系统压力损失及流量平衡

管道系统的压力损失和流量平衡

意大利卡莱菲公司北京办事处舒雪松

一、平衡流量

指系统的压头（扬程）改变后随之改变的新流量。它可以通过以下公式计算：

G1 = G ×（H1/H）0.525公式（1）

其中：G1=系统平衡后流量（新流量）

H1=系统新的压头

G=系统原流量

H=系统原压头

注：G1，G，H1，H的单位应该一致。比如G用m3/h为单位，则G1也应该是m3/h。

以上公式根据流体动力学的理论衍变出来，它假设在水循环系统中，压力损失的总和与流量的指数为1.9的关系，即Z=ΔP X G 1.9, Z就是系统流量曲线的特征系数。这个公式适合于我们在上一个章节里讲到的高、中、低粗糙度管道。

新流量与原流量的关系通过倍率F表述：

F = G1 / G公式（2）

这个倍率用于确定系统经过平衡后每个支路、末端的新流量。

范例（1）一个传统双管系统的平衡流量计算方式

如图1所示：

循环回路A 有四个末端，其特征为： HA=980mm 水柱（扬程） GA=550 l/h(流量)

G 1=160 l/h , G 2=140 l/h, G 3=140 l/h, G 4=110 l/h 循环回路B 有3个末端，其特征为： HB=700mm 水柱（扬程） GB=360 l/h (流量)

G 5=140 l/h ，G 6=120 l/h ，G 7=100 l/h

现在，如果A 、B 回路汇合到一起，其流量及压损特征都会产生变化。以下我们将用3种方式进行计算。

在AB 汇合后，其汇合点的压差一致。这个压差值可以选择其中一个回路的压差值或者重新设定一个压差值。

A ， 按压差值大的回路A 为标准计算：

即Hn=HA=980mm 水柱，因此只需要平衡回路B 的流量。通过公式（1）计算B 回路的新流量，得出：

GBn=GB ×(Hn/HB) 0.525=360 ×(980/700) 0.525 = 429.5 l/h

通过公式（2）得到倍率F=429.5/360=1.193

因此，B 回路每个末端新的流量就变为:

G 5=140×F=167 l/h ，G 6=120×F =143 l/h ，G 7=100×F=119 l/h B ， 按压差值小的回路B 为标准计算：

回路A

回路B

汇合点N

图1

即Hn=HB=700mm水柱，因此只需要平衡回路A的流量，通过公式（1）计算A回路新流量，得出：

GAn=GA×(Hn/HA) 0.525=550×(700/980) 0.525 = 460.9 l/h

通过公式（2）得到倍率F=460.9/550=0.838

因此可以计算出A回路每个末端的新流量：

G1=160×F=134 l/h，G2=140 ×F =117 l/h，G3=140 ×F =117 l/h，G4=110×F=92 l/h

C，按平均压差值为标准计算：

即Hn =（HB+HA）/2 = 840mm水柱，因此A，B回路流量却需要进行平衡，通过公式（1）计算A，B回路新流量，得出：

Gan = GA×(Hn/HA) 0.525 = 550×(840/980) 0.525 = 507.2 l/h

GBn = GB×(Hn/HB) 0.525 = 360×(840/700) 0.525 = 396.2 l/h

通过公式（2）得到倍率：

FA=507.2/550=0.922，FB=396.2/360=1.101，因此可以计算出A和B回路每个末端的新流量：

G1=160×FA=147 l/h，G2=140 ×FA =129 l/h，G3=140 ×FA =129 l/h，G4=110×FA=101 l/h，G5=140×FB=154 l/h，G6=120 ×FB =132 l/h，G7=100×FB=110 l/h

结论：

按大的压差计算方法保证了最远端的热效率，但在压差更小的回路内末端流量大于设计流量，因此在这个环路内可能造成过高的流速。

按小的压差计算方法不会造成太高的流速，但是却让压差值更大的回路其流量低于设计流量。

按平均的压差计算方法是前两者的折衷。在流量及流速上却更为接近设计值。

二、系统流量的计算及管径的选择实例

见图2，这是一个典型的双管系统，由8个末端组成，其系统设计标准如下：

每个末端额定流量：330 l/h

每个末端压力损失：150mm

每个末端的支管长度（供回水）：4m

每个支路之间的立管长度（供回水）：6m

立管与支管连接弯头：2个90

---计算末端到立管部分的局部压力损失系数ξ，见图3：

2个T型汇合口： 2 X 1.0 = 2.0

2个90弯头: 2 X 1.5 = 3.0(3/8”, 1/2”); 2 X 1.0 = 2.0(3/4”, 1”) 1个供水角阀(平均值): 4.0

1个回水角阀(平均值): 1.0

共计Σξ= 10.0(3/8”, 1/2”); Σξ= 9.0(3/4”, 1”)

---计算支路之间的立管部分的局部压力损失系数ξ，见图4:

2个T型汇合口： 2 X 1.0 = 2.0

1个管径扩大接头: 1.0

1个管径缩小接头: 0.5

共计Σξ= 2.0(管径不变时); Σξ= 3.5(管径改变时)

8层

7层

6层

5层

4层

3层

2层

1层

地下室

图2