热水采暖系统的水力计算1
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供热工程
GONG RE GONG CHENG
第四章 热水采暖系 统的水力计算
第四章 热水采暖系统的水力计算
? 知识目标： ? 1、熟悉水力计算的基本原理 ； ? 2、 掌握采暖系统水力计算的任务和方法 ； ? 3、掌握机械循环热水采暖系统的水力计算的方法
和步骤。 ? 能力目标： ? 1、能进行一般室内采暖工程的施工图设计计算； ? 2、能熟练使用常用的水力计算图表； ? 3、能运用水力计算的基本原理分析解决工程实际
△p——最不利环路的循环作用压力，Pa ； α ——沿程压力损失占总压力损失的估计百分数，查附录 D-6确定α值；
∑ l——环路的总长度，m。
第二节 热水采暖系统水力计算的任务和方法
b,选择适当的比摩阻Rpj
选择适当的比摩阻Rpj值是一个技术经济问题。 如果选用较大的Rpj值，则管径可减小 (当流量一定)，但系
(4) 根据Rpj 和各管段流量，选出最接近的管径，确定该管 径下管段的实际比摩阻 R 和实际流速υ 。
(5) 确定各管段的压力损失，进而确定系统总的压力损失。
2.2.2 其它环路计算 其它环路的计算是在最不利环路计算的基础上进行的。
应遵循并联环路压力损失平衡的规律，来进行各环路的计 算。
第三节 机械循环单管热水采暖系统的水力计算
统的压力损失增加, 循环水泵的扬程增大，电能消耗增大,但初 投资减小。
如果选用较小的 Rpj值，则管径可增大，系统的阻力减小 ,
运行泵费用减小, 但初投资增大。
所以全面考虑Rpj值的选取具有一定的经济意义和技术意义， 为了各循环环路易于平衡，最不利环路的比摩阻 Rpj，一般取
60～120Pa/m。
第二节 热水采暖系统水力计算的任务和方法
中存在的问题。
目录
1 第1节 管路水力计算的基本原理 2 第2节 热水采暖系统水力计算的任务和方法 3 第3节 机械循环单管热水采暖系统的水力计算
第一节 管路水力计算的基本原理
在管路的水力计算中，通常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。任何 一个热水供暖系统的管路都是由许多串联或并联的 计算管段组成的。
第三节 机械循环单管热水采暖系统的水力计算
对机械循环单管系统，如建筑物各部分层数相同时， 每根立管所产生的重力循环作用压力近似相等，可忽略不 计；
如建筑物各部分层数不同时，高度和各层热负荷分 配比不同的立管之间所产小的重力循环作用压力不相等， 在计算各立管之间并联环路的压降不平衡率时，应将其重 力循环作用压力的差额计算在内。
?
?
l d
?? 2
2
Pa
(4-1)
单位长度的沿程压力损失，也就是比摩阻R的计算公式为
R?
? Py l
?
?
d
?? 2
2
Pa /m
(4-2)
第一节 管路水力计算的基本原理
? 式中 ? Py——沿程压力损失，Pa
? ?——管段的摩擦阻力系数；
? d——管子的内径，m；
? ρ——流体的密度，kg/m3 ；
ΔP——计算管段的压力损失， Pa； ΔPy——计算管段的沿程损失， Pa； ΔPi——计算管段的局部损失， Pa；
R——每米管长的沿程损失， Pa ／m； l——管段长度， m。
第一节 管路水力计算的基本原理
1.1 基本公式
? （1）沿程压力损失 ? 根据达西公式，沿程压力损失可用下式计算
? Py
2.1 热水采暖系统水力计算的任务
(1) 已知各管段的流量和循环作用压力，确定各管段管径。 (2) 已知各管段的流量和管径，确定系统所需的循环作用压
力。 (3) 已知各管段管径和该管段的允许压降，确定该管段的流
量。
2.2 等温降法水力计算方法
2.2.1 最不利环路计算 (1)最不利环路的选择确定
第二节 热水采暖系统水力计算的任务和方法
? ? f ?d, k?
R=f(d、G )
附录D-1就是按上式编制的热水采暖系统管道水力计算表。
第一节 管路水力计算的基本原理
（2）局部压力损失
式中∑ξ ——管段的局部阻力系数之和
? pj ?
? ?? 2
2
（3）总损失
?P
?
?
(Py
?
