第九章 水力计算和水压图

2 t 5.25
K G d 0.387 ( R)
0.381 t 0.19 2.625
( R) d Gt 12.06 0.125 K
0.25
可以根据查表来计算相关的数值，附录9-1
水力计算图表是在一定的管壁粗糙度和一定的热媒密 度下编制而成的，如果使用条件与制表条件不符时， 应对流速、管径、比摩阻进行相应的修正。
为消除剩余压头，通 常在用户引入口或热 力站处安装调压板、 调压阀门或流量调节 器。 用于热水网路的调压 板，一般用不锈钢或 铅合金制成。不锈钢 制的调压板的厚度， 一般为2～3mm。调 压板通常安装在供水 管上，也可装在回水 管上。这取决于热水 网路的水压图状况。
调压板的孔径较小时，易于堵塞，而且调压板 不能随意调节。近年来，国内一些厂家和科研 单位生产手动式调节阀门，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， 保证用户流量的装置，目前在国内也开始得到 应用．
对具有多种热用户的闭式热水供热系统，当供 热调节不按供暖热负荷进行质调节，而采用其 它调节方式----如在间接连接供暖系统中采用 质量--流量调节，或采用分阶段改变流量的质 调节，或采用两级串联或混联闭式系统时，热 水网路计算管段的总设计流量，应首先绘制供 热综合调节曲线，将各种热负荷的网路水流量 曲线相叠加，得出某一室外温度tw下的最大流 量值，以此作为计算管段的总设计流量
3．确定管径和比摩阻
根据网路主干线各管段的计算流 量和初步选用的平均比摩阻R值利 用附录9-1的水力计算表，确定主 干线各管段的标准管径和相应的实 际比摩阻。 或者利用公式进行计 算.
4.确定沿程阻力和局部阻力 根据选用的标准管径和管段中局部阻 力的形式，查附录9—2，确定备管段 局部阻力的当量长度ld的总和，以及管 段的折算长度lzh。或者利用概算指标 计算局部阻力
在进行热水网路水力计算之前，通常应有 下列已知资料。 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)， 热用户热负荷的大小， 热源的位置以及热媒的计算温度等。
热水网路水力计算的方法及步骤如下。
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。 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
b d sh db sh db——根据水力计算表的 b 条件下查出的管径值，mwk.baidu.com ——实际密度 sh条件下的管径值，m。 d sh
0.19
更为方便的方法是直接按照公式来确定 利用计算机来编写简单程序
对于局部阻力的计算，经常采用当量长度法， 即将局部阻力损失折合成相当的沿程损失。
G R 6.25 10 5 d
8
2
如前所述，热水网路的水流速常大于 0.5m/s，它的流动状况大多处于阻力平方 区。并且绝大多数都是≥40mm 采用希弗林松推荐的公式
d 0.11 K
0.25
R 6.88 10 K
0.0478
3
0.25
G d
L
(3)各分支线的计算 分支线BE与主干线BD并联，依据节点平衡原理，管段BE的资用 压差为
= pBC + pCD =13362.53+16834.89=30197.42 Pa 局部损失与沿程损失的估算比值 =0.6（见附录9-3），则管线平 j
pZ , BE
均比摩阻大致可控制为
30197.42 Rpj GLBE (1 j ) 85 (1 0.6) R BE
水力计算表
(2)确定管网主干线并计算
因为各热用户内部的阻力损失相等，各热用户入口要求的压力 差均为50kPa，所以从热源到最远用户D的管线为主干线。管网 各管段编号及阀门、补偿器设置见图。 R 首先，取主干线的平均比摩阻在 pj =30~70Pa/m范围内，确定 主干线各管段的管径。 G 如管段AB，计算流量 =14.33+17.20+18.63=50.16(t/h)，根据 Rpj 管段AB的计算流量和 值的范围，查附录9-1可确定管段AB的 R 管径和相应的比摩阻值 以及流速 得： d=150mm， =58.19 Pa/m， =0.82 m/s R 管段AB中局部阻力的当量长度，可由附录9-2查得： 闸阀 1×2.24=2.24(m) 方形补偿器 4×15.4=61.6(m) 局部阻力当量长度之和 Ld =2.24+61.6=63.84(m)
pj
pZ , BE
=222.04 Pa/m
d 和 根据 BE
= 80mm， =168.68Pa/m， =0.95 m/s
管段BE中局部阻力的当量长度 ，由附录9-2查得:
BE RBE =17.20 t/h，由附录9-1查得 Ld
• (3)各分支线的计算 分支线BE与主干线BD并联，依据节点平衡原理，管段BE的资用压差为
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供热工程
河北工业大学 建筑环境与设备工程系
第九章热水网路的水力计算和水压图
热水网路水力计算的主要任务是 1．按已知的热媒流量和压力损失，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， 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。
根据热水网路水力计算成果，不仅能确 定网路各管段的管径，而且还可确定网 路循环水泵的流量和扬程。 在网路水力计算基础上绘出水压图，可 以确定管网与用户的连接方式，选择网 路和用户的自控措施，还可进一步对网 路工况，亦即对网路热媒的流量和压力 状况进行分析，从而掌握网路中热媒流 动的变化规律。
（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。
K sh Rsh Kb
0.25
Rb mRb
K Kb 式中Rb 、 b——按附录9-1查出的比摩阻和规定的 值（ K 表中 b=0.5mm），mm；
K sh
——水力计算时采用的实际当量绝对粗糙度，mm； ——相应情况下的实际比摩阻，Pa/m； ——修正系数。
b sh b sh b Rsh Rb sh
（3）如欲保持表中的质量流量和比摩阻不变，而热媒密 度不是而是时，则应对管径进行修正。
在热水管网的水力计算中，由于水的密度随温度变化很 小，实际温度与编制图表时的温度值偏差不大时，可以 不必考虑密度不同时的修正。但在蒸汽管网和余压凝结 水管网中，流体在管中流动，沿程密度变化很大，需按 上述公式进行不同密度的修正计算。
5．根据管段的折算长度lzh以及由附 录9—1查到的比摩阻（或计算出来）， 利用式(9—11)，计算主干线各管段的 总压降。
6．主干线水力计算完成后，便可进行热水网
路支干线，支线等水力计算。应按支干线、支 线的资用压力确定其管径，但热水流速不应大 于3.5m/s，同时比摩阻不应火于300Pa/m(见 《热网规范》规定)。规范中采用了两个控制指 标，实质上是对管径DN≥400mm的管道，控制 其流速不得超过3.5m/s(尚未达到300Pa／m)， 而对管径DN<400mm的管道，控制其比摩阻不 得超过300Pa/m(如对DN50的管子，当月 =300Pa/m时，流速仅约为0.9m/s)。
m
Rsh
表9-3 K 值修正系数m 和 值
（2）如果热媒的实际密度与制表的密度不同，但质量流 量相同，则应对表中查出的速度和比摩阻进行修正。
R b 、 b 、b ——附录9-1中采用的热媒密度(kg/m3)和在表中 查出的比摩阻(Pa/m)和流速(m/s)值； sh ——水力计算中热媒的实际密度，kg/m3； R sh 、sh ——相应于实际 sh条件下的实际比摩阻(Pa/m)和流速 (m/s)值。
Q Q G A ' ' ' ' c(1 2 ) (1 2 )
' n
' n
' n
t/h
Q Q G A ' ' ' ' c(1 2 ) (1 2 )
' n
' n
' n
t/h
在按式(9-14)确定计算管段的总设计流量 时，由于整个系统的所有热水供应用户 不可能同时使用，用户越多，热水供应 的全天最大小时用水量越接近于全天的 平均小时用水量。因此： 对热水网路的干线。式(9-14)的热水供应 设计热负荷Qr’可按热水供应的平均小时 热负荷Qrp’计算， 对热水网路的支线，当用户有储水箱时， 按平均小时热负荷Qrp’计算，对无储水 箱的用户，按最大小时热负荷Qrmax’计 算。
[例9-1] 某工厂热水供热管网平面布置如图9-1所示。 管网中各管段长度、阀门的位置、方形补偿器的个数 t 均已标注在图中。已知管网设计供、回水温度g Q th =130℃， =70℃。用户E、F、D的设计热负荷 分别 p 为1200kW、1000kW、1300kW。各热用户内部的阻 力损失为 =50kPa。试进行该热水管网的水力计算。
d ld 9.1 0.25 K
d
1.25

