供热网路水力计算
热水供热系统的水力计算
11:24:29
19
无混合装置的直接连接
11:24:29
适用于热网压力、温度 都能满足用户的情况
适用于绝大多数低温水 热水供热系统
连接方式最简单，造价 低，无额外运行费用
大型供暖系统资用压头 为2~5mH2O
不宜d≮32mm。 2．当有的点出现静压值超过允许值时，应分
设独立的供热系统。
11:24:29
5
第三节 水力计算的方法和步骤
水力计算的基本步骤 1．热用户的设计流量
⑴采暖、通风、空调热用户及闭式热水供热系 统生活热水热用户
G 3.6Q c(t1 t2 )
⑵开式热水供热系统生活热水热用户
G 3.6Q
11:24:29
3
第二节 热水网路水力计算的基本公式
ΔP=ΔPy+ΔPj 一、沿程损失
Py Rshl
二、局部损失
ld
d
三、总阻力损失
Pj Rshld
P Rsh Lቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Ld RshLzh
11:24:29
4
第三节 水力计算的方法和步骤
水力计算的基本原则 1．管网干管d≮50mm，通往各单体建筑物
第一节 概 述
为什么要进行热网的水力计算？
11:24:29
1
第一节 概 述
水力计算的主要任务 ⑴已知G和ΔP，确定d ； ⑵已知G和d ，计算ΔP； ⑶已知d 和允许ΔP，计算或校核G； ⑷根据水力计算结果，确定循环水泵的流量和
扬程。
11:24:29
2
第一节 概 述
水力计算的作用 (1)绘制热网水压图，确定供热系统最佳运行工况，分析
资用压差，应满足热力站或用户所需的作用压头。P资 ≥∑ΔP作用
第二章--热水供热系统水力计算
设独立的供热系统。
01:18:32
6
第三节 水力计算的方法和步骤
水力计算的基本步骤 1．热用户的设计流量
⑴采暖、通风、空调热用户及闭式热水供热系 统生活热水热用户
G 3.6Q c(t1 t2 )
⑵开式热水供热系统生活热水热用户
变化等
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11
热水网路压力状况的基本技术要求
1．动水压线 在网路循环水泵运行时，网路上各点测压管水头连线，
称为动水压曲线。 ⑴在与热力网路直接连接的用户系统内，压力不应超过
该用户系统用热设备及管道构件的承压能力。P系统≯ 设备及关键承压能力 ⑵在高温水网路和用户系统，水温超过100℃的地点， 热媒压力应不低于该水温下的汽化压力。还应留有 3汽0化~5压0K力pa如富表裕2压-3力所。示P。≮P汽化+30~50kPa。不同温度下的
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19
3．热水网路补水泵的选择原则
闭式热水供热系统的补给水泵的台数，不应 少于两台，可不设备用泵。
开式热力网补水泵不宜少于三台，其中一台 备用。
当动态水力分析考虑热源停止加热的事故时： 事故补水能力≮ΔV95-70+Gbs
事故补水时，软化除氧水量不足时，可补充 工业水。
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37
2．补水泵变频调速定压
⑴定压原理
根据供热系统的压力变化，改变电源频率，平 滑无级地调整补水泵转速，进而及时调节补水 量，实现系统恒压点压力的恒定。
⑵关键设备：变频器
变频器的工作原理：通常50Hz的交流电先变为 直流电，再经过逆变器把直流电变换为另一种 频率的交流电。
供热工程-第九章 热水网络的水力计算及水压图
2 P P2 v12 v2 1 ( ) + ( Z1 - Z 2 ) + ( ) = D H1- 2 rg rg 2g 2g
由于流速差别不大， 所以在公式中， 可以忽略流速 水头的差，
( P P 1 - 2 ) + ( Z1 - Z 2 ) = D H1- 2 ， 所以 D H1- 2 =两点的测压管水头的高 rg rg
度之差。 3、根据坡度可以确定管段的单位管长的压降的大小； 4、只要已知或固定管路上任意一点的压力，管路中其 它各点的压力也就已知或固定。
四、热水供暖系统的水压图
1、一般水压图包括以下内容 （1） 、横坐标表示供热系统的管段单程长度，以米为单位。
ì 下半部:表示供热系统的纵向标高,包括管网,散热器, ï ï ï ï 循环水泵,地形及建筑物的标高.对于室外热水 ï ï ï ï 供热系统,当纵坐标无法将供热系统组成表示 ï ï 清楚时,可在水压图的下部标出供热系统示意图. （2） 、纵坐标 ï í ï ï ï 上半部:供热系统的测压管水头线,包括动水压线(表示供 ï ï ï 热系统在运行状态下的压力分布)和静水压线(在 ï ï ï ï 停止运行的压力分布). ï î
