1、第四章第四章 室内热水供暖系室内热水供暖系统的水力计算统的水力计算教学目的：教学目的：掌握水力计算方法掌握水力计算方法教学重点：教学重点：机械循环热水供暖系统管路机械循环热水供暖系统管路的水力计算的水力计算教学难点：教学难点：阻力平衡阻力平衡u室内热水供暖系统通过进行水力计算可以室内热水供暖系统通过进行水力计算可以确定系确定系统中各管段的管径统中各管段的管径，使进入各管段的流量和进入，使进入各管段的流量和进入散热器的流量符合要求，进而确定各管路系统的散热器的流量符合要求，进而确定各管路系统的阻力损失。阻力损失。u水力计算应在确定了系统形式、管路布置及散热水力计算应在确定了系统形式、管路布置及散
2、热器选择计算后进行。器选择计算后进行。u水力计算是供暖系统设计计算的重要组成部分，水力计算是供暖系统设计计算的重要组成部分，也是设计中的一个难点。也是设计中的一个难点。4-1 热水供暖系统管路水力热水供暖系统管路水力 计算的基本原理计算的基本原理n热水供暖系统进行管路水力计算的目的，是保热水供暖系统进行管路水力计算的目的，是保证系统中证系统中各管段的水流量符合设计要求各管段的水流量符合设计要求，以保，以保证证流进各散热器的水流量符合需要流进各散热器的水流量符合需要。n当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其与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；而当流体流过管壁间的
3、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。前者称为局部旋涡和撞击，也要损失能量。前者称为沿沿程损失程损失，后者称为，后者称为局部损失局部损失。 一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式PPy+PjRl+Pj PanP计算管段的压力损失，计算管段的压力损失，Pa；nPy计算管段的沿程损失，计算管段的沿程损失，Pa；nPj计算管段的局部损失，计算管段的局部损失，Pa；nR每米管长的沿程
4、损失，每米管长的沿程损失，Pa/m；nl管段长度，管段长度，m。基本公式：基本公式：n在管路的水力计算中，通常把在管路的水力计算中，通常把管路中水管路中水流量和管径都没有改变的一段管子称为流量和管径都没有改变的一段管子称为一个计算管段一个计算管段。n任何一个热水供暖系统的管路都是由许任何一个热水供暖系统的管路都是由许多多串联或并联串联或并联的计算管段组成的的计算管段组成的。每米管长的沿程损失（比摩阻）每米管长的沿程损失（比摩阻）R pa/m 22vdR。热媒的密度，；热媒在管道内的流速，；管子内径，管段的摩擦阻力系数；3m/kgs/mmmvd1、沿程损失的计算、沿程损失的计算 热媒在管道内流动
5、的热媒在管道内流动的摩擦阻力系数摩擦阻力系数值取决于管内值取决于管内热媒的热媒的流动状态流动状态和管壁的和管壁的粗糙程度粗糙程度。Re,fdKvd,Re管壁的相对粗糙度。；，管壁的当量绝对粗糙度；热媒的运动粘滞系数，；管子内径，；热媒在管内的流速，状态的准则数。雷诺数。判别流体流动ms/mms/mRe2Kdv雷诺数雷诺数层流层流紊流紊流（Re2320）水力光滑区水力光滑区过渡区过渡区阻力平方区阻力平方区层流层流（Re2320）水力光滑区：水力光滑区：摩擦阻力系数摩擦阻力系数值用布拉修斯公式值用布拉修斯公式计算计算。25. 0Re3164. 0Re f在在4000100000范围内，布拉修斯公式
6、能给出相当准范围内，布拉修斯公式能给出相当准确的数值。确的数值。 紊流紊流（Re2320）过渡区：过渡区：流动状态从水力光滑管区过渡到粗糙区流动状态从水力光滑管区过渡到粗糙区（阻力平方区）的一个区域称为过渡区。过渡区的（阻力平方区）的一个区域称为过渡区。过渡区的摩擦阻力系数摩擦阻力系数值，可用洛巴耶夫公式来计算值，可用洛巴耶夫公式来计算。2Relg42. 1Re,f过渡区的范围：过渡区的范围：11/ Re 2320）阻力平方区阻力平方区（阻力平方区）（阻力平方区）：在此区域内，摩擦在此区域内，摩擦阻力系数阻力系数值仅取决于管壁的相对粗糙度。粗糙管值仅取决于管壁的相对粗糙度。粗糙管区的摩擦阻力系