Pj ) ?
?
(Rl ? ?
?? 2
2
)
第二节 热水采暖系统水力计算的任务和方法
4.3 机械循环单管3.热1 水机供械暖循系统环管系路统的特水点力计算
(1) 与重力循环系统相比，机械循环系统的作用半径大，其室 内热水供暖系统的总压力损失一般约为10-20kPa ，对水 平式或较大型的系统，可达20~50kPa 。
(2)在机械循环系统中，循环压力主要是由水泵提供，同时也 存在着重力循环作用压力。 管道内水冷却产生的重力循环作用压力，占机械循环 总循环压力的比例很小，可忽略不计。 对机械循环双管系统，水在各层散热器冷却所形成的 重力循环作用压力不相等，在进行各立管散热器并联环路 的水力计算时，应计算在内，不可忽略。
采暖系统是由各循环环路所组成的，所谓最不利环路， 就是允许平均比摩阻最小的一个环路。可通过分析比较确 定，对于机械循环异程式系统，最不利环路一般就是环路 总长度最长的一个环路。 (2) 根据已知温降，计算各管段流量
G?
3600Q
? 0.86Q
4.187 ? 103 (tg ? th ) t g ? th
? υ——管中流体的速度，m ／s；
? l ——管段的长度，m。
? 实际工程计算中，往往已知流量，则公式(5-2) 中的流速 v可以用质量流量G表示
υ?
G
?G
3600 ? ?d 2 ? 900?d 2 ?
式中 G为管段中水的质量流量， kg ／h 。
第一节 管路水力计算的基本原理
R ? 6.25 ? 10 ?8 ? G 2 ? d5
（4-16）
式中 Q——各计算管段的热负荷，W；
t g ——系统的设计供水温度，℃
t h ——系统的设计回水温度，℃。
第二节 热水采暖系统水力计算的任务和方法
(3) 根据系统的循环作用压力，确定最不利环路的平均比摩 阻 R pj
a,
? Rpj ? ? ? P l
(4-17)
式中 Rpj ——最不利环路的平均比摩阻，Pa/m ；
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。
第一节 管路水力计算的基本原理
ΔP＝ΔPy+ΔPi＝Rl+ΔPi
供热工程
GONG RE GONG CHENG
第四章 热水采暖系 统的水力计算
第四章 热水采暖系统的水力计算
? 知识目标： ? 1、熟悉水力计算的基本原理 ； ? 2、 掌握采暖系统水力计算的任务和方法 ； ? 3、掌握机械循环热水采暖系统的水力计算的方法
和步骤。 ? 能力目标： ? 1、能进行一般室内采暖工程的施工图设计计算； ? 2、能熟练使用常用的水力计算图表； ? 3、能运用水力计算的基本原理分析解决工程实际
△p——最不利环路的循环作用压力，Pa ； α ——沿程压力损失占总压力损失的估计百分数，查附录 D-6确定α值；
∑ l——环路的总长度，m。
第二节 热水采暖系统水力计算的任务和方法
b,选择适当的比摩阻Rpj
选择适当的比摩阻Rpj值是一个技术经济问题。 如果选用较大的Rpj值，则管径可减小 (当流量一定)，但系
(4) 根据Rpj 和各管段流量，选出最接近的管径，确定该管 径下管段的实际比摩阻 R 和实际流速υ 。
(5) 确定各管段的压力损失，进而确定系统总的压力损失。
2.2.2 其它环路计算 其它环路的计算是在最不利环路计算的基础上进行的。
应遵循并联环路压力损失平衡的规律，来进行各环路的计 算。
第三节 机械循环单管热水采暖系统的水力计算
统的压力损失增加, 循环水泵的扬程增大，电能消耗增大,但初 投资减小。
如果选用较小的 Rpj值，则管径可增大，系统的阻力减小 ,
运行泵费用减小, 但初投资增大。
所以全面考虑Rpj值的选取具有一定的经济意义和技术意义， 为了各循环环路易于平衡，最不利环路的比摩阻 Rpj，一般取
60～120Pa/m。
第二节 热水采暖系统水力计算的任务和方法
中存在的问题。
目录
1 第1节 管路水力计算的基本原理 2 第2节 热水采暖系统水力计算的任务和方法 3 第3节 机械循环单管热水采暖系统的水力计算
第一节 管路水力计算的基本原理
在管路的水力计算中，通常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。任何 一个热水供暖系统的管路都是由许多串联或并联的 计算管段组成的。
第三节 机械循环单管热水采暖系统的水力计算
对机械循环单管系统，如建筑物各部分层数相同时， 每根立管所产生的重力循环作用压力近似相等，可忽略不 计；
如建筑物各部分层数不同时，高度和各层热负荷分 配比不同的立管之间所产小的重力循环作用压力不相等， 在计算各立管之间并联环路的压降不平衡率时，应将其重 力循环作用压力的差额计算在内。
?
