供热工程-第四章室内热水供暖系统的水力计算

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1、第四章室内热水供暖系统的水力计算本章教学目的：掌握水力计算方法本章教学重点：机械循环热水供暖系统管路的水力计算本章教学难点：阻力平衡室内热水供暖系统通过进行水力计算可以确定系统中各管段的管径,是进入各管段的流量和进入散热器的流量符合要求,进而确定各管路系统的阻力损失。水力计算应在确定了系统形式、管路布置及散热器选择计算后进行。水力计算是供暖系统设计计算的重要组成部分，也是设计中的一个难点。第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其与管壁间

2、的摩擦，就要损失能量；而当流体流过管道的一些附件(如阀门、弯头、三通、散热器等)时，由于流动方向或速度的改变，产生局部旋涡和撞击，也要损失能量。前者称为沿程损失，后者称为局部损失。一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式ΔP＝ΔPy+ΔPi＝Rl+ΔPiPa式中ΔP——计算管段的压力损失，Pa；ΔPy——计算管段的沿程损失，Pa；ΔPj——计算管段的局部损失，Pa；R——每米管长的沿程损失，Pa／m；l——管段长度，m。在管路的水力计算中，通常把管路中水流量和管径都没有改变的一段管子称为一个计算管段。任何一个热水供

3、暖系统的管路都是由许多串联或并联的计算管段组成的。二、当量局部阻力法和当量长度法在实际工程设计中，为了简化计算，也有采用所谓“当量局部阻力法”或“当量长度法”进行管路的水力计算。当量局部阻力法(动压头法)当量局部阻力法的基本原理是将管段的沿程损失转变为局部损失来计算。当量长度法当量长度法的基本原理是将管段的局部损失折合为管段的沿程损失来计算。三、室内热水供暖系统管路水力计算的主要任务和方法1、室内热水供暖系统水力计算的主要任务1）、已知各管道的流量和系统的循环作用压力，确定各管段管径。这是实际工程设计的主要内容。

4、2）、已知各管道流量和管径，确定系统所需的循环作用压力。常用于校核计算，校核水泵扬程是否满足要求。3）、已知各管道管径和该管段的允许压降，确定该管段的流量。常用于校核已有的热水供暖系统各管段的流量是否满足需要。2、室内热水供暖系统水力计算的方法等温降法和不等温降法等温降法就是采用相同的设计温降进行水力计算的一种方法。该方法认为双管系统每组散热器的水温降相同，如低温双管热水供暖系统，每组散热器的水温降都为25度；单管系统每根立管的供回水温降相同，如低温单管热水供暖系统，每根立管的水温降都为25度。在这个前提下计算各

5、管段流量，进而确定各管段管径。此法简便、易于计算，但不易使各并联环路阻力达到平衡，运行时易出现近热远冷的水平失调问题。不等温降法在计算垂直单管系统时，将各立管温降采用不同的数值。它是在选定管径后，根据压力损失平衡的要求，计算各立管流量，再根据流量计算立管的实际温降，最后确定散热器的面积。不等温降法有可能在设计上解决系统的水平失调问题，但设计过程比较复杂。第二节重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环异程式双管系统的最不利循环环路是通过最远立管底层散热器的循环环路，计算应由此开始。最不利环路是各并联环路中允

6、许平均比摩组最小的一个环路，如图4-1重力循环异程式双管系统，因所有立管上对应各层散热器的中心至锅炉中心的垂直距离都相等，所以最不利环路就是环路总长度最长的立管I的最底层散热器Il的环路。计算步骤：1．选择最不利环路由图4—1可见，最不利环路是通过立管I的最底层散热器Il(1500W)的环路。这个环路从散热器Il顺序地经过管段①、②、③、④、⑤、⑥，进入锅炉，再经管段⑦、⑧、⑨、⑩、111213141516进入散热器Ⅰ1。2．计算通过最不利环路散热器Il的作用压力ΔPⅠdˊ.3．确定最不利环路各管段的管径d。(1

7、)求单位长度平均比摩阻(2)根据各管段的热负荷，求出各管段的流量(3)根据G、Rpj，查附录表4—1，选择最接近Rpj的管径。选用的Rpj越大，需要的管径越小，会降低系统的基建投资和热损失，但系统循环水泵的投资和运行电耗会随之增加。所以需要确定一个经济比摩阻，使得在规定的计算年限内总费用为最小。机械循环热水供暖系统推荐选用的经济平均比摩阻一般为60～120Pa/m。4．确定沿程压力损失5．确定局部阻力损失6．计算求各管段总的压力损失7．确定环路总压力损失8．计算富裕压力值。考虑由于施工的具体情况，可能增加一些在设

8、计计算中未计入的压力损失。因此，要求系统应有10％以上的富裕度。9．确定通过立管Ⅰ第二层散热器环路中各管段的管径。(1)计算通过立管I第二层散热器环路的作用压力(2)确定通过立管I第二层散热器环路中各管段的管径。资用压力是系统在该入户处所能提供的循环压力，即供回水管道的压力差，它是由供热部门供热系统循环泵的扬程大小决定的，也就是外网提供的循环压力。双管系统如果外网提供的压