第九章水力计算和水压图

1、LOGO供热工程供热工程河北工业大学河北工业大学 建筑环境与设备工程系建筑环境与设备工程系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v热水网路水力计算的主要任务是热水网路水力计算的主要任务是v1按已知的热媒流量和压力损失，确定管按已知的热媒流量和压力损失，确定管道的直径，道的直径， v2按已知热媒流量和管道直径，计算管道按已知热媒流量和管道直径，计算管道的压力损失，的压力损失， v3按已知管道直径和允许压力损失，计算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。或校核管道中的流量。v根据热水网路水力计算成果，不仅能根据热水网路水力计算成果，不仅能确确定网路各管段的

2、管径定网路各管段的管径，而且还可，而且还可确定网确定网路循环水泵的流量和扬程路循环水泵的流量和扬程。 v在网路水力计算基础上绘出水压图，可在网路水力计算基础上绘出水压图，可以确定管网与用户的连接方式，选择网以确定管网与用户的连接方式，选择网路和用户的自控措施，还可进一步对网路和用户的自控措施，还可进一步对网路工况，亦即对网路热媒的流量和压力路工况，亦即对网路热媒的流量和压力状况进行分析，从而掌握网路中热媒流状况进行分析，从而掌握网路中热媒流动的变化规律。动的变化规律。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二节第二节 热水网路水力计算方法和例题热水网路水力计算方法和例

3、题第三节水压图的基本概念第三节水压图的基本概念第四节第四节 热水网路的水压图热水网路的水压图第五节第五节 补给水泵定压方式补给水泵定压方式第六节第六节 其他定压方式其他定压方式第七节第七节 中继加压泵站中继加压泵站第一节第一节 热水网路水力计算的基本功能热水网路水力计算的基本功能第一节第一节 热水网路水力计算的基本公热水网路水力计算的基本公式式v第四章第一节所阐述的室内热水供暖系统第四章第一节所阐述的室内热水供暖系统管路水力计算的基本原理，对热水网路是管路水力计算的基本原理，对热水网路是完全适用的。完全适用的。 2856.25 10GRdv如前所述，热水网路的水流速常大于如前所述，热水网路的水

4、流速常大于0.5m/s，它的流动状况大多处于阻力平方，它的流动状况大多处于阻力平方区。并且绝大多数都是区。并且绝大多数都是40mmv采用希弗林松推荐的公式采用希弗林松推荐的公式0.250.11dK230.255.250.04780.3810.190.252.6250.1256.88 100.387()()12.06tttGRKdKGdRRdGKv可以根据查表来计算相关的数值，附录可以根据查表来计算相关的数值，附录9-1v 水力计算图表是在一定的管壁粗糙度和一定的热媒密水力计算图表是在一定的管壁粗糙度和一定的热媒密度下编制而成的，如果使用条件与制表条件不符时，度下编制而成的，如果使用条件与制表条

5、件不符时，应对流速、管径、比摩阻进行相应的修正。应对流速、管径、比摩阻进行相应的修正。v （1）管道的实际当量绝对粗糙度与制表的绝对粗糙度管道的实际当量绝对粗糙度与制表的绝对粗糙度不符，应对比摩阻进行修正不符，应对比摩阻进行修正。v 式中式中 、 按附录按附录9-1查出的比摩阻和规定的查出的比摩阻和规定的 值（值（表中表中 =0.5mm），），mm；0.25shshbbbKRRmRKbRbKbKbK表9-3 值修正系数 和 值 shKshRmKm 水力计算时采用的实际当量绝对粗糙度，mm； 相应情况下的实际比摩阻，Pa/m；修正系数。v （2）如果热媒的实际密度与制表的密度不同，但质量流如果热

6、媒的实际密度与制表的密度不同，但质量流量相同，则应对表中查出的速度和比摩阻进行修正。量相同，则应对表中查出的速度和比摩阻进行修正。 v 、 、 附录附录9-1中采用的热媒密度中采用的热媒密度(kg/m3)和在表中和在表中查出的比摩阻查出的比摩阻(Pa/m)和流速和流速(m/s)值；值；v 水力计算中热媒的实际密度，水力计算中热媒的实际密度，kg/m3； v 、 相应于实际相应于实际 条件下的实际比摩阻条件下的实际比摩阻(Pa/m)和流速和流速(m/s)值。值。bshbshbshbshRRbbRbshshRshshv （3）如欲保持表中的质量流量和比摩阻不变，而热媒密如欲保持表中的质量流量和比摩

7、阻不变，而热媒密度不是而是时，则应对管径进行修正。度不是而是时，则应对管径进行修正。 v 根据水力计算表的根据水力计算表的 条件下查出的管径值，条件下查出的管径值，m；v 实际密度实际密度 条件下的管径值，条件下的管径值，m。 v 在热水管网的水力计算中，由于水的密度随温度变化很在热水管网的水力计算中，由于水的密度随温度变化很小，实际温度与编制图表时的温度值偏差不大时，可以小，实际温度与编制图表时的温度值偏差不大时，可以不必考虑密度不同时的修正。但在蒸汽管网和余压凝结不必考虑密度不同时的修正。但在蒸汽管网和余压凝结水管网中，流体在管中流动，沿程密度变化很大，需按水管网中，流体在管中流动，沿程密