附录9-2给出了局部阻力系数和K＝0.5mm 时候的局部阻力当量长度值。
一般来说，管网的设计常常采用估算法进行 估算。当量长度可以按照实际长度的百分数 来计算：
ld j l

j 见附录9-3
第二节 热水网路水力计算方法和例题
2．确定热水网路的主干线及其沿程比摩阻
热水网路水力计算是从主干线开始计算。 网路中平均比摩阻最小的一条管线，称为 主干线。在一般情况下，热水网路备用户 要求预留的作用压差是基本相等的，所以 通常从热源到最远用户的管线是主干线。
根据《热网规范》，在一般的情况下， 热水网路主干线的设计平均比摩阻，可 取30—70Pa／m进行计算。 《热网规范》建议的数值，主要是根据 多年来采用直接连接的热水网路系统而 规定的．对于采用间接连接的热水网路 系统，根据北欧国家的设计与运行经验， 采用主干线的平均比摩阻值比上述规定 的值高，有达到100Pa／m的。间接连 接的热网主干线的合理平均比摩阻值， 有待通过技术经济分析和运行经验进一 步确定。
第九章热水网路的水力计算和水压图
第一节 热水网路水力计算的基本功能
第二节 热水网路水力计算方法和例题
第三节水压图的基本概念
第四节 热水网路的水压图
第五节 补给水泵定压方式 第六节 其他定压方式 第七节 中继加压泵站
第一节 热水网路水力计算的基本公 式
第四章第一节所阐述的室内热水供暖系统 管路水力计算的基本原理，对热水网路是 完全适用的。
pZ , BE
局部损失与沿程损失的估算比值 j =0.6（见附录9-3），则管线平均比 摩阻大致可控制为
某工厂热水供热管网平面布置图
[解] ：(1)确定各用户和管网各管段的计算流量 热用户E，由式(9-27)得
3.6QE 3.6 1200 GE 17.20 (t/h) c(t g th ) 4.187 (130 70)
用同样的方法确定热用户F、D的计算流量分别为： GF =14.33t/h， =18.63t/h。 GD

管段AB的折算长度 zh =230+63.84=293.84m 管段AB的压力损失 p RLzh =58.19×293.84=17098.55(Pa) 用相同的方法计算BC段和CD段，计算结果列于表9-4中。 管段BC的局部阻力当量长度值如下： 管段BC DN =125mm 直流三通 1×4.4=4.4m 异径接头 1×0.44=0.44m 方形补偿器 3×12.5=37.5m 总当量长度 Ld =42.34m 管段CD的局部阻力当量长度 Ld =44.48m，过程略。 通过计算可知，主干线的总压力损失为 pAD = pAB +pBC pCD + =17098.55+13362.53+16834.89=47295.97(Pa)