供热工程 热水采暖系统的水力计算PPT课件

压差为30kPa。图4-3表示出系统两个支路中的一支路。
散热器内的数字表示散热器的热负荷。楼层高为3m。
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课题3 机械循环单管热水采暖系统的水力计 算
图4-4例题4-1的管路计算图
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课题3 机械循环单管热水采暖系统的水力计 算
3.2机械循环同程式热水采暖系统管路的水力计算例题
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课题2 热水采暖系统水力计算的任务和方法
图4-2 单管顺流式散热器进流系数
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课题2 热水采暖系统水力计算的任务和方法 • 跨越式热水采暖系统中，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。
目录
1 课题1 管路水力计算的基本原理 2 课题2 热水采暖系统水力计算的任务和方法 3 课题3 机械循环单管热水采暖系统的水力计算
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课题1 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
l
d
2
R
2
Pa
(4-1)
单位长度的沿程压力损失，也就是比摩阻R的计算公式为
Rpj P l
(4-17)
式中 Rpj —不利环路的循环作用压力，Pa； α ——沿程压力损失占总压力损失的估计百分数，查附录
4-7确定α值；
∑ —l—环路的总长度，m。
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课题2 热水采暖系统水力计算的任务和方法
• (4) 根据Rpj和各管段流量，查附录4-1选出最接近的管 径，确定该管径下管段的实际比摩阻R和实际流速υ。
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课题2 热水采暖系统水力计算的任务和方法
• （3）按照上述方法，由远至近，依次确定出该环路上供、回水干管各管 段的管径及其相应附压力损失以及各立管的管径、计算流量和计算温度降。
• （4）系统中有多个分支循环环路时，按上述方法计算各个分支循环环路。 计算得出的各循环环路在节点压力平衡状况下的流量总和，一般都不会等 于设计要求的总流量，最后需要根据并联环路流量分配和压降变化的规律， 对初步计算出的各循环环路的流量、温降和压降进行调整。最后确定各立 管散热器所需的面积。
• 进行室内热水采暖系统不等温降的水力计算时，一般从 循环环路的最远立管开始。
• （1）首先任意给定最远立管的温降。一般按设计温降 增加2-5℃。由此求出最远立管的计算流量Gj。根据该 立管的流量，选用R(或υ)值，确定最远立管管径和环路 末端供、回水干管的管径及相应的压力损失值。
• （2）确定环路最末端的第二根立管的管径。该立管与 上述计算管段为并联管路。根据已知节点的压力损失ΔP， 选定该立管管径，从而确定通过环路最末端的第二根立 管的计算流量及其计算温度降。
(4-4)
附录4-1就是按公式(4.4)编制的热水采暖系统管道水力计算表。
查表确定比摩阻R后，该管段的沿程压力损失 Py Rl
就可确定出来。
（2）局部压力损失 局部压力损失可按下式计算
pj
2
2
(4-5)
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课题1 管路水力计算的基本原理
• 式中 ——管段 的局部阻力系数之和，见附录4-2；
管流量经三通分配至各组散热。流进散热器的流量Gs与立管流量 的比
值，称为该组散热器的进流系数αG，l 即
Gs
Gl
图4-1 顺流式系统散热器节点
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课题2 热水采暖系统水力计算的任务和方法 • 在垂直顺流式热水采暖系统中，当散热器单侧连接时，进流系数α=1.0；
当散热器双侧连接时，如果两侧散热器支管管径、长度、局部阻力系数都 相等，则进流系数α=0.5；如果散热器支管管径、长度、局部阻力系数不 相等，进流系数可查图4-2确定。
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课题2 热水采暖系统水力计算的任务和方法
2.1 热水采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。 • (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。 • (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2。.2 等温降法水力计算方法
• (2)根据已知温降，计算各管段流量
G
3600Q
0.86Q
4.187103 (tg th ) tg th
式中 Q——各计算管段的热负荷，W；
t g ——系统的设计供水温度，℃
t h ——系统的设计回水温度，℃。
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（4-16）
课题2 热水采暖系统水力计算的任务和方法
• (3)根据系统的循环作用压力，确定最不利环路的平均比摩阻 R pj
骤；资料的收集、参数的选择、常用的水力计算图表的运用，可结合供热 课程设计进行热水采暖系统的水力计算训练，以达到学以致用的目的。
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• (5) 确定各管段的压力损失，进而确定系统总的压力损 失。
• 2.2.2 其它环路计算
• 其它环路的计算是在最不利环路计算的基础上进行的。 应遵循并联环路压力损失平衡的规律，来进行各环路的 计算。
• 应用等温降法进行水力计算时应注意：
• (1)如果系统未知循环作用压力，可在总压力损失之上附 加10%确定。
• (2)各并联循环环路应尽量做到阻力平衡，以保证各环路 分配的流量符合设计要求。但各并联环路的阻力做到绝 对平衡是不可能的，允许有一个差额，但不能过大，否 则会造成严重失调。 第14页/共29页
