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供熱工程,,GONGREGONGCHENG,,第四章熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,第四章熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,知識目標：1、熟悉水力計算的基本原理；2、掌握采暖系統(tǒng)水力計算的任務和方法；3、掌握機械循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)的水力計算的方法和步驟。能力目標：1、能進行一般室內(nèi)采暖工程的施工圖設計計算；2、能熟練使用常用的水力計算圖表；3、能運用水力計算的基本原理分析解決工程實際中存在的問題。,,,,目錄,第1節(jié)管路水力計算的基本原理,第2節(jié)熱水采暖系統(tǒng)水力計算的任務和方法,第3節(jié)機械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,1,2,3,在管路的水力計算中，通常把管路中水流量和管徑都沒有改變的一段管子稱為一個計算管段。任何一個熱水供暖系統(tǒng)的管路都是由許多串聯(lián)或并聯(lián)的計算管段組成的。當流體沿管道流動時，由于流體分子間及其與管壁間的摩擦，就要損失能量；而當流體流過管道的一些附件(如閥門、彎頭、三通、散熱器等)時，由于流動方向或速度的改變，產(chǎn)生局部旋渦和撞擊，也要損失能量。前者稱為沿程損失，后者稱為局部損失。,第一節(jié)管路水力計算的基本原理,ΔP＝ΔPy+ΔPi＝Rl+ΔPiΔP——計算管段的壓力損失，Pa；ΔPy——計算管段的沿程損失，Pa；ΔPi——計算管段的局部損失，Pa；R——每米管長的沿程損失，Pa／m；l——管段長度，m。,第一節(jié)管路水力計算的基本原理,第一節(jié)管路水力計算的基本原理,（1）沿程壓力損失根據(jù)達西公式，沿程壓力損失可用下式計算,1.1基本公式,,Pa(4-1),單位長度的沿程壓力損失，也就是比摩阻R的計算公式為,,Pa/m(4-2),第一節(jié)管路水力計算的基本原理,式中——沿程壓力損失，Pa——管段的摩擦阻力系數(shù)；d——管子的內(nèi)徑，m；ρ——流體的密度，kg/m3；——管中流體的速度，m／s；——管段的長度，m。實際工程計算中，往往已知流量，則公式(5-2)中的流速v可以用質(zhì)量流量G表示,,,,,,式中G為管段中水的質(zhì)量流量，kg／h。,第一節(jié)管路水力計算的基本原理,,附錄D-1就是按上式編制的熱水采暖系統(tǒng)管道水力計算表。,,,R=f(d、G),第一節(jié)管路水力計算的基本原理,式中∑ξ——管段的局部阻力系數(shù)之和,,,（2）局部壓力損失,,（3）總損失,第二節(jié)熱水采暖系統(tǒng)水力計算的任務和方法,(1)已知各管段的流量和循環(huán)作用壓力，確定各管段管徑。(2)已知各管段的流量和管徑，確定系統(tǒng)所需的循環(huán)作用壓力。(3)已知各管段管徑和該管段的允許壓降，確定該管段的流量。,2.1熱水采暖系統(tǒng)水力計算的任務,2.2等溫降法水力計算方法,2.2.1最不利環(huán)路計算(1)最不利環(huán)路的選擇確定,第二節(jié)熱水采暖系統(tǒng)水力計算的任務和方法,采暖系統(tǒng)是由各循環(huán)環(huán)路所組成的，所謂最不利環(huán)路，就是允許平均比摩阻最小的一個環(huán)路?？赏ㄟ^分析比較確定，對于機械循環(huán)異程式系統(tǒng)，最不利環(huán)路一般就是環(huán)路總長度最長的一個環(huán)路。(2)根據(jù)已知溫降，計算各管段流量,,（4-16）,式中Q——各計算管段的熱負荷，W；,——系統(tǒng)的設計供水溫度，℃,,——系統(tǒng)的設計回水溫度，℃。,,第二節(jié)熱水采暖系統(tǒng)水力計算的任務和方法,(3)根據(jù)系統(tǒng)的循環(huán)作用壓力，確定最不利環(huán)路的平均比摩阻,,,(4-17),式中——最不利環(huán)路的平均比摩阻，Pa/m；,△p——最不利環(huán)路的循環(huán)作用壓力，Pa；,α——沿程壓力損失占總壓力損失的估計百分數(shù)，查附錄D-6確定α值；,∑——環(huán)路的總長度，m。