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室内热水供暖系统的水力计算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。第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理一、管路水力计算的基本公式能量损失有沿程压力损失和局部压力损失两种形式。沿程压力损失是由于管壁的粗糙度和流体粘滞性的共同影响，在管段全长上产生的损失。局部压力损失是流体通过局部构件（如三通、阀门等）时，由于流动方向和流速分布迅

2、速改变而引起的损失。1．沿程压力损失(4-2)实际工程计算中，往往已知流量，则式（4-2）中的流速，可以用质量流量G表示，即将式（4-3）代入式（4-2）中，经整理后可得(4-1)(4-3)(4-4)应用式（4-4）时应首先确定沿程阻力系数。与热媒的流动状态和管壁的粗糙度有关，即（1）层流区当Re≤2320时，流体处于层流区，沿程阻力系数是雷诺数Re的函数，即λ=64/Re热水供暖系统由于流速较高，管径较大，流动很少处于层流状态，仅在自然循环热水供暖系统中，个别管径很小（d=15mm）、流速很小的管段，才会出现层流状态。（2）紊流区当Re＞2320，流体流动就处于紊流区，紊流区

3、中流体运动又有三种形式：1）紊流光滑区（室内热水供暖管路，K=0.2mm；室外热水网路，K=0.5mm。对于目前热计量系统常用的塑料管材，内壁比较光滑，一般可采用K=0.05mm。）2）紊流过渡区3）紊流粗糙区，又叫阻力平方区当管径大于或等于40mm时，也可以用简单的西夫林松公式确定紊流粗糙区的值，即在设计热水供暖系统时，我们会发现室内热水供暖系统的流动状态几乎都是处于紊流的过渡区，室外热水供暖系统的流动状态大多处于紊流的粗糙区。2．局部压力损失局部压力损失可按下式计算：(4-5)——管段的局部阻力系数之和。3.总损失二、当量阻力法当量阻力法是在实际工程中为了简化计算将管段的沿

4、程压力损失折算成相当的局部压力损失的一种方法。也就是假设某一管段的沿程损失恰好相当于某一局部构件处的局部损失，即(4-6)式中——当量局部阻力系数。计算管段的总压力损失△p可写成(4-7)(4-8)（4-9）将式（4-3）代入式（4-9）中，则有(4-10)设(4-11)管段的总压力损失(4-12)S22三、当量长度法当量长度法是将局部压力损失折算成沿程压力损失的一种简化计算方法，也就是假设某一段管段的局部压力损失恰好等于长度为Ld的某管段的沿程压力损失，即(4-13)式中Ld——管段中局部阻力的当量长度（m）。水力计算的基本公式Lzh——管段的折算长度，m。当量长度法一般多用

5、于室外热力网路的水力计算上。(4-14)四、室内热水供暖系统管路的阻力数热水管路系统中各管段的压力损失和流量分配，取决于各管段的连接方法以及各管段的阻力数。串联管路总压降在串联管路中，管路的总阻力数为各串联管段管路阻力之和。123并联管路管路总流量等于各并联管路流量之和。在并联管路上，各分支管段的流量分配与通导数成正比。123五、室内热水供暖系统水力计算的任务和方法任务：1）已知各管段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。2）已知各管段流量和管径，确定系统所需循环作用压力。常用于校核计算，校核循环水泵扬程是否满足要求。3）已知各管段管径和该管段

6、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。五、室内热水供暖系统水力计算的任务和方法方法：供暖系统水力计算的方法有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（95-70）℃＝25℃；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（95-70）℃＝25℃。在这个前提下计算各管段流量，进而确定各管段管径。五、室内热水供暖系统水力计算的任务和方法优缺点:等温降法简便、易于计算，但不易使各并联环

7、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。优缺点:不等温降法有可能在设计角度上解决系统的水平失调问题，但计算过程比较复杂。等温降法的计算步骤:1）根据已知温降，计算各管段流量。(4-15)2）根据系统的循环作用压力，确定最不利环路的平均比摩阻Rpj。(4-16)如果系统的循环作用压力暂时无法确定，平均比摩阻Rpj也