7、数区的摩擦阻力系数值，可用尼古拉兹公式计算。值，可用尼古拉兹公式计算。 21lg214. 11f对于管径大于或等于对于管径大于或等于40mm的管子，用希弗林松推荐的管子，用希弗林松推荐的更为简单的计算公式也可以得出很接近的数值：的更为简单的计算公式也可以得出很接近的数值： 25. 011. 0 f推荐推荐K值值管壁的当量粗糙度管壁的当量粗糙度K值与管子的使用状况值与管子的使用状况（流（流体对管壁的腐蚀和沉积水垢等状况）和体对管壁的腐蚀和沉积水垢等状况）和管子的管子的使用时间使用时间等因素等因素有关有关。热水供暖系统中很少遇到层流状态，根据运行热水供暖系统中很少遇到层流状态，根据运行实践积累的资
8、料，目前推荐采用下面的数值：实践积累的资料，目前推荐采用下面的数值：u对对室内室内热水供暖系统管路热水供暖系统管路，K=0.2mm；u对对室外室外热水管路热水管路，K=0.5mm。根据过渡区范围的判别式和推荐使用的当量绝对根据过渡区范围的判别式和推荐使用的当量绝对粗糙度粗糙度K，下表列出水温为，下表列出水温为60、90 时相应时相应K=0.2mm和和K=0.5mm条件下的过渡区临界速度条件下的过渡区临界速度v1和和v2值。值。 过渡区的临界速度过渡区的临界速度 流速流速v(m/s) 水温水温t=60 水温水温t=90 K=0.2mm K=0.5mm K=0.2mm K=0.5mm vv20.0
9、26 1.066 0.01 0.426 0.018 0.725 0.007 0.290 从上表从上表 可见，当可见，当K=0.2mm时，过渡区的临界速度时，过渡区的临界速度为为v1=0.026m/s，v2=1.066m/s。在设计热水供暖系。在设计热水供暖系统时，管段内的流速通常都不会超过统时，管段内的流速通常都不会超过v2值，也不值，也不大可能低于大可能低于v1值。因此，值。因此，热水在热水在室内室内热水供暖系热水供暖系统管路内的流动状态，几乎都是处于统管路内的流动状态，几乎都是处于过渡区过渡区内内。 室外室外热水网路（热水网路（K=0.5mm），设计都采用较高的），设计都采用较高的流速（流
10、速常大于流速（流速常大于0.5m/s），因此，水在热水网），因此，水在热水网路中的流动状态，大多处于路中的流动状态，大多处于阻力平方区阻力平方区内。内。 热媒流速与流量的关系热媒流速与流量的关系m/s 9004360022dGdGv。管段的水流量，h/kgG 9002dGv 22vdR5281025. 6dGR在给定某一水温和流动状态条件下，上式的在给定某一水温和流动状态条件下，上式的值和值和值值是已知值，管路水力计算基本公式可以表示为是已知值，管路水力计算基本公式可以表示为R=f(d，G ) 的函数式。只要已知的函数式。只要已知R、G、d中的任意两数，就中的任意两数，就可确定第三个数值。可确
11、定第三个数值。附录表附录表4-1给出室内热水供暖系给出室内热水供暖系统的管路水力计算表。利用水力计算表进行水力计算，统的管路水力计算表。利用水力计算表进行水力计算，可大大减轻计算工作量。可大大减轻计算工作量。 根据水力计算表查出的比摩阻根据水力计算表查出的比摩阻R值，再根据管段的长值，再根据管段的长度度L，则可求出沿程损失。，则可求出沿程损失。2、局部损失的计算、局部损失的计算pa 2 2vPj数。管段中总的局部阻力系 u水流过管道的附件（如阀门、弯头、三通等）水流过管道的附件（如阀门、弯头、三通等）的局部阻力系数，用实验方法确定，查的局部阻力系数，用实验方法确定，查附录表附录表4-2。 u附
12、录表附录表4-3给出了热水供暖系统局部阻力系数给出了热水供暖系统局部阻力系数=1时的局部阻力时的局部阻力P。 3、压力损失计算、压力损失计算u分别求出系统中各管段的沿程损失和局部损失分别求出系统中各管段的沿程损失和局部损失后，后，两者之和两者之和就是该管段的总压力损失。就是该管段的总压力损失。 二、当量局部阻力法和当量长度法二、当量局部阻力法和当量长度法n在实际工程设计中，为了简化计算，采用所在实际工程设计中，为了简化计算，采用所谓谓“当量局部阻力法当量局部阻力法”或或“当量长度法当量长度法”进进行管路的水力计算。行管路的水力计算。n当量局部阻力法（动压头法）当量局部阻力法（动压头法）将管段的