8、度变化很大，需按上述公式进行不同密度的修正计算。上述公式进行不同密度的修正计算。 0.19bshbshddbdbshdshv更为方便的方法是直接按照公式来确定更为方便的方法是直接按照公式来确定v利用计算机来编写简单程序利用计算机来编写简单程序v对于局部阻力的计算，经常采用当量长度法，即将局部阻力损失折合成相当的沿程损失。v附录9-2给出了局部阻力系数和K0.5mm时候的局部阻力当量长度值。1.250.259.1dddlKv一般来说，管网的设计常常采用估算法进行估算。当量长度可以按照实际长度的百分数来计算：v 见附录9-3djllj第二节第二节 热水网路水力计算方法和例题热水网路水力计算方法和例

9、题v在进行热水网路水力计算之前，通常应有在进行热水网路水力计算之前，通常应有下列已知资料。下列已知资料。v网路的平面布置图网路的平面布置图(平面图上应标明管道所平面图上应标明管道所有的附件和配件有的附件和配件)，v热用户热负荷的大小，热用户热负荷的大小，v热源的位置以及热媒的计算温度等。热源的位置以及热媒的计算温度等。v热水网路水力计算的方法及步骤如下。热水网路水力计算的方法及步骤如下。v 1 1确定热水网路中各个管段的计算流量确定热水网路中各个管段的计算流量v管段的计算流量就是该管段所负担的各个用户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的计算流量之和

10、，以此计算流量确定管段的管径和压力损失。径和压力损失。 v对只有供暖热负荷的热水供暖系统，用户的计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算流量可用下式确定 v t/h1212()()nnnQQGAc1212()()nnnQQGAct/hv在按式在按式(9-14)确定计算管段的总设计流量确定计算管段的总设计流量时，由于整个系统的所有热水供应用户时，由于整个系统的所有热水供应用户不可能同时使用，用户越多，热水供应不可能同时使用，用户越多，热水供应的全天最大小时用水量越接近于全天的的全天最大小时用水量越接近于全天的平均小时用水量。因此：平均小时用水量。因此：v对热水网路的干线。式

11、对热水网路的干线。式(9-14)的热水供应的热水供应设计热负荷设计热负荷Qr可按热水供应的平均小时可按热水供应的平均小时热负荷热负荷Qrp计算，计算，v对热水网路的支线，当用户有储水箱时，对热水网路的支线，当用户有储水箱时，按平均小时热负荷按平均小时热负荷Qrp计算，对无储水计算，对无储水箱的用户，按最大小时热负荷箱的用户，按最大小时热负荷Qrmax计计算算。v对具有多种热用户的闭式热水供热系统，当供对具有多种热用户的闭式热水供热系统，当供热调节不按供暖热负荷进行质调节，而采用其热调节不按供暖热负荷进行质调节，而采用其它调节方式它调节方式-如在间接连接供暖系统中采用如在间接连接供暖系统中采用质

12、量质量-流量调节，或采用分阶段改变流量的质流量调节，或采用分阶段改变流量的质调节，或采用两级串联或混联闭式系统时，热调节，或采用两级串联或混联闭式系统时，热水网路计算管段的总设计流量，应首先绘制供水网路计算管段的总设计流量，应首先绘制供热综合调节曲线，将各种热负荷的网路水流量热综合调节曲线，将各种热负荷的网路水流量曲线相叠加，得出某一室外温度曲线相叠加，得出某一室外温度tw下的最大流下的最大流量值，以此作为计算管段的总设计流量量值，以此作为计算管段的总设计流量 2确定热水网路的主干线及其沿程比摩阻确定热水网路的主干线及其沿程比摩阻 v热水网路水力计算是从主干线开始计算。热水网路水力计算是从主干

13、线开始计算。网路中平均比摩阻最小的一条管线，称为网路中平均比摩阻最小的一条管线，称为主干线主干线。在一般情况下，热水网路备用户。在一般情况下，热水网路备用户要求预留的作用压差是基本相等的，所以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通常从热源到最远用户的管线是主干线。 v根据根据热网规范热网规范，在一般的情况下，在一般的情况下，热水网路主干线的设计平均比摩阻，热水网路主干线的设计平均比摩阻，可可取取3070Pam进行计算。进行计算。v热网规范热网规范建议的数值，主要是根据建议的数值，主要是根据多年来采用直接连接的热水网路系统而多年来采用直接连接的热水网路系统而规定

14、的对于采用间接连接的热水网路规定的对于采用间接连接的热水网路系统，根据北欧国家的设计与运行经验，系统，根据北欧国家的设计与运行经验，采用主干线的平均比摩阻值比上述规定采用主干线的平均比摩阻值比上述规定的值高，有达到的值高，有达到100Pam的。间接连的。间接连接的热网主干线的合理平均比摩阻值，接的热网主干线的合理平均比摩阻值，有待通过技术经济分析和运行经验进一有待通过技术经济分析和运行经验进一步确定。步确定。 3确定管径和比摩阻确定管径和比摩阻v根据网路主干线各管段的计算流根据网路主干线各管段的计算流量和初步选用的平均比摩阻量和初步选用的平均比摩阻R值利值利用附录用附录9-1的水力计算表，确定

15、主的水力计算表，确定主干线各管段的标准管径和相应的实干线各管段的标准管径和相应的实际比摩阻。际比摩阻。 或者或者利用公式进行计利用公式进行计算算.4.确定沿程阻力和局部阻力确定沿程阻力和局部阻力v根据选用的标准管径和管段中局部阻根据选用的标准管径和管段中局部阻力的形式，查附录力的形式，查附录92，确定备管段，确定备管段局部阻力的当量长度局部阻力的当量长度ld的总和，以及管的总和，以及管段的折算长度段的折算长度lzh。或者。或者利用概算指标利用概算指标计算局部阻力计算局部阻力 v 5根据管段的折算长度根据管段的折算长度lzh以及由附以及由附录录91查到的比摩阻（或计算出来），查到的比摩阻（或计算

