热水网路水力计算与水压图讲解

热水网路水力计算与水压图,第九章 热水网路的水力计算和水压图,热水网路水力计算的主要任务是：1.按已知的热媒流量和压力损失，确定管道的直径； 2.按已知热媒流量和管道直径，计算管道的压力损失；3.按已知管道直径和允许压力损失，计算或校核管道中的流量。根据热水网路水力计算成果，不仅能确定网路各管段的管径，而且还可确定网路循环水泵的流量和扬程。,第一节 热水网路水力计算的基本公式,（9-1）,式中,每米管长沿程损失（比摩阻），,；,第九章 热水网路的水力计算和水压图,热水网路的水流量通常以吨/小时（t/h）表示。表达每米管长的沿程损失（比摩阻）R、管径d和水流量G的关系式，可改写为,管段的水流量，,水的密度，,。,；,管子的内直径，,；,管道内壁的摩擦阻力系数；,（9-2）,（9-3）,（9-4）,其中,。,第九章 热水网路的水力计算和水压图,当计算时可采用附录9-1，若条件不同时，则有：,（1） 值不同的修正,（9-5）,（2）,不同的修正（,）,（9-6）,（9-7）,第九章 热水网路的水力计算和水压图,此时：,（9-8）,（3）,当量长度,（9-9）,当,值不同时，,的修正。,（9-10）,第九章 热水网路的水力计算和水压图,此时，,可按管道实际长度,（9-11）,在进行估算时，局部阻力的当量长度,的百分数来计算。,（9-12）,第九章 热水网路的水力计算和水压图,第二节 热水网络水力计算方法和例题,热水网络水力计算所需资料： 1.网路的平面布置图（平面图上应标明管道所有的附件和配件）； 2.热用户热负荷的大小； 3.热源的位置以及热媒的计算温度。热水网路的水力计算方法及步骤：1、确定热水网路中各个管段的计算流量 管段的计算流量就是该管段所负担的各个用户的计算流量之和，以此计算流量确定管段的管径和压力损失。,第九章 热水网路的水力计算和水压图,1)对只有供暖热负荷的热水供暖系统，用户的计算流量可用下式确定： （9-13） 2)对具有多种热源用户的并联闭式热水供热系统，采用按供暖热负荷进行集中质调节时，网路计算管道的设计流量应按下式计算： (9-14),t/h,第九章 热水网路的水力计算和水压图,2、确定热水网路的主干线及其沿程比摩阻 热水网路水力计算是从主干线开始计算。网路中平均比摩阻最小的一条管线称为主干线。在一般情况下，热水网路各用户要求预留的作用压差是基本相等的，所以通常从热源到最远用户的管线是主干线。在一般情况下，热水网路主干线的设计平均比摩阻可取3070Pa/m。 3、根据网路主干线各段的计算流量和初步选用的平均比摩阻R值，利用附录9-1的水力计算表，确定主干线各管段的标准管径和相应的实际比摩阻。,第九章 热水网路的水力计算和水压图,4、根据选用的标准管径和管段中局部阻力的形式，查附录9-2，确定各管段局部阻力的当量长度的总和，以及管段的折算长度。 5、根据管段的折算长度以及由附录9-1查到的比摩阻，利用式（9-11），计算主干线各管段的总压降。 6、进行热水网路支干线、支线等水力计算。,第三节 水压图的基本概念,水力计算只能确定热水管道中各管段的压力损失（压差）值，但不能确定热水管道上各点的压力（压头）值。通过绘制水压图的方法，可以清晰地表示出热水管路中各点的压力。总水头线与测压管水头线：图9-3,第九章 热水网路的水力计算和水压图,在利用水压图分析热水供热系统中管路的水力工况时，应注意以下几点：,1.利用水压曲线，可以确定管道中任何一点的压力（压头）值。管道中任意点的压头就是等于该点测压管水头高度和该点所处的位置标高之间的高差（mH2O）。如1点的水头就等于 mH2O。 2.利用水压曲线，可表示出各管段的压力损失值。由于热水网路管道中各处的流速差别不大，因而可以认为：管道中任意两点的测压管水头高度之差就等于水流过该两点之间的管道压力损失值。