,,a,,b,選擇適當?shù)谋饶ψ鑂pj選擇適當?shù)谋饶ψ鑂pj值是一個技術經(jīng)濟問題。如果選用較大的Rpj值，則管徑可減小(當流量一定)，但系統(tǒng)的壓力損失增加,循環(huán)水泵的揚程增大，電能消耗增大,但初投資減小。如果選用較小的Rpj值，則管徑可增大，系統(tǒng)的阻力減小,運行泵費用減小,但初投資增大。所以全面考慮Rpj值的選取具有一定的經(jīng)濟意義和技術意義，為了各循環(huán)環(huán)路易于平衡，最不利環(huán)路的比摩阻Rpj，一般取60～120Pa/m。,第二節(jié)熱水采暖系統(tǒng)水力計算的任務和方法,第二節(jié)熱水采暖系統(tǒng)水力計算的任務和方法,(4)根據(jù)Rpj和各管段流量，選出最接近的管徑，確定該管徑下管段的實際比摩阻R和實際流速υ。(5)確定各管段的壓力損失，進而確定系統(tǒng)總的壓力損失。2.2.2其它環(huán)路計算其它環(huán)路的計算是在最不利環(huán)路計算的基礎上進行的。應遵循并聯(lián)環(huán)路壓力損失平衡的規(guī)律，來進行各環(huán)路的計算。,4.3機械循環(huán)單管熱水供暖系統(tǒng)管路的水力計算,與重力循環(huán)系統(tǒng)相比，機械循環(huán)系統(tǒng)的作用半徑大，其室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的總壓力損失一般約為10-20kPa，對水平式或較大型的系統(tǒng)，可達20~50kPa。(2)在機械循環(huán)系統(tǒng)中，循環(huán)壓力主要是由水泵提供，同時也存在著重力循環(huán)作用壓力。管道內(nèi)水冷卻產(chǎn)生的重力循環(huán)作用壓力，占機械循環(huán)總循環(huán)壓力的比例很小，可忽略不計。對機械循環(huán)雙管系統(tǒng)，水在各層散熱器冷卻所形成的重力循環(huán)作用壓力不相等，在進行各立管散熱器并聯(lián)環(huán)路的水力計算時，應計算在內(nèi)，不可忽略。,第三節(jié)機械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,3.1機械循環(huán)系統(tǒng)特點,對機械循環(huán)單管系統(tǒng)，如建筑物各部分層數(shù)相同時，每根立管所產(chǎn)生的重力循環(huán)作用壓力近似相等，可忽略不計；如建筑物各部分層數(shù)不同時，高度和各層熱負荷分配比不同的立管之間所產(chǎn)小的重力循環(huán)作用壓力不相等，在計算各立管之間并聯(lián)環(huán)路的壓降不平衡率時，應將其重力循環(huán)作用壓力的差額計算在內(nèi)。(3)整個熱水供暖系統(tǒng)總的計算壓力損失，宜增加10％的附加值，以此確定系統(tǒng)必須的循環(huán)作用壓力。,第三節(jié)機械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,4)在實際計算時，為了平衡各并聯(lián)環(huán)路的壓力損失，往往需要提高近循環(huán)環(huán)路分支管段的比摩阻和流速，但流速過大，會產(chǎn)生噪聲。《暖通規(guī)范》規(guī)定，最大允許的水流速度不應大于下列數(shù)值：民用建筑：1.2m/s；生產(chǎn)廠房的輔助建筑物：2m/s；生產(chǎn)廠房：3m/s。,第三節(jié)機械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,1.計算最不利環(huán)路,2.計算各管段的流量,第三節(jié)機械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,3.2計算步驟,或選擇一經(jīng)濟比摩阻,3.根據(jù)Rpj值和已知的各管段設計流量，得到在設計流量下各管段的管徑d和實際比摩阻R值。4.計算各管段的沿程阻力及局部阻力，計算各管段的壓力損失。5.計算最不利環(huán)路的阻力及富裕壓頭值。