16、出来），利用式利用式(911)，计算主干线各管段的，计算主干线各管段的总压降。总压降。v6主干线水力计算完成后，便可进行热水网主干线水力计算完成后，便可进行热水网路支干线，支线等水力计算。应按支干线、支路支干线，支线等水力计算。应按支干线、支线的资用压力确定其管径，但线的资用压力确定其管径，但热水流速不应大热水流速不应大于于3.5m/s，同时比摩阻不应火于，同时比摩阻不应火于300Pa/m(见见热网规范热网规范规定规定)。规范中采用了两个控制指。规范中采用了两个控制指标，标，实质上是对管径实质上是对管径DN400mm的管道，控制的管道，控制其流速不得超过其流速不得超过3.5m/s(尚未达到尚未

17、达到300Pam)，而对管径而对管径DN400mm的管道，控制其比摩阻不的管道，控制其比摩阻不得超过得超过300Pa/m(如对如对DN50的管子，当月的管子，当月=300Pa/m时，流速仅约为时，流速仅约为0.9m/s)。 v为消除剩余压头，通为消除剩余压头，通常在用户引入口或热常在用户引入口或热力站处安装力站处安装调压板调压板、调压阀门或流量调节调压阀门或流量调节器。器。 v用于热水网路的调压用于热水网路的调压板，一般用不锈钢或板，一般用不锈钢或铅合金制成。不锈钢铅合金制成。不锈钢制的调压板的厚度，制的调压板的厚度，一般为一般为23mm。调。调压板通常安装在供水压板通常安装在供水管上，也可装

18、在回水管上，也可装在回水管上。这取决于热水管上。这取决于热水网路的水压图状况。网路的水压图状况。 v调压板的孔径较小时，易于堵塞，而且调压板调压板的孔径较小时，易于堵塞，而且调压板不能随意调节。近年来，国内一些厂家和科研不能随意调节。近年来，国内一些厂家和科研单位生产手动式调节阀门，运行效果较好。单位生产手动式调节阀门，运行效果较好。手手动调节阀动调节阀门阀杆的启升程度，能调节要求消除门阀杆的启升程度，能调节要求消除的剩余压头值，并对流量进行控制。此外，装的剩余压头值，并对流量进行控制。此外，装设自控型的流量调节器，自动消除剩余压头，设自控型的流量调节器，自动消除剩余压头，保证用户流量的装置，

19、目前在国内也开始得到保证用户流量的装置，目前在国内也开始得到应用应用 v 例例9-1 某工厂热水供热管网平面布置如某工厂热水供热管网平面布置如图图9-1所示。所示。管网中各管段长度、阀门的位置、方形补偿器的个数管网中各管段长度、阀门的位置、方形补偿器的个数均已标注在图中。已知管网设计供、回水温度均已标注在图中。已知管网设计供、回水温度 =130， =70。用户。用户E、F、D的设计热负荷的设计热负荷 分别分别为为1200kW、1000kW、1300kW。各热用户内部的阻。各热用户内部的阻力损失为力损失为 =50kPa。试进行该热水管网的水力计算。试进行该热水管网的水力计算。gthtQp某工厂热

20、水供热管网平面布置图某工厂热水供热管网平面布置图v 解解 ：(1)确定各用户和管网各管段的计算流量确定各用户和管网各管段的计算流量 热用户热用户E，由式，由式(9-27)得得 用同样的方法确定热用户用同样的方法确定热用户F、D的计算流量分别为：的计算流量分别为： =14.33t/h， =18.63t/h。3.63.6 120017.20()4.187 (13070)EEghQGc tt(t/h) FGDG水力计算表水力计算表 v(2)确定管网主干线并计算确定管网主干线并计算 因为各热用户内部的阻力损失相等，各热用户入口要求的压力因为各热用户内部的阻力损失相等，各热用户入口要求的压力差均为差均为

21、50kPa，所以从热源到最远用户，所以从热源到最远用户D的管线为主干线。管网的管线为主干线。管网各管段编号及阀门、补偿器设置见图。各管段编号及阀门、补偿器设置见图。 首先，取主干线的平均比摩阻在首先，取主干线的平均比摩阻在 =3070Pa/m范围内，确定范围内，确定主干线各管段的管径。主干线各管段的管径。 如管段如管段AB，计算流量，计算流量 =14.33+17.20+18.63=50.16(t/h)，根据，根据管段管段AB的计算流量和的计算流量和 值的范围，查附录值的范围，查附录9-1可确定管段可确定管段AB的的管径和相应的比摩阻值管径和相应的比摩阻值 以及流速以及流速 得：得： d=150

22、mm， =58.19 Pa/m， =0.82 m/s 管段管段AB中局部阻力的当量长度，可由附录中局部阻力的当量长度，可由附录9-2查得：查得： 闸阀闸阀 12.24=2.24(m) 方形补偿器方形补偿器 415.4=61.6(m) 局部阻力当量长度之和局部阻力当量长度之和 =2.24+61.6=63.84(m)pjRGpjRRRdL 管段管段AB的折算长度的折算长度 =230+63.84=293.84m 管段管段AB的压力损失的压力损失 =58.19293.84=17098.55(Pa) 用相同的方法计算用相同的方法计算BC段和段和CD段，计算结果列于段，计算结果列于表表9-4中。中。 管段

