液体管网水力特征与水力计算

H2 H1 H4
H3
3.1 闭式液体管网水力特征
流动动力是散热器和锅炉之间的水柱密度差与高 差的乘积。水温95/70℃,每米高差作用压力156Pa. 环路中若积有空气，会形成气塞，阻碍循环，要 重视排气—设置膨胀水箱。如在回水管中，有个 充满回水管断面、高2cm的气泡，产生约192Pa 的反循环力。 重力循环系统中，水流速较低，空气能够逆着水 流方向，由供水干管汇集到系统最高处，通过膨 胀水箱排除。
3.2 闭式液体管网水力计算
并联环路平衡实际上是并联环路的独用管 段平衡，不平衡率±15%以内。P87 作业1：查阅GB50736关于水泵选择与布置 的规定，注意变速与定速风机的选择区别。 作业2:查阅“建筑节能标准”和“水泵”设 备标准关于能效比、耗电输冷（热）比的 规定。
3.2 闭式液体管网水力计算
GL C (t g th )
Q

0.86 Q (t g th )
通过第i（i≥1）层散热器的流量：
0.86(Qi Q3 Qn ) GL t g ti 0.86 Qk
k i n
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱt g ti
3.1 闭式液体管网水力特征
流出第i个散热器的水温：
3.1 闭式液体管网水力特征
闭式液体管网水力特征
Pqi P Gi P i
P Gi
g d l c
i j
j
j g H j （ 1 ）
∆Hj:沿管段流动方向起点高程减去终点高程，绝对值； Cj:符号数。当管段流动方向与重力方向一致为正，反之 为负。
3.2 闭式液体管网水力计算
室内采暖管网最大允许的水流速：
GB50736－2012（5.9.13）
室外供热管网最大允许的水流速： 3.5m/s 室内供热、空调水管网的经济比摩阻：
60~120Pa/m.
室外供热管网的经济比摩阻：
主干线：30~70pa/m 支线：<300Pa/m
3.2 闭式液体管网水力计算
任务1 ：已知管网各管段的流量和循环动 力，确定各管段的管径。
方法：压损平均法。预先求出管段的平均比摩阻， 作为选择管径的控制参数。 Pzh R pj l 式中，α为沿程损失占总压力损失的百分数。
3.2 闭式液体管网水力计算
步骤：
根据各管段流量和平均比摩阻，用公式或图表 计算管径，选择接近的标准管径，然后根据流 量和选定管径计算阻力损失，并核算资用动力 和计算阻力的不平衡率是否满足要求。
P i c j (P lj P cj )
j
3.1 闭式液体管网水力特征
重力循环液体管网的工作原理与水力特征
PGi g d l c j j g H j
j i
H4 H3
Pl
忽略管道散热的影响：
g g (h h1 ) g g h1 g h h g h h0 g h h0 g ( h g )h Pl
ti t g
Q
k i
n
k
GL
tg
Q Q
k 1 k i n
n
k
(t g t h )
第i组散 热器上游 全部散热 量。
k
注意：换热器由下向上逆着水流方向编号。
3.1 闭式液体管网水力特征
单管系统的垂直失调
并联环路中各层进出口水温相同，作用动力不 同，越往下越低。 在串联环路中，各层散热器循环作用压力相同， 但进出口水温不相同，越在下层，进水温度越 低。 由于各层散热器的传热系数K随各层散热器平 均计算温差变化，在选择设备时没有考虑这一 点，也会带来各个散热器的散热量达不到设计 要求，引起垂直失调。
3.1 闭式液体管网水力特征
串联系统，各个散热器处于同一环路，循 环动力相同。 需要计算从各个散热器流出的流体的密度, 才可计算串联管路重力循环作用动力。
3.1 闭式液体管网水力特征
散热器进出口水的密度推算。 已知：各散热器的散热量Qj（w）、总供水温度tg、 总回水温度th，按照热平衡关系式推算。 质量流量GL（kg/h）：
PaS1b gh1 ( h g ) Pb 热源a PaS 2b g (h1 h2 )( h g ) Pb 热源a
独用∆Pa-S1-b
a-S2-b
3.1 闭式液体管网水力特征
很明显，并联管路a-S1-b和a-S2-b的动力 不相等。 并联的独用管路的阻力等于各自的作用动 力，故它们之间的流量分配：
Pzh Ph Pf
3.1 闭式液体管网水力特征
作业：完成例3.1（供回水温度改为75℃和 50 ℃ ，每两个散热器间距均改为4.5m）。
3.2 闭式液体管网水力计算
液体管网和气体管网在水力计算的主要目 的、基本原理和方法上是相同的。 只是因为液体的物性参数与气体有显著差 别，液体管网的工作参数也与气体管网有 一定区别，所以二者水力计算使用的计算 公式和技术数据有所不同。
