1、回到本章目录回到总目录 第8章 建筑内部热水供应系统 8.4热水管网的水力计算热水管网的水力计算 8.4热水管网的水力计算热水管网的水力计算 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.1 第一循环管网的水力计算 计算第一循环管网（热媒管网）的管径和相应的水头损失； 计算第二循环管网（配水管网和回水管网）的设计秒流量、循 环流量、管径和水头损失； 确定循环方式，选用热水管网所需的各种设备及附件，如循环 水泵、疏水器、膨胀设施等。 水力计算的目的是：水力计算的目的是： 热水管网的水力计算是在完成热水供应系统布置，绘出 热水管网系统图及选定加热设备后进行的。 回到本章目录回到总目录
2、8.4热水管网的水力计算 8.4.1 第一循环管网的水力计算 以热水为热媒时，热媒流量G按公式（8-8）计算。 热媒循环管路中的配、回水管道，其管径应根据热媒流量G、 热水管道允许流速，通过查热水管道水力计算表确定，并据此计算 出管路的总水头损失Hh。热水管道的流速，宜按表8-45选用。 8.4.1 第一循环管网的水力计算第一循环管网的水力计算 1热媒为热水热媒为热水 热水管道的流速 表8-12 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.1 第一循环管网的水力计算 当锅炉与水加热器或贮水器连接时，如图8-12所示， 热媒管网的热水自 然循环压力值Hzr按式 （8-35）计算：
3、)(8 . 9 21 hH zr 图8-12 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.1 第一循环管网的水力计算 式中 Hzr热水自然循环压力，Pa； h锅炉中心与水加热器内盘管中心或贮水器中心垂直高度，m； 1锅炉出水的密度，kg/m3； 2水加热器或贮水器的出水密度，kg/m3。 当HzrHh时，可形成自然循环，为保证运行可靠一般要求 （8-36）： h H 当Hzr不满足上式的要求时，则应采用机械循环方式，依靠循 环水泵强制循环。循环水泵的流量和扬程应比理论计算值略大一些， 以确保可靠循环。 zr H （1.11.15） h H 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的
4、水力计算 8.4.1 第一循环管网的水力计算 以高压蒸汽为热媒时，热媒流量G按公式（8-6）或（8-7）确定。 热媒蒸汽管道一般按管道的允许流速和相应的比压降确定管径和水 头损失。高压蒸汽管道的常用流速见表8-13。 2热媒为高压蒸汽热媒为高压蒸汽 高压蒸气管道常用流速 表8-13 确定热媒蒸汽管道管径后，还应合理确定凝水管管径。 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 配水管网水力计算的目的主要是根据各配水管段的设计秒流量 和允许流速值来确定配水管网的管径，并计算其水头损失值。 （1）热水配水管网的设计秒流量可按生活给水（冷水系统）设 计秒流量公
5、式计算。 （2）卫生器具热水给水额定流量、当量、支管管径和最低工作 压力同给水规定。 （3）热水管道的流速，宜按表8-12选用。 （4）热水管网水头损失计算 8.4.2 8.4.2 第二循环管网的水力计算第二循环管网的水力计算 1配水管网的水力计算配水管网的水力计算 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 热水管网中单位长度水头损失和局部水头损失的计算，与冷水 管道的计算方法和计算公式相同，但热水管道的计算内径dj应考虑 结垢和腐蚀引起过水断面缩小的因素，管道结垢造成的管径缩小量 见表8-14。 管道结垢造成的管径缩小量 表8-14 热水管道的水力
6、计算，应根据采用的热水管道材料，选用相应 的热水管道水力计算图表或公式进行计算。使用时应注意水力计算 图表的使用条件，当工程的使用条件与制表条件不相符时， 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 1）当热水管采用交联聚乙烯（PE-X）管时，其管道水力坡降 值可采用式（8-37）计算： 应根据有关规定作相应修正。 式中 i管道水力坡降,kPa/m或0.1mH2O/m； q管道内设计流量，m3/s； dj管道计算内径，m。 774. 4 774. 1 000915. 0 j d q i 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二
7、循环管网的水力计算 如水温为 60时，可以 参照图8-3的 PE-X管水力计 算图选用管径。 图8-3 交联聚乙烯(PE-X)管水力计算图(60 ) 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 水头损失温度修正系数 表8-15 如水温高于或低于60时，可按表8-15修正。 2）当热水管采用聚丙烯（PP-R）管时，水头损失计算公式如 下： gd Lv H j f 2 2 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 式中 Hf管道沿程水头损失，m； 沿程阻力系数； L管道长度，m； dj管道计算内径，m； v管道内
8、水流平均速度，m/s； g重力加速度，m/s2，一般取 9.81m/s2。 设计时，可以按 式（8-38）计算，也 可以查附录8-1、8-2 进行计算。 回水管网水力计算的目的在于确定回水管网的管径。 2回水管网的水力计算回水管网的水力计算 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 回水管网不配水，仅通过用以补偿配水管热损失的循环流量。 回水管网各管段管径，应按管中循环流量经计算确定。初步设计时， 可参照表8-16选用。 热水管网回水管管径选用表 表8-16 为保证各立管的循环效果，尽量减少干管的水头损失，热水配 水干管和回水干管均不宜变径，可按其相