,第九章 热水网路的水力计算和水压图,3.根据水压曲线的坡度，可以确定管段的单位管长的平均压降的大小。水压曲线越陡，管段的单位管长的平均压降就越大。 4.由于热水管路系统是一个水力连通器，因此，只要已知或固定管路上任意一点的压力，则管路中其它各点的压力也就已知或固定了。,从图分析可见，当膨胀水箱的安装高度超过用户系统的充水高度，而膨胀水箱的膨胀管又连接在靠近循环水泵进口侧时，就可以保证整个系统，无论在运行或停运时，各点的压力都超过大气压力。这样系统中不会出现负压，以致引起热水汽化或吸入空气等，从而保证系统可靠地运行。 在机械循环热水供暖系统中，膨胀水箱不仅起着容纳系统水膨胀体积之用，还起着对系统定压作用。 注意：热水供热系统水压曲线的位置，取决于定压装置对系统施加压力的大小和定压点的位置。采用膨胀水箱定压的系统各点压力，取决于膨胀水箱安装高度和膨胀管与系统的连接位置。,第九章 热水网路的水力计算和水压图,如供暖系统水平供水干管过长，阻力损失较大，则有可能在干管上出现负压。 在机械循环热水供暖系统中，应将膨胀水箱的膨胀管连接在循环水泵吸入口侧的回水干管上。,第九章 热水网路的水力计算和水压图,第四节 热水网路的水压图,通过绘制热水网路的水压图，用以全面地反映热网和个热用户的压力状况，并确保使它实现的技术措施。水压图是热水网路设计和运行的重要工具。 一、热水网路压力状况的基本技术要求 1、在与热水网路直接连接的用户系统内，压力不应超过该用户系统用热设备及其管道构件的承压能力。 2、在高温水网路和用户系统内，水温超过100的地点，热媒压力应不低于该水温下的汽化压力（下限要求）。,第九章 热水网路的水力计算和水压图,从运行安全角度考虑，热网规范规定，除上述要求外还应留有30-50kPa的富裕压力。 3、与热水网路直接连接的用户系统，无论在网路循环水泵运转或停止工作时，其用户系统会水管出口处压力，必须高于用户系统地充水高度，以防止系统倒空吸入空气，破坏正常运行和腐蚀管道（下限要求）。 4、网路回水管内任何一点的压力，都应比大气压力至少高出5mH2O, 一面吸入空气（下限要求）。 5、在热水网路的热力站或用户引入口处，供、回水管的资用压差，应满足热力站或用户所需的作用压头（供回水压差要求）。,第九章 热水网路的水力计算和水压图,二、绘制热水网路水压图的步骤和方法,1、以往路循环水泵的中心线的高度（或其他方便的高度）为基准面， 在纵坐标上按一定比例尺作出标高的刻度（如图9-6上的o-y）。沿基准面在横坐标上按一定比例的比例尺作出距离的刻度（如图9-6上的o-x）。 按照网路上的各点和各用户从热源出口起沿管路计算的距离，在o-x轴上相应点标出网路相对于基准面的标高和房屋高度。各点网路高度的连接线就是图9-6上带有阴影的线，表示沿管线的纵剖面。,第九章 热水网路的水力计算和水压图,2、选定静水压曲线的位置。静水压曲线是网路循环水泵停止工作时，网路上各点的测压水头的连接线。它是一条水平的直线。静水压曲线的高度必须满足下列条件。 1）与热水网路直接连接的供暖用户系统内，底层散热器所承受的静水压力应不超过散热器的承压能力。 2）热水网路及与它直接连接的用户系统内，不出现汽化或倒空（下限要求）。,3、选定回水管的动水压曲线的位置。在网路循环水泵运转时，网路回水管各点的测压管水头的连接线，称为回水管动水压曲线。 回水管的动压线的位置，应满足下列要求。 1）回水管动水压曲线应保证所有直接连接的用户系统不倒空和网路上任何一点的压力不应低于5mH2O的要求。 2）控制回水管动压曲线最高位置的要求。,第九章 热水网路的水力计算和水压图,4、选定供水管动水压曲线的位置。在网路循环水泵运转时，网路供水管各点的测压管水头的连接线，称为供水管动水压曲线。