13、将管段的沿程损失转变为局部损失来计算沿程损失转变为局部损失来计算。n当量长度法当量长度法将管段的局部损失折合为管将管段的局部损失折合为管段的沿程损失来计算。段的沿程损失来计算。当量阻力法当量阻力法当量长度法当量长度法用于有标准连接图式的系统用于有标准连接图式的系统 用于室外热网用于室外热网 1、当量局部阻力法、当量局部阻力法n设管段的沿程损失相当于某一局部损失设管段的沿程损失相当于某一局部损失Pj，则：则：pa 2 2vPdjldd 当量局部阻力系数当量局部阻力系数n若已知管段的流量为若已知管段的流量为G（kg/h），根据流量与流），根据流量与流速的关系式，管段的总压力损失速的关系式，管段的总
14、压力损失P为：为：2 2vldPRlPjm/s 9004360022dGdGv2242229001GAGlddPdzh 管段的折算局部管段的折算局部阻力系数阻力系数2GAPzhn附录表附录表4-4列出了当水的平均温度列出了当水的平均温度t=60，相应水，相应水的密度为的密度为=983.248kg/m3时，各种不同管径的时，各种不同管径的A值和值和/d 值。值。n附录表附录表4-5给出了按照上式编制的给出了按照上式编制的水力计算表水力计算表。n供暖系统的不同形式中，摩擦损失与局部损失的供暖系统的不同形式中，摩擦损失与局部损失的比例分配见比例分配见附录表附录表4-8。n在工程设计中，对常用的在工程
15、设计中，对常用的垂直单管顺流式系统垂直单管顺流式系统，由于整根立管与干管、支管以及支管与散热器的由于整根立管与干管、支管以及支管与散热器的连接方式，在施工规范中都规定了标准的连接图连接方式，在施工规范中都规定了标准的连接图示，因此，为了简化立管水力计算，也可以示，因此，为了简化立管水力计算，也可以将由将由许多管段组成的一根立管视为一根管段许多管段组成的一根立管视为一根管段，根据不，根据不同情况，给出整根立管的同情况，给出整根立管的 值，具体见值，具体见附录表附录表4-64-7。zh2、当量长度法、当量长度法n设某一管段的总局部阻力系数为设某一管段的总局部阻力系数为 ，设它的，设它的压力损失相当
16、于流经管段压力损失相当于流经管段ld米长度的沿程损失，米长度的沿程损失，则：则： 2 222vldRlvddldld管段中局部阻力的当量长度，管段中局部阻力的当量长度，mn水力计算的基本公式可以表示为：水力计算的基本公式可以表示为：Pa zhdjRlllRPRlP管段的折算长管段的折算长度，度，m mn当量长度法一般多用在当量长度法一般多用在室外室外热力管路的水力计热力管路的水力计算上。算上。三、水力计算的主要任务和方法三、水力计算的主要任务和方法1.已知系统各管段的已知系统各管段的流量流量和系统的和系统的循环作用压力循环作用压力，确定各管段的确定各管段的管径管径。这种水力计算，一般用于。这种
17、水力计算，一般用于已知各管段的流量和选定的比摩阻值或流速值已知各管段的流量和选定的比摩阻值或流速值计算环路的计算环路的压力损失压力损失。Case 1：G、P d 设计计算设计计算2.已知系统各管段的已知系统各管段的流量流量和各管段的和各管段的管径管径，确定，确定系统的系统的循环作用压力循环作用压力。这种水力计算，常用于。这种水力计算，常用于校核校核计算，检查循环水泵计算，检查循环水泵扬程扬程是否满足要求。是否满足要求。 3.已知系统各管段的已知系统各管段的管径管径和和系统的循环作用压力系统的循环作用压力，确定各管段的确定各管段的流量流量。这种情况的水力计算，就。这种情况的水力计算，就是对已有的
18、热水供暖系统，在管段作用压头已是对已有的热水供暖系统，在管段作用压头已知时，知时，校核各管段通过的水流量校核各管段通过的水流量。 Case 3：d 、P G 校核管段流量校核管段流量 Case 2：G、d P 校核循环水泵扬程校核循环水泵扬程 四、水力计算中应注意的几点四、水力计算中应注意的几点1.热水供暖系统的循环作用压力热水供暖系统的循环作用压力 u系统系统循环水泵的扬程循环水泵的扬程； u自然循环作用压力。（包括自然循环作用压力。（包括管道内管道内水冷却产生的自水冷却产生的自然循环作用压力然循环作用压力和和散热器散热器中水冷却产生的自然循环中水冷却产生的自然循环作用压力作用压力） 2.系
19、统作用压力应消耗在克服系统管路阻力并系统作用压力应消耗在克服系统管路阻力并留留有一定的储备压力有一定的储备压力。民规民规20123. 热水供暖系统最不利环路与各并联环路（不包热水供暖系统最不利环路与各并联环路（不包括共同段）的计算压力损失的相对差额，不应括共同段）的计算压力损失的相对差额，不应大于大于15%。 u由于管径限制，若不平衡率较大时，自动调节流量由于管径限制，若不平衡率较大时，自动调节流量来实现阻力平衡，由此产生流量偏大或偏小，从而来实现阻力平衡，由此产生流量偏大或偏小，从而偏离设计流量而出现水力失调及热力失调。偏离设计流量而出现水力失调及热力失调。4.热水供暖系统水力计算应从热水供