23、管段BC的局部阻力当量长度值如下：的局部阻力当量长度值如下： 管段管段BC DN =125mm 直流三通直流三通 14.4=4.4m 异径接头异径接头 10.44=0.44m 方形补偿器方形补偿器 312.5=37.5m 总当量长度总当量长度 =42.34m 管段管段CD的局部阻力当量长度的局部阻力当量长度 =44.48m，过程略。，过程略。 通过计算可知，主干线的总压力损失为通过计算可知，主干线的总压力损失为 = + + =17098.55+13362.53+16834.89=47295.97(Pa)zhLzhpRL dLADpABpBCpCDpdLv (3)各分支线的计算各分支线的计算 分

24、支线分支线BE与主干线与主干线BD并联，依据节点平衡原理，管段并联，依据节点平衡原理，管段BE的资用的资用压差为压差为 = + =13362.53+16834.89=30197.42 Pa 局部损失与沿程损失的估算比值局部损失与沿程损失的估算比值 =0.6（见附录（见附录9-3），则管线平），则管线平均比摩阻大致可控制为均比摩阻大致可控制为 根据根据 和和 =17.20 t/h，由，由附录附录9-1查得查得 = 80mm， =168.68Pa/m， =0.95 m/s管段管段BE中局部阻力的当量长度中局部阻力的当量长度 ，由，由附录附录9-2查得查得:,Z BEpBCpCDpj,30197.4

25、2(1)85 (1 0.6)Z BEpjBEjpRL=222.04 Pa/m pjRBEGBEdBERBEdL(3)各分支线的计算 分支线BE与主干线BD并联，依据节点平衡原理，管段BE的资用压差为 = + =13362.53+16834.89=30197.42 Pa 局部损失与沿程损失的估算比值 =0.6（见附录9-3），则管线平均比摩阻大致可控制为 根据 和 =17.20 t/h，由附录9-1查得 = 80mm， =168.68Pa/m， =0.95 m/s管段BE中局部阻力的当量长度 ，由附录9-2查得:,Z BEpBCpCDp,30197.42(1)85 (1 0.6)Z BEpjBE

26、jpRL=222.04 Pa/m jpjRBEGBEdBERBEdL 分流三通 13.82=3.82m 方形补偿器 27.9=15.8m 闸阀 21.28=2.56m 总当量长度 =22.18m 管段BE的折算长度 =85+22.18=107.18m 管段BE的压力损失 =168.68107.18=18079.12(Pa) 剩余压差 = =30197.4218079.12=12118.3 (Pa)，剩余压力过大，可在用户入口处安装调压板、调压阀门等进行调节。 用同样的方法计算管段CF ，计算结果见表9-4。dLzhLBEzhpRLp,Z BEpBEp第三节第三节 水压图的基本概念水压图的基本概

27、念v通过室内热水供暖系统和热水网路水力计通过室内热水供暖系统和热水网路水力计算的阐述，可以看出：水力计算只能确定算的阐述，可以看出：水力计算只能确定热水管道中各管段的压力损失热水管道中各管段的压力损失(压差压差)值，但值，但不能确定热水管道上各点的压力不能确定热水管道上各点的压力(压头压头)值。值。通过绘制水压图的方法，可以清晰地表示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出热水管路中各点的压力。v流体力学中的伯努和能量方程式是绘制水流体力学中的伯努和能量方程式是绘制水压图的理论基础。压图的理论基础。v式中 断面1、2处管中心至基准面00的垂直距离，m； v 断面1、2处的压

28、强，Pa；v 断面1、2处的断面平均流速，m/s；v 水的密度，Kg/m3；v 重力加速度，m/s2；v 断面1、2间的水头损失，mH2O；v 断面1、2处的动能修正系数，取 21222222111122HgvgPZgvgPZ21ZZ 、21PP、21vv、g21H21、（式10-1） 。0 . 121v设有一机械循环热水供设有一机械循环热水供暖系统暖系统(图图9-4)，膨胀水，膨胀水箱箱1连接在循环水泵连接在循环水泵2进进口侧口侧O点处。如设其基准点处。如设其基准面为面为O一一O，并以，并以纵坐标纵坐标代表供暖系统的高度和代表供暖系统的高度和测压管水头的高度，横测压管水头的高度，横坐标代表供

29、暖系统水平坐标代表供暖系统水平干线的管路计算长度干线的管路计算长度，利用前述方法，可在此利用前述方法，可在此坐标系统内绘出供暖系坐标系统内绘出供暖系统供、回水管的水压曲统供、回水管的水压曲线和纵断面图。这个图线和纵断面图。这个图组成了室内热水供暖系组成了室内热水供暖系统的水压图统的水压图。 v设膨胀水箱的水位高度为设膨胀水箱的水位高度为j一一j。如系统中不考。如系统中不考虑漏水或加热时水膨胀的影响，即认为系统已虑漏水或加热时水膨胀的影响，即认为系统已处于稳定状况，不再发生变化，因而在循环水处于稳定状况，不再发生变化，因而在循环水泵运行时，膨胀水箱的水位是不变的。泵运行时，膨胀水箱的水位是不变的

30、。O点处点处的压头的压头(压力压力)就等于就等于Hj。(mH2O)。v当系统工作时，由于循环水泵驱动水在系统中当系统工作时，由于循环水泵驱动水在系统中循环流动，循环流动，A点的测压管水头必然高于点的测压管水头必然高于O点的点的测压管水头，其差值应为管段测压管水头，其差值应为管段OA的压力损失的压力损失值。根据系统水力计算结果或运行时的实际压值。根据系统水力计算结果或运行时的实际压力损失，同理就可确定力损失，同理就可确定B、C、D和和E各点的测各点的测压管水头高度，亦即压管水头高度，亦即B、C、D和和E各点在纵各点在纵坐标上的位置。坐标上的位置。v 如顺次连连各点的测压管水头的顶端，就可组如顺次