?
l d
?? 2
2
Pa
(4-1)
单位长度的沿程压力损失，也就是比摩阻R的计算公式为
R?
? Py l
?
?
d
?? 2
2
Pa /m
(4-2)
第一节 管路水力计算的基本原理
? 式中 ? Py——沿程压力损失，Pa
? ?——管段的摩擦阻力系数；
? d——管子的内径，m；
? ρ——流体的密度，kg/m3 ；
ΔP——计算管段的压力损失， Pa； ΔPy——计算管段的沿程损失， Pa； ΔPi——计算管段的局部损失， Pa；
R——每米管长的沿程损失， Pa ／m； l——管段长度， m。
第一节 管路水力计算的基本原理
1.1 基本公式
? （1）沿程压力损失 ? 根据达西公式，沿程压力损失可用下式计算
? Py
2.1 热水采暖系统水力计算的任务
(1) 已知各管段的流量和循环作用压力，确定各管段管径。 (2) 已知各管段的流量和管径，确定系统所需的循环作用压
力。 (3) 已知各管段管径和该管段的允许压降，确定该管段的流
量。
2.2 等温降法水力计算方法
2.2.1 最不利环路计算 (1)最不利环路的选择确定
第二节 热水采暖系统水力计算的任务和方法
? ? f ?d, k?
R=f(d、G )
附录D-1就是按上式编制的热水采暖系统管道水力计算表。
第一节 管路水力计算的基本原理
（2）局部压力损失
式中∑ξ ——管段的局部阻力系数之和
? pj ?
? ?? 2
2
（3）总损失
?P
?
?
(Py
?
Pj ) ?
?
(Rl ? ?
?? 2
2
)
第二节 热水采暖系统水力计算的任务和方法
4.3 机械循环单管3.热1 水机供械暖循系统环管系路统的特水点力计算
(1) 与重力循环系统相比，机械循环系统的作用半径大，其室 内热水供暖系统的总压力损失一般约为10-20kPa ，对水 平式或较大型的系统，可达20~50kPa 。
(2)在机械循环系统中，循环压力主要是由水泵提供，同时也 存在着重力循环作用压力。 管道内水冷却产生的重力循环作用压力，占机械循环 总循环压力的比例很小，可忽略不计。 对机械循环双管系统，水在各层散热器冷却所形成的 重力循环作用压力不相等，在进行各立管散热器并联环路 的水力计算时，应计算在内，不可忽略。
采暖系统是由各循环环路所组成的，所谓最不利环路， 就是允许平均比摩阻最小的一个环路。可通过分析比较确 定，对于机械循环异程式系统，最不利环路一般就是环路 总长度最长的一个环路。 (2) 根据已知温降，计算各管段流量
G?
3600Q
? 0.86Q
4.187 ? 103 (tg ? th ) t g ? th
? υ——管中流体的速度，m ／s；
? l ——管段的长度，m。
? 实际工程计算中，往往已知流量，则公式(5-2) 中的流速 v可以用质量流量G表示
υ?
G
?G
3600 ? ?d 2 ? 900?d 2 ?
式中 G为管段中水的质量流量， kg ／h 。
第一节 管路水力计算的基本原理
R ? 6.25 ? 10 ?8 ? G 2 ? d5
（4-16）
式中 Q——各计算管段的热负荷，W；
t g ——系统的设计供水温度，℃
t h ——系统的设计回水温度，℃。
第二节 热水采暖系统水力计算的任务和方法
(3) 根据系统的循环作用压力，确定最不利环路的平均比摩 阻 R pj
a,
? Rpj ? ? ? P l
(4-17)
式中 Rpj ——最不利环路的平均比摩阻，Pa/m ；
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。
第一节 管路水力计算的基本原理
ΔP＝ΔPy+ΔPi＝Rl+ΔPi