9、应的最大管径确定。 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 第二循环管网由于流程长，管网较大，为保证系统中热水循 环效果，一般多采用机械循环方式。机械循环又分为全日热水供应 系统和定时热水供应系统两类。 机械循环管网水力计算的目的是在确定了最不利循环管路即计 算循环管路和循环管网中配水管、回水管的管径后进行的，其主要 目的是选择循环水泵。 3. 机械循环管网的计算机械循环管网的计算 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 1 1）计算各管段终点水温，可按下述面积比温降方法计算：）计算各管段终点水温，可按
10、下述面积比温降方法计算： （1）全日热水供应系统热水管网计算 计算方法和步骤如下： （8-39） （8-40） 式中 t配水管网中计算管路的面积比温降，/m2； T配水管网中计算管路起点和终点的水温差，按系统大小确定，一 般取T=510； F计算管路配水管网的总外表面积，m2； f计算管段终点以前的配水管网的总外表面积，m2。 tc计算管段的起点水温，； tz计算管段的终点水温，。 F T t ftttcz 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 j zc S t tt DLKq 2 1 2 2）计算配水管网各管段的热损失，公式（）计算配水管网各管
11、段的热损失，公式（8-418-41）如下：）如下： 式中 qs计算管段热损失，W； D 计算管段外径，m； L 计算管段长度，m; K无保温时管道的传热系数，W/（m2）； 保温系数，无保温时 =0，简单保温时=0.6，较好保温时 =0.70.8； tc、tz同公式（8-40）； tj 计算管段周围的空气温度，可按表8-17确定。 j zc S t tt DLKq 2 1 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 管道周围的空气温度 表 8-17 3 3）计算配水管网总的热损失）计算配水管网总的热损失 将各管段的热损失相加便得到配水管网总的热损失 ，
12、即 n i ss qQ 1 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 初步设计时，也可按设计小时耗热量的3%5%来估算，其上 下限可视系统的大小而定：系统服务范围大，配水管线长，可取上 限；反之，取下限。 4 4）计算总循环流量）计算总循环流量 求解Qs的目的在于计算管网的循环流量。循环流量是为了补偿 配水管网在用水低峰时管道向周围散失的热量。保持循环流量在管 网中循环流动，不断向管网补充热量，从而保证各配水点的水温。 管网的热损失只计算配水管网散失的热量。 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 将 Q
13、s 代入式（8-42）求解全日供应热水系统的总循环流量qx： s QXqXqXqXq （8-42） 式中 qx全日热水供应系统的总循环流量，L/s。 Qs配水管网的热损失，W； C水的比热，C = 4187J/ (kg)； T同公式（8-39），其取值根据系统的大小而定； r热水密度，kg/L； r S X TC Q q 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 5 5）计算循环管路各管段通过的循环流量）计算循环管路各管段通过的循环流量 X q1 AX q XX qq 1 在确定qx后，可从水加热器后第1个节点起依次进行循环流量分 配，以图8.4.3
14、为例，通过管段的循环流量q1x ，即为qx 。用以补 偿整个配水管网的热损失，流入节点1的流量q1x用以补偿1点之后各 管段的热损失 ，即qAS+ qBS+ qCS+ qS+ qS， q1x又分流入A管段和 管段，其循环流量分别为qAx和qx。根据节点流量守恒原理： q1x =q1x ，qx=qx-qAx。qx补偿管段、B、C的热损失，即 qS+q S+qBS+qCS， qAx补偿管段A的热损失qAS。 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 设计时，可以按式（8.4.4）计算，也可以查附录8-1、8-2进行计算。 图8-4 计算用图 回到本章目录
15、回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 按照循环流量与热损失成正比和热平衡关系，可按下式确定： （8-43a） 流入节点2的流量q2x用以补偿2点之后各管段的热损失，即 qS+qBS+qcs，q2x又分流入B管段和管段，其循环流量分别为qBx和 qx。根据节点流量守恒原理：q2x =qx，qx=qx-qBx。qx补偿管段 和C的热损失，即qS+qcs，qBx补偿管段B的热损失qBS。同理可得： CSBSS qqq XX qq 2 X q （8-43b) SSCSBSAS SSCSBS XX qqqqq qqqq qq CSSBS CSS XX qqq qq q
16、q 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 X qXqXq 流入节点3的流量 用以补偿3点之后管段C的热损失 。根据节点 流量守恒原理： ， ，管道的循环流量即为管段C的循 环流量。 X q3 CS q XX qq 3 CXX qq 将式（8-43a）和式（8-43b） 简化为通用计算式，即为： （8-43c) 图8-5 计算用图 nS Sn nXXn q q qq 1 1 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 6 6）复核各管段的终点水温，计算公式如下：）复核各管段的终点水温，计算公式如下： （8-