3.2 闭式液体管网水力计算
任务2 ： 已知各管段的流量和管径，确定 管网的需用压力。
方法： 首先利用水力计算表，计算最不利环路各 管段的压力损失，如果不能忽略重力作用，计算 重力作用形成的循环动力。按下式确定管网的需 用压力：
pq pzbL PG, zbL
然后计算其他环路的资用压力，用压损平均法对 各个环路独用管段进行压损平衡。
第3章 液体管网水力特征与水力计算
主要内容：
闭式液体管网水力特征与水力计算 开式液体管网水力特征与水力计算
3.1 闭式液体管网水力特征
任意两个断面之间的能量方程
由于液体密度远大于气体密度，则有：
Pj1 1~2 ( H1 H 2 ) g Pj 2 P 12
位压（水柱压力）大。要注意其对于液体管网运行的影响。 空气渗入会严重影响管内的正常流动，要重视“排气”。
3.1 闭式液体管网水力特征
供暖系统水平管道应有一定坡度，坡向利于排气， 供回水支、干管坡度宜0.003，不得小于0.002， 立管与散热器连接支管，坡度不得小于0.01。 无法保持必要坡度时，局部可无坡敷设，流速不 得小于0.25m/s。 汽水逆向流动的蒸汽管不得小于0.005。 供暖系统管道不得小于DN20。
3.2 闭式液体管网水力计算
任务3：已知各管段的流量，确定各管段的管径和 管网所需的循环作用压力。 方法：首先用假定流速法或控制比摩阻计算最不 利环路。选用经济流速或经济比摩阻，用公式或 图表确定管径，计算各个管段的阻力损失，进而 确定管网循环作用压力。 然后计算其他环路的资用压力，用压损平均法对 各个环路独用管段进行压损平衡。
并联环路平衡实例：
环路①a-S1-b-c-a和环路② a-S2-b-c-a并联。 最不利回路①平衡：动力与 计算阻力平衡 环路① ②平衡： ⑤动力与 ⑤计算阻力平衡
③ c ⑤
④
流程：先计算环路② 动力，再计算⑤动力。
3.2 闭式液体管网水力计算
⑤
③ c
④
⑤动力＝ ②动力 －③阻力 ③ 阻力＝ ①动力－④计算阻力 ⑤动力＝ ②动力 － （①动力－④ 计算阻力）
3.1 闭式液体管网水力特征
3 水在管路中沿途冷却的影响
水温沿循环环路变化，影响各层散热器的进出 口水温和循环动力。由于重力作用形成的循环 动力不大，在确定实际循环动力大小时，必须 考虑。 精确计算：明确密度沿程变化关系式。
3.1 闭式液体管网水力特征
工程中，根据系统供水管路布置状况、楼层高度、 计算冷却中心与加热中心的水平距离等因素,增加 一个考虑水在循环管路中冷却的附加作用压力， 其数值可由供暖设计手册查取。 系统总的重力循环作用动力Δ Pzh为：水冷却产生 的重力作用力Δ Ph +附加作用力Δ Pf
∆Pi:第i个并联循环管路作用动力； ∆PG,i:第i个并联循环管路与最不利环路的共用管 路的阻力。
3.1 闭式液体管网水力特征
2 串联管路的水力特征
环路动力：回水密度不同，回水管分段！
PG g g (h1 h2 ) g 2 h2 g1h1 g g h1 g1h1 g 2 h2 g g h2 gh1 ( 1 g ) gh2 ( 2 g ) gH2 ( 2 g ) gH1 ( 1 2 )
H2 H1
3.1 闭式液体管网水力特征
重力循环作用力计算方法二
g g ( H 2 H 3 ) g g ( H 3 H 4 ) g g ( H 4 H 3 ) g h ( H 3 H 2 ) g h ( H 2 H1 ) g h ( H1 H 2 ) g g ( H 3 H 2 ) g h ( H 3 H 2 ) g ( h g )h Pl
PG ghi ( i g )
i 1 n
n
gHi ( i i 1 )
i 1
3.1 闭式液体管网水力特征
hi为散热器Si与散热器Si-1的垂直距离，i=1 时，h1表示散热器与锅炉垂直距离。 Hi为散热器Si与锅炉的垂直距离。 ρi+1为进入散热器Si中的水的密度，i=N时， ρi+1=ρ g 注意：换热器由下向上逆着水流方向编号。
3.1 闭式液体管网水力特征
双管系统的垂直失调
重直失调：建筑内同一竖向各层房间室温出现 上、下层冷热不均的现象。 原因：各层散热器所在环路的循环作用动力不 同。 解决办法：在设计时正确计算不同环路的循环 动力，采用不同的管道与设备尺寸及调节措施。
3.1 闭式液体管网水力特征
结论：
独用管段阻力与独用管段作用动力平衡。 各并联独用管路动力相同时，其阻力才相等。 并联环路与最不利环路压力关系： 独用管段作用动力Pd＝并联环路作用动力P－ 与最不利环路共用管段阻力Pg