第四章室内热水供暖系统的水力计算
供热工程-第四章 室内热水供暖系统的水力计算
2、室内热水供暖系统水力计算的方法 、
等温降法和不等温降法 等温降法就是采用相同的设计温降进行 水力计算的一种方法。 水力计算的一种方法。该方法认为双管系统 每组散热器的水温降相同，如低温双管热水 每组散热器的水温降相同， 供暖系统，每组散热器的水温降都为25度 供暖系统，每组散热器的水温降都为25度； 单管系统每根立管的供回水温降相同， 单管系统每根立管的供回水温降相同，如低 温单管热水供暖系统， 温单管热水供暖系统，每根立管的水温降都 为25度。在这个前提下计算各管段流量，进 度 在这个前提下计算各管段流量， 而确定各管段管径。此法简便、易于计算， 而确定各管段管径。此法简便、易于计算， 但不易使各并联环路阻力达到平衡， 但不易使各并联环路阻力达到平衡，运行时 易出现近热远冷的水平失调问题。 易出现近热远冷的水平失调问题。
第一节
热水供暖系统管路 水力 计算的基本原理
一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式 当流体沿管道流动时， 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； 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 如阀门、 而当流体流过管道的一些附件 如阀门、弯 三通、散热器等)时 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， 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， 损失能量 。 前者称为沿程损失 ， 后者称为 局部损失。 局部损失。
第四章供暖系统水力计算
a.层流流动 当Re<2320时，流动为层流流动状态， λ 值仅取决于Re值。 64 Re 在自然循环热水供暖系统的个别水流量很小、管径很小的 管段内，可出现层流的流动 b.紊流流动
当Re＞2320时，流动为紊流流动。在该区内，又分为水力 光滑管区、过渡区及粗糙管区（阻力平方区）。 0.3164 1)水力光滑管区 λ 值可用布拉修斯公式计算： Re 0.25 2) 过渡区 流动状态从水力光滑管区过渡到粗糙管区（阻力平方区） 的一个区域，称为过渡区．该区的摩擦阻力系数值，可用洛巴耶夫 公 1.42 2 式计算，即 d
d 2
R
v 2
Re——雷诺数，流动状态的准则数，当Re<2320时，流动为层流流 动，当Re＞2320时，流动为紊流流动； ——热媒的运动粘滞系数，㎡/s； K ——管壁的当量绝对粗糙度； ε ——管壁的相对粗糙度；其它同前．
• 管壁的当量绝对粗糙度 K 与管子的使用情况 ( 流体对管 壁的腐蚀和沉积水垢等 )，和管子使用时间等因素有关。 对于热水供暖统，推荐采用下列数值： 室内热水供暖系统管道 K=0.2mm 室外热水管网管道 K=0.5mm 摩擦阻力系数λ 值是用实验方法确定的。根据实验数据 整理的曲线，按照流体的不同流动状态，可整理出计算λ 值的公式。在热水供暖系统中，推荐如下计算公式：
(完整版)水力计算
室内热水供暖系统的水力计算
本章重点
? 热水供热系统水力计算基本原理。
? 重力循环热水供热系统水力计算基本原理。
? 机械循环热水供热系统水力计算基本原理。
本章难点
? 水力计算方法。
? 最不利循环。
第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理
一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式
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。因此，热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式
表示：
Δ P ＝Δ P y + Δ P i ＝R l + Δ P i Pa 〔 4 — 1 〕
式中Δ P ——计算管段的压力损失， Pa ；
Δ P y ——计算管段的沿程损失， Pa ；
Δ P i ——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 。
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
Pa/m （ 4 — 2 ）
式中一一管段的摩擦阻力系数；
d ——管子内径， m ；
——热媒在管道内的流速， m ／ s ；
一热媒的密度， kg ／ m 3 。
在热水供暖系统中推荐使用的一些计算摩擦阻力系数值的公式如下：
( — ) 层流流动
供热工程-中级职称复习题(中)
第四章室内热水供暖系统的水力计算第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式
ΔP＝ΔP
y +ΔP
i
＝R l+ΔP i Pa
二、当量局部阻力法和当量长度法
第二节重力循环双管系统管路水力计算方法
第三节机械循环单管热水供暖系统管路的水力计算方法
机械循环系统的作用半径大，其室内热水供暖系统的总压力损失一般约为10-20kPa，对水平式或较大型的系统，可达20一50kPa。
进行水力计算时，机械循环室内热水供暖系统多根据入口处的资用循环压力，按最不利循环环路的平均比摩阻来选用该环路各管段的管径。
当入口处资用压力较高时,管道流速和系统实际总压力损失可相应提高.在实际工程设计中,最不利循环环路常用控制值的方法,按=60—120Pa/m选取管径.