课题2 热水采暖系统水力计算的任务和方法 • 在单管顺流式热水采暖系统中，如图4-1，两组散热器并联在立管上，立
R
Py l
d
2
2 Pa /m
(4-2)
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课题1 管路水力计算的基本原理
• 式中 ——沿P程y 压力损失，Pa
•
— — 管 段 的 摩 擦 阻 力 系 数 ；
•
d——管子的内径，m；
•
ρ——流体的密度，kg/m3；
•
——管中流体的速度，m／s；
•
υ — — 管 段 的 长 度 ， m 。
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课题2 热水采暖系统水力计算的任务和方法
图4-3 跨越式系统中散热器的进流系数
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课题2 热水采暖系统水力计算的任务和方法
2.3 不等温降的水力计算方法
• 所谓不等温降的水力计算，就是在单管系统中各立管的 温降各不相等的前提下进行水力计算。它以并联环路节 点压力平衡的基本原理进行水力计算。这种计算方法对 各立管间的流量分配，完全遵守并联环路节点压力平衡 的水力学规律，能使设计工况与实际工况基本一致。
2
2
)
（4-6）
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课题1 管路水力计算的基本原理
1.2 当量阻力法
• 当量阻力法是在实际工程中的一种简化计算方法。基本
原理是将管段的沿程损失折合为局部损失来计算，即
l
d
2
2
d d
2
2
d
d
l
（4-7）
式中 d——当量局部阻力系数。
计算管段的总压力损失P 可写成
P Py
Pj
• 【例题4-3】 确定图4-2机械循环垂直单管顺流同程式 热水采暖系统管路的管径。热媒参数：供水温度
• t g=95℃， th=70℃。系统与外网连接。采用允许流
速法计算。散热器内的数字表示散热器的热负荷。
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课题3 机械循环单管热水采暖系统的水力计 算
图4-2 同程式系统管路系统图
d
2
2
·
2
2
(d
) 2
2
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(4-8)
课题1 管路水力计算的基本原理
令
zh d
式中 zh——管段的折算阻力系数
P
zh
2
2
将公式（4-3）代入公式（4-10）中，则有
P
zh
1
9002 2 d
4 2
G2
设
A
1
9002 2d 4 2
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（4-9） (4-10) (4-11) （4-12)
• 2.2.1 最不利环路计算 • (1)最不利环路的选择确第定11页/共29页
课题2 热水采暖系统水力计算的任务和方法 • 采暖系统是由各循环环路所组成的，所谓最不利环路，就是允许平均比摩
阻最小的一个环路。可通过分析比较确定，对于机械循环异程式系统，最 不利环路一般就是环路总长度最长的一个环路。
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课题3 机械循环单管热水采暖系统的水力计 算
图4-3 同程式系统的管路压力平衡分析图
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小结 • 本单元介绍了热水采暖系统水力计算的基本原理 ，采暖系统水力计算的
任务和方法 ，机械循环热水采暖系统的水力计算。 • 学生在学习过程中应重点掌握机械循环热水采暖系统水力计算的方法、步
计算管段。
附录4-6 给出了单管顺流式热水采暖系统立管组合部件 zh
的。
附录4-7 给出了单管顺流式热水采暖系统立管的zh 值。
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课题1 管路水力计算的基本原理
1.3 当量长度法
• 当量长度法是将局部损失折算成沿程损失来计算的一种
简化计算方法，也就是假设某一段管段的局部压力损失 恰好等于长度l d为 的某管段的沿程损失，即
•
——表示2 =1时的局部 压力损失，又叫动压头，
3。
Pd2
,Pa，见附录4-
（3）总损失 任何一个热水采暖系统都是由很多串联、并联的管段组成， 通常将流量和管径均不改变的一段管路称为一个计算管段。
各个管段的总压力损失 P 应等于沿程压力损失 Py 与局部
压力损失 Pj之和，即
P
(Py
Pj )
(Rl
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课题3 机械循环单管热水采暖系统的水力计算
3.1 机械循环单管顺流式热水采暖系统管路水力计算例题
• 【例题4-1】 确定图4-5机械循环垂直单管顺流式热水
采 暖 系 统 管 路 的 管 径 。 热 媒 参 数 ： 供 水 温 度t g
=95℃
t h =70℃。系统与外网连接。在引入口处外网的供回水
2
2
d ld
2
2
（4-14）
ld
d
式中 l d 为管段中局部阻力的当量长度，m。
管段的总压力损失 P 可写成
P Py Pj Rl Rld Rlzh
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(4-15)
课题1 管路水力计算的基本原理
• 式中
为管段lz的h 折算长度，m。
• 当量长度法一般多用于室外供热管路的水力计算上。
课题1 管路水力计算的基本原理
• 管段的总压力损失
P A zhG 2
(4-13)
附录4-4 给出了各种不同管径的A值和λ/d值。 附录4-5 给出按公式（4-13）编制的水力计算表。 垂直单管顺流式系统立管与干管、支管，支管与散热器 的连接方式，在图中已规定出了标准连接图式，为了简化 立管的水力计算，可以将由许多管段组成的立管看作一个
l • 实际工程计算中，往往已知流量，则公式 (5-2)中的流速v可以用质量流量G表示
υ
G
G
d 2
3600
900d 2
4
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(4-3)
课题1 管路水力计算的基本原理 • 式中 G为管段中水的质量流量，kg／h。 • 将式(4-3)代入式(4-2)中，经整理后可得
R 6.25108 G 2 Py d 5