04第四章 热水供暖系统的水力计算.ppt

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1、第四章室内热水供暖系统的水力计算教学目的：掌握水力计算方法教学重点：机械循环热水供暖系统管路的水力计算教学难点：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，使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。4-1热水供暖系统管路水力计算的基本原理热水供暖系统进行管路水力计算的目的，是保证系统中各管段的水流量符合设计要求，以保证流进各散热器的水流量符合需要。当流体沿管道流动时，由于流体分子间

2、及其与管壁间的摩擦，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+ΔPj＝Rl+ΔPjPaΔP—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。基本公式：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。任何一个热水供暖系统的管路都是由许多串联或并联的计算管

3、段组成的。每米管长的沿程损失（比摩阻）R1、沿程损失的计算热媒在管道内流动的摩擦阻力系数λ值取决于管内热媒的流动状态和管壁的粗糙程度。雷诺数层流紊流（Re<2320）（Re>2320）水力光滑区过渡区阻力平方区层流（Re<2320）在热水供暖系统中很少遇到层流状态，仅在自然循环热水供暖系统的个别水流量很小、管径很小的管段内，才会遇到层流的流动状态。紊流（Re>2320）水力光滑区：摩擦阻力系数λ值用布拉修斯公式计算。在4000～100000范围内，布拉修斯公式能给出相当准确的数值。紊流（Re>2320）过渡区：流动状态从水力光滑管区过渡到粗糙区（阻力平方区）的

4、一个区域称为过渡区。过渡区的摩擦阻力系数λ值，可用洛巴耶夫公式来计算。过渡区的范围：11/ε2320）阻力平方区（阻力平方区）：在此区域内，摩擦阻力系数λ值仅取决于管壁的相对粗糙度。粗糙管区的摩擦阻力系数λ值，可用尼古拉兹公式计算。对于管径大于或等于40mm的管子，用希弗林松推荐的更为简单的计算公式也可以得出很接近的数值：推荐K值管壁的当量粗糙度K值与管子的使用状况（流体对管壁的腐蚀和沉积水垢等状况）和管子的使用时间等因素有关。热水供暖系统中很少遇到层流状态，根据运行实践积累的资料，目前推荐采用下面的数值：对室内热水供暖系统管路，

5、K=0.2mm；对室外热水管路，K=0.5mm。根据过渡区范围的判别式和推荐使用的当量绝对粗糙度K，下表列出水温为60℃、90℃时相应K=0.2mm和K=0.5mm条件下的过渡区临界速度v1和v2值。过渡区的临界速度流速v(m/s)水温t=60℃水温t=90℃K=0.2mmK=0.5mmK=0.2mmK=0.5mmv１v20.0261.0660.010.4260.0180.7250.0070.290从上表可见，当K=0.2mm时，过渡区的临界速度为v1=0.026m/s，v2=1.066m/s。在设计热水供暖系统时，管段内的流速通常都不会超过v2值，也不大可能

6、低于v1值。因此，热水在室内热水供暖系统管路内的流动状态，几乎都是处于过渡区内。室外热水网路（K=0.5mm），设计都采用较高的流速（流速常大于0.5m/s），因此，水在热水网路中的流动状态，大多处于阻力平方区内。热媒流速与流量的关系在给定某一水温和流动状态条件下，上式的λ值和ρ值是已知值，管路水力计算基本公式可以表示为R=f(d，G)的函数式。只要已知R、G、d中的任意两数，就可确定第三个数值。附录表4-1给出室内热水供暖系统的管路水力计算表。利用水力计算表进行水力计算，可大大减轻计算工作量。根据水力计算表查出的比摩阻R值，再根据管段的长度L，则可求出沿程损

7、失。2、局部损失的计算水流过管道的附件（如阀门、弯头、三通等）的局部阻力系数，用实验方法确定，查附录表4-2。附录表4-3给出了热水供暖系统局部阻力系数ξ=1时的局部阻力△P。3、压力损失计算分别求出系统中各管段的沿程损失和局部损失后，两者之和就是该管段的总压力损失。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，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）——将管段的沿程损失转变为局部损失来计算。当量长度法——将管段的局部损失折合为管段的沿程损失来计算。当量阻力法当量长度法用于有标准连接图式的系统用于

8、室外热网1、当量局部阻力法设管段的沿程