剩余的资用循环压力，由入口处的调压装置节流。
在机械循环系统中，循环压力主要是由水泵提供，同时也存在着重力循环作用压力。
对机械循环双管系统，水在各层散热器冷却所形成的重力循环作用压力不相等,在进行各立管散热器并联环路的水力计算时，应计算在内，不可忽略.
对机械循环单管系统,如建筑物各部分层数相同时,每根立管所产生的重力循环作用压力近似相等，可忽略不计；
计算步骤
1．进行管段编号
2．确定最不利环路
3．计算最不利环路各管段的管径
4．确定其他立管的管径，计算阻力
不平衡率在允许值±15%范围之内。
防止或减轻系统的水平失调现象的方法。
(1)供、回水干管采用同程式布置；
（2)仍采用异程式系统，但采用“不等温降”方法进行水力计算；
(3)仍采用异程式系统,采用首先计算最近立管环路的方法。
第四章 室内热水供暖系统的水力计算试题及答案
第四章 室内热水供暖系统的水力计算
一、单选题
1、每米管长的沿程损失（比摩阻R ）的达西·维斯巴赫公式为（C ）。 A ．R =λ∙
ρυ22
B. R =d λ
∙
ρυ2
2
C.R =λd
∙
ρυ2
2
D.R =ξ∙
ρυ22
2、当量局部阻力法是将管段的沿程损失转变为局部损失来计算，当量局部阻力系数ξd 的计算公式为（B ）
A ．ξd =Rl
B ．ξd =λ
d l C ．ξd =λl D ．ξd =d
λl
3、室内热水供暖管路的水力计算从系统的最不利环路开始，即从（C ）的一个环路开始计算。 A.总压力损失最大 B.阻力最大 C.允许的比摩阻最小的 D.流速最大
4、整个室内热水供暖系统总的计算压力损失，宜增加（A ）的附加值，以此确定系统必要的循环作用压力。
A 、10%
B 、1%
C 、 15%
D 、 5% 5、《暖通规范》规定，热水供暖系统最不利循环环路与各并联环路之间（不包括共同管路）的计算压力损失相对差额，不应大于（C ）。 A 、±10% B 、15% C 、 ±15% D 、 10%
6、分户采暖热水供暖系统户内水平管的平均比摩阻通常选取（D ）。 A.40~60Pa/m B.60~100 Pa/m C.60~120 Pa/m D.100~120 Pa/m
7、分户采暖热水供暖系统单元立管的平均比摩阻通常选取（A ）。 A.40~60Pa/m B.60~100 Pa/m C.60~120 Pa/m D.100~120 Pa/m
8、分户采暖热水供暖系统水平干管的平均比摩阻通常选取（C ）。 A.40~60Pa/m B.40~80 Pa/m C.60~120 Pa/m D.100~120 Pa/m
第四章室内热水供暖系统的水力计算
河北工业大学 能源环境与工程学院 建筑环境与设备工程系
明确设计对象， 由建筑和结构提供 相关的设计图纸及
甲方要求
进行散热器计算 确定各个房间散热器片数
进行水力计算， 确定管径， 确定压头值
确立地点， 查找相关气象参数，
熟悉图纸， 进行负荷计算
确立系统形式， 设计系统
选择相关设备： 水箱，集气罐， 阀门，水泵等，
1.42
(
g
Re
d K
)2
（３）紊流粗糙区（阻力平方区）尼古拉兹公式
Re>445d/D
1
(1.14 2 g
d )2 K
当管径d≥40mm时， 采用希弗林松推荐的公式
λ=0.11(K/d)0.25
（４）流态判别
临界流速
1
11
临界雷诺数
d
Re1
11
2
445
RP
P
L
或推荐比摩阻60-120Pa/m。
4.利用附表4-1，已知G、RP查表选择合适的管径d，并得出 相应d条件下的比摩阻R、流速u
5.根据管道布置，利用附表4-2查出பைடு நூலகம்径d对应下的局部阻力
损失系数 。
6.根据上述数据和有关公式计算管段的阻力损失 沿程损失RL、局部损失Z，总损失RL+Z
室内热水供暖系统的水力计算
第四章 室内热水供暖系统的水力计算
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（动压头法）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。
第四章 室内热水供暖系统的水力计算
第四章 室内热水供暖系统的水力计算
室内热水供暖系统的水力计算
第四章 室内热水供暖系统的水力计算
4-1、热水供暖系统管路水力计算的基本原理
