第四节 热水网络水压图

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。
二、局部压力损失的计算

热水管网的局部损失可按下式计算：
p j
室内热水供暖系统的水压图


设有一机械循环热水供暖系统 ( 图 9—3)，膨胀水箱1连接在循环水泵2 进口侧O点处。如设其基准面为 O—O ，并以纵坐标代表供暖系统 的高度和测压管水头的高度，横坐 标代表供暖系统水平干线的管路计 算长度；利用前述方法，可在此坐 标系统内绘出供暖系统供、回水管 的水压曲线和纵断面图。这个图组 成了室内热水供暖系统的水压图。 设膨胀水箱的水位高度为j—j。如 系统中不考虑漏水或加热时水膨胀 的影响，即认为系统已处于稳定状 况，不再发生变化，因而在循环水 泵运行时，膨胀水箱的水位是不变 的。O点处的压头(压力)就等于 Hj(mH 2O)。
第九章 热水网路的水力计算和水压图





【知识目标】 1、熟悉热水网路水力计算的方法 2、熟悉绘制水压图的基本原理、基本要求、方法 和步骤； 3、掌握用户与热网的连接形式； 4、熟悉热水网路的定压方式。 【能力目标】 1、能进行热水网路的水力计算 2、具有绘制实际工程水压图的能力； 3、利用水压图，能进行热用户与热网的连接形式 的确定。


1、利用水压曲线，可以确定管网中任意一点的压力 值。管网中任意一点的压头应等于该点的测压管水 头高度与该点位置高度之差。 2、利用水压曲线，可以表示各管段的压力损失值。 由于热水管路中各点的流速相差不大，公式中 的差值可以忽略不计，即上式可以写为：
( P P 1 Z1 ) ( 2 Z 2 ) H12 g g
K sh Rsh Kb

0.25
(式9-5)
Rb mRb
b
Kb——按附录9-1查出的比摩阻和规定的K 值（表 式中Rb 、 Kb =0.5mm），； 中
一、沿程压力损失的计算
K sh ——水力计算时采用的实际当量绝对粗糙度，mm；
Rsh ——相应情况下的实际比摩阻，Pa/m； m ——修正系数，其值见表9-1。
热水网路水力计算的方法及步骤
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30一 70Pa/m进行计算。 3 ．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，确定主干线各管段的 标准管径和相应的实际比摩阻。 4 ．根据选用的标准管径和管段中局部阻力的 形式查表 , 确定各管段局部阻力的当量长度总 和，以及管段的折算长度 。
R ——每米管长的沿程压力损失（比摩阻），
一、沿程压力损失的计算


热水管网的水流速度通常大于0.5m/s，其流动状况大多处 于阻力平方区。阻力平方区的沿程阻力系数值，可用下式 确定： 1 2 d 1.14 2 lg K 对于管径等于或大于40mm的管道，也可用下式计算：
第三节 水压图的基本概念

绘制水压图是以流体力 学 中的伯努利方程为理论 基 础的。如图所示，当流 体 流过某一管段时，根据 伯 努利方程可以列出 1-1 断面 和 2-2 断面之间的能量方程 ：
P1 v12 P2 v22 Z1 Z2 H12 g 2g g 2g
第三节 水压图的基本概念
d 0.387
K
0.0476
G
0.381
(式9-3)
R
0.5
0.19
R G 12.06
d
2.625
K 0.125
(式9-4)
一、沿程压力损失的计算


在设计工作中，为了简化繁琐的计算，将式(9-2)~ (9-4)中 各变量之间的关系制成水力计算图表供设计计算使用（见 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。 （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。
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
通过室内热水供暖系统和热水网路水力 计算的阐述，可以看出：水力计算只能确定 热水管道中各管段的压力损失(压差)值，但 不能确定热水管道上各点的压力(压头)值。 水压图可以清晰地表示管网和用户各点 的压力大小和分布状况，是分析研究管网压 力状况的有力工具。
0.25
Lb ,d Lb ,d
(式9-10)
Lb ,d——附录9.2中采用的值及查出的局部阻力 Kb 、

当量长度，m； K sh ——计算管网实际的当量绝对粗糙度，mm； Lsh,d ——相应下的局部阻力当量长度，m； ——K值修正系数，其值可见表9-1。

计算管道的总压降为：
(式9-9)

式中d ——管道的内径，m； K ——管道的当量绝对粗糙度，mm。
二、局部压力损失的计算

附录9-2给出了热水管网一些管件和附件的局部阻 力系数和 K=0.5mm时的局部阻力当量长度值。如 果水力计算采用与附录9-2不同的当量绝对粗糙度 值时，应用下式对 Ld 进行修正。
Lsh ,d Kb K sh


热水网路水力计算的方法及步骤

5．根据管段的折算长度以及由表查到的比摩 阻，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 线的作用压力确定管径，水流速不应大于 3.5m/s,且R不应大于300Pa/m。
热水网路水力计算的例题