2 P v12 P2 v2 1 + Z1 + = + Z2 + + D H1- 2 rg 2g r g 2g
v12r P 1 + Z1r g + 2
——总水头
P1 rg
——压强水头
Z1
——位置水头 ——测压管水头
2
P 1 + Z1 rg
D H1- 2
第四章 室内热水供暖系统的水力计算
例题【4-1】 要求：确定重力循环双管热水供暖系统管路的管径。 计算歩骤： 1.选定最不利的环路：为立管Ⅰ1的最底层散热器的环路。 2.计算通过最不利环路散热器Ⅰ1的作用压力∆P `Ⅰ1 根据公式（4-24），可查p319上附录3-2，得到:
p f 350pa
根据已知的供、回水温度t’g＝95℃，t`h=70℃ 查p319上附录3-1得到水的密度ρh=977.81kg/m3, ρg =961.92kg/m3 将上述已知数字带入（4-24）式得： ∆P `Ⅰ1＝9.81×3（977.81－961.92）＋350＝818pa
第二节
重力循环双管系统管路水力计算和例题
重力循环双管系统通过散热器环路的循环作用压力计算公式为： pa （4-24）
PZh P Pf gh( h g ) Pf
式中：∆P～重力循环系统中，水在散热器内冷却所产生的作用压力。 ∆Pf～水在循环环路中冷却的附加作用压力，通过不同立管和 楼层的循环环路的附加作用压力值是不相等的，应按p319上的附 录3-2选定。
三、室内热水供暖系统管路水力计算的主要任务和方法： 主要任务： 1.按已知系统各管段的流量和系统的循环作用压力，确定各管 段的管径（俗称设计计算） 2.按已知系统各管段的管径和各管段允许压降，确定通过该管 段的水流量（“不等温降”的设计计算或用作校验已定型各管段 的热水流量） 注意事项： 1.供暖系统的水力计算一般从系统中最不利循环环路开始。 2.完成最不利环路之后，可以开始其他分支循环环路的水力计算， 但是它们之间计算的压力损失相对差额（不包括各支路公用的管 道）不应大于正负15％。 3.为了平衡各并联环路的压力损失，可适当提高某些近处支路的比 摩阻和流速。但是《暖通规范》规定： 最大允许水流速不应大于下列数据： 民用建筑：1.2m/s 生产厂房的辅助建筑： 2m/s 生产厂房：3m/s 4.整个热水供暖系统总的计算压力损失，宜增加10％的附加值，以 此确定系统必须的循环作用力。
供热热网的水力计算
（1）管道的实际当量绝对粗糙度与制表的绝对粗糙度不 符，应对比摩阻进行修正。
Rsh
K sh Kb
0.25
Rb
mRb
(式9-17)
式中
Rb
、K
b——按附录9-1查出的比摩阻和规定的
K
值
b
（表中Kb =0.5mm理
Ksh ——水力计算时采用的实际当量绝对粗糙度，mm；
课题1 集中供热系统方案的确定
9.1.2 集中供热系统的年耗热量
集中供热系统的年耗热量是各类热用户年耗热量的总和，可按下述方法计算。
（1）采暖年耗热量
Qn,a
24Qn
tn tn
t pj twn
N
0.0864Qn
tn tn
t pj twn
(1) 热水供应热负荷 热水供应热负荷是日常生活中用于洗脸、洗澡、洗衣服以
及洗刷器皿等所消耗的热量。热水供应热负荷取决于热水 用量。
热水供应系统的工作特点是热水用量具有昼夜的周期性。 每天的热水用量变化不大，但小时热水用量变化较大。
课题1 集中供热系统方案的确定
对于一般居住区，热水供应热负荷可按下式计算：
课题1 集中供热系统方案的确定
9.1.1.1采暖热负荷 采暖热负荷的概算，可采用体积热指标法或面积热指标法
进行计算。
（1） 体积热指标法 建筑物的采暖热负荷可按下式进行概算。
Qn qvVw (tn twn ) 103
式中 Qn——建筑物的采暖热负荷，kW；
1）居住区采暖期生活热水平均热负荷
供热水力计算
第十三讲 水暖系统水力计算原理
1.2、当量长度法
当量长度法的基本原理是将管段的局部损失
供 折合为管段的沿程损失来计算。
热 如某一管段的总局部阻力系数为 ，设它的压 工 力损失相当于流经管段ld米长度的沿程损失，则
程
22 Rdldld
2
2
.
20
第十三讲 水暖系统水力计算原理
水力计算基本公式，可表示为：
工
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
程 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。
.