31、连连各点的测压管水头的顶端，就可组成热水供暖系统的水压图。其中，线成热水供暖系统的水压图。其中，线JA代表代表回水干线的水压曲线，线回水干线的水压曲线，线BCD代表供水干线代表供水干线的水压曲线。的水压曲线。系统工作时的水压曲线，称为动系统工作时的水压曲线，称为动水压曲线。水压曲线。v如以如以HAj代表动水压曲线图上代表动水压曲线图上O、A两点的测压两点的测压管水头的高度差，亦即水从管水头的高度差，亦即水从A点流到点流到O点的压点的压力损失，力损失，v同理同理 vHBA水流经立管水流经立管BA的压力损失的压力损失 vHDCB水流经供水管的压力损失；水流经供水管的压力损失； vHED从循环水泵出

32、口侧到锅炉出水管段的从循环水泵出口侧到锅炉出水管段的压力损失，压力损失，vHjE循环水泵的扬程。循环水泵的扬程。 v利用动水压曲线，可清晰地看出系统工利用动水压曲线，可清晰地看出系统工作对各点的压力大小。作对各点的压力大小。 v当系统循环水泵停止工作时，整个系统当系统循环水泵停止工作时，整个系统的水压曲线呈一条水平线。各点的测压的水压曲线呈一条水平线。各点的测压管水头都相等，其值为管水头都相等，其值为HjO。系统中。系统中A、B、C、D、E和和O点的压头分别为点的压头分别为HiA、HjB、Hjc、HJD和和HjO(mH2O)。v系统停止工作时的水压曲线，称为静水系统停止工作时的水压曲线，称为静

33、水压曲线。压曲线。 v通过上述分析可见，当膨胀水箱的安装通过上述分析可见，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运行或停运时，各点的压力都超过大气压力。这样，压力。这样，系统中不会出现负压，以系统中不会出现负压，以致引起热水汽化或吸入空气等致引起热水汽化或吸入空气等，从而保，从而保证系统可靠地运行。证系统可靠地运行。v由此可见，在机械循环热水供暖系统中，由此可见，在机械循环热水供暖

34、系统中，膨胀水箱不仅起着容纳系统水膨胀体积之膨胀水箱不仅起着容纳系统水膨胀体积之用，还起着对系统定压的作用。用，还起着对系统定压的作用。对热水供对热水供热热(暖暖)系统起定压作用的设备，称为系统起定压作用的设备，称为定压定压装置。装置。v膨胀水箱是最简单的一种定压装置。膨胀水箱是最简单的一种定压装置。v热水供热热水供热(暖暖)系统水压曲线的位置，取决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压力，取决于膨胀水箱安装高度和膨胀管与系统的

35、连接位置。与系统的连接位置。 v如将膨胀水箱连接在如将膨胀水箱连接在热水供暖系统的供水热水供暖系统的供水干管上干管上(见图见图95)，则系统的水压曲线位则系统的水压曲线位置与图置与图94不同，而不同，而成为图成为图95所示的位所示的位置。此时，整个系统置。此时，整个系统各点的压力都降低了。各点的压力都降低了。同时，如供暖系统的同时，如供暖系统的水平供水干管过长，水平供水干管过长，阻力损失较大，则有阻力损失较大，则有可能在千管上出现负可能在千管上出现负压压v由于这个原因，从安全运行角由于这个原因，从安全运行角度出发，在度出发，在机械循环热水供暖机械循环热水供暖系统系统中，应将膨胀水箱的膨胀中，应

36、将膨胀水箱的膨胀管连接在管连接在循环水泵吸入口侧的循环水泵吸入口侧的回水千管上回水千管上。v 对于自然循环热水供暖系统，由对于自然循环热水供暖系统，由于系统的循环作用压头小，水平于系统的循环作用压头小，水平供水干管的压力损失只占一部分，供水干管的压力损失只占一部分，膨胀水箱水位与水平供水干线的膨胀水箱水位与水平供水干线的标高差，往往足以克服水平供水标高差，往往足以克服水平供水千管的压力损失，不会出现负压千管的压力损失，不会出现负压现象，所以可将膨胀水箱连接在现象，所以可将膨胀水箱连接在供水千管上。供水千管上。 v利用膨胀水箱安装在用户系统的最高处来对系利用膨胀水箱安装在用户系统的最高处来对系统

37、定压的方式，称为统定压的方式，称为高位水箱定压方式高位水箱定压方式。v高位水箱定压方式的设备简单，工作安全可靠。高位水箱定压方式的设备简单，工作安全可靠。它是机械循环低温水供暖系统最常用的定压方它是机械循环低温水供暖系统最常用的定压方式。式。 v对于工厂或街区的集中供热系统，特别是采用对于工厂或街区的集中供热系统，特别是采用高温水的供热系统，高温水的供热系统，由于系统要求的压力高，由于系统要求的压力高，以及往往难以在热源或靠近热源处安装比所有以及往往难以在热源或靠近热源处安装比所有用户都高并保证高温水不汽化的膨胀水箱来对用户都高并保证高温水不汽化的膨胀水箱来对系统定压，因此往往需要采用其它的定

38、压方式。系统定压，因此往往需要采用其它的定压方式。最常用的方式是利用压头较高的补给水泵来代最常用的方式是利用压头较高的补给水泵来代替膨胀水箱定压。替膨胀水箱定压。 首页第四节第四节 热水网路的水压图热水网路的水压图v水压图的作用：水压图的作用：v在设计阶段必须对整个网路的压力状况有个整在设计阶段必须对整个网路的压力状况有个整体的考虑。因此，通过绘制热水网路的水压图，体的考虑。因此，通过绘制热水网路的水压图，用以全面地反映热网和各热用户的压力状况，用以全面地反映热网和各热用户的压力状况，并确定保证使它实现的技术措施。在运行中，并确定保证使它实现的技术措施。在运行中，通过网路的实际水压图，可以全面