一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式
供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式表示：
y j Rl j
Pa
式中 ——计算管段的压力损失，Pa； y ——计算管段的沿程损失，Pa； j ——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。
第四章 室内热水供暖系统的水力计算
【例题4-2】确定图4-9机械循环垂直单管顺流异程式热 水供暖系统管路的管径。热媒参数：供水温度=95℃，回 水温度=70℃。系统与外网连接。在引入口处外网的供回 水压差为30kPa。图4-9表示出系统两个支路中的一个支 路。散热器内的数字表示散热器的热负荷。楼层高为3m。
第四章 室内热水供暖系统的水力计算
4-3、机械循环单管热水供暖系统管路的水 力计算方法和例题
室内热水供暖系统的水力计算课件
某酒店热水供暖系统的水力计算
总结词
该酒店供暖系统水力计算考虑了客房和公共区域的差异，采用分区控制的方式确保系统高效运行。
详细描述
该酒店供暖系统采用垂直双管系统，分别服务于客房和公共区域。根据不同区域的供暖需求，计算各 立管流量，并按照管道长度和直径确定阻力损失。为确保系统平衡，采用流量控制阀对各分支管段进 行调节。同时，为避免过热和能源浪费，采用温度控制阀对各区域进行温度控制。
区域供暖系统
在一定的区域内设置多个 热源，为该区域内的用户 提供热水。
室内热水供暖系统的设计原则
保证舒适度
供暖系统的设计应保证 室内温度适宜，避免过
冷或过热。
节能环保
应充分考虑能源的利用 效率，减少能源浪费， 同时要减少对环境的影
响。
经济性
在满足舒适度和节能环 保的前提下，应尽可能 降低初投资和运行费用
压力损失的降低方法
通过优化管道设计、选择合适的管材和设备等措施可以降低压力损 失。
水力计算中的热负荷计算
1 2
热负荷的概念
热负荷是指供暖系统在单位时间内需要提供的热 量。
热负荷的计算方法
根据建筑物的热负荷需求、室内温度要求以及室 外气候条件等因素，进行热负荷的计算。
3
热负荷的分布与调节
合理分布热负荷并采取适当的调节措施对于保证 供暖效果和节能减排具有重要意义。
热水采暖系统的水力计算1
(1) 与重力循环系统相比，机械循环系统的作用半径大，其室 内热水供暖系统的总压力损失一般约为10-20kPa ，对水 平式或较大型的系统，可达20~50kPa 。
(2)在机械循环系统中，循环压力主要是由水泵提供，同时也 存在着重力循环作用压力。 管道内水冷却产生的重力循环作用压力，占机械循环 总循环压力的比例很小，可忽略不计。 对机械循环双管系统，水在各层散热器冷却所形成的 重力循环作用压力不相等，在进行各立管散热器并联环路 的水力计算时，应计算在内，不可忽略。
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。
第一节 管路水力计算的基本原理
1.1 基本公式
? （1）沿程压力损失 ? 根据达西公式，沿程压力损失可用下式计算
? Py
第三节 机械循环单管热水采暖系统的水力计算
对机械循环单管系统，如建筑物各部分层数相同时， 每根立管所产生的重力循环作用压力近似相等，可忽略不 计；
如建筑物各部分层数不同时，高度和各层热负荷分 配比不同的立管之间所产小的重力循环作用压力不相等， 在计算各立管之间并联环路的压降不平衡率时，应将其重 力循环作用压力的差额计算在内。
华东理工大学-供热工程-第四章 室内热水供暖系统的水力计算
21
室内热水供暖系统的水流量G，通常以kg/h表 示。热媒流速υ 与流量的关系式(4-13)为:
G
3600 d 2
G
900d 2
4
式中 G:管段的水流量，kg／h。
其它符号同式(4—2)。
将式(4—13)的流速υ 代入式(4－2），可得出更 方便的计算公式
22
R
6.25
10 8
2
一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式 1.沿程损失: 当实际流体沿管道流动时，由于流体分
子间及其与管壁间的摩擦，就要损失能量.