2
第十三讲 水暖系统水力计算原理
热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用
供 和，即
热
工
ppypjRl22
程
.
15
第十三讲 水暖系统水力计算原理
二、当量局部阻力法和当量长度法
供
在实际工程设计中，为了简化计算，也
热
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。
工
程
.
16
第十三讲 水暖系统水力计算原理
1.1、当量局部阻力法
当量局部阻力法的基本原理是将管段的沿程
近的数值：
0.11 K0.25
d
.
9
第十三讲 水暖系统水力计算原理
管壁的当量绝对粗糙度K值与管子的使用情
供 况（流体对管壁腐蚀和沉积水垢等状况）和管 热 子的使用时间等因素有关。
工
对于热水供暖系统，根据运行实践积累的资
程
水力计算基本公式
D
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C
供热工程
三、闭式双管水压图图形
1、各用户水压不应超过允许值
P +Z Hp= ρ g
Hp一定，Z较小时，P较大； 故着眼于各用户的各低点的承压
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供热工程
2、当水温 > 100 ℃ ,热网的水不应汽化 Hp一定，Z较大时，P较小，易汽化； 故着眼于各用户的各高点的承压 3、回水管水压线应超过建筑物充水高度， 故着眼于各用户的各高压点的承压
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§ 9-6 中继加压泵站
适用场合 1、大型热水网
供热工程
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供热工程
2、热网扩建
热网扩建水压图
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供热工程
3、地形高差悬殊场合
地形高差悬殊，热源在高处时， 设置中继加压泵站的示意图
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供热工程
第九章 热水网路的水力计算和水压图
1、设计计算 2、校核计算
水力计算 水压图 热水网路定压方式 热水网路与热用户连接方式
供热工程
已知G、ΔP，求d
§ 9-1 水力计算基本公式
当量长度法
ΔP ＝ R（l＋ld）
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供热工程
§ 9-2 热水网路水力计算方法和步骤
1、确定热水网路中各个管段的计算流量 2、确定热水网路的主干线及其沿程比摩阻
地形高差悬殊，热源在低处时， 设置中继加压泵站的示意图
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供热工程
§ 9-4 热水网路的水压图
一、作用
蒸汽供热管和凝结水管路的水力计算
供热蒸汽管路和凝结水管路水力计算（一）供热管网水力计算的基本原理蒸汽供热系统的管网由供汽管网和凝结水回收管网组成。
蒸汽供热系统管网水力计算的主要任务主要有以下三类：（1）按已知的热媒（蒸汽或凝结水）流量和压力损失，确定管道的直径。
（2）按已知热媒流量和管道直径，计算管道的压力损失，确定管路各进出口处的压力。
当供汽管路输送过热蒸汽时，还应计算用户入口处的蒸汽温度。
（3）按已知管道直径和允许压力损失，计算或校核管道中的流量。
根据水力计算的结果，不仅能分别确定蒸汽供热系统的管径、流量、压力以及温度，还可进一步确定汽源的压力和温度、凝结水回收系统的型式以及凝结水泵的扬程等。
本指导书主要阐述水力计算的基本原理、凝结水管网的水力工况、上述第一类计算的基本方法、基本步骤及典型计算示例。
至于上述第二类和第三类计算，由于与第一类计算原理相同、方法相似，因此未作详细说明。
1. 供热管网水力计算的基本公式在管路的水力计算中，通常把管路中流体流量和管径都没有改变的一段管子称为一个计算管段。
任何一个供热系统的管路都是由许多串联或并联的计算管段组成的。
当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其与管壁间存在摩擦，因而造成能量损失，使压力降低，这种能量损失称为沿程损失，以符号“Δp y ”表示；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，也要损失能量使压力降低，这种能量损失称为局部损失，以符号“Δp j ”表示。
