室内热水供暖系统的水力计算方法和要求

1、室内热水供暖系统的水力计算方法和要求 contents4.1 热水供暖系统管路水力计算的基本原理4.2 重力循环双管热水供暖系统水力计算方法和例题4.3 机械循环单管热水供暖系统水力计算方法和例题 4.4 分户采暖热水供暖系统管路的水力计算原则与方法 大纲要求掌握自然循环、机械循环系统水力计算的基本公式、方法和例题；掌握分户采暖热水供暖系统的水力计算原则和方法。重点与难点：传统机械循热水供暖系统和分户采暖热水供暖系统的水力计算和各环路的平衡。 4.1 热水供暖系统管路水力计算的基本原理 R比摩阻，Pa/m 管段总局部阻力系数 一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式 局部阻力损失Notice:

2、三通、四通的局部阻力系数，列入流量较小的管段上。乙字弯括弯局部阻力损失达西公式：管段摩擦阻力系数 管壁当量绝对粗糙度 室内热水供暖系统管路 K=0.2 mm；室外热网 K=0.5 mm 比摩阻R1）层流（Re2320） a）水力光滑区布拉休斯公式 b）过渡区洛巴耶夫公式 （室内管路） c）阻力平方区尼古拉兹公式 （室外管网） 管路水力计算表的编制依据 二、当量阻力法和当量长度法 沿程损失局部损失当量阻力法当量长度法用于有标准连接图式的系统 用于室外热网 当量阻力法当量局部阻力系数 管段折算局部阻力系数 ，管段折算长度 当量长度法三、管路阻力数 知识回顾 s为管段的阻力特性数（阻力数），表示管段

3、流过单位流量时的压力损失。 管段阻力数(continue)1.串联管段abS1S2S3G1=G2=G3管段阻力数(continue)2.并联管段S1abS2S3 由 ， ， ，得设通导数四、室内热水供暖系统管路水力计算数学模型 基尔霍夫流量定律基尔霍夫压降定律GG1G21S1G1S2G2数学模型的建立 Case 1：G、P d Case 2：G、d P Case 3：d 、P G 设计计算校核循环水泵扬程 校核管段流量 五、室内热水供暖系统管路水力计算的主要任务和方法 相关基本知识点 1.从系统最不利环路开始计算。 2.最不利环路的平均比摩阻4.PGR实际的R,v,d水力计算表3.经济比摩阻；

4、传统采暖方式 60-120 Pa/m 5.系统循环作用压力=热水供暖系统总计算压力损失 6.系统阻力1)新建热源由Rpj和管网平衡确定 2)既有热源由资用压头和管网平衡确定 RvdP泵耗增加环路不易平衡 投资供暖系统各并联环路之间计算压力损失允许差值： 系统形式允许差值 (%)系统形式允许差值 (%)双管同程式15单管同程式10双管异程式25单管异程式15六、室内热水供暖系统并联环路压力损失 不平衡率和流速限制 室内热水供暖系统水的最大允许流速：民用建筑 1.5 m/s生产厂房的辅助建筑物 2 m/s生产厂房 3 m/s contents4.1 热水供暖系统管路水力计算的基本原理4.2 重力循

5、环双管热水供暖系统水力计算方法和例题4.3 机械循环单管热水供暖系统水力计算方法和例题 4.4 分户采暖热水供暖系统管路的水力计算原则与方法 4.2 重力循环双管热水供暖系统水力计算95/70；层高3m；锅炉中心距底层散热器中心3m计算步骤 1.确定最不利环路。 在轴侧图上给立管和管段编号，并注明各管段的热负荷和管长2.计算最不利环路I1。 1）求通过I1的作用压力2）求平均比摩阻3）求各管段流量 kg/h计算步骤(continue) 4）由G、Rpj，查水力计算表，得各管段的d，R，vEx. 管段2 kg/h 用内插法算得R=3.39 Pa/m，v=0.08 m/s 计算步骤(continu

6、e) 5）计算各管段沿程阻力损失6）计算各管段局部阻力损失Ex. 管段115007）计算环路总压力损失3.计算I2环路。 1）求通过I2的作用压力2）求通过I2环路的管径管段16、15与14、1并联，由节点压力平衡得a)求Rpj211615141116211616、1514、11336b)确定管段15、16的d，R，v3）求通过底层与第二层并联环路的压降不平衡率在允许范围之内。4.计算I3环路。 管段15、17、18与13、14、1并联不平衡率x13超过15%，但管段17，18已选用最小管径，剩余压力用第三层散热器支管的阀门消除。2116161131817181514132113，161513