3
• 2.局部损失:当流体流过管道的一些附件(如阀门、 弯头、三通、以及进出突然扩大或缩小、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。
4
• 因此，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 = R l + ΔPi Pa (4—1) • • 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。
10
摩擦阻力系数λ 值是用实验方法确定的。
根据实验数据整理的曲线，按照流体的不
室内热水供暖系统的水力计算讲
针对计算结果中存在的问题，提出优化建议，如调整散热器选型、改变管道布置方式等， 以提高供暖系统的效率和舒适度。
注意事项与总结
在进行散热器水力计算时，需要注意选择合适的计算公式和参数，并考虑管道的实际布置 情况和散热器的性能等因素。通过实例分析，可以加深对散热器水力计算的理解和应用能 力。
测量并记录管道的管径、 长度、局部阻力系数等关 键参数。
根据管道参数和达西公式 ，计算热水在管道中流动 时产生的沿程阻力。
考虑管道中的弯头、阀门 等局部构件对水流的影响 ，计算局部阻力。
将沿程阻力和局部阻力相 加，得到管道总阻力。
结果分析与讨论
水力计算结果分析
将计算得到的管道总阻力与允许阻力进行比较，判断管道设计是 否满足供暖需求。
建议学生积极参与实际工程项目的设计和施工，通过实践应用 和经验积累不断提高自己的专业技能和解决问题的能力。
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确定系统各管段的流量
为系统选择适宜的水泵
通过水力计算，可以明确每个管段中 的水流量，以确保供暖系统正常运行。
根据水力计算的结果，可以选择合适 的水泵以满足系统的流量和扬程需求。
校验并确定系统阻力
水力计算可以校验供暖系统的总阻力 是否在设计范围内，并根据实际情况 进行调整。
基本原理与公式推导
第四章供暖系统水力计算
第四章供暖系统水力计算
一、概述
供暖系统水力计算是指运用水力学原理和定律，根据供暖系统的结构
特性，求出供暖系统内水流动的流量(m3/h)、压力变化（MPa）以及流程
损失等水力参数。由此来分析和设计供热系统，保证供暖系统的安全、经
济和高效的运行。
二、供暖系统水力计算方法
1、收集和组织系统水力基本参数
首先，要根据供暖系统的结构特点，收集系统内所有水力部件（如，
管路、阀门、泵、水表等）的数据，形成水力系统图，并组织系统水流、
压力变化等基本参数，形成水力系统数据表。
2、求解系统水力参数
依据水力原理，基于系统图和数据表，从系统的负荷端步步往前推算，求出每个水力部件的压力值，计算每段管路的流量和损失，从而求出系统
的水力线路结构、内泄漏量等参数，并根据此来分析和设计供热系统。
3、调整设备参数
通过计算的结果，可以比较系统各水力部件之间的压力变化，从而对
系统的设计参数进行调整，以确保系统的经济和安全。
三、水力计算软件
现在已有许多专业水力计算软件可以满足水力计算的需求，能够帮助
设计者根据给定的条件。
室内热水供暖系统的水力计算方法和要求
a)求Rpj
管段16、15与14、1并联，由节点压力平衡得
P ‘ 1 ， 1 5 6 P I ’ 2 P ‘ I 1 （ P y P j ） 1 , 1 1 4 8 2 3 1 4 8 P 2
乙字弯
括弯
局部阻力损失
比摩阻R
管段摩擦阻力系数
达西公式： R v2
d2
管壁当量绝对粗糙度
f (Re,K)
d
室内热水供暖系统管路 K=0.2 mm； 室外热网 K=0.5 mm
1）层流（Re<2320） 64 Re
自然循环热水供暖系统的个别小流量、小管径管段
2）紊流（Re>2320）
管段折算局部阻力系数
当量长度法
v2
2
Rl
d
dld
v2
2
ld
，
d
管段折算长度
P R l P j R ( l ld ) R lzh
三、管路阻力数
知识回顾
PAzh G2sG 2
s为管段的阻力特性数（阻力数），表示管段流过单位 流量时的压力损失。
管段阻力数(continue)
1.串联管段
a）水力光滑区——布拉休斯公式
0.3164
Re0.25
b）过渡区——洛巴耶夫公式
1.42
(lg Re d )2
室内热水供暖系统的水力计算
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任务一 热水供暖系统管路水力计算的 基本原理
• 计算管段的总压力损失可写成： •令 •则 • 将式（４-３）带入式（４-１３）中，则有