因此，管路中每一计算管段的压力损失，都可用下式表示：Δp = Δp y +Δp j = Rl + Δp j Pa (2—1)式中:Δp —— 计算管段的压力损失，Pa ；Δp y —— 计算管段的沿程损失，Pa ；Δp j —— 计算管段的局部损失，Pa ；R —— 每米管长的沿程损失，又称为比摩阻，Pa/m ；L —— 管段长度，m 。
比摩阻可用流体力学的达西·维斯巴赫公式进行计算：22v d R ρλ= Pa/m (2—2)式中：λ —— 管段的摩擦阻力系数；d —— 管子内径，m ；v —— 热媒在管道内的流速，m/s ；ρ—— 热媒的密度，kg/m 3。
供热工程第四章室内热水供暖系统的水力计算
第三节 机械循环单管热水供暖系统 管路的水力计算方法循环室内热水供暖系统入口处 的循环作用压力已经确定，可根据入口 处的作用压力求出各循环环路的平均比 摩阻，进而确定各管段的管径。
2、如果系统入口处作用压力较高时，必然 要求环路的总压力损失也较高，这会使 系统的比摩阻、流速相应提高。
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。
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 计算。
不等温降法在计算垂直单管系统时，
将各立管温降采用不同的数值。它是在 选定管径后，根据压力损失平衡的要求， 计算各立管流量，再根据流量计算立管 的实际温降，最后确定散热器的面积。 不等温降法有可能在设计上解决系统的 水平失调问题，但设计过程比较复杂。
第二节 重力循环双管系统管路 水力计算方法和例题
3．确定最不利环路各管段的管径d。
(1)求单位长度平均比摩阻
(2)根据各管段的热负荷，求出各管段的流量
(3)根据G、Rpj，查附录表4—1，选择最接近Rpj 的管径。选用的Rpj越大，需要的管径越小，会降
低系统的基建投资和热损失，但系统循环水泵的投 资和运行电耗会随之增加。所以需要确定一个经济 比摩阻，使得在规定的计算年限内总费用为最小。 机械循环热水供暖系统推荐选用的经济平均比摩阻 一般为60～120Pa/m。
(3)求通过底层与第二层并联环路的压降不平衡率。
10．确定通过立管I第三层散热器环路上各管段 的管径，计算方法与前相同。计算结果如下：
热网水力计算讲解
式中
3.6Q ct g t h
G ———管段计算流量， t h ；
Q ———计算管段的热负荷， kW ；
t g ， t h ———热水管网的设计供、回水温度， C ；
c ———水的比热容，取 c 4.187kJ
kg C 。
模块一
集中供热管网施工
（2）确定热水管网的主干线及其沿程比摩阻 热水管网水力计算是从主干线开始计算的，主干线是管网 中平均比摩阻最小的一条管线。通常，热水管网各用户 要求预留的作用压差是基本相同的，所以从热源到最远
方形补偿器3 12.5 37.5m 总当量长度ld 42.34m
模块一
（3）支线计算
集中供热管网施工
管段 BE 的资用压差为：
P 14627 26767 Pa BE P BC P CD 12140
设局部损失与沿程损失的估算比值 j 0.6 ，则比摩阻大致可控制为
R P 1 j ) 26767 / 70(1 0.6) 239Pa / m BE / l BE (
' 根据 R ' 和 GBE 14t / h ，由表 2.1 查得
DN BE 70m m , RBE 278 .5Pa / m; v 1.09m / s
管段 BE 中局部阻力的当量长度 l d ，查热水网路局部阻力当量长度表。得： 三通分流： 1 3.0 3.0m ；方形补偿器 2 6.8 13 .6m ；闸阀 2 1.0 2.0m ， 总当量长度 l d 18.6m 管段.6m 管段 BE 的压力损失
P .5 88.6 24675 Pa BE Rm l zh 278
用同样方法计算支管 CF 。
供热工程9.2 热水网络水力计算方法和例题
第二节热水网络水力计算方法和例题热水网络水力计算所需资料：1.网路的平面布置图（平面图上应标明管道所有的附件和配件）；2.热用户热负荷的大小；3.热源的位置以及热媒的计算温度。
热水网路的水力计算方法及步骤：1.确定热水网路中各个管段的计算流量管段的计算流量就是该管段所负担的各个用户的计算流量之和，以此计算流量确定管段的管径和压力损失。