20、暖系统水力计算应从最不利环路最不利环路开始开始 。最不利环路的确定：最不利环路的确定：热水供暖系统的最不利环路是指热水供暖系统的最不利环路是指比摩阻最小比摩阻最小的环路，的环路，一般一般为为最远立管环路最远立管环路 。最不利环路比摩阻的计算与取值最不利环路比摩阻的计算与取值 u最不利循环环路每米管长的沿程阻力可由下式计算：最不利循环环路每米管长的沿程阻力可由下式计算： Pa/m lPRpjP最不利环路或分支环路的循环作用压力，最不利环路或分支环路的循环作用压力，Pa；l最不利环路最不利环路 或分支环路的管路总长度，或分支环路的管路总长度，m；沿程损失占总压力损失的百分数（沿程损失占总压力损失的
21、百分数（附录附录表表4-8），一，一般取般取50%。u选择适当的比摩阻选择适当的比摩阻Rpj值是一个技术经济问题值是一个技术经济问题。u如果选用如果选用较大的较大的Rpj值，则值，则管径可减小管径可减小 （当流量当流量一定一定），但系统的，但系统的压力损失增加压力损失增加，循环水泵的循环水泵的扬程增大扬程增大，电能消耗增大电能消耗增大，但初投资减小但初投资减小。u如果选用如果选用较小的较小的Rpj值，则值，则管径可增大管径可增大，系统的，系统的阻力减小阻力减小， 运行泵费用减小运行泵费用减小，但但初投资增大初投资增大。u所以全面考虑所以全面考虑Rpj值的选取具有一定的经济意义值的选取具有一定的
22、经济意义和技术意义，为了各循环环路易于平衡和技术意义，为了各循环环路易于平衡，最不最不利环路的比摩阻利环路的比摩阻Rpj ，一般取，一般取60120Pa/m。5. 近立管环路限定流速近立管环路限定流速。实际计算时，为了平衡各并实际计算时，为了平衡各并联环路压力损失，联环路压力损失，尽量提高近环路分支管段的尽量提高近环路分支管段的R值值，流速增大，局部构件产生抽吸作用，或产生旋涡、噪流速增大，局部构件产生抽吸作用，或产生旋涡、噪声。声。暖通规范暖通规范规定，最大允许的水流速度不应大规定，最大允许的水流速度不应大于下列数值：于下列数值：民用建筑民用建筑1.5m/s；生产厂房的辅助建筑；生产厂房的辅
23、助建筑物物2m/s；生产厂房；生产厂房3m/s。6. 供暖系统供水干管的末端，回水干管的始端供暖系统供水干管的末端，回水干管的始端d20mm。 u资用压力资用压力是系统在该入户处所能提供的循环压力，是系统在该入户处所能提供的循环压力，即供回水管道的压力差，它是由供热部门供热系统即供回水管道的压力差，它是由供热部门供热系统循环泵的扬程大小决定的，也就是外网提供的循环循环泵的扬程大小决定的，也就是外网提供的循环压力。双管系统如果外网提供的压力大于资用压力，压力。双管系统如果外网提供的压力大于资用压力，就要设置高阻调节的两通阀，单管系统如果外网提就要设置高阻调节的两通阀，单管系统如果外网提供的压力大
24、于资用压力，就要设置低阻调节的调节供的压力大于资用压力，就要设置低阻调节的调节阀。阀。u一般来说，某一管段的沿程阻力和局部阻力之和都一般来说，某一管段的沿程阻力和局部阻力之和都可以叫做资用压力。可以叫做资用压力。资用压力是可以利用的压力，资用压力是可以利用的压力，也就是系统所必须提供给用户的克服各种阻力（系也就是系统所必须提供给用户的克服各种阻力（系统中流体流动阻力）的压力统中流体流动阻力）的压力。划分管段划分管段 给定给定d1、d2、求总损失求总损失作作ppl ?结束结束是是否否根据根据pjR lpRpj作作 确定最不利环路确定最不利环路已知各管段的流量和系统的循环作用压力，确定各已知各管段
25、的流量和系统的循环作用压力，确定各管段的管径（重力循环系统设计）管段的管径（重力循环系统设计）余压余压10%沿程损失占总损失的沿程损失占总损失的估算百分比附录估算百分比附录4-8 计算作用压力和计算作用压力和Rpj对于不同的水力计算任务，最不利环路的计算步骤不同。对于不同的水力计算任务，最不利环路的计算步骤不同。划分管段划分管段 给定给定d1、d2、求总损失求总损失校核入口压力校核入口压力多余压力在入口处克服掉多余压力在入口处克服掉根据推荐的比根据推荐的比摩阻摩阻确定最不利环路确定最不利环路已知各管段的流量和系统的循环作用压力，确已知各管段的流量和系统的循环作用压力，确定各管段的管径（系统由外
