流体输配管网_液体输配管网水力特征与水力计算

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3.1.2.5室外热水供热管网的水力计算 *一、计算任务： （1）按已知的热媒流量，确定管道的直径，计 算压力损失。 （2）按已知热媒流量和管道直径，计算管道 的压力损失。 （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。 二、计算公式
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d 2 (1.14 2 lg ) K
i 1 N
g (h1 h2 ) 2 g gh1 1 2
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各层散热器进出口水温和密度计算：
(1) 例如求第二层的出水温度t2
，根据流量平衡
3 Q8 ) Gl 0.86 (Q2 (Q t g t 2 )
(2)
由式(1)和式(2)相等得:

总重力循环作用力
P Ph Pf
Pa
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3.1.1.3机械循环液体管网的工作原理 特点： 系统设置水泵，输入动力，外加附加作用 力，共同克服循环阻力，维持循环流动。
P Ph Pf P l
实际工程中因重力作用引起的附加作用力 相对于水泵动力较小，可忽略。上式变为：
P P l
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3.1.2闭式液体管网水力计算 3.1.2.1基本公式与压力损失平衡 （1）水力计算的基本公式 一、沿程阻力
2 G Rm 6.25108 5 d
1
2.51 K 2 lg R 3.7 d e
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二、重力循环热水供暖单管系统的水力特征 如图所示：
该单管系统中热水顺流依次进入多个散热器，两个冷却中 心共同产生的作用压力为：
Ph gh1 1 g gh2 2 g gH2 2 g gH1 1 2 gHi i i 1
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（l）选择最不利环路，确定各个管段管径及其压力 损失。计算方法与例题3－2相同。 （2）计算通过最近立管的环路，从而确定出各管段 的管径及其压力损失。 （3）求最远立管和最近立管的压力损失不平衡率， 应使其在土15％以内。 （4）计算总压力损失及其他各立管的资用压力值。 （5）确定其他立管的管径。根据各立管的资用压力 和立管各管段的流量，选用合适的立管管径。 （6）求各立管的不平衡率。不平衡率应在± 10％ 以内。 （7）计算系统总阻力，获得管网特性曲线，为选水 泵作准备。
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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的 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，计算的流量 总和一般都不会等于设计要求的总流量，最 后需要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。 使用不等温降法的前提条件是散热器的传热 面积可随意调节。
gh 1 g g ghh g gh 0 h h P l
Ph ghh g
注意: 作用力不大，重视排气
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3.1.1.2重力循环液体管网的水力特征 一、重力循环热水供暖双管系统的的水力特征 如图所示：该双管系统中两个冷却中心分别 产生的作用压力为：
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第3章液体输配管网水力特征与水力计算
3.1液体管网水力特征与水力计算
特点: 水的密度远远大于气体，能量
方程中的位压
g a H 2 H1
转化为
g H1 H 2
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3.1.1闭式液体管网水力特征 3.1.1.1重力循环液体管网的工作原理和作 用压力 *一、工作原理（如图） *二、作用压力
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二、液体管网水力计算方法 1. 对第一种情况，可预先求出最不利环路和分 支环路的比摩阻，再根据各管段的流量，利 用水力计算表，选出最接近的管径，再求出 实际压力损失值；
Pl ( Rml PC ) j
1
n
Pa
RPj
Pl
l
Pa / m
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用于校核计算，当系统流量改变时，看水泵的扬 程能否满足要求； 3. 用于确定管径D和水泵的型号，需要用到经济比摩 阻，一般取60~120Pa/m； 4. 用于校核已有系统某一管段的流通能力。 对于热水采暖系统最不利环路和各并联环路之 间的计算压力损失相对差额不大于15%； 最大允许的水流速不大于下列数值： 民用建筑1.2m/s； 生产厂房的辅助建筑物2m/s； 生产厂房3 m/s。 (还与管径有关）
68 K 0.11 R d e
0.25
其中：室内闭式管网K=0.2mm 其它管网K=0.5mm
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可采用莫迪公式计算图计算和查取：
图
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二 局部阻力