39、地了解整个通过网路的实际水压图，可以全面地了解整个系统在调节过程中或出现故障时的压力状况，系统在调节过程中或出现故障时的压力状况，从而揭露关键性的矛盾和采取必要的技术措施，从而揭露关键性的矛盾和采取必要的技术措施，保正安全运行。保正安全运行。v此外，各个用户的连接方式以及整个供热系统此外，各个用户的连接方式以及整个供热系统的自控调节装置，都要根据网路的压力分布或的自控调节装置，都要根据网路的压力分布或其波动情况来选定，即需要以水压图作为这些其波动情况来选定，即需要以水压图作为这些工作的决策依据。工作的决策依据。 一、热水网路压力状况的基本技术要求一、热水网路压力状况的基本技术要求 v热水供热系

40、统在运行或停止运行时，系统内热媒热水供热系统在运行或停止运行时，系统内热媒的压力必须满足下列的压力必须满足下列基本技术要求基本技术要求：v1.不超压不超压v2.不倒空不倒空v3.不汽化不汽化v4.网路回水管内任何一点的压力，都应比大气压网路回水管内任何一点的压力，都应比大气压力至少高出力至少高出5mH2O，以免吸入空气，以免吸入空气 v5.在热水网路的热力站或用户引入口处，供、回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水管的资用压差，应满足热力站或用户所需的作用压头用压头 二二. .绘制热水网路水压图的步骤和方法绘制热水网路水压图的步骤和方法 v根据上

41、面对水压图的基本要求，下面以一根据上面对水压图的基本要求，下面以一个连接着四个供暖热用户的高温水供热系个连接着四个供暖热用户的高温水供热系统为例，阐明绘制水压图的步骤和方法。统为例，阐明绘制水压图的步骤和方法。 v1.建立坐标轴建立坐标轴：v以网路循环水泵的中心线的高度以网路循环水泵的中心线的高度(或其它方便的或其它方便的高度高度)为基准面，在纵坐标上按一定的比例尺作为基准面，在纵坐标上按一定的比例尺作出标高的刻度出标高的刻度(如图如图9-6上的上的0-y)。沿基准面在。沿基准面在横坐标上按一定的比例尺作出距离的刻度横坐标上按一定的比例尺作出距离的刻度(如图如图9-6上的上的0-x)。v按照网

42、路上的各点和各用户从热源出口起沿管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，在路计算的距离，在o-x轴上相应点标出网路相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的连接线就是图9-6上带有阴影的线，表示沿管上带有阴影的线，表示沿管线的纵剖面线的纵剖面。 v2.选定静水压曲线的位置选定静水压曲线的位置。v静水压曲线是网路循环水泵停止工作时，网路静水压曲线是网路循环水泵停止工作时，网路上各点的测压管水头的连接线。它是一条水平上各点的测压管水头的连接线。它是一条水平的直线。的直线。v静水压曲线的高度必须满足下列的技术

43、要求。静水压曲线的高度必须满足下列的技术要求。 v (1)与热水网路直接连接的供暖用户系统内，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。的承压能力。 v (2)热水网路及与它直接连接的用户系统内，热水网路及与它直接连接的用户系统内，不会出现汽化或倒空。不会出现汽化或倒空。v3选定回水管的动水压曲线的位置。选定回水管的动水压曲线的位置。v在网路循环水泵运转时，网路回水管各点的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，称为测压管水头的连接线，称为回水管动水压曲回水管动水压曲线线。v在热水网路设计中

44、，如预先分析在选用不同在热水网路设计中，如预先分析在选用不同的主干线比摩阻情况下网路的压力状况时，的主干线比摩阻情况下网路的压力状况时，可根据给定的比摩阻值和局部阻力所占的比可根据给定的比摩阻值和局部阻力所占的比例，确定一个平均比压降例，确定一个平均比压降(每米管长的沿程每米管长的沿程损失和局部损失之和损失和局部损失之和)，亦即确定回水管动，亦即确定回水管动水压的坡度，初步绘制回水管动水压线。水压的坡度，初步绘制回水管动水压线。v如已知热水网路水力计算结果，则可按各管如已知热水网路水力计算结果，则可按各管段的实际压力损失，确定回水管动水压线。段的实际压力损失，确定回水管动水压线。v回水管的动水

45、压线的位置，应满足下列要回水管的动水压线的位置，应满足下列要求。求。 v1.回水管动水压曲线应保证所有直接连接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的用户系统不倒空和网路上任何一点的压力不应低于力不应低于50kPa(5mH2O)的要求。这是的要求。这是控制回水管动水压曲线最低位置的要求。控制回水管动水压曲线最低位置的要求。v2.认为用户系统底层散热器所承受的压力认为用户系统底层散热器所承受的压力就是热网回水管在用户引入口的出口处的就是热网回水管在用户引入口的出口处的压力压力 v4选定供水管动水压曲线的位置：选定供水管动水压曲线的位置：v 在网路循环水泵运转时，网