26、网集中供热）定各管段的管径（系统由外网集中供热）划分管段划分管段 给定给定d1、d2、求总损失求总损失选择动力设备选择动力设备根据推荐的比根据推荐的比摩阻摩阻确定最不利环路确定最不利环路已知各管段的流量，确定各管段的管径和系统的已知各管段的流量，确定各管段的管径和系统的动力设备（机械循环，非集中供热）动力设备（机械循环，非集中供热）划分管段划分管段计算流速计算流速v1、v2.求总损失求总损失校核原泵校核原泵确定最不利环路确定最不利环路求循环动力求循环动力已知各管段的流量和管径，确定系统所需的循环已知各管段的流量和管径，确定系统所需的循环作用压力（校核水泵）作用压力（校核水泵）计算各分支管路计算
27、各分支管路计算分支管计算分支管路的资用压力路的资用压力给定分支给定分支管路管路 d .d计算分支计算分支管路总损失管路总损失资资ppl ?结束结束是是否否根据根据pjR lpRpj资资在允许不平衡率范围内，一在允许不平衡率范围内，一般为般为15%根据并联管根据并联管路损失相等路损失相等4-2 重力（自然）循环双管供暖系重力（自然）循环双管供暖系统管路的水力计算方法和例题统管路的水力计算方法和例题 重力循环双管系统通过散热器环路的循环作用压重力循环双管系统通过散热器环路的循环作用压力的计算公式力的计算公式fghfzhP)gH(PPPP 重力循环系统中，水在散热器内冷却所产生的作重力循环系统中，水
28、在散热器内冷却所产生的作用压力，用压力，Pa；g 重力加速度，重力加速度，g=9.81m/s2；H 所计算的散热器中心与锅炉中心的高差，所计算的散热器中心与锅炉中心的高差，m;供、供、回回 供回水密度，供回水密度，kg/m3;Pf 水在循环环路中冷却的附加作用压力，水在循环环路中冷却的附加作用压力，Pa。 通过不同立管和楼层的循环环路的作用压力通过不同立管和楼层的循环环路的作用压力Pf 值是不值是不同的同的，按附录表，按附录表3-2选定。选定。重力循环异程式双管系统的重力循环异程式双管系统的最不利循环环路最不利循环环路是通过是通过最远立管底层散热器最远立管底层散热器的循环环路，计的循环环路，计
29、算应由此开始。算应由此开始。例题例题4-1： 确定重力循环双管热水供暖系统管确定重力循环双管热水供暖系统管路的管径热媒参数：供水温度路的管径热媒参数：供水温度tg=95，回水，回水温度温度th=70。锅炉中心距底层散热器中心距。锅炉中心距底层散热器中心距离为离为3m，层高为，层高为3m。每组散热器的供水支管。每组散热器的供水支管上有一截止阀。上有一截止阀。95/70；层高；层高3m；锅炉中心距底层散热器中心；锅炉中心距底层散热器中心3m最不利环路最不利环路ab计算步骤计算步骤 1.确定最不利环路。确定最不利环路。 在轴侧图上给立管和管段编号，并注明各管段的热负荷和管长在轴侧图上给立管和管段编号
30、，并注明各管段的热负荷和管长2.计算最不利环路计算最不利环路I1。 1）求通过）求通过I1的作用压力的作用压力I1P()9.81 3 (977.81 961.92)350818PahgfgHP 2）求平均比摩阻）求平均比摩阻I110.5 818P3.84Pa/m106.5pjIRl3）求各管段流量）求各管段流量 kg/h86. 0GhgttQ计算步骤计算步骤(continue) 计算步骤计算步骤(continue) 4）由）由G、Rpj，查水力计算表，得各管段的，查水力计算表，得各管段的d，R，vEx. 管段管段2hgttQG86. 02727095790086. 0 kg/h 用内插法算得用
31、内插法算得R=3.39 Pa/m，v=0.08 m/s 计算步骤计算步骤(continue) 5）计算各管段沿程阻力损失）计算各管段沿程阻力损失lyRP 6）计算各管段局部阻力损失）计算各管段局部阻力损失dPPjEx. 管段管段11500注意：三通和四通的局部损失列入流量小的管段上。注意：三通和四通的局部损失列入流量小的管段上。直流三通直流三通旁流三通旁流三通分流三通分流三通合流三通合流三通 乙字管乙字管：Pipe offset 为了延伸与其起始段平行的管线为了延伸与其起始段平行的管线而设计的一种反向曲线形的管件。作用是而设计的一种反向曲线形的管件。作用是控制立管水控制立管水流的速度流的速度。