17、44） 式中、 n、n+1管段所通过的循环流量，L/s； n+1管段及其后各管段的热损失之和，W； n管段及其后各管段的热损失之和，W。 n、n+1管段如图8-5。 nX q Xn q 1 Sn q 1 nS q 式中 tz各管段终点水温，； tc各管段起点水温，； qs各管段的热损失，W qx各管段的循环流量，L/s； C水的比热，C = 4187J/ (kg)； r热水密度，kg/L。 rX s cz Cq q tt 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 计算结果如与原来确定的温度相差较大，应以公式（8-40）和 公式（8-44）的计算结果：
18、作为各管段的终点水温，重新进行上述 2）6）的运算。 7 7）计算循环管网的总水头损失，公式如下：）计算循环管网的总水头损失，公式如下： （8-45） 式中 H循环管网的总水头损失，kPa； HP循环流量通过配水计算管路的沿程和局部水头损失，kPa； Hx循环流量通过回水计算管路的沿程和局部水头损失，kPa； Hj循环流量通过水加热器的水头损失，kPa。 jXP HHHH)( 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 容积式水加热器、导流型容积式水加热器、半容积式水加热器 和加热水箱，因容器内被加热水的流速一般较低（v 0.1m/s）， 其流程短，故
19、水头损失很小，在热水系统中可忽略不计。 对于快速式水加热器，被加热水在其中流速较大，流程也长， 水头损失应以沿程和局部水头损失之和计算，即： （8-46） gd L H j 2 10 2 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 式中 H快速式水加热器中热水的水头损失，kPa； 管道沿程阻力系数； L被加热水的流程长度，m； dj传热管计算管径，m； 局部阻力系数，可参考图8-6，按表8-18选用； v被加热水的流速，m/s； g重力加速度，m/s2，一般取9.81m/s2。 图8-6快速式水加热器局部阻力构造 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网
20、的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 计算循环管路配水管及回水管的局部水头损失可按沿程水头损 失的20%30%估算。 快速式水加热器局部阻力系数值 表8-18 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 8 8）选择循环水泵）选择循环水泵 热水循环水泵通常安装在回水干管的末端，热水循环水泵宜选 用热水泵，水泵壳体承受的工作压力不得小于其所承受的静水压力 加水泵扬程。循环水泵宜设备用泵，交替运行。 循环水泵的流量 （8-47） 式中 Qb循环水泵的流量，L/s； qx全日热水供应系统的总循环流量，L/s。 循环水泵的扬程 jXPb HHHH （
21、8-48） Xb qQ 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 式中 Hb循环水泵的扬程，kPa； Hp、Hx、Hj同公式（8-45）。 定时热水供应系统的循环水泵大都在供应热水前半小时开始 运转，直到把水加热至规定温度，循环水泵即停止工作。因定时供 应热水时用水较集中，故不考虑热水循环，循环水泵关闭。 定时热水供应系统中热水循环流量的计算，是按循环管网中 的水每小时循环的次数来确定，一般按24次计算，系统较大时取 下限；反之取上限。 （2）定时热水供应系统机械循环管网计算 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网
22、的水力计算 循环水泵的出水量即为热水循环流量： 式中Qb循环水泵的流量，L/h； V热水循环管网系统的水容积，不包括无回水管的管段和加热设 备的容积，L； （8-49） 循环水泵的扬程，计算公式同（8-48）。 VQb)42( 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 在小型或层数少的建筑物中，有时也采用自然循环热水供应方 式。 自然循环热水管网的计算方法和程序与机械循环方式大致相同， 也要如前述先求出管网总热损失、总循环流量、各管段循环流量和 循环水头损失 。 但应在求出循环管网的总水头损失之后，先校核一下系统的自 然循环压力值是否满足要求。由于热
23、水循环管网有上行下给式和下 行上给式两种方式，因此，其自然循环压力值的计算公式也不同。 4自然循环热水管网的计算自然循环热水管网的计算 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 （1）上行下给式管网）上行下给式管网（见图8-7（a），可按式（8-50）计算： 式中Hzr上行下给式管网的自然循环压力，Pa； h锅炉或水加热器的中心与上行横干管中点的标高差，m； 3最远处立管中热水的平均密度，kg/m3； 4总配水立管中热水的平均密度，kg/m3； )(10 43 hH zr 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水
24、力计算 （2）下行上给式管网）下行上给式管网（见图8-7（b），可按式（8-51）计算： （8-51） 式中Hzr下行上给式管网的自然循环压力，Pa； h锅炉或水加热器的中心至立管顶部的标高差，m； h1锅炉或水加热器的中心至配水横干管中心垂直距离，m； 5、6最远处回水立管、配水立管管段中热水的平均密度，kg/m3； 7、8水平干管回水立管、配水立管管段中热水的平均密度，kg/m3。 )()(10 651871 hhhH zr 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 图8-6 热水系统自然循环压力计算用图 （a）上行下给式管网 （b）下行上给式管网 回到本章目录回到总目录 8.4热水管网的水力计算 8.4.2 第二循环管网的水力计算 当管网循环水压Hzr1.35H时，管网才能安全可靠地自然循环， H为循环管网的总水头损失，可由公式（8-45）计算确定。否则应 采取机械强制循环。 回到本章目录回到总目录