7、1817，1513，145.确定通过立管II各层环路各管段的管径。 1）计算通过II1的作用压力，选取管径，进行阻力计算。2）由节点压力平衡原理，计算II2及II3。6.依次计算其它立管。 管段19-23与12-14、1、2并联，由节点压力平衡可得：计算思路总结重力双管 1.确定最不利环路。 2.计算最不利环路I1。 3.计算I2环路，并考察I2与I1的不平衡率。(for垂直失调) 4.同理完成I3 In环路的计算。5.同理，由一层至三层计算立管II，并考察各层的不平衡 率以及立管II与立管I的不平衡率。 (for水平失调) 计算方法总结(continue) 对某一环路的计算步骤 1）求管段流

8、量(kg/h)。 2）求作用压力和平均比摩阻。 3）查水力计算表，得实际管径及对应的R，v。对并联管段不平衡率的计算方法 4）计算实际的压力损失。注：资用压力由并联环路节点压降相等原理计算。 contents4.1 热水供暖系统管路水力计算的基本原理4.2 重力循环双管热水供暖系统水力计算方法和例题4.3 机械循环单管热水供暖系统水力计算方法和例题 4.4 分户采暖热水供暖系统管路的水力计算原则与方法 4.3 机械循环单管热水供暖系统水力计算1.传统室内热水供暖系统的总压力损失约为多少？思考： 2.实际工程中，为何要控制最不利环路的平均比摩阻？ Rpj控制在多少？3.机械循环系统中，如何考虑水

9、在管道内和散热器内冷 却产生的重力循环作用压力？机械循环系统中，如何考虑水在散热器冷却产生的重力循环作用压力？双管系统，并联环路的水力计算，不可忽略。单管系统，建筑物各部分层数相同时，可忽略。 单管系统，建筑物各部分层数相同时，计算自然循环作用压力的差额。按设计工况下最大值的2/3 计算（约相当于采暖室外平均温度下对应的供回水温度下的作用压力值） 第i层水平环路的自然循环压力 第i层散热器(冷却中心)至加热中心的垂直距离 一、机械循环单管顺流异程系统水力计算例题95/70；层高3m；引入口外网资用压力30 kPa.单管顺流异程系统水力计算步骤1. 确定最不利环路 2. 在轴侧图上给立管和管段编

10、号，并注明各管段的热负荷和管长（按最不利环路编号）。3. 计算最不利环路各管段管径 PGR实际的R,v,d水力计算表注：引入口处外网的供回水压差较大，为使系统中各环路的压力损失 易于平衡，按推荐的经济比摩阻R确定管径。 计算步骤(continue)Ex. 管段1 kg/h R：60-120 Pa/m查教材P418附录4-1水力计算表，得DN40用内插法算出R=116.41 Pa/m，v=0.552 m/s Pa=(闸阀0.5+弯头1.0)查教材P420附录4-3得 计算步骤(continue)总压损 Pa同理计算管段2-12（教材P107表4-4） 最不利环路（管段1-12）的总压损为8633

11、 Pa，而入口处循环作用压力为30 kPa。剩余压头用阀门节流。4. 计算其它环路各管段管径 计算步骤(continue)Ex. 立管IV1）求资用压力立管与管段6、7并联，根据并联环路节点压力平衡得 P/-P/,zh=(Py+Pj)6,7-P/,zh 注：P/,zh和P/,zh分别为水在立管和的散热器中冷却时产生的重力循环作用压头。立管的资用压力为：P/=(Py+Pj)6,7+P/,zh-P/,zh=2719 Pa 计算步骤(continue)2）求Rp,j3）选管径，计算阻力损失、不平衡率 由G和求得的Rp,j，查水力计算表，确定管径DN15，查得v、R，求出立管压力损失为2941Pa。

12、与立管的不平衡率为： 在15%以内，满足要求。 计算步骤(continue)立管III与管段5-8并联，同理，其资用压力P/=(Py+Pj)5-8=2719 Pa 立管II与管段4-9并联，不平衡率25.3%，超出允许值。已选用最小管径，只能采用立管上的阀门节流。 立管I与管段3-10并联，同上，用立管阀门消除剩余压头 解决水平失调的方法 阀门调节剩余压力供回水干管采用同程式布置异程系统，采用“不等温降”法进行水力计算异程系统，采用首先计算最近立管环路的方法 由 P L Q t每个立管的温降都相等 Rd不等温降法（review） G等温降水力计算的思路不等温降法（continue）等温降水力计