1)对只有供暖热负荷的热水供暖系统，用户的计算流量可用下式确定：（9—13）式中'nQ ——供暖用户系统的设计负荷，通常可用GJ/h 、MW 或610kcal/h;'1τ、'2τ——网路的设计、回水温度，℃；c——水的质量比热，c=4.1868kj/(kg·℃)=1kcal/(kg·℃)A——采用不同计算单位系数；2)对具有多种热源用户的并联闭式热水供热系统，采用按供暖热负荷进行集中质调节时，网路计算管道的设计流量应按下式计算：（9—14）式中'shG ——计算管段的设计流量，t/h ；'n G 、't G 、'r G ——计算管段担负供暖、通风、热水供应的热负荷设计流量，t/h ；'nQ 、't Q 、'r Q ——计算管段担负的供暖、通风和热水供应的设计热负荷，通常可以GJ/h 、MW 或610kcal/h 表示；A——采用不同计算单位时的系数；'''1τ——在冬季通风室外设计算温度'w.tt 时的网路供水温度，℃；'''t .2τ——在冬季通风室外设计算温度'w.t t 时，流出空气加热器的网路回水温度，采用与供暖热负荷质调节时相同的回水温度，℃；''1τ——供热开始或开始间歇调节时的网路供水温度，℃；''2.rτ——供热开始或开始间歇调节时，流出热水供应的水-水换热器的1212()()n n n Q Q G A c ττττ'''==''''--121 2.1 2.()n t r shn t r t r Q Q Q G G G G A ττττττ'''''''=++=++''''''''''''---网路回水温度，℃。
第四章供暖系统水力计算
Pa
式 中 ζ zh — — 段 折 局 阻 系 管 的 算 部 力 数 S —— 段 阻 特 数 简 阻 数 ， 管 的 力 性 （ 称 力 ） Pa/(kg/h) 2 , 它 数 表 当 段 量 = 1kg/h时 压 损 值 的 值 示 管 流 G 的 力 失 。
这种方法在单管顺流式系统水力计算时用。 3.当量长度法 3.当量长度法 基本原理是将管段的局部损失折合为沿程损失来计算。 2 2
（一）沿程损失 在管路的水力计算中， 在管路的水力计算中，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． 段管子，称为一个计算管段．任何一个热水供暖系统都是由许多 串联与并联的计算管段组成．每米管长的沿程损失(也称为比摩阻， 串联与并联的计算管段组成．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 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 Pa／m Pa／ （4-1） λ ——管段的摩擦阻力系数； 式中 ——管段的摩擦阻力系数； d ——管道内径，m； ——管道内径， v ——热媒在管道内的流速，m/s； ——热媒在管道内的流速，m/s； ρ ——热媒的密度，kg／ ——热媒的密度，kg／m3。 值的确定： 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， 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 (Re， ε=K／ λ＝(Re，ε) ， Re = vd ，ε=K／d
d 2 R=
λ ρv2
ν
Re——雷诺数，流动状态的准则数，当Re<2320时，流动为层流流 Re——雷诺数，流动状态的准则数， Re<2320时 动，当Re＞2320时，流动为紊流流动； Re＞2320时 Μ——热媒的运动粘滞系数，㎡/s； ——热媒的运动粘滞系数， K ——管壁的当量绝对粗糙度； ——管壁的当量绝对粗糙度； ε——管壁的相对粗糙度；其它同前． ——管壁的相对粗糙度；其它同前．
第4章 供热管网的水力计算汇总
4.4.2凝结水管网水力计算的基本原则
（1）单相凝水满管流动的凝结水管路，其流动规律与热水 管路相同，水力计算公式与热水管路相同。因此，水力计算 可按热水管路的水力计算方法和图表进行计算。 （2）汽水两相乳状混合物满管流的凝水管路，近似认为流 体在管内的流动规律与热水管路相同。因此，在计算压力损 失时，采用与热水管网相同的公式，只需将乳状混合物的密 度代入计算式即可。 （3）非满管流动的管路，流动复杂，较难准确计算，一般 不进行水力计算，而是采用根据经验和实验结果制成的管道 管径选用表，直接根据热负荷查表确定管径。如表4-11
4.2.4.1补给水泵定压方式
20
4.2.4.2气体定压
21
4.3蒸汽管网水力计算
室外蒸汽管网水力计算的任务:在保证各热用户 要求的蒸汽流量和用汽参数前提下，选定蒸汽管 网各管段管径。 散热、沿程阻力：分段平均密度 4.3.1 蒸汽供热管网水力计算方法 2 3 0.25 G t Rm 6.88 10 K 4.3.1.1沿程损失计算 d5.25 修正：粗糙度、密度（比摩阻、管径） 4.3.1.2局部损失计算：常采用当量长度法计算
采用不同单位计算的系数
Qn
采用的计 算单位
A
—GJ/h=109J/h c—kJ/(kg· ℃) 238.8
Qn
—MW=106W c—kJ/(kg· ℃) 860
6
4.1.2室外热水管网水力计算的方法
具有多种热用户的并联闭式热水供热系统 ：
Q Qt Qr Gn Gt Gr A n Gzh t t t t t t 1 2 1 2t 1 2r
热网水力计算讲解
模块一 集中供热管网施工
