供热工程5.2 重力循环双管系统水利计算方法及例题

第二节重力（自然)循环双管供暖系统管路水力计算方法和例题

如前所述，重力循环双管供暖系统通过散热器环路的循环作用压力的计算公式为

()

zh f h g f Pa (4-36)

P P P gH P

ρρ

∆=∆+∆=-+∆

式中ΔP——重力循环系统中，水在散热器内冷却所产生的作用压力，Pa；

g——重力加速度，g=9.81m/s2；

H——所计算的散热器中心与锅炉中心的高差，m；

Ρg、ρh——供水和回水密度，kg/m3；

ΔP f——水在循环环路中冷却的附加作用压力，Pa。

应注意：通过不同立管和楼层的循环环路的附加作用压力ΔPf值是不同的，应按附录3-2选定。

重力循环异程式双管系统的最不利循环环路是通过最远立管底层散热器的循环环路，计算应由此开始。

【例题4-1】确定重力循环双管热水供暖系统管路的管径（图4-7）。热媒参数：供水温度t’g=95℃。锅炉中心距底层散热器中心距离为3m，层高为3m。每组散热器的供水支管上有一截止阀。

图4-7例题4-1的管路设计图

【解】图4-7为该系统两个支路中的一个之路。图上小圆圈的数字表示管段号。圆圈旁的数字：上行表示管段热负荷（W），下行表示管段长度（m）。散热器内的数字表示其热负荷（W）。罗马字表示立管编号。

计算步骤：

1.选择最不利环路。由图4-7可见，最不利环路是通过立管Ⅰ的最底层散器Ⅰ1（1500W）的环路。这个环路从散热器Ⅰ1经过管段①、②、③、④、⑤、⑥，进入锅炉，再经管段⑦、⑧、⑨、⑩、⑾、⑿、⒀、⒁进入散热器Ⅰ1。

2.计算通过最不利环路散热器Ⅰ1的作用压力ΔP’

Ⅱ

。根据式（4-36）

()'I1h g f Pa

P gH P ρρ∆=-+∆根据图中已知条件：立管Ⅰ距锅炉的水平距离在30~50m 范围内，下层散热器中心距锅炉中心的垂直高度小于15m 。因此，查附录3-2，得ΔP f =350Pa 。根据供回水温度，查附录3-1，得ρh=977.81kg/m 3，ρg=961.92kg/m 3。将已知数字代入上式，得

'I19.813(977.81961.92)350818 Pa

P ∆=⨯-+=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

根据式（4-35）

I1I1/pj R P l α=∆∑式中I1l ∑——最不利环路的总长度，m ；

I128.588881588881133106.5m

l ∑=+++++++++++++=α——沿程损失占总压力损失的估计百分数；查附录4-8，得α=50%。将各数字代入上式，得

0.5818=3.84Pa/m 106.5

pj R ⨯=（2）根据各管段的热负荷，求出各管段的流量，计算公式如下：

()''3''36000.86= kg/h (4-37)4.18710g h g h Q Q G t t t t =

-⨯-式中Q ——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，℃。

（1）根据G 、R pj ，查附录表4-1，选择最接近R pj 的管径。将查出的d 、R 、

v 和G 值列入表4-2的第5、6、7栏和第三栏中。

4.确定沿程压力损失ΔP y =Rl 。将每一管段R 与l 相乘，列入水力计算表4-2的第8栏中。

5.确定局部阻力损失Z 。

（1）确定局部阻力系数ζ

（2）利用附录表4-3，根据管段流速v ，可查出动压头ΔP d 值，列入表4-2的第10栏中。根据ΔP j =ΔP d ·Σζ，将求出的ΔP j 值列入表4-2的第11栏中。

6.求各管段的压力损失ΔP=ΔP y +ΔP j 。

7.求环路总压力损失，即Σ（ΔP y +ΔP j ）1-14=712Pa 。

8.计算富裕压力值。

()'I1114'I1%100%y j P P P P -∆-∑∆+∆∆=

⨯∆式中%∆——系统作用压力的富裕率；

'I1P ∆——通过最不利环路的作用压力，Pa ；

()114y j P P -∑∆+∆——通过最不利环路的压力损失，Pa 。

818712%100%13%10%818

-∆=⨯=>9.确定通过立管Ⅰ第二层散热器环路中各管段的管径。

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。11.确定通过立管Ⅱ各层环路各管段的管径。