13、算有何缺陷？设每根立管或每个散热器的水温降相等(预先确定流量)流量确定各立管并联环路的压力损失不可能相等不平衡率不可避免立管流量设计流量，实际室温设计室温不等温降水力计算(continue) 能否根据实际温降来设计散热器？变温降前提：各立管温降不相等思路：选定管径根据平衡要求的压力损失计算流量由流量计算实际温降确定散热器数量不等温降水力计算(continue) 如何确定实际温降t？原理：并联环路节点间压力平衡 ab若P确定P给定dG、 t 不等温降水力计算(continue) 不等温降法有何优点？各立管间的流量分配完全遵守并联环路节点压力平衡的水力学规律，能使设计工况与实际工况基本一致。从设计

14、角度解决系统的水平失调现象。 不等温降水力计算(continue)具体步骤1) 假设最远立管温降（一般按设计温降增加2-5）。由此求出最远立管的计算流量Gj。2) 根据最远立管的Gj ，在推荐R（或v）的范围内，查表求最远立管的管径及压力损失。 3) 根据立管环路之间压力平衡原理，依次由远至近计算出其他立管的计算流量、温降及压力损失。 4) 对各立管乘以调整系数，最后得出立管实际流量、温降和压力损失。 不等温降水力计算(continue)各调整系数： 温差调整系数 流量调整系数 压力调整系数 例题 设计供回水温度为95/70。用户入口处外网的资用压力为 10 kPa。采用不等温降法进行水力计算

15、 例题1）求最不利环路的平均比摩阻Rp,j Pa/m 2）计算立管V 设立管温降为25+5=30，则流量 kg/h 根据Gv,j，参照Rp,j，选用立、支管管径为2015 当量局部阻力法计算压力损失计算相应的供回水干管管径及压力损失 例题(continue)3）计算立管IV a)根据并联环路压力平衡b)初定管径，求流量 思考：如何选定管径？ 迭代求解，或用等温降法先求一个初步的d 温降不应过多偏离外网的供回水温差 c) 由热负荷和计算流量求立管的计算温降 4）按上述步骤由远至近计算其他水平供回水干管和立管 例题(continue)5）调整各循环环路的流量、压降和各立管的温降 a) 计算各并联环

16、路通导数a 右侧环路 b) 计算分配到各环路的流量，根据下式求Gt,1和Gt,2c) 计算各环路的流量、温降调整系数 左侧环路 例题(continue)右侧流量调整系数 温降调整系数 左侧流量调整系数 温降调整系数 各支路计算流量和温降调整系数=最终流量和温降 d) 计算各环路压力损失。6）确定系统供、回水总管管径和总压力损失 二、散热器的进流系数GlGs出口水温不等，重力循环作用压力不等，两侧流量不等。影响因素(sup.)1）两侧散热器热负荷不等2）两侧管道及附件阻力不等相同作用压力下，阻力不等，流量分配不等散热器进流系数的推导由并联环路节点压力平衡，得III12若d1=d2,且摩擦阻力系数

17、近似相等，则()式()可改写成散热器的进流系数(continue)case1.单管顺流系统 散热器单侧连接，a=1 双侧连接，且支管管径及管长相等，a 双侧连接，且支管管径及管长不等当 1.4时，近似认为进流系数=0.5进流系数(continue) case2.单管跨越式系统 三、单管顺流同程系统水力计算 计算步骤 1. 计算通过最远立管V的环路(确定供水干管各管段、立管V和回水总干管的管径及压力损失)。 2. 计算通过最近立管I的环路(确定出立管I和回水干管各管段的管径及其压力损失)3. 求立管I、V的压力损失不平衡率(5%) 4. 由水力计算结果，绘制管路压力平衡分析图，表示出系统总压力损

18、失及各立管供、回水节点间资用压力.5. 计算其它各立管(求各立管的Rp,j，根据流量和比摩阻选择管径) ，并计算各立管不平衡率(10%) 。Notice若个别立管供、回水节点间的资用压力过小或过大，表明设计不合理。应适当改变个别供回水干管管径，使其易于选择各立管的管径并满足并联环路不平衡率的要求。各立管资用压力值不要变化太大，以便于合理选择各立管管径。水力计算中，管路系统前半部供水干管的比摩阻，宜选用稍小于回水干管的R值，而管路系统后半部供水干管的R值，宜选用稍大于回水干管的。 contents4.1 热水供暖系统管路水力计算的基本原理4.2 重力循环双管热水供暖系统水力计算方法和例题4.3 机械循环单管热水供暖系统水力计算方法和例题 4.4 分户采暖热水供暖系统管路的水力计算原则与方法 4.4 分户采暖热水供暖系统管路的水力计算原则与方法 R户内：100-120 Pa/m R立管：40-60 Pa/m 户内水平采暖系统水力计算原则与方法Ex.水平跨越式 Next:进流系数a?SK（忽略重力作用压头影响） 常用管径的分流系数a Next:户内系统阻力计算1.管段编号(含水平管与跨越管)，并标注热负荷、管长。 2.分别确定水平管和跨越管的