热泵技术手册

（3）流体驱动装置压头或扬程计算方法 以热泵热水供暖系统为例，其示意图如图 2-1 所示：
图 2-1 热泵供暖系统示意图 根据流体流动能量方程，取出水泵进出口处的 8、1 截面，有：
1gZ1 p1 0.5V12 8gZ8 p8 0.5V82 △ p18 p1z 1gZ1 p1 0.5V12 p8z 8 gZ 8 p8 0.5V82
2.3 沿程阻力系数计算公式
（1）雷诺数与流态
雷诺数定义式为：
Re VDE v
（2-12）
式中，Re 为雷诺数，无量纲；V 为流体的流动速度，m/s；DE 为流体流道的特
征尺寸（对管路为关内当量直径），m；v 为流体的运动黏度，m2/s。
对管内流动，当 Re≤2300 时，流态为层流；Re>2300 时，流态为紊流。
L 3456 3456 D3456
j3456)
j 3456
△ p678 0.5
V2 （ 678
L 678 678 D
678
k
k)
式中，△p1-2-3、△p3-6、△p3-4-5-6、△p6-7-8 为热水在各段管路的总压降，Pa；
ρ为热水密度，kg/m3；V1-2-3、V3-6、V3-4-5-6、V6-7-8 为热水在各段管路的流速，m/s；
0.75 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0～1.5
法兰用料 规格/mm 20×4 20×4 20×4 20×4 20×4 20×4 25×4 25×4 ┕25×4 ┕25×4 ┕25×4 ┕25×4 ┕25×4
┕25×4 ┕30×4 ┕30×4 ┕30×4 ┕30×4 ┕30×4 ┕30×4 ┕40×4
螺栓规格 /mm
M6×20 M6×20 M6×20 M6×20 M6×20 M6×20 M6×20 M6×20 M6×20 M6×20 M6×20 M6×20 M6×20
M6×20 M8×25 M8×25 M8×25 M8×25 M8×25 M8×25 M8×25
螺孔直径 /mm 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5 7.5
3-4-5-6 中管件、阀门、散热器等的局部阻力系数，无量纲；ξk 为管路 6-7-8 中管 件等的局部阻力系数，无量纲。
因支路 3-6 和支路 3-4-5-6 并联，热水流经两支路的压降应相等，即：
△ p36 △ p3456
计算得出水泵驱动压头后，水泵扬程也可确定，即：
△Hz △ pz g
式中，△ Hz 为水泵扬程，m；ρ为热水密度，kg/m3；g 为重力加速度，m/s2。
管件中流动的总压力损失，因此有：
△ pz △ p18 △ p123 △ p36 △ p678 △ p3456 △ p678
△ p123
0.5V12
（
23
L 123 123 D1 2 3
i
i）
△ p36
0.5V32（6
L 36 36 D36
j36）
j 36
△ p3456
0.5
V （ 2 3456
α 20o 40o 60o 80o 90o
ξ(V) 0.05 0.14 0.36 0.74 0.99
D/
≥
15 20 25 32 40
mm
50
ξ 2.0 2.0 1.5 1.5 1.0 1.0
(V)
局部阻力系数
闸阀
截止 阀
公称
直径 /mm
15
≥ 20 25 32 40
50
ξ
(V) 1.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
△ pz p1z p8z
式中，p1z 为水泵出口截面的总压头，Pa；p8z 为热泵进口截面的总压头，Pa； △p18 为热水从 1 点到 8 点流经管路、热泵加热器、散热器、管件等的总压力损失， Pa；△pz 为水泵为供暖管路提供的驱动压头（即水泵出口与进口截面的总压头之 差），Pa。
热水温度流动时，水泵提供的驱动压头等于流体在管路、热泵加热器、散热器、
（2）动量方程
流体在中间无支路的管路中稳定流动时，对任意两个截面，有：
p1 p2 G（2 v2 v1）λM2vMDG1 2L
（2-2）
式中，p1、p2 为截面 1 和截面 2 处流体的静压，Pa；G 为流体的质流密度，
kg/(㎡·s)；v1、v2 为流体在截面 1 和截面 2 处的比体积，m3/kg；λM 为截面 1 和
λ1-2-3、λ3-6、λ3-4-5-6、λ6-7-8 为热水在各段管路的沿程阻力系数，无量纲；L1-2-3、