同理，供水管动水压曲线沿着水流方向逐渐下降，它在每米管长上降低的高度反映了供水管的比压降值。 供水管的动压线的位置，应满足下列要求。 1）网路供水干管以及与网路直接连接的用户系统的供水水管中，任何一点都不应出现汽化。 2）在网路上任何一处用户引入口或热力站的供、回水管之间的资用压差，应满足用户引入口或热力站所要求的循环压力。,第九章 热水网路的水力计算和水压图,四、循环水泵性能参数的确定,网路循环水泵是驱动热水在热水供热系统中循环流动的机械设备。在完成热水系统管网的水力计算后，便可以确定网路循环水泵的流量和扬程。 网路循环水泵流量的确定。对具有多种热用户的闭式热水系统，原则上应首先绘制供水综合调节曲线，将各种热负荷的网路总水流量曲线相叠加，得出相应某一室外温度tw下的网路最大设计流量值，作为选择的依据。 循环水泵的扬程，应不小于设计流量条件下热源、热网和最不利用户环路的压力损失之和。 H=Hr+Hw +Hy Pa (或mH2O) （919）,设计参考数据：,对于网路直接连接的供暖系统，约为（12）mH2O；对于网路直接连接的暖风机供暖系统或大型的散热器供暖系统，约为（35）mH2O；对于采用水喷射器的供暖系统，约为（812）mH2O；对于水水换热器间接连接的用户系统，约为（1015）mH2O。,第九章 热水网路的水力计算和水压图,选择循环水泵时，应注意：,1、循环水泵的流量扬程特性曲线（GH线），在水泵工作点附近应比较平缓，以便当网路水力工况发生变化时，循环水泵的扬程变化较小。一般单级水泵特性曲线比较平缓，以选用单级水泵作为循环水泵。 2、循环水泵的承压、耐温能力应与热网的设计参数相适应。循环水泵多安装在热网回水管上。循环水泵允许的工作温度，一般不应低于80。 3、循环水泵的工作点应在水泵高效工作范围内。 4、循环水泵台数的确定，与热水供热系统所采用的供热调节方式有关。循环水泵的台数不得少于两台，其中一台备用。 5、当多台水泵并联运行时，应绘制水泵和热网水利特性曲线，确定其工作点，进形水泵选择。,第九章 热水网路的水力计算和水压图,第五节 补给水泵定压方式,为使热网按水压图给定的压力状况运行，要靠所采用的定压方式，定压点的位置和控制好定压点说要求的压力。 补给水泵定压的三种主要形式 1、补给水泵连续补水定压方式； 2、补给水泵间歇补水定压方式； 3、补给水泵补水定压点设在旁通管处的定压方式。,第九章 热水网路的水力计算和水压图,.,第九章 热水网路的水力计算和水压图,第六节 其它定压方式（氮气罐、空气囊定压；蒸汽定压）,气体定压主要分氮气、空气和蒸汽定压 。1.氮气定压 恒压式氮气定压系统, 工作原理如下:热水膨胀时,从恒压膨胀罐所排出的氮气进入低压氮气贮气罐中,再由压缩机压入高压氮气罐。在热水收缩时, 氮气供给控制阀开启,由高压氮气贮气罐向恒压膨胀罐送入氮气, 氮气不足时由氮气瓶供给.这样可使恒压膨胀罐内的压力始终保持一致。,第九章 热水网路的水力计算和水压图,变压式氮气定压系统, 工作原理如下:水受热膨胀时,罐内氮气被压缩,管路的压力增加.水收缩时,罐内压力降低,使氮气量保持一定而允许罐内压力变化.压力变动虽是允许的,但罐内压力始终不能低于高温水的饱和压力。 氮气定压的热水系统运行安全可靠,能够较好地防止系统出现汽化及水击现象,但需消耗氮气,设备较复杂,设计计算工作量较大。因此,这种定压方式多用在供水温度较高的供热系统中。,第九章 热水网路的水力计算和水压图,2.空气定压方式 这种定压方式与氮气定压方式相同,但采用空气时,若压力高,则会大量溶解空气中的氧气而使管道或定压罐的内壁受到腐蚀,所以空气定压方式不宜用在高温水系统上。如果采用,必须调节循环水的pH值或尽可能减少空气供给量。3.蒸汽定压方式 定压膨胀罐上部设有蒸汽室,贮存由于加热而产生的饱和蒸汽.在饱和压力作