水平式或較大型的系統(tǒng)，可達(dá)20一50kPa。進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，機(jī)械循環(huán)室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)多根據(jù)入口處的資用循環(huán)壓力，按最不利循環(huán)環(huán)路的平均比摩阻來(lái)選用該環(huán)路各管段的管徑。當(dāng)入口處資用壓力較高時(shí)，管道流速和系統(tǒng)實(shí)際總壓力損失可相應(yīng)提高。

機(jī)械循環(huán)單管熱水供暖系統(tǒng)管路的水力計(jì)算方法和例題在機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)中，循環(huán)壓力主要是由水泵提供，同時(shí)也存在著重力循環(huán)作用壓力。管道內(nèi)水冷卻產(chǎn)生的重力循環(huán)作用壓力，占機(jī)械循環(huán)總循環(huán)壓力的比例很小，可忽略不計(jì)。對(duì)機(jī)械循環(huán)雙管系統(tǒng)，水在各層散熱器冷卻所形成的重力循環(huán)作用壓力不相等，在進(jìn)行各立管散熱器并聯(lián)環(huán)路的水力計(jì)算時(shí)，應(yīng)計(jì)算在內(nèi)，不可忽略。

機(jī)械循環(huán)單管熱水供暖系統(tǒng)管路的水力計(jì)算方法和例題對(duì)機(jī)械循環(huán)單管系統(tǒng)，如建筑物各部分層數(shù)相同時(shí)，每根立管所產(chǎn)生的重力循環(huán)作用壓力近似相等，可忽略不計(jì)；如建筑物各部分層數(shù)不同時(shí)，高度和各層熱負(fù)荷分配比不同的立管之間所產(chǎn)小的重力循環(huán)作用壓力不相等，在計(jì)算各立管之間并聯(lián)環(huán)路的壓降不平衡率時(shí)，應(yīng)將其重力循環(huán)作用壓力的差額計(jì)算在內(nèi)。重力循環(huán)作用壓力可按設(shè)計(jì)工況下的最大值的2／3計(jì)算(約相應(yīng)于采暖平均水溫下的作用壓力值)。一、機(jī)械循環(huán)單管順流式熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算例題

計(jì)算步驟1．在軸測(cè)圖上，與例題4-1相同，進(jìn)行管段編號(hào)，立管編號(hào)并注明各管段的熱負(fù)荷和管長(zhǎng)

2．確定最不利環(huán)路。本系統(tǒng)為異程式單管系統(tǒng)，一般取最遠(yuǎn)立管的環(huán)路作為最不利環(huán)路

計(jì)算步驟3．計(jì)算最不利環(huán)路各管段的管徑

4．確定立管Ⅳ的管徑5．確定立管Ⅲ的管徑6．確定立管Ⅱ的管徑7．確定立管I的管徑為避免采用例題4-2的水力計(jì)算方法而出現(xiàn)立管之間環(huán)路壓力不易平衡的問(wèn)題，在工程設(shè)計(jì)中，可采用下面的一些設(shè)計(jì)方法，來(lái)防止或減輕系統(tǒng)的水平失調(diào)現(xiàn)象。(1)供、回水干管采用同程式布置；(2)仍采用異程式系統(tǒng)，但采用“不等溫降”方法進(jìn)行水力計(jì)算；(3)仍采用異程式系統(tǒng)，采用首先計(jì)算最近立管環(huán)路的方法。同程式系統(tǒng)和不等溫降的水力計(jì)算方法，將在本章第四、五節(jié)中詳細(xì)闡述。機(jī)械循環(huán)同程式熱水供暖系統(tǒng)管路

的水力計(jì)算方法和例題計(jì)算方法和步驟：

1.首先計(jì)算通過(guò)最遠(yuǎn)立管Ⅴ的環(huán)路。確定出供水干管各個(gè)管段、立管Ⅴ和回水總干管的管徑及其壓力損失。計(jì)算方法與例題4-2相同，見(jiàn)水力計(jì)算表4-5。2.用同樣方法，計(jì)算通過(guò)最近立管Ⅰ的環(huán)路，從而確定出立管Ⅰ、回水干管各管段的管徑及其壓力損失。

計(jì)算方法和步驟3.求并聯(lián)環(huán)路立管Ⅰ和立管Ⅴ的壓力損失不平衡率，使其不平衡率在±5%以?xún)?nèi)。4.根據(jù)水力計(jì)算結(jié)果，利用圖示方法（見(jiàn)圖4-6），表示出系統(tǒng)的總壓力損失及各立管的供、回水節(jié)點(diǎn)間的資用壓力值。計(jì)算方法和步驟5.確定其它立管的管徑。根據(jù)各立管的資用壓力和立管各管段的流量，選用合適的立管管徑。計(jì)