管段BC DN? 125mm 管段CD DN? 125mm 直流三通1? 4.4? 4.4m 直流三通1? 3.3? 3.3m 异径接头1? 0.44? 0.44m 异径接头1? 0.33? 0.33m 方形补偿器3? 9.8 ? 29.4m 方形补偿3器?12.5? 37.5m 总当量长l度d ? 42.34m
3 .6 Q
? ? G ? c tg ? th
式中
G ———管段计算流量，
t h；
Q ———计算管段的热负荷，
kW ；
t g ， t h ———热水管网的设计供、回水温度，
c ———水的比热容，取
? ? c ? 4 . 187 kJ kg ? ? C 。
?C ；
模块一 集中供热管网施工
（2）确定热水管网的主干线及其沿程比摩阻 热水管网水力计算是从主干线开始计算的，主干线是管网
2 ? 6 . 8 ? 13 . 6 m ；闸阀 2 ? 1 . 0 ? 2 . 0 m ，
总当量长度
l d ? 18 . 6 m
管段 BE 的折算长度 管段 BE 的压力损失
管段 的管径和相应的比摩阻 值。
模块一 集中供热管网施工
? 管段 中局部阻力的当量长度 ，可由热水网路局部阻力当量长度表查 出，
? 闸阀 ；方形补偿器 ； ? 局部阻力当量长度之和 ? 管段 的折算长度 ? 管段 的压力损失 ? ? 用同样的方法，可计算干线的其余管段 、 ，确定其管径和压力损失
。 ? 管段 和 的局部阻力当量长度 值如下：
学习项目二 热网水力计算
模块一 集中供热管网施工
单元2
热网水力计算
一、热水供热管网水力计算的步骤
供热管网水力平衡计算及分析
供热管网水力平衡计算及分析1 问题的提出中南建筑设计院西区(生活区)集中低温热水采暖系统于1991年完成设计及施工，并于当年年底投入运行。
系统运行至今已有十年，大大改善了我院职工的生活条件。
但该热水采暖系统自运行之初起，就存在着热力失衡问题。
后随着用户的增加，管网作用半径的增大，随着燃煤蒸汽锅炉、汽-水换热器、热水循环泵运行效率的降低，也随着采暖系统阀件及沿程管道性能的弱化，采暖系统运行效率降低，热力失衡问题越来越严重，具体表现在管网末端用户的采暖效果越来越差。
为配合我院沿街开发的形势，院西区两栋临街多层住宅拆除，由于采暖用户(以下均指单栋或单元建筑)减少采暖外网须相应调整，此举可部分程度缓解采暖系统效果恶化情况，但热力管网水力失衡问题尚未得到解决。
2 管网水力计算及平衡分析基于上述原因，我们对院西区采暖热网进行水力计算及分析，拟采取水力平衡阀等技术措施对该采暖热网进行水力平衡，以期改善西区整体采暖效果。
2.1 计算条件已知条件(1)外网各环路管段管径及沿程长度，各单位采暖设计热负荷及总设计热负荷。
各环路用户采暖热负荷说“表1”表一1,34,7北大28单29单幼儿幼儿用户名称单元单元单元单元单元板元元园南园北热负荷126.1 126.1 160.0 51.0 33.6 44.1 38.0 70.7 70.7 78.2 (kw) 续表一3334357,1011,14中南海15,21用户名称 23户中单单元单元单元单元单元单元热负荷(kw) 55.7 60.9 60.9 155.8 184.7 184.7 527.6 115.0(2)各环路用户室采暖水系统所需资用压头，由各单体采暖设计图纸及资料获得，参见“表四”及“表五”中“用户所需资用压头”项。
假定条件:(1)由于锅炉及换热器效率的降低，根据该系统运行经验采暖供水最高温度为80?，最大供回水温差15,18?。
采暖供回水温度取80/60?。
(2)由于系统运行多年外管内壁粗糙度增大，外管内壁粗糙度取K=0.5mm。
供热管网水力平衡计算及分析
供热管网水力平衡计算及分析1 问题的提出中南建筑设计院西区(生活区)集中低温热水采暖系统于1991年完成设计及施工，并于当年年底投入运行。
系统运行至今已有十年，大大改善了我院职工的生活条件。
但该热水采暖系统自运行之初起，就存在着热力失衡问题。
后随着用户的增加，管网作用半径的增大，随着燃煤蒸汽锅炉、汽-水换热器、热水循环泵运行效率的降低，也随着采暖系统阀件及沿程管道性能的弱化，采暖系统运行效率降低，热力失衡问题越来越严重，具体表现在管网末端用户的采暖效果越来越差。
为配合我院沿街开发的形势，院西区两栋临街多层住宅拆除，由于采暖用户(以下均指单栋或单元建筑)减少采暖外网须相应调整，此举可部分程度缓解采暖系统效果恶化情况，但热力管网水力失衡问题尚未得到解决。
2 管网水力计算及平衡分析基于上述原因，我们对院西区采暖热网进行水力计算及分析，拟采取水力平衡阀等技术措施对该采暖热网进行水力平衡，以期改善西区整体采暖效果。
2.1 计算条件已知条件(1)外网各环路管段管径及沿程长度，各单位采暖设计热负荷及总设计热负荷。