32、排水管应避免轴线偏置，当受条件限制时。排水管应避免轴线偏置，当受条件限制时宜用乙字管。当采用同层排水、集水器时，集水器与宜用乙字管。当采用同层排水、集水器时，集水器与立管连接部位（上、下两处）均应设乙字管。立管连接部位（上、下两处）均应设乙字管。（a）括弯 （b）乙字弯 v热水立管与横管连热水立管与横管连接时，为避免管道接时，为避免管道伸缩应力破坏管网，伸缩应力破坏管网，应采用应采用乙字弯乙字弯的连的连接方式。接方式。 乙字弯乙字弯括弯括弯计算步骤计算步骤(continue) 5）计算各管段沿程阻力损失）计算各管段沿程阻力损失lyRP 6）计算各管段局部阻力损失）计算各管段局部阻力损失dPPj
33、7）计算环路总压力损失）计算环路总压力损失8）计算富裕压力，）计算富裕压力，,1114,1()%100%IyjIpppp（要求在（要求在10 %）立管立管-1ab立管立管-2ab3、计算、计算I2环路。环路。 计算步骤计算步骤(continue) 3.计算计算I2环路。环路。 1）求通过）求通过I2的作用压力的作用压力2I2P()9.81 6 (977.81 961.92)3501285PahgfgHP 2）求通过）求通过I2环路的管径环路的管径管段管段16、15与与14、1并联，由节点压力平衡得：并联，由节点压力平衡得：15 16I2I11,14PPPP1285 81832499PayjP
34、，（）a)求求Rpj计算步骤计算步骤(continue) 211615141116计算步骤计算步骤(continue) mPalPRpj/9 .495 . 016,15b)确定管段确定管段15、16的的d，R，v3）求通过底层与第二层并联环路的压降不平衡率）求通过底层与第二层并联环路的压降不平衡率%5100499524499)(161516,15161512，PPPPxjy在允许范围之内。在允许范围之内。（要求在（要求在 15%以内以内）计算步骤计算步骤(continue) 4.计算计算I3环路。环路。 管段管段15、17、18与与13、14、1并联并联15 17 18I3I11,13 14P
35、PPPyjP ， ，（）不平衡率不平衡率x13超过超过15%，但管段，但管段17，18已选用最小管已选用最小管径，剩余压力用第三层散热器支管的阀门消除。径，剩余压力用第三层散热器支管的阀门消除。 lpRpj18,17,15 计算各管段流量计算各管段流量Gi，根据根据Gi、Rpj查附录查附录4-1选管径，同时记录选管径，同时记录R、v值值（要求在（要求在 15%以内以内）计算并联管路的不平衡率，计算并联管路的不平衡率，15,17,1815,17,18,315,17,18()100%yjIpppxp计算步骤计算步骤(continue) 211616113181718151413计算步骤计算步骤(c
36、ontinue) 5.确定通过立管确定通过立管II各层环路各管段的管径。各层环路各管段的管径。 1）计算通过）计算通过II1的作用压力，选取管径，进行阻力计算。的作用压力，选取管径，进行阻力计算。II 1P()9.81 3 (977.81 961.92)350818PahgfgHP 计算步骤计算步骤(continue) 2）计算并联分支管路的平均比摩阻（）计算并联分支管路的平均比摩阻（1923）1923,1,11,2,1214()IIIyjppppp lpRpj2319 3）计算各管段流量）计算各管段流量Gi，4）根据）根据Gi、Rpj查附录查附录4-1选管径，同时记录选管径，同时记录R、v值
37、，值，5）计算并联管路的不平衡率，）计算并联管路的不平衡率，19231923,31923()100%yjIpppxp不平衡率在不平衡率在15%内，内，否则调整管径。否则调整管径。管段管段19-23与与12-14、1、2并联，由节点压并联，由节点压力平衡可得：力平衡可得：19 23II 1I11,2 12 14PPPP132yjPPa ，（）pjR1 IIxP,，Rvd2）由节点压力平衡原理，计算）由节点压力平衡原理，计算II2及及II3。6、依次计算其它立管。、依次计算其它立管。 计算步骤计算步骤(continue) 计算思路总结计算思路总结重力双管重力双管 1.确定最不利环路。确定最不利环路