根據(jù)最不利環(huán)路的各管段的阻力，計算出的總阻力H。比較系統(tǒng)可利用的作用壓頭，求出富裕壓頭值。系統(tǒng)的作用壓頭應留有10%以上的富裕度.,△—系統(tǒng)作用壓頭的富裕值，%；△P—最不利環(huán)路的作用壓力，Pa；△H—最不利環(huán)路的總阻力，Pa。,第三節(jié)機械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,如不滿足上式，則需要調(diào)整環(huán)路中某些管段的管徑。3.最末端第二根立管的計算最末端第二根立管的作用壓頭△P2為與其并聯(lián)的最不利環(huán)路的各管段的壓力損失總和。先確定計算立管的平均比摩阻Rpj可用下式計算：,Rpj—第二根立管的平均比摩阻，Pa/m；△P2—第二根立管的作用壓頭，Pa；∑l—與最不利環(huán)路并聯(lián)的管段的總長度，m。,第三節(jié)機械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,根據(jù)計算的Rpj和已知的各管段設計流量，查水力計算表，得到在設計流量下各管段的管徑和實際比摩阻R的值。并計算管段的壓力損失△H2。最末端第二根立管的壓力損失與其作用壓頭的不平衡率應保持在15%之內(nèi)。其計算公式為：,△—立管間的不平衡百分率，%；△P2—最末端第二根立管的作用壓頭，Pa；△H2—最末端第二根立管的總壓力損失，Pa。,第三節(jié)機械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,4.計算其它立管用同樣的方法，由遠及近計算其他立管，并使其不平衡率應保持在15%之內(nèi)，必要時通過立管的閥門節(jié)流來達到。,第三節(jié)機械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,第三節(jié)機械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,【例題4-1】確定圖4-5機械循環(huán)垂直單管順流式熱水采暖系統(tǒng)管路的管徑。熱媒參數(shù)：供水溫度=95℃=70℃。系統(tǒng)與外網(wǎng)連接。在引入口處外網(wǎng)的供回水壓差為30kPa。圖4-3表示出系統(tǒng)兩個支路中的一支路。散熱器內(nèi)的數(shù)字表示散熱器的熱負荷。樓層高為3m。,3.3機械循環(huán)單管順流式熱水采暖系統(tǒng)管路水力計算例題,,,第三節(jié)機械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,圖4-4例題4-1的管路計算圖,第三節(jié)機械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,,3.4機械循環(huán)同程式熱水采暖系統(tǒng)管路的水力計算例題,【例題4-3】確定圖4-2機械循環(huán)垂直單管順流同程式熱水采暖系統(tǒng)管路的管徑。熱媒參數(shù)：供水溫度=95℃，=70℃。系統(tǒng)與外網(wǎng)連接。采用允許流速法計算。散熱器內(nèi)的數(shù)字表示散熱器的熱負荷。,,,第三節(jié)機械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,圖4-2同程式系統(tǒng)管路系統(tǒng)圖,第三節(jié)機械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,圖4-3同程式系統(tǒng)的管路壓力平衡分析圖,,,,,小結,本單元介紹了熱水采暖系統(tǒng)水力計算的基本原理，采暖系統(tǒng)水力計算的任務和方法，機械循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)的水力計算。學生在學習過程中應重點掌握機械循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)水力計算的方法、步驟；資料的收集、參數(shù)的選擇、常用的水力計算圖表的運用，可結合供熱課程設計進行熱水采暖系統(tǒng)的水力計算訓練，以達到學以致用的目的。,ThankYou!,,