46、路供水管内各点的测压管在网路循环水泵运转时，网路供水管内各点的测压管水头连接线，称为水头连接线，称为供水管动水压曲线供水管动水压曲线。v 同理，供水管动水压曲线沿着水流方向逐渐下降，它同理，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。在每米管长上降低的高度反映了供水管的比压降值。 v 供水管动水压曲线的位置，应满足下列要求。供水管动水压曲线的位置，应满足下列要求。 v (1)网路供水干管以及与网路直接连接的用户系统的供网路供水干管以及与网路直接连接的用户系统的供水管中，任何一点都不应出现汽化。水管中，任何一点都不应出现汽化。 v (2)在网路上任何一处

47、用户引入口或热力站的供、回水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，应能满足用户引入口或热力站所管之间的资用压差，应能满足用户引入口或热力站所要求的循环压力。要求的循环压力。 v 这两个要求实质上就是限制着供水管动水压线的最低这两个要求实质上就是限制着供水管动水压线的最低位置位置 三、用户系统的压力状况和与热网三、用户系统的压力状况和与热网连接方式的确定连接方式的确定 v当热水网路水压图的水压线位置确定后，当热水网路水压图的水压线位置确定后，就可以确定用户系统与网路的连接方式及就可以确定用户系统与网路的连接方式及其压力状况。其压力状况。 v用户系统用户系统1：v它是一个低

48、温水供暖的热用户它是一个低温水供暖的热用户(外网外网110水水经与回水混合后再进入用户系统经与回水混合后再进入用户系统)。从水压图。从水压图可见，在网路循环水泵停运时，静水压线对可见，在网路循环水泵停运时，静水压线对用户用户1满足不汽化和不倒空的技术要求。满足不汽化和不倒空的技术要求。v1)不会出现汽化。在用户系统不会出现汽化。在用户系统1，110高温高温水可能达到的最高点，在标高水可能达到的最高点，在标高+2m处。该点处。该点压力，超过该点水温下的汽化压力。压力，超过该点水温下的汽化压力。 v(2)不会出现倒空。用户系统的充水高度仅在不会出现倒空。用户系统的充水高度仅在标高标高19m处，低于

49、静水压线。处，低于静水压线。v设用户设用户1的资用压头的资用压头H1=10mH2O，而，而用户系统用户系统1的压力损的压力损失只有失只有1mH2O。在此。在此情况下，可以考虑采情况下，可以考虑采用水喷射器的连接方用水喷射器的连接方式。式。 v这种形式比较适用于这种形式比较适用于单个建筑。单个建筑。v如假设用户系统如假设用户系统1的压的压力损失较大，假设力损失较大，假设Hj=3mH20，网路供、，网路供、回水的资用压差，不回水的资用压差，不足以保证水喷射器使足以保证水喷射器使水混合后提供足够的水混合后提供足够的作用压头，此时就要作用压头，此时就要采用混合水泵的连接采用混合水泵的连接方式。方式。v

50、这种方式可用于多个这种方式可用于多个建筑。建筑。v用户系统用户系统2：v它是一个高层建筑它是一个高层建筑的低温水供暖的热的低温水供暖的热用户。前已分析，用户。前已分析，为使作用在其它用为使作用在其它用户的散热器的压力户的散热器的压力不超过允许压力，不超过允许压力，对用户对用户2采用间接采用间接连接。连接。 v在本例中，用户系统在本例中，用户系统2与热网连接处供、回与热网连接处供、回水的压差为水的压差为10mH2O。如水。如水-水换热器的设水换热器的设计压力损失计压力损失4mH2O，此时只需将进入用户，此时只需将进入用户2的供水管用阀门节流，使阀门后的水压线的供水管用阀门节流，使阀门后的水压线标

51、高下降到标高下降到39m处，即可满足设计工况的处，即可满足设计工况的要求。供暖用户系统的水压图示意图也在要求。供暖用户系统的水压图示意图也在图图97(c)示出。示出。v在本例给定的水压在本例给定的水压图条件下，如在设图条件下，如在设计或运行上采取一计或运行上采取一些措施，用户些措施，用户2也可也可考虑与网路直接连考虑与网路直接连接。接。v在设计用户入口时，在设计用户入口时，在用户在用户2的回水管上的回水管上安装一个安装一个“阀前阀前”压力调节阀，在供压力调节阀，在供水管上安装止回阀。水管上安装止回阀。 v当回水管的压力作用在阀当回水管的压力作用在阀瓣上的力超过弹簧的平衡瓣上的力超过弹簧的平衡拉

52、力时，阀孔才能开启。拉力时，阀孔才能开启。弹簧的选用拉力要大干局弹簧的选用拉力要大干局部系统静压力部系统静压力35mH2O。因此，保证用户系统不会因此，保证用户系统不会出现倒空。当网路循环水出现倒空。当网路循环水泵停止运行时，弹簧的平泵停止运行时，弹簧的平衡拉力超过用户系统的水衡拉力超过用户系统的水静压力，就将阀瓣拉下，静压力，就将阀瓣拉下，阀孔关闭，它与安装在供阀孔关闭，它与安装在供水管上的止回阀一起将用水管上的止回阀一起将用户系统户系统2与网路截断与网路截断 v用户系统用户系统3。v它位于地势最低点。在循环水泵停它位于地势最低点。在循环水泵停止工作时，静水压线止工作时，静水压线jj的位置不

53、的位置不会使底层散热器压坏。底层散热器会使底层散热器压坏。底层散热器承受的压力为承受的压力为23-(-7)30mH2O。但在运行工况时，用户系统但在运行工况时，用户系统3处的处的回水管压力为回水管压力为35-(-7)=42mH2O，超过了一般铸铁散热器所允许承受超过了一般铸铁散热器所允许承受的压力。的压力。v为此，用户系统为此，用户系统3入口入口的供水管要节流。如的供水管要节流。如在本例中，从安全角在本例中，从安全角度出发，进入用户系度出发，进入用户系统统3供水管的测压管水供水管的测压管水头要下降到标高头要下降到标高33m处。处。这么一来，用户系统这么一来，用户系统的作用压头不但不足，的作用压

