某宿舍楼的水利计算

1、机械循环热水供暖系统水力计算图为机械循环单管异程式热水供暖系统图。热媒参数为：供水温度tg=95C，回水温度th=70C。建筑物层高为3m,每间房间的宽的为4.8m建筑物有八层。每组散热器的供水支管上设有一个截止 阀。各管段的热负荷是根据节点流量变化的规律确定的。试进行各管段的水力计算。机械循环单管异程式热水供暖系统：解：水利计算步骤：一、在轴侧图上进行管段编号，立管编号并注明各管段的热负荷和管长。二、确定最不利环路。本系统为异程单管系统，一般取最远立管的环路作为最不利环路三、最不利循环环路的计算(1)如图所示最不利环路是通过立管N7的环路其中包括、管段。(2)确定各管段的流量有公式根据各管段

2、的热负荷，求出各管段的流量，计算公式如下：G = 3600Q/4187* （tg,-th,）=0.86Q/ （tg,一th） Kg/h式中：Q管段的热负荷，W；tg系统的设计供水温度，C；th系统的设计回水温度，C。计算结果见图（1）。确定各管段的管径根据推荐的比摩阻Ppj =60120pa/m。和各管段的流量G查附录13确定各段 管径，实际比摩阻和实际流速。计算结果见图（1）。应注意机械循环热水供暖系统为了利于通 过供水管末端的集气罐排空气，而且不至于影响末端立管管径，供水管末端和回水干管管径不 宜小于DN20 .计算各管段的压力损失计算公式： P=Apy+APj;。计算各管段的沿程压力损失

3、和局部压力损失。 计算结果如图（一）最不利循环环路N7包括管段,具体计算结果见下图（1）最远立管N7环路的总压损失为Z（Py+Pj）m10447pa计算富裕压力值。考虑到施工的具体情况，可能增加一些在设计计算中未计入的压力损失。因此，要求系统应有10%以上的富裕度 P=1-12（Py+ PQ 115 =11492 Pa通过调节调节系统上的阀门和管径进行调节，把系统的不平衡率控制在15%的范围之内。入口处的剩余 循环压力，用调解阀节流消耗掉。四、立管N1的水力计算应考虑个立管环路之间由于谁在散热器内冷却昌盛的自然循环作用压力差。本题中由于各立管散热器层数相同，所以热负荷比例大致相同，所以自然循环

4、压力作用压力可以忽略不计。根据并联节点压力平衡的原理，最近立管N1的20号管段与314管段并联所以20号管段的资用压力 立管N1的资用压力= （py+ p.）314=9726Pa20 管段的平均比摩阻 Rpj =aA P/Z L=0.5*9726/24=202.5 应机械循环热水供暖系统沿程损失占局部损失的百分比 查附录20。a =0.5根据各管段的流量和平均比摩阻可以确定各管段管径、实际比摩阻和实际流量。具体结果见图（1）N1立管的不平衡率为=（立管N1资用压力-A P 20）/立管N1资用压力=10.4%五、立管N2的水力计算根据并联节点压力平衡的原理，最近立管N2的21号管段与413管段

5、并联所以21号管段的资用压力立管N2的资用压力工（py+ %）Q-13=8532Pa21 管段的平均比摩阻 Rpj % P/Z L=0.5*8532/24二直7.75 %机械循环热水供暖系统沿程损失占局部损失的百分比 查附录20。 a =0.5根据各管段的流量和平均比摩阻可以确定各管段管径、实际比摩阻和实际流量。具体结果见图（1）N2立管的不平衡率为=（立管N2资用压力 P 21）/立管N2资用压力=3%六、立管N3的水力计算根据并联节点压力平衡的原理，最近立管N3的22号管段与512管段并联所以22号管段的资用压力立管N3的资用压力= （py+ p.）QQ=7758Pa22 管段的平均比摩阻

6、 Rpj =aA P/Z L=0.5*7758/24=161.62 Pa机械循环热水供暖系统沿程损失占局部损失的百分比 查附录20。 a =0.5根据各管段的流量和平均比摩阻可以确定各管段管径、实际比摩阻和实际流量。具体结果见图（1）N3立管的不平衡率为=（立管N3资用压力-A P 21）/立管N3资用压力=67.3%67.3 %10%若将立管调至DN20将会出现负压所以剩余的压力只能在投入运行是靠立管上的阀门和减压板消除。七、立管N4的水力计算根据并联节点压力平衡的原理，最近立管N4的23号管段与611管段并联所以23号管段的资用 压力即立管N4的资用压力=E（py+马）QQ=7246Pa2

7、3 管段的平均比摩阻 Rpj =aA P/Z L=0.5*7246/24=151 Pa机械循环热水供暖系统沿程损失占局部损失的百分比 查附录20。 a =0.5根据各管段的流量和平均比摩阻可以确定各管段管径、实际比摩阻和实际流量。具体结果见图（1）N4立管的不平衡率为=（立管N4资用压力-A P 23）/立管N4资用压力=65%65%10%若将立管调至DN20将会出现负压所以剩余的压力只能在投入运行是靠立 管上的阀门和减压板消除。八、立管N5的水力计算根据并联节点压力平衡的原理，最近立管N4的24号管段与710管段并联所以24号管段的资用压力即立管N5的资用压力=E（py+ pj）Q顶=593