各环路用户采暖热负荷说“表1”表一1,34,7北大28单29单幼儿幼儿用户名称单元单元单元单元单元板元元园南园北热负荷126.1 126.1 160.0 51.0 33.6 44.1 38.0 70.7 70.7 78.2 (kw) 续表一3334357,1011,14中南海15,21用户名称 23户中单单元单元单元单元单元单元热负荷(kw) 55.7 60.9 60.9 155.8 184.7 184.7 527.6 115.0(2)各环路用户室采暖水系统所需资用压头，由各单体采暖设计图纸及资料获得，参见“表四”及“表五”中“用户所需资用压头”项。
假定条件:(1)由于锅炉及换热器效率的降低，根据该系统运行经验采暖供水最高温度为80?，最大供回水温差15,18?。
采暖供回水温度取80/60?。
(2)由于系统运行多年外管内壁粗糙度增大，外管内壁粗糙度取K=0.5mm。
供热网路水力计算
任务一 供热网路水力计算基本原理
• 每个管段的压力损失应为沿程损失与局部损失之和。即
• 供热管网的总损失，按阻力叠加方法，就应等于各串联管段总损失之 和。即
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任务二 热水网路的水力计算
• 室外热水供热管网的水力计算是在确定了各用户的热负荷、热源位置 及热媒参数，并且绘制出管网平面布置计算图后进行的。绘制管网平 面布置图时，须标注清楚热源与各热用户的热负荷（或流量）等参数 ，计算管段长度及节点编号、管道附件、补偿器以及有关设备位置等 。
• 对选用d／DN＜０．２的孔板，调压板的孔径可近似按下式计算：
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任务二 热水网路的水力计算
• 对选用d／DN ＞０．２的调压板，宜根据有关节流装置的专门资料 ，利用计算公式或线算图来选择调压板的孔径。
• 调压板的孔径较小时，易于堵塞，而且调压板不能随意调节，手动调 节阀门，运行效果较好。手动调节阀门阀杆的启升程度，能调节要求 消除的剩余压头值，并对流量进行控制。此外，装设自控型的流量调 节器，自动消除剩余压头，保证用户的流量。
• 一、沿程压力损失的计算
• 沿程压力损失是由沿程阻力而引起的能量损失，而沿程阻力是流体在 断面和流动方向不变的直管道中流动时产生的摩擦阻力。
• 单位长度沿程损失，可根据达西—维斯巴赫公式计算：
• 实际工程计算中往往已知流量，则流速可用流量来表示：
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任务一 供热网路水力计算基本原理
• 对网水压图，进而控制和调整供热管网的水力工况 ，并为确定管网与用户的连接方式提供依据。
• 根据流体力学的基本原理可知，水在管道内流动，必然要克服阻力产 生能量损失。
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阻及管径的不同，则
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任务一 供热网路水力计算基本原理
• 二、局部压力损失的计算
•段 的局部损失折合成相当量的沿程损失。流体力学基本原理告诉我们， 局部损失Z＝ Σξ×ρV２/２，假设某一管件的局部阻力恰好相当于某一 管段的沿程损失，则可表示为
• 对于热水网路，还可以根据水力计算结果、沿管线建筑物的分布情况 和地形变化等绘制管网水压图，进而控制和调整供热管网的水力工况 ，并为确定管网与用户的连接方式提供依据。
• 根据流体力学的基本原理可知，水在管道内流动，必然要克服阻力产 生能量损失。
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任务一 供热网路水力计算基本原理
• 流体在管道内流动有两种形式的阻力和损失，即沿程阻力与沿程损失 ，局部阻力与局部损失。
• 热水供热管网水力计算方法及步骤如下。 • １.确定各管段的设计流量 • 各管段的设计流量可根据管段热负荷和管网供水、回水温差来确定：
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任务二 热水网路的水力计算
• ２.确定主干线并选择管径 • 热水管网的水力计算应从主干线开始计算，所谓主干线，是指热水管
网中允许平均比摩阻最小的管线。一般情况下，若管网中各热用户均 为中、小型供暖热用户，则各用户要求的作用压差基本相同，这时从 热源到最远用户的管线为主干线。 • 按城市热力网设计规范规定，主干线的管径宜采用经济比摩阻。经济 比摩阻数宜根据工程具体条件计算确定。一般情况下，主干线经济比 摩阻可采用３０ ~７０Ｐａ／ｍ。当管网设计温差较小或供热半径大 时取较小值，反之，取较大值。 • 依据各管段设计流量和经济比摩阻即可按附录９-１选择管段管径。
• 流量G的单位为国际单位ｋｓ／ｈ；将式（９-２）代入式（９-１）， 经整理后，可得
• 由于室外供热管网的水流量很大，一般工程上通常以ｔ／ｈ为单位， 这样上式可改写为