表9-1 K 值修正系数m 和值
一、沿程压力损失的计算

（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。 b (式9-6) sh b sh
(式9-7) b Rsh Rb sh b——附录9-1中采用的热媒密度(kg/m3)和在表中 Rb、 b 、 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； sh——相应于实际 sh条件下的实际比摩阻(Pa/m)和流 Rsh 、 速(m/s)值。
第二节 热水网路水力计算方法和例题
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：
/ / Q Q / n n Gn A / / c( 1/ 2 ) ( 1/ 2 )

[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、方形补偿器的个数均已标注在图 中。已知管网设计供水温度 =130℃，回 水温度 =70℃。用户E、F、D的设计热 负荷 分别为3.518GJ/h、 2.513GJ/h 、 5.025GJ/h 。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。
室内热水供暖系统的水压图

如将膨胀水箱连接 在热水供暖系统的 供水干管上，此时， 整个系统各点的压 力都降低了。同时， 如供暖系统的水平 供水干管过长，阻 力损失较大，则有 可能在干管上出现 负压
第四节 热水网路水压图
一、绘制水压图的目的 通过绘制热水网路的水压图，用以全面 地反映热网和各热用户的压力状况，并确定 保证使它实现的技术措施。
第一节 热水网路水力计算的基本公式
热水网路水力计算的任务; 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。 室外供热管网水力计算的基本原理与室内供暖 系统的水力计算原理完全相同，但要注意修正。 对于室外管网，流体的流动状态处于阻力平方 区。
一、沿程压力损失的计算

因热水管网的水流量较大，所以通常以t/h为单位。 表达每米管长的沿程损失（比摩阻）R、管径d 和水流量G的关系式，可改写为：
G2 R 6.25 10 d5
2
(式9-1)



Pa/m； G ——管段的热媒流量，t/h； ——沿程阻力系数； d ——管道的内径，m； ——热媒的密度，kg/m3。
K 0.11 d

0.25
式中 K——管壁的当量绝对粗糙度，m；热水管网中取
K 0.5 10 m
3
一、沿程压力损失的计算

将上式的沿程阻力系数值代入(式9-1)中， 可得出表达三者相互关系的公式。
R 6.88 103 K 0.25 G2 d 5.25
(式9-2)
二、热水网路压力状况的基本技术要求
1、在与热水网路直接连接的用户系统内， 压力不应超过该用户系统用热设备及其管道 构件的承压能力。(上限要求） 2、在高温水网路和用户系统内，水温超过 100℃的地点，热媒压力应不低于该水温下 的汽化压力。（下限要求）
水温（℃）
汽化压力 （mH2O）
100 0
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2
2
式中 △P —— 热水管网的局部压力损失，Pa； j ——管段中总的局部阻力系数。
二、局部压力损失的计算

在热水管网水力计算中，对于管网的局部阻力， 经常采用当量长度法进行计算，即将管段的局部 损失折合成相当的沿程损失。当量长度可用下式 计算： 1.25
d d Ld 9.1 0.25 K
一、沿程压力损失的计算

（3）如欲保持表中的质量流量和比摩阻不变，而热媒密 度不同时，则应对管径进行修正。


b m； db ——根据水力计算表的条件下查出的管径值， m。 sh d sh ——实际密度 条件下的管径值，
b d sh sh
0.19
db
(式9-8)
Qn Qt Qr Gn Gt Gr A( Gsh ) 1 2. t 1 2. r 1 2
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，热水网路各用户要求预留 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。
因此可以认为，水在管道内流动时，任意两点 间的水头损失值就等于两点间测压管水头之差。
第三节 水压图的基本概念


3 、根据水压曲线的坡度，可以确定计算管段单位长 度的平均比压降(即平均比摩阻)，水压曲线越陡，管 段的平均压降就越大。 4 、由于整个管网是一个相互连通的循环环路，已知 管网中任意—点的压力，则管路中其他各点的压力就 已知或固定了。
p R( L Ld ) RLzh
(式9-11)

式中 p——计算管段的总压降，Pa； R ——计算管段的比摩阻，Pa/m； Lzh ——计算管段的折算长度，m。 在进行估算时，局部阻力的当量长度Ld可按管道 实际长度L的百分数来计算，公式如下
Ld j L
(式9-12)
式中 —— 局部阻力的当量长度百分数,%(见附录9j 3)； L ——管道的实际长度，m。
120 10.3
130 17.6
140 26.9
150 38.6
二、热水网路压力状况的基本技术要求
3 、与热水网路直接连接的用户系统，无论在 网路循环水泵运转或停止工作时, 用户系统回 水管处的压力 , 必须高于用户系统的充水高度， 以防止系统倒空吸入空气，破坏正常运行和腐 蚀管道。（下限要求） 4 、网路回水管内任何一点的压力，都应比大 气 压 力 至 少 高 出 5mH2O ， 以 免 吸 入 空 气 。 （下限要求） 5、在热水网路的热力站或用户引入口处，供、 回水管的资用压差，应满足热力站或用户所需 的作用压力。（供回水压差要求）