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供熱工程,,GONGREGONGCHENG,,第四章熱水采暖系統(tǒng)的水力計(jì)算,第四章熱水采暖系統(tǒng)的水力計(jì)算,知識(shí)目標(biāo)：1、熟悉水力計(jì)算的基本原理；2、掌握采暖系統(tǒng)水力計(jì)算的任務(wù)和方法；3、掌握機(jī)械循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)的水力計(jì)算的方法和步驟。能力目標(biāo)：1、能進(jìn)行一般室內(nèi)采暖工程的施工圖設(shè)計(jì)計(jì)算；2、能熟練使用常用的水力計(jì)算圖表；3、能運(yùn)用水力計(jì)算的基本原理分析解決工程實(shí)際中存在的問(wèn)題。,,,,目錄,第1節(jié)管路水力計(jì)算的基本原理,第2節(jié)熱水采暖系統(tǒng)水力計(jì)算的任務(wù)和方法,第3節(jié)機(jī)械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計(jì)算,1,2,3,在管路的水力計(jì)算中，通常把管路中水流量和管徑都沒(méi)有改變的一段管子稱(chēng)為一個(gè)計(jì)算管段。任何一個(gè)熱水供暖系統(tǒng)的管路都是由許多串聯(lián)或并聯(lián)的計(jì)算管段組成的。當(dāng)流體沿管道流動(dòng)時(shí)，由于流體分子間及其與管壁間的摩擦，就要損失能量；而當(dāng)流體流過(guò)管道的一些附件(如閥門(mén)、彎頭、三通、散熱器等)時(shí)，由于流動(dòng)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(chēng)為沿程損失，后者稱(chēng)為局部損失。,第一節(jié)管路水力計(jì)算的基本原理,ΔP＝ΔPy+ΔPi＝Rl+ΔPiΔP——計(jì)算管段的壓力損失，Pa；ΔPy——計(jì)算管段的沿程損失，Pa；ΔPi——計(jì)算管段的局部損失，Pa；R——每米管長(zhǎng)的沿程損失，Pa／m；l——管段長(zhǎng)度，m。,第一節(jié)管路水力計(jì)算的基本原理,第一節(jié)管路水力計(jì)算的基本原理,（1）沿程壓力損失根據(jù)達(dá)西公式，沿程壓力損失可用下式計(jì)算,1.1基本公式,,Pa(4-1),單位長(zhǎng)度的沿程壓力損失，也就是比摩阻R的計(jì)算公式為,,Pa/m(4-2),第一節(jié)管路水力計(jì)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(zhǎng)度，m。實(shí)際工程計(jì)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(jì)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(jì)算表。,,,R=f(d、G),第一節(jié)管路水力計(jì)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(jì)算的任務(wù)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(jì)算的任務(wù),2.2等溫降法水力計(jì)算方法,2.2.1最不利環(huán)路計(jì)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(jì)算的任務(wù)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(gè)環(huán)路?？赏ㄟ^(guò)分析比較確定，對(duì)于機(jī)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(zhǎng)度最長(zhǎng)的一個(gè)環(huán)路。(2)根據(jù)已知溫降，計(jì)算各管段流量,,（4-16）,式中Q——各計(jì)算管段的熱負(fù)荷，W；,——系統(tǒng)的設(shè)計(jì)供水溫度，℃,,——系統(tǒng)的設(shè)計(jì)回水溫度，℃。,,第二節(jié)熱水采暖系統(tǒng)水力計(jì)算的任務(wù)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(jì)百分?jǐn)?shù)，查附錄D-6確定α值；,∑——環(huán)路的總長(zhǎng)度，m。,,a,,b,選擇適當(dāng)?shù)谋饶ψ鑂pj選擇適當(dāng)?shù)谋饶ψ鑂pj值是一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。如果選用較大的Rpj值，則管徑可減小(當(dāng)流量一定)，但系統(tǒng)的壓力損失增加,循環(huán)水泵的揚(yáng)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(yùn)行泵費(fèi)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(jì)意義和技術(shù)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(jì)算的任務(wù)和方法,第二節(jié)熱水采暖系統(tǒng)水力計(jì)算的任務(wù)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(shí)際比摩阻R和實(shí)際流速υ。(5)確定各管段的壓力損失，進(jìn)而確定系統(tǒng)總的壓力損失。2.2.2其它環(huán)路計(jì)算其它環(huán)路的計(jì)算是在最不利環(huán)路計(jì)算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。應(yīng)遵循并聯(lián)環(huán)路壓力損失平衡的規(guī)律，來(lái)進(jìn)行各環(huán)路的計(jì)算。,4.3機(jī)械循環(huán)單管熱水供暖系統(tǒng)管路的水力計(jì)算,與重力循環(huán)系統(tǒng)相比，機(jī)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(duì)水平式或較大型的系統(tǒng)，可達(dá)20~50kPa。(2)在機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)中，循環(huán)壓力主要是由水泵提供，同時(shí)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(jī)械循環(huán)總循環(huán)壓力的比例很小，可忽略不計(jì)。對(duì)機(jī)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(jìn)行各立管散熱器并聯(lián)環(huán)路的水力計(jì)算時(shí)，應(yīng)計(jì)算在內(nèi)，不可忽略。