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任务一 供热网路水力计算基本原理
• 由于室外热水管网的水的流动速度通常大于０．５ｍ／ｓ，蒸汽的流 动速度通常大于７ｍ／ｓ，因此，管网内流体的流动状态大多处于紊 流的阻力平方区，其摩擦阻力系数λ 多按下式计算：
项目九 供热网路水力计算
• 任务一 供热网路水力计算基本原理 • 任务二 热水网路的水力计算
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任务一 供热网路水力计算基本原理
• 供热管网水力计算的主要任务是根据热媒和允许比摩阻，选择各管段 的管径，或者根据管径和允许压降，校核系统需要输送带热体的流量 ，或者根据流量和管径计算管路压降，为热源设计和选择循环水泵提 供必要的数据。
• 由此可得
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任务一 供热网路水力计算基本原理
• 将式（９-５）代入上式得
• 附录９-２为K＝０．５ｍｍ 条件下热水网路一些配件（附件）的当 量、长度和局部阻力系数值。若使用条件中犓值与制表条件不符时， 应用下式对当量长度进行修正：
• 三、计算管段总压力损失的计算
• 通常把流量和管段均不变化的一段管子叫作计算管段，简称管段。
• 一、沿程压力损失的计算
• 沿程压力损失是由沿程阻力而引起的能量损失，而沿程阻力是流体在 断面和流动方向不变的直管道中流动时产生的摩擦阻力。
• 单位长度沿程损失，可根据达西—维斯巴赫公式计算：
• 实际工程计算中往往已知流量，则流速可用流量来表示：
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任务一 供热网路水力计算基本原理
• 对选用d／DN＜０．２的孔板，调压板的孔径可近似按下式计算：
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任务二 热水网路的水力计算
• 对选用d／DN ＞０．２的调压板，宜根据有关节流装置的专门资料 ，利用计算公式或线算图来选择调压板的孔径。
• 调压板的孔径较小时，易于堵塞，而且调压板不能随意调节，手动调 节阀门，运行效果较好。手动调节阀门阀杆的启升程度，能调节要求 消除的剩余压头值，并对流量进行控制。此外，装设自控型的流量调 节器，自动消除剩余压头，保证用户的流量。
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任务一 供热网路水力计算基本原理
• 每个管段的压力损失应为沿程损失与局部损失之和。即
• 供热管网的总损失，按阻力叠加方法，就应等于各串联管段总损失之 和。即
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任务二 热水网路的水力计算
• 室外热水供热管网的水力计算是在确定了各用户的热负荷、热源位置 及热媒参数，并且绘制出管网平面布置计算图后进行的。绘制管网平 面布置图时，须标注清楚热源与各热用户的热负荷（或流量）等参数 ，计算管段长度及节点编号、管道附件、补偿器以及有关设备位置等 。
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任务二 热水网路的水力计算
• ３.计算主干线的压力损失 • 由上一步骤已知各管段的管径和实际比摩阻，依据各管段的局部阻力
形式、数量，查附录９-２确定相应的局部阻力当量长度，按式（９１４）计算主干线各管段的压降，按式（９-１５）计算主干线总压 降。 • ４.计算各分支干线或支线 • 主干线水力计算完成后，便可以进行热水管网分支线的水力计算。分 支线应按管网各分支线始末两端的资用压力差选择管径，并尽量消耗 剩余压力，以使各并联环路之间的压力损失趋于平衡。但应控制管内 介质流速不应大于３．５ｍ／ｓ。也可以按下式计算：
• 将式（９-５）代入式（９-４）得
• 按上式中各变量之间的函数关系制成不同形式的计算图表供计算使用 ，可以大大简化计算工作。
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任务一 供热网路水力计算基本原理
• 附录９-１为热水网路水力计算表，它们都是在一定的管壁粗糙度和 一定的热媒密度下编制而成的，若使用条件与制表条件不同时，应注 意对有关数值进行修正。
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任务二 热水网路的水力计算
• 同时比摩阻不应大于３００Ｐａ／ｍ，对于只连接一个用户的支线， 比摩阻可大于３００Ｐａ／ｍ。
• 在实际计算中由于各环路长短往往差别很大，势必会造成距热源较近 的用户剩余压差过大的情况，因此，还需要根据剩余压差的大小在用 户入口处设置调压板、调节阀门或流量调节器。