38、。 2.计算最不利环路计算最不利环路I1。 3.计算计算I2环路，并考察环路，并考察I2与与I1的不平衡率。的不平衡率。(for垂直失调垂直失调) 4.同理完成同理完成I3 In环路的计算。环路的计算。5.同理，由一层至三层计算立管同理，由一层至三层计算立管II，并考察各层的不平衡，并考察各层的不平衡 率以及立管率以及立管II与立管与立管I的不平衡率。的不平衡率。 (for水平失调水平失调) 计算方法总结计算方法总结(continue) 对某一环路的计算步骤对某一环路的计算步骤 1）求管段流量）求管段流量(kg/h)。 2）求作用压力和平均比摩阻）求作用压力和平均比摩阻。 3）查水力计算表，得
39、实际管径及对应的）查水力计算表，得实际管径及对应的R，v。对并联管段不平衡率的计算方法对并联管段不平衡率的计算方法 4）计算实际的压力损失。）计算实际的压力损失。%100P作用实际作用PPx注：资用压力由并联环路节点压降相等原理计算。注：资用压力由并联环路节点压降相等原理计算。4-3 机械循环单管热水供暖系统机械循环单管热水供暖系统管路的水力计算方法和例题管路的水力计算方法和例题 一、机械循环系统水力计算应注意的问题一、机械循环系统水力计算应注意的问题1. 与重力循环系统相比，作用半径大。其室内热水供与重力循环系统相比，作用半径大。其室内热水供暖系统的总压力损失一般约为暖系统的总压力损失一般约
40、为1020kPa，对分户，对分户计量水平系统或较大系统可达计量水平系统或较大系统可达2050kPa。由于外。由于外网预留压力较大，据此计算出的最不利环路平均比网预留压力较大，据此计算出的最不利环路平均比摩阻较大，造成很难与其他环路进行阻力平衡，因摩阻较大，造成很难与其他环路进行阻力平衡，因此，按推荐的此，按推荐的Rpj =60120选则最不利环路管径；选则最不利环路管径；2. 机械循环系统循环作用压力的确定机械循环系统循环作用压力的确定考虑水在散热器冷却产生的自然循环作用压力考虑水在散热器冷却产生的自然循环作用压力后，资用压力的计算公式：后，资用压力的计算公式： n某立管某立管楼层不同的单管系
41、统楼层不同的单管系统n某环路某环路双管系统双管系统n1重力循环系统重力循环系统n2/3机械循环系统机械循环系统=某立管或某环路的资用压力 并联环路最不利环路的压力损失（某立管或某环路的重力循环作用压力-最不利环路重力循环作用压力） （1或2/3）【多选【多选】n热水采暖系统的循环作用压力的大小，取决于哪热水采暖系统的循环作用压力的大小，取决于哪些因素？些因素？A.机械循环提供的作用压力；机械循环提供的作用压力；B.水在散热器内冷却所产生的作用压力；水在散热器内冷却所产生的作用压力；C.循环管路中各个附件产生的局部阻力损失；循环管路中各个附件产生的局部阻力损失；D.水在循环环路中因管路散热产生的
42、附加作用压力水在循环环路中因管路散热产生的附加作用压力ABD【单选【单选】n热水采暖系统设计中有关水的自然作用压力的表述，下热水采暖系统设计中有关水的自然作用压力的表述，下列哪一项是错误的？列哪一项是错误的？A. 分层布置的水平单管系统，可忽略水在管道中的冷却而分层布置的水平单管系统，可忽略水在管道中的冷却而产生的自然作用压力影响产生的自然作用压力影响B. 机械循环双管系统，对水在散热器中冷却而产生的自然机械循环双管系统，对水在散热器中冷却而产生的自然作用压力的影响，应采取相应的技术措施作用压力的影响，应采取相应的技术措施C. 机械循环双管系统，对水在管道中冷却而产生的自然作机械循环双管系统，
43、对水在管道中冷却而产生的自然作用压力的影响，应采取相应的技术措施用压力的影响，应采取相应的技术措施D. 机械循环单管系统，如建筑物各部分层数不同，则各立机械循环单管系统，如建筑物各部分层数不同，则各立管产生的自然作用压力应计算管产生的自然作用压力应计算C【单选【单选】n在机械循环双管上供下回式热水采暖系统的表述中，下在机械循环双管上供下回式热水采暖系统的表述中，下列哪一项是正确的？列哪一项是正确的？A. 系统循环动力主要是重力作用力，此外，还包括水泵作系统循环动力主要是重力作用力，此外，还包括水泵作用力用力B. 系统的作用半径有限，一般总压力损失不得超过系统的作用半径有限，一般总压力损失不得超
44、过10kPaC. 由于水在各层散热器中冷却形成的重力作用力不同，一由于水在各层散热器中冷却形成的重力作用力不同，一般会存在竖向失调般会存在竖向失调D. 即使没有良好的调节装置，也可以放心的用于三层以上即使没有良好的调节装置，也可以放心的用于三层以上的建筑物的建筑物Cn热水管道的水力计算方法有热水管道的水力计算方法有等温降等温降和和不等温降不等温降两两种计算方法，本节主要阐述等温降的计算方法。种计算方法，本节主要阐述等温降的计算方法。n等温降等温降的水力计算方法的特点是的水力计算方法的特点是设定系统中每根设定系统中每根立管的温度降均相等，即供水和回水温度都相同，立管的温度降均相等，即供水和回水温