2 （2）压力损失平衡与不平衡率 压力平衡：管网计算压力损失等于作用力 ' P Pl 压力损失不平衡率： x 100% P 并联管路压力损失平衡方法 1）确定资用压力 2）确定共用管路的压力损失 3）计算独立管路的资用压力 4）定独立管路的管径和调节装置，使资用压力与计 算压力相等 5）计算压力不平衡率，应满足要求 P
3.1.2.4机械循环室内水系统管路水力计算方法 一、异程式系统的水力计算 方法同自然循环管路系统，根据资用压力和平 均比模阻选管径，但要控制Rpj=60~120Pa/m。 二、同程式系统的水力计算 通过控制Rpj=60~120Pa/m计算最远和最近 立管环路的管径，二者不平衡率应小于15%； 对不同立管间的不平衡率要小于10%。
2.
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3.1.2.3重力循环双管系统管路水力计算方法和 例题 循环作用压力计算公式为：
Pzh Ph Pf
例题3-2： 确定重力循环双管热水供暖系统管路 的管径（如图）热媒参数：供水温度tg＝95℃， 回水温度th=70℃。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。
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8．计算富裕压力值，应大于10%。 9 确定通过立管1第二层散热器环路中各管段
的管径。
10. 确定通过立管1第三层散热器环路中各管段 的管径。 11. 确定通过立管2第一层散热器环路中各管段 的管径。
12. 依次类推。
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3000 3
5200 3
2
7900 8.5
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[解]：
1．选择最不利环路。 2．计算最不利环路的作用压力（包括沿管路冷却产 生的作用压力）。 3．确定最不利环路的直径： 1）求单位长度的平均比摩阻 2）求各管段的流量 3）由流量和比摩阻查取管径，将查取的d、R、 v、 G列入水力计算表中 4． 确定沿程阻力 5. 确定局部阻力 6. 求各管段的压力损失 7. 求环路的总压力损失
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*供热管网主干线的设计平均比摩阻， 可取40～80Pa／m。
[例3-3] 某工厂厂区热水供热系统，其网路平面布 置图（各管段的长度、阀门及方形补偿器的布置） 见图，网路的计算供水温度 t1’=130度，计算回水温 度 t2’=70度。用户 E、 F、 D的设计热负荷 Qn’分 别为： 3.518 GJ/h、 2.513 GJ/h和 5.025 GJ/h。热 用户内部的阻力为 ΔP=5 ×104 Pa。试进行该热水 网路的水力计算。
v 2
ζ见p74表3-1-1～2
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3.1.2.2液体管网水力计算的主要任务和方法
一、液体管网水力计算的主要任务 1、已知流量Q和系统作用压力ΔP，确定管径D； 2、已知流量Q和管径D ，确定系统作用压力ΔP； 3、已知流量Q，确定管径D和系统作用压力ΔP； 4、已知管径D和管段的允许压力降，确定流量Q。
d 0.25 0.11( ) K
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Rm 6.88103 K 0.25
Gt2 d 5.25 m
Pa / m
K 0.0476 Gt0.381 d 0.387 ( Rm ) 0.19 ( Rm ) 0.5 d 2.625 Gt 12.06 K 0.125
t/h
P 1 gh 1 h g
P2 g (h1 h2 ) h g P 1 gh2 h g
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结论： 在双管系统中，由于各层散热器与锅炉的高 差不同，形成上层作用压力大，下层压力小 的现象。使流量分配不均，必然要出现上热 下冷的现象。 在同一竖向的各层房间出现上、下层冷热不 匀的现象，使室温不符合设计要求的温度， 而通常称作系统垂直失调。 垂直失调是由于通过各层的循环作用压力不 同而出现的；层数越多，上下层的作用压力 差值越大，垂直失调就会越严重。
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[解] （1）确定各用户的设计流量Gn’
' Q 3.158 ' n Gn A ' ' 238.8 14t / h t1 t2 130 70
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通用公式为:
ti t g
Q t Q
j i j
N
g
th
<流体输配管网> 结论： 在双管系统中，各层散热器的进出水温度是相同的； 在单管系统中，各层散热器的进出口水温不相同，越在下层，进水 温度越低。

单管系统，由于立管的供水温度不符合设计要求，也会出现垂直失 调现象。 在单管系统垂直失调的原因，不是由于各层作用压力的不同，而是 由于各层散热器的传热系数K随各层散热器平均计算温度差的变化程 度不同而引起的。
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室内热水供暖系统不等温降的水力计算方法
1）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。根据该立管的流 量，选用R（或v）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△P，给定该立管管径，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。