• 则管段的总压力损失为
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任务一 热水供暖系统管路水力计算的 基本原理
• 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
• 跨越式热水供暖系统中，由于一部分直接经跨越管流入下层散热器， 散热器的进流系数α 取决于散热器支管、立管，跨越管管径的组合情 况和立管中的流量、流速情况，进流系数可查图４-３确定。
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任务二 热水供暖系统水力计算的任务 和方法
• ２. 不等温降法水力计算 • 不等温降法水力计算是指在单管系统中各立管的温降不相等的前提下
• 一、热水供暖系统水力计算的任务
• （１）已知各管段的流量和循环作用压力，确定各管段管径。常用于 工程设计。
• （２）已知各管段的流量和管径，确定系统所需的循环作用压力。常 用于校核计算。
• （３）已知各管段管径和该管段的允许压降，确定该管段的流量。常 用于校核计算。
• 二、水力计算方法
• 热水供暖系统水力计算方法有等温降法和不等温降法。
• 根据平均比摩阻确定管径时，应注意管中的流速不能超过规定的最大 允许流速，流速过大会使管道产生噪声。
室内热水供暖系统水力计算
室内热水供暖系统水力计算
首先，流量计算是确定系统中水的流量大小。流量大小取决于所需的
供暖热负荷以及供暖设备的工作参数。常用的热负荷计算方法有传统的经
验法和热负荷软件计算法。计算完成后，可以得到所需的供暖流量。
其次，压降计算是确定系统中各个部分的压力降。压力降会影响热水
在管道中的流动速度和流量分布。通过压降计算，可以确定每段管道的压
力降以及连接部件如弯头、三通和阀门等对压力降的影响。一般使用管网
分段法进行压降计算，将系统划分为若干段，分别计算每段管道的压力降。
最后，根据流量和压降的计算结果，可以确定所需的水泵功率。水泵
功率计算需要考虑供水压力、供水流量以及管路的管径和长度等参数。通
常可以根据水泵性能曲线和所需流量来确定合适的水泵型号和功率。
在进行水力计算时，还需要考虑一些其他因素。比如，对于长距离管
道或有高度差的管道，需要考虑管道的波动防护和水锤的问题；对于系统
中的回水管道，需要考虑回水水流的阻力和回水温度的控制等。
室内热水供暖系统的水力计算是供暖工程设计的重要环节，合理的水
力计算可以确保系统正常运行、节能高效，并提供良好的供暖效果。因此，设计人员需要对水力计算方法和相关规范进行熟悉和了解，同时结合实际
工程情况进行计算和选型。
室内热水系统水力计算
在自然循环热水供暖系统的个别水流量很小、管径很小的管段内，可出现
层流的流动
64
Re
Chap4 室内热水系统水力计算
b.紊流流动
当Re＞2320时，流动为紊流流动。在该区内，又分为水力光滑管区、过渡
区及粗糙管区（阻力平方区）。
1)水力光滑管区 λ值仅取决于Re值，可用布拉修斯公式计算
0.3164 Re0.25
段组成．每米管长的沿程损失(也称为比摩阻，比压降)。其值可用流体力学
中的达西·维斯巴赫公式进行计算
R V 2 d2
Pa m
式中 ——管段的摩擦阻力系数；
d ——管道内径，m；
V ——热媒在管道内的流速，m/s；
——热媒的密度，kg／m3。
Chap4 室内热水系统水力计算
1. λ值的确定： 摩擦阻力系数，取决于热媒在管道内的流动状态和管壁的粗糙程度，即
Chap4 室内热水系统水力计算
（二）局部阻力损失
计算公式：
ΔPj
ζ
ρv 2 2
Pa
-计算管段中局部阻力系数之和，由实验确定
热水及蒸汽供暖系统各种管道附件局部阻力系数可查附录4-2
（三）当量局部阻力系数法和当量长度法
1.当量局部阻力系数法（动压头法）：将沿管道长度的摩擦阻
力损失折算成与之相当的局部阻力
等)，和管子使用时间等因素有关。对于热水供暖统，推荐采用下列数值：
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二、当量局部阻力法和当量长度法
三、管路阻力数的概念
△P=R .l + △P j
()
2
222
422
2.90012SG
G A G A G l d d v l d ==∑+=⎟⎠⎞
⎜⎝⎛∑+⋅=⎟⎠⎞⎜⎝⎛∑+=⋅
ζζζζλρπρζλ
重力循环双管系统循环作用压力的计算公式为
ΔP——重力循环系统中，水在散热器中冷却所产生的
作用压力，Pa；
计算富裕压力值
式中⊿%——系统作用压力的富裕率；
同程压力平衡图