L3-6、L3-4-5-6、L6-7-8 为各段管路的长度，m;D1-2-3、D3-6、D3-4-5-6、D6-7-8 为各段管路的
内直径，m；ξi 为管路 1-2-3 中管件、热泵加热器等的局部阻力系数，无量纲；ξ j36 为管路 3-4 中管件、阀门、散热器等的局部阻力系数，无量纲；ξj3456 为管路
2.2 流体流动阻力计算公式
（1）流体流动阻力计算方程
流体流动的总压降为：
△p △ pY △ pJ
△ pY
LV 2
2DE
△ pJ
V2
2
（2-4） （2-5） （2-6）
4A DE
U
（2-7）
A mv V
（2-8）
式中，△p 为流体在管路中的流动总压降，Pa；△pY 为流体在管路中流动的沿 程压降，Pa；△pJ 为流体在管路中的局部压降，Pa；λ为沿程阻力系数，无量纲； ζ为局部阻力系数，无量纲；L 为管长，m；ρ为流体密度，kg/m3；V 为流体管路中
3～4
≤2
≤2
35～50
4～7
2～3
2～3
50～65
6～9
2～5
2～3
标准风管 直径/mm
100 120 140 160 180 200 220 250 280 320 360 400 450
500 560 630 700 800 900 1000 1120
表 2-6 圆形标准风管规格数据
风管壁厚 /mm 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75 0.75
ξ23 为直通管路局部阻力系数；ξ13 为支路到直通管路局 部阻力系数；A1、V1 为支路截面积和气体速度；A2、V2 为直通管路进口截面积和气体速度；A3、V3 为直通管路出 口截面积和气体速度；Q1 为支路气体体积流量；Q3 为直通 管路出口体积流量
矩形主通道至圆形支通道。A1、V1 为支路截面积和气体速度； A2、V2 为直通管路进口截面积和气体速度；A3、V3 为直通 管路出口截面积和气体速度；ξ12 为直通管路局部阻力系 数；ξ13 为直通管路到支路局部阻力系数。
地面沿墙砌造风道
3~6
竹风道
0.8~1.2
墙内砌砖风道
5~10
2.4.1 液体管件的局部阻力系数
常用液体管件的局部阻力系数如表 2-3 所示（局部阻力系数右侧括号内速度为
计算局部压降时所采用的速度）。
管件
示意图
局部阻力系数
突然 扩大
管件
示意图
局部阻力系数
边缘尖锐时，ξ（V）=0.50
管子 入口
管子 出口 带滤 网底 阀
截面 2 之间的平均沿程阻力系数，无量纲；VM 为截面 1 和截面 2 之间的平均比体积， m3/kg；L 为截面 1 与截面 2 之间的管长，m；D1 为管内径，m。
（3）能量方程
流体在中间无支路的管路中稳定流动且无能量输入和输出时，对任意两个截面，
有（被能修正系数取 1.0）：
ρ1gZ1 p1 0.5V12 ρ2gZ 2 p2 0.5V22 △ p12
系可近似表示为：
△p Sm2v
（2-10）
（L i）
S
DE i 1.23D4E
（2-11）
式中，△p 为流体在管路中的流动总压降，Pa；S 为管路的特性阻力系数，kg/m7；
mv 为流体的体积流量，m3/s；ρ为流体密度，kg/m3；λ为沿程阻力系数，无量纲； L 为管长，m；DE 为管路当量直径，m；ξi 为第 i 个管件的局部阻力系数，无量纲。
管路材料
当量粗糙度/10-3m
钢板制风管
0.15
铅管、铜管、玻璃管
0.01
塑料板制风管
0.01
镀锌钢管
0.15
矿渣石膏板风管
1.0
钢管
0.046
表面光滑砖风管
4.0
涂沥青铸铁管
0.12
矿渣混凝土风道
1.5
铸铁管
0.25
铁丝网抹灰风道
10~15
混凝土管
0.3~3.0
胶合板风道
1.0
木条拼合圆管
0.18~0.9
可用如下近似式直接计算：
0.1（ 1 K 68 ）0.25
DE Re
（2-15）
式中，λ为沿程阻力系数，无量纲；DE 为管路的当量内直径，m;Re 为雷诺数，
无量纲；K 为管路内壁的当量粗糙度，m。
常用管路内壁的当量粗糙度如表 2-2 所示。
表 2-2 常用管路内壁的当量粗糙度
管路材料
当量粗糙度/10-Βιβλιοθήκη mDE=L管内充满流体
矩形管
W L
L
DE 2WL
W
WL
矩形管长内边的长度，m 矩形管短内边的长度，m
当液体流动阻力损失用水头损失表示时，其计算式为：
△H △ g
（2-9）
式中，△ ρ 为液体在管路中的流动压降，Pa；ρ 为液体密度，kg/m3；g 为重力加速
度，m/s2。
(2)管路特征方程