,第三節(jié)機(jī)械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計(jì)算,3.1機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)特點(diǎn),對(duì)機(jī)械循環(huán)單管系統(tǒng)，如建筑物各部分層數(shù)相同時(shí)，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(jì)；如建筑物各部分層數(shù)不同時(shí)，高度和各層熱負(fù)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(jì)算各立管之間并聯(lián)環(huán)路的壓降不平衡率時(shí)，應(yīng)將其重力循環(huán)作用壓力的差額計(jì)算在內(nèi)。(3)整個(gè)熱水供暖系統(tǒng)總的計(jì)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(jī)械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計(jì)算,4)在實(shí)際計(jì)算時(shí)，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(guò)大，會(huì)產(chǎn)生噪聲?！杜ㄒ?guī)范》規(guī)定，最大允許的水流速度不應(yīng)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(jī)械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計(jì)算,1.計(jì)算最不利環(huán)路,2.計(jì)算各管段的流量,第三節(jié)機(jī)械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計(jì)算,3.2計(jì)算步驟,或選擇一經(jīng)濟(jì)比摩阻,3.根據(jù)Rpj值和已知的各管段設(shè)計(jì)流量，得到在設(shè)計(jì)流量下各管段的管徑d和實(shí)際比摩阻R值。4.計(jì)算各管段的沿程阻力及局部阻力，計(jì)算各管段的壓力損失。5.計(jì)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(jì)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(yīng)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(jī)械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計(jì)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(jì)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(jì)算立管的平均比摩阻Rpj可用下式計(jì)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(zhǎng)度，m。,第三節(jié)機(jī)械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計(jì)算,根據(jù)計(jì)算的Rpj和已知的各管段設(shè)計(jì)流量，查水力計(jì)算表，得到在設(shè)計(jì)流量下各管段的管徑和實(shí)際比摩阻R的值。并計(jì)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(yīng)保持在15%之內(nèi)。其計(jì)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(jī)械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計(jì)算,4.計(jì)算其它立管用同樣的方法，由遠(yuǎn)及近計(jì)算其他立管，并使其不平衡率應(yīng)保持在15%之內(nèi)，必要時(shí)通過(guò)立管的閥門(mén)節(jié)流來(lái)達(dá)到。,第三節(jié)機(jī)械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計(jì)算,第三節(jié)機(jī)械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計(jì)算,【例題4-1】確定圖4-5機(jī)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(gè)支路中的一支路。散熱器內(nèi)的數(shù)字表示散熱器的熱負(fù)荷。樓層高為3m。,3.3機(jī)械循環(huán)單管順流式熱水采暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算例題,,,第三節(jié)機(jī)械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計(jì)算,圖4-4例題4-1的管路計(jì)算圖,第三節(jié)機(jī)械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計(jì)算,,3.4機(jī)械循環(huán)同程式熱水采暖系統(tǒng)管路的水力計(jì)算例題,【例題4-3】確定圖4-2機(jī)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(jì)算。散熱器內(nèi)的數(shù)字表示散熱器的熱負(fù)荷。,,,第三節(jié)機(jī)械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計(jì)算,圖4-2同程式系統(tǒng)管路系統(tǒng)圖,第三節(jié)機(jī)械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計(jì)算,圖4-3同程式系統(tǒng)的管路壓力平衡分析圖,,,,,小結(jié),本單元介紹了熱水采暖系統(tǒng)水力計(jì)算的基本原理，采暖系統(tǒng)水力計(jì)算的任務(wù)和方法，機(jī)械循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)的水力計(jì)算。學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)掌握機(jī)械循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)水力計(jì)算的方法、步驟；資料的收集、參數(shù)的選擇、常用的水力計(jì)算圖表的運(yùn)用，可結(jié)合供熱課程設(shè)計(jì)進(jìn)行熱水采暖系統(tǒng)的水力計(jì)算訓(xùn)練，以達(dá)到學(xué)以致用的目的。,ThankYou!,,