54、头不但不足，反而成为负值了。因反而成为负值了。因此要在用户入口的回此要在用户入口的回水管上安装水泵，抽水管上安装水泵，抽引用户系统的回水，引用户系统的回水，压入外网去。压入外网去。 v用户系统回水泵加压的连接方式，主要用在网用户系统回水泵加压的连接方式，主要用在网路提供用户或热力站的资用压头，小于用户或路提供用户或热力站的资用压头，小于用户或热力站所要求的压力损失的场合。这种情况常热力站所要求的压力损失的场合。这种情况常出现在热水网路末端的一些用户或热力站上。出现在热水网路末端的一些用户或热力站上。因为当热水网路上连接的用户热负荷超过设计因为当热水网路上连接的用户热负荷超过设计负荷，或网路没有

55、很好地进行初调节时，末端负荷，或网路没有很好地进行初调节时，末端一些用户或热力站很容易出现作用压头不足的一些用户或热力站很容易出现作用压头不足的情况。此外，当利用热水网路再向一些用户供情况。此外，当利用热水网路再向一些用户供暖时暖时(例如工厂的回水再向生活区供暖，这种例如工厂的回水再向生活区供暖，这种方式也称为方式也称为“回水供暖回水供暖”)，也多需用回水泵，也多需用回水泵加压的方式。加压的方式。v在实践中，利用用户或热力站的回水泵加压的在实践中，利用用户或热力站的回水泵加压的方式，往往由于选择水泵的流量或扬程过大，方式，往往由于选择水泵的流量或扬程过大，影响邻近热用户的供热工况，形成网路的水

56、力影响邻近热用户的供热工况，形成网路的水力失调失调(见第十章所述见第十章所述)。因而需要慎重考虑和正因而需要慎重考虑和正确选择回水加压泵的流量和扬程。确选择回水加压泵的流量和扬程。 v用户系统用户系统4。它是一个。它是一个高温水供暖的用户。高温水供暖的用户。网路提供用户的资用网路提供用户的资用压头如大于用户所需，压头如大于用户所需，则只要在用户则只要在用户4入口的入口的供水管上节流，使进供水管上节流，使进入用户的供水管测压入用户的供水管测压管水头标高降到管水头标高降到35+5=40m处，就可处，就可满足对水压图的一切满足对水压图的一切要求，达到正常运行。要求，达到正常运行。四、热水网路循环水泵

57、的选择四、热水网路循环水泵的选择v 网路循环水泵流量的确定。对具有多种热网路循环水泵流量的确定。对具有多种热用户的闭式热水供热系统，原则上应首先用户的闭式热水供热系统，原则上应首先绘制供热综合调节曲线，将各种热负荷的绘制供热综合调节曲线，将各种热负荷的网路总水流量曲线相叠加，得出相应某一网路总水流量曲线相叠加，得出相应某一室外温度下的网路最大设计流量值，作为室外温度下的网路最大设计流量值，作为选择的依据。选择的依据。 v对目前常见的只有单一供暖热负荷，或采对目前常见的只有单一供暖热负荷，或采用集中质调节的具有多种热用户的并联闭用集中质调节的具有多种热用户的并联闭式热水供热系统，网路的总最大设计

58、流量，式热水供热系统，网路的总最大设计流量，亦即网路循环水泵的流量，亦即网路循环水泵的流量， v选择循环水泵时，应注意：选择循环水泵时，应注意：v1循环水泵的流量一扬程特性曲线循环水泵的流量一扬程特性曲线(GH线线)，在水泵工作点附近应比较平缓，以便当网路水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。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，宜选用单级一般单级水泵特性曲线比较平缓，宜选用单级水泵作为循环水泵用。水泵作为循环水泵用。 v2循环水泵的承压、耐温能力应与热网的设计循环水泵的承压、耐温能力应与热网的设计参数相适应。循环

59、水泵多安装在热网回水管上。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，一般不应低于循环水泵允许的工作温度，一般不应低于80。如安装在热网供水管上，则必需采用耐高温的如安装在热网供水管上，则必需采用耐高温的R型热水循环水泵。型热水循环水泵。 v3循环水泵的工作点应在水泵高效工作范围内。循环水泵的工作点应在水泵高效工作范围内。v 4循环水泵的台数的确定与热水供热系统所采用的供循环水泵的台数的确定与热水供热系统所采用的供热调节方式有关。热调节方式有关。v 循环水泵的台数不得少于循环水泵的台数不得少于2台，其中一台备用。当四台台，其中一台备用。当四台或四台以上水泵并联运行时，可不

60、设置备用水泵。或四台以上水泵并联运行时，可不设置备用水泵。v 系统采用中央质调节时，宜选用相同的水泵型号并联系统采用中央质调节时，宜选用相同的水泵型号并联工作。工作。 v 当热水供热系统采用分阶段改变流量的质调节时各当热水供热系统采用分阶段改变流量的质调节时各阶段的流量和扬程不同。为更多地节约电能，宜选用阶段的流量和扬程不同。为更多地节约电能，宜选用扬程和流量不等的泵组。扬程和流量不等的泵组。 v 对具有热水供应热负荷的热水供热系统，在非供暖期对具有热水供应热负荷的热水供热系统，在非供暖期间网路流量大大小于供暖期流量可考虑增设专为供间网路流量大大小于供暖期流量可考虑增设专为供应热水供应热负荷用