热水供暖系统水力计算原理讲稿

本讲主要内容水力计算基本公式当量局部阻力法和当量长度法塑料管材的水力计算

水力计算的任务和方法

一、水力计算基本公式设计热水供暖系统，为了使系统中各管段的水流量符合设计要求，以保证流进各散热器的水流量符合要求，就要进行管路的水力计算。

当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其与管壁间的摩擦，就要损失能量；而当流体流过管道的一些附件(如阀门、弯头、三通、散热器等)时，由于流动方向或速度的改变，产生局部旋涡和撞击，也要损失能量。前者称为沿程损失，后者称为局部损失。

热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式表示：

ΔP＝ΔPy+ΔPi＝Rl+ΔPi

Pa式中ΔP——计算管段的压力损失，Pa；ΔPy——计算管段的沿程损失，Pa；ΔPi——计算管段的局部损失，Pa；

R——每米管长的沿程损失，Pa／m；

l——管段长度，m。1、沿程损失在管路的水力计算中，通常把管路中水流量和管径都没有改变的一段管子称为一个计算管段。任何一个热水供暖系统的管路都是由许多串联或并联的计算管段组成的。每米管长的沿程损失(比摩阻)，可用流体力学的达西．维斯巴赫公式进行计算。

热媒在管内流动的摩擦阻力系数值取决于管内热媒的流动状态和管壁的粗糙程度，即：

摩擦阻力系数值是用实验的方法确定的。

层流流动（Re）当Re＜2320时，流动为层流状态。紊流过渡区流动(Re,)过渡区的摩擦阻力系数值，可用洛巴耶夫公式来计算，即过渡区的范围，大致可用下式确定：Re1=11或＝11m/sRe2=445或=445m/s粗糙管区（阻力平方区）()粗糙管区的摩擦阻力系数值，可用尼古拉兹公式计算:对于管径等于或大于40mm的管子，用希弗林松推荐的、更为简单的计算公式也可得出很接近的数值：

管壁的当量绝对粗糙度K值与管子的使用情况（流体对管壁腐蚀和沉积水垢等状况）和管子的使用时间等因素有关。对于热水供暖系统，根据运行实践积累的资料，推荐采用下列数值：对室内热水供暖系统管路K=0.2mm对室外热水管网K=0.5mm根据过渡区范围的判别式和推荐使用的当量绝对粗糙度K值,列出下表：

室内热水供暖系统的水流量G，通常以kg／h表示。热媒流速与流量的关系式为：将上式代入达西公式可得到更方便的计算公式：在给定某一水温和流动状态下，上式的和值是已知值，管路水力计算基本公式可以表示为的函数式。只要已知R、G、d中任意两数，就可确定第三个数值。附录4-1给出室内热水供暖系统的管路水力计算表。

2、局部损失管段的局部损失，可按下式计算：水流过热水供暖系统管路的附件的局部阻力系数值，可查附录4-2。附录4-3给出热水供暖系统局部阻力系数时的局部损失值。即，表示时的局部压力损失，又叫动压头。3、总压损失总损失为各管段沿程损失和局部损失之和，即二、当量局部阻力法和当量长度法在实际工程设计中，为了简化计算，也有采用所谓“当量局部阻力法”或“当量长度法”进行管路的水力计算。当量局部阻力法的基本原理是将管段的沿程损失转变为局部损失来计算。设管段的沿程损失相当于某一局部损失，则1、当量局部阻力法计算管段的总压可写为：

若已知管段的水流量G时，该管段的总压力损失可改写为：附录4-4列出当水的平均温度为60℃，相应水的密度时，各种不同管径的A值和值（摩擦阻力系数取一平均值计算）。附录4-5给出按式编制的水力计算表。在工程设计中，对常用的垂直单管顺流式系统，由于整根立管与干管、支管以及支管与散热器的连接方式，在施工规范中都规定了标准的连接图式；因此，为了简化立管的水力计算，也可以将由许多管段组成的立管视为一根管段，根据不同情况，给出整根立管的值。其编制方法和数值可见附录4-6。2、当量长度法当量长度法的基本原理是将管段的局部损失折合为管段的沿程损失来计算。如某一管段的总局部阻力系数为，设它的压力损失相当于流经管段ld米长度的沿程损失，则水力计算扣基本公式贪，可表示垂为：式中lzh——管糊段的折活算长度咽，m。当量长度纳法一般多掏用在室外歪热力网路拆的水力计木算上。1、水鞠力计算番的任务：按已知系糖统各管段时的流量和怪循环作用起压力，确厌定各管段厅的管径。霞常用于工统程设计。按已知祸系统各荒管段的昌流量和双管径，哀确定系旧统所需似的循环烦作用压甩力，常刷用于校鞭核计算跪。按已知系忆统各管段依的管径和都该管段的脏允许压力鬼降，确定在该管段的寇水流量。盈校核计算阶，不等温绿降。四、水垫力计算五的任务江和方法第二种气情况的并水力计据算，常霞用于校居核计算旷。根据绕最不利都循环环泊路各管千段改变眯后的流矛量和已窜知各管质段的管咳径，利惯用水力旋计算图胞表，确朗定该循家环环路内个管段顷的压力晴损失以忆及系统难必需的卫循环作怒用压力搬，并检部查循环熊水泵的依扬程是效否满足改要求。第三种吧情况下垮的水力著计算，层是根据股管段的予管径d和该管段挑的允许压哑力降，来勒确定通过冒该管段的捐流量。对启已有的热茫水供暖系仗统，在管校段已知作熔用压头下讽，校核各夺管段通过冠的水流量帐的能力，戚以及热水林供暖系统弊采用的所奇谓“不等背温降”水腿力计算方例法，就是帽按此方法熄进行计算分的。2、等温旁降水力计浓算的方法平均比摩派阻Rpj法法推荐的打平均比跌摩阻Rpj法（60～滨120P喘a/m隐）实际设计子过程中，岸为了平衡拒各并联环位路的压力蚊损失，往林往需要提挑高循环环幸路各分支突管段的比止摩阻和流侦速，但流再速过大会锹使管道产矛生噪声，亏所以规范叉规定：最口大允许的姨水流流速旋不应大