8、3Pa24 管段的平均比摩阻 Rpj =aA P/Z L=0.5*5933/24=123.6 Pa机械循环热水供暖系统沿程损失占局部损失的百分比 查附录20。a =0.5根据各管段的流量和平均比摩阻可以确定各管段管径、实际比摩阻和实际流量。具体结果见图（1）N5立管的不平衡率为=（立管N5资用压力- P 24）/立管N5资用压力=57.2%57%10%若将立管调至DN20将会出现负压所以剩余的压力只能在投入运行是靠立管上的阀 门和减压板消除。九、立管N6的水力计算根据并联节点压力平衡的原理，最近立管N6的25号管段与89管段并联所以25号管段的资用压 力即立管N6的资用压力= (py+ p.)

9、QQ=4976Pa24 管段的平均比摩阻 Rpj =aA P/Z L=0.5*4976/24=103.6 Pa机械循环热水供暖系统沿程损失占局部损失的百分比 查附录20。 a =0.5根据各管段的流量和平均比摩阻可以确定各管段管径、实际比摩阻和实际流量。具体结果见图（1）N5立管的不平衡率为=（立管N5资用压力-A P 25）/立管N5资用压力=49%49%10%若将立管调至DN20将会出现负压所以剩余的压力只能在投入运行是靠立管上的阀 门和减压板消除。图（一）管段号热负荷Q/W流量 G（kg/h）管段长d/m管径d/m流速v/ (m/s)比摩 R(pa/m)沿程阻力PaPy=RL局部阻力损失

10、系数Z 动压头时d/Pa局部压力损失/paP/ xA_P管段压力 损失/pa Py+Pj最不利环路N10 121管段1433864932.428.8800.2813.03375.23.538.54134.895731433864932.44.8800.2813.0362.512242842114.8500.5479.71382.61143.36143.3652610219435154.8500.4859.11283.71104.03104.033878196028194.8500.3738.93186.8167.367.32546172621234.8400.4785.88412.21108.

11、6108.65204149214274.8320.4177.92374.182.6482.644572125873224250.3791.01218434.767.302335.314976212587324.8250.3791.0143667.30(10)4149214274.8320.4177.923741.582.64124500(11)6172621234.8400.4785.884123.5108.6380.1793(12)8196028195.8500.3738.932250.567.333.65258(13)10219435154.8500.4859.112831104.0310

12、4.03387(14)12242842114.8500.5479.713822143.36286.72668(15)1433864932.44800.2813.03522.538.5496.35148Z Py+ Pj 115=1044即系统循环作用压力为 P=1.空(py+ pj)115小492 pa立管 N1 资用压力= (py+ pj)314=9726Pa管段号热负荷Q/W流量G(kg/h)管段长d/m管径d/m流速v/ (m/s)比摩 R(pa/m)沿程阻力PaPy=RL局部阻力损失系数Z 动压头AP d/Pa局部压力损失/paP/ xAP d管段压力 损失/pa Py+Pj202095

13、872024200.57299.647191.49.5159.7315188708.8A P 2。= (py+ pj)20=8708.8Pa /-/所以N1立管的不平衡率为=(立管N1资用压力A P 20) 立管N1资用压力=10.4%N2立管的资用压力为 (py+ pj)Q-Q=8532Pa212023470024200.56283.6768089.5154.1714658272.6A P 21= (py+ pj)21=8272-6 Pa-/N2立管的不平衡率为=(立管N2资用压力 A P 21) 立管N2资用压力=3%N3立管的资用压力为 (py+ pj)Q-Q=7758Pa2220234

14、70024250.3581.7919629.560.22572.092534A P 22= (py+ pj)22=2534Pa-/N3立管的不平衡率为=(立管N3资用压力 A P 22) 立管N3资用压力=67.3%N4立管的资用压力为 (py+ pj)Q-Q=7246PaQ2023470024250.3581.791962.99.560.225722534.9A P 23=Z (py+ pj)Q=2534.9Pa-/N4立管的不平衡率为=(立管N4资用压力 A P 23) 立管N4资用压力=65%N5立管的资用压力为 (py+ pj)Q-Q=5933Pa242023470024250.358

15、1.791962.99.560.225722534.9A P 24= (py+ pj)24=2534.9pa-/N5立管的不平衡率为=(立管N5资用压力 A P 24) 立管N5资用压力=57.2%N6立管的资用压力为 (py+ Pj)8-9=4976Pa252023470024250.3581.791962.99.560.225722534.9A P 25=Z (py+ pj)25=2534.9pa-/N6立管的不平衡率为=(立管N6资用压力 A P 25) 立管N6资用压力=49.0%管段号局部阻力管径/mm个数1、2闸阀8020.5乙字弯10.5直流三通11=3.53、4、5直流三通50