45、度都相同，在各立管耗热量已知的情况下，系统中各管段的在各立管耗热量已知的情况下，系统中各管段的流量已事先确定，然后根据流量来选择适当的管流量已事先确定，然后根据流量来选择适当的管径径。n确定如图机械循环垂直单管顺流式热水供暖确定如图机械循环垂直单管顺流式热水供暖系统管路的管径。热媒参数：供水温度系统管路的管径。热媒参数：供水温度tg=95；th=70。系统与外网连接，在引。系统与外网连接，在引入口处外网的供回水压差为入口处外网的供回水压差为30kPa。图中表。图中表示系统两个支路中的一个支路散热器的热负示系统两个支路中的一个支路散热器的热负荷荷(W)，楼层高为，楼层高为3m。 二、机械循环单管
46、顺流异程式热水供暖系二、机械循环单管顺流异程式热水供暖系统管路水力计算例题统管路水力计算例题单管顺流异程系统水力计算步骤单管顺流异程系统水力计算步骤1. 确定最不利环路确定最不利环路 2. 在轴侧图上给立管和管段编号，并注明各管段的在轴侧图上给立管和管段编号，并注明各管段的热负荷和管长（按最不利环路编号）。热负荷和管长（按最不利环路编号）。3. 计算最不利环路各管段管径计算最不利环路各管段管径 。最不利环路的平均比摩最不利环路的平均比摩阻应在阻应在60120Pa/m范围范围。PPGR实际的实际的d,R,v水力计算表水力计算表注：引入口处外网的供回水压差较大，为使系统中各环路的压注：引入口处外网
47、的供回水压差较大，为使系统中各环路的压力损失易于平衡，按推荐的经济比摩阻力损失易于平衡，按推荐的经济比摩阻R确定管径。确定管径。 计算步骤计算步骤(continue)Ex. 管段管段1hghgttQttcQG86. 0)(6 . 3257370957480086. 0 kg/h R：60-120 Pa/m查教材查教材P418附录附录4-1水力计算表，得水力计算表，得 DN40用内插法算出用内插法算出R=116.41 Pa/m，v=0.552 m/s 2 .17461541.116lRPy Pa=（闸阀（闸阀0.5+弯头弯头1.0）5 . 1查教材查教材P420附录附录4-3得得 72.148d
48、P1 .22372.1485 . 1jP计算步骤计算步骤(continue)总压损总压损1746.2223.11969.3PayjPPP 同理计算管段同理计算管段2-12（教材（教材P107表表4-4） 最不利环路（管段最不利环路（管段1-12）的总压损为）的总压损为8633 Pa，而入，而入口处循环作用压力为口处循环作用压力为30 kPa。剩余压头用阀门节流。剩余压头用阀门节流。4. 计算其它环路各管段管径计算其它环路各管段管径 计算步骤计算步骤(continue)Ex. 立管立管IV1）求资用压力）求资用压力立管立管与管段与管段6、7并联并联注：单管负担层数相同时，可不考虑重力循环作用注：
49、单管负担层数相同时，可不考虑重力循环作用压力压力立管立管的资用压力为：的资用压力为：P/=(Py+Pj)6,7=2719 Pa =某立管或某环路的资用压力 并联环路最不利环路的压力损失（某立管或某环路的重力循环作用压力-最不利环路重力循环作用压力） （1或2/3）计算步骤计算步骤(continue)2）求）求Rp,j4 .817 .1627195 . 0,lPaRIVjp3）选管径，计算阻力损失、不平衡率）选管径，计算阻力损失、不平衡率 由由G和求得的和求得的Rp,j，查水力计算表，确定管径，查水力计算表，确定管径DN15，查得，查得v、R，求出立管压力损失为，求出立管压力损失为2941Pa。
50、 与立管与立管的不平衡率为：的不平衡率为： %2 . 8100271929412719)(14,13IVjyIVIVPPPPx在在15%以内，满足要求。以内，满足要求。 计算步骤计算步骤(continue)立管立管III与管段与管段5-8并联，同理，其资用压力并联，同理，其资用压力P/=(Py+Pj)5-8=2719 Pa 立管立管II与管段与管段4-9并联，不平衡并联，不平衡率率25.3%，超出允许值。，超出允许值。已选用最小管径，只能采已选用最小管径，只能采用立管上的阀门节流。用立管上的阀门节流。 立管立管I与管段与管段3-10并联，同上，并联，同上，用立管阀门消除剩余压头用立管阀门消除剩