16、31=36直流三通4011=17直流三通3211=18、9集气罐入口11直流三通11旁流三通11.5集气罐出口11乙字弯21.5闸阀20.5分、合流三通23煨弯9011散热器82*8 =34.710旁流三通3211.5=1.511乙字弯4021.5*2=3.512旁流三通5010.5=0.513旁流三通5021=114旁流三通5021=215直流三通2011闸阀11煨弯9011.5=3.520旁流三通2011闸阀10.5散热器81=9.521旁流三通2011闸阀10.5散热器81=9.522旁流三通2511闸阀10.5散热器81=9.523旁流三通2511闸阀11散热器11.5=3.524旁流

17、三通2511闸阀11散热器11.5=3.525旁流三通2511闸阀11散热器11.5=3.5十、散热器的选择供暖系统的散热设备是系统的主要组成部分，它向房间散热以补充房间的热损失，保持室内要求的温度，中 散热器是最为常用的散热设备，供暖系统的热媒通过散热器的壁面，主要以对流的传热方式向房间散热。对散热器 的基本要求，主要有以下几点：a、热工性能方面的要求，散热器的传热系数值越高，说明其散热性能越好。提高散热器的散热量，增大散热器传 热系数的方法，可以采用增加外壁散热面积（在外壁上加肋片）、提高散热器周围空气的流动速度和增加散热器向 外辐射强度等途径。b、经济方面的要求，散热器传给房间的单位热量

18、所需金属耗量越少，成本越低，其经济性越好。c、安装使用和工艺方面的要求，散热器应具有一定机械强度和承压能力；散热器的结构形式应便于组合成所需要 的散热面积，结构尺寸要小，少占房间面积和空间；散热器的生产工艺应满足大批量生产的要求。d、卫生和美观方面的要求，散热器外表光滑，不积灰和易于清扫，散热器的装设不应影响房间观感。e、使用寿命的要求，散热器应不易被腐蚀和破损，使用年限长。在散热器的选择方面优先考虑铸铁散热器，它结构简单，防腐性能好，使用寿命长以及热稳定性好的优点；但其金 属耗量大、金属热强度低于钢制散热器。因此在此设计中，考虑多方面原因，选用M132型散热器。这种散热器金属热强度及传热系数

19、高，外形美观，价 格低廉，易于清除积灰，容易组成所需的面积，便于落地和靠墙安装，因此得到广泛应用，其性能参数如下：表4-1 M132型散热器参数表型号散热面积 （m 2）水容量（L/片）重量（Kg/片）工作压力 （Mpa）传热系数k w/(m2 C)M1320.241.3270.5K = 2.426(tp.jnT8广0.286N7立管散热器的计算1、散热器的散热面积计算散热器的散热面积F按下式计算：F=QP吊2P 3/K(tpj- tn) m2式中：Q散热器的散热量，W:tpj散热器热媒平均温度，C ；t供暖室内计算温度，C；Kn一散热器的传热系数，W/m2.C；P 1散热器组装片数修正系数；

20、P 2散热器连接形式修正系数；P 3散热器安装形式修正系数。散热器内热媒的平均温度:tpj=(tj + tc) /2式中：tj散热器进水温度，C；tc散热器出水温度，C；在单管热水供暖系统中，由于热水是依次进入散热器的，供水温度逐渐降低，所以每组散热器的进水、出水温度 需要逐一进行计算，后一组散热器的进水温度，既为前一组散热器的出水温度。某一组散热器的进水温度，可按下式计算：ti=tg-Qq (tg-th) /EQ式中：tg立管供水温度，C；th一立管回水温度，C；Qq一所在立管的该组散热器之上各层散热器的散热量(不包括该组散热器)之和，W；EQ一所在立管所有散热器的散热量总和，W。ti立管上

21、各层散热器的出水温度，C。散热器传热系数K值的物理概念，是表示当散热器内热媒平均温度tpj与室内气温tn相差1C时，每m2散热器 面积所散出的热量W/ m2.C。它是散热器散热能力强弱的主要标志。散热器的传热系数K和散热量Q值是在一定的条件下，通过实验测定的。若实际情况与实验条件不同，则应对所t8=89.5Ct7=87Ct6=84Ct5=82Ct4=79.5Ct3=77C t2=74.5C th= 70 C测值进行修正。散热器组装片数修正系数。1 （其值选取按照供热工程第一版表3-2）。散热器连接形式修正系数。2值，可按供热工程第四版附录24取用。此次设计是采用的简单的同侧上进下 出，所以。2 = 1。散热器安装形式修正系数。3值，安装在房间内的散热器，可有多种方式，如敞开装置、在嵌入盒内、或加装遮 挡罩板等。供热工程第一版 表3-3,在此次设计为明装，上部有窗台板覆盖取。3=1.02。由上面的公式结合表（1）可以算出、二92.25笆tpj7=88.75C少=85.75Ctpj5 =83.25C砧4=80.75笆砧3=78.75笆tpj2=75.75C砧1=72.75笆K=2.426(tpjnT8广0.286 可得如下:K1=7.05K2=7.16K3=7.27K4=7.33K5=7.415K6=7.49K7