供熱循環(huán)系統(tǒng)中的各種阻力分析

1、供熱循環(huán)系統(tǒng)中的各種阻力分析 供熱循環(huán)系統(tǒng)的阻力主要來(lái)自兩個(gè)方面，一是熱水在輸送管道中流動(dòng)產(chǎn)生的阻力，叫做沿程阻力；二是由于各種水利元件和供熱設(shè)備對(duì)水的流動(dòng)產(chǎn)生的阻力，叫做局部阻力。對(duì)于沿程阻力，根據(jù)規(guī)范中規(guī)定：最不利環(huán)路的比摩阻應(yīng)在30-60Pa/m,其它環(huán)路的比摩阻應(yīng)小于等于300 Pa/m，同時(shí)循環(huán)水的流速小于等于3 m/ s。對(duì)于各種供熱設(shè)備的局部阻力，不同的產(chǎn)品有不同的標(biāo)準(zhǔn)。供熱系統(tǒng)最不利環(huán)路中的局部阻力和沿程阻力的大小決定了選用循環(huán)水 泵揚(yáng)程的大小，循環(huán)水泵揚(yáng)程的大小直接影響著水泵電耗的大小，因此，有必要對(duì)供熱系統(tǒng)中，涉及最不利環(huán)路的各種阻力進(jìn)行仔細(xì)的分析。關(guān)鍵字：供熱循環(huán)系統(tǒng) 阻

2、力 沿程阻力 局部阻力 供熱循環(huán)系統(tǒng)的阻力主要來(lái)自兩個(gè)方面，一是熱水在輸送管道中流動(dòng)產(chǎn)生的阻力，叫做沿程阻力；二是由于各種水利元件和供熱設(shè)備對(duì)水的流動(dòng)產(chǎn)生的阻力，叫做局部阻力。對(duì)于沿程阻力，根據(jù)規(guī)范中規(guī)定：最不利環(huán)路的比摩阻應(yīng)在30-60Pa/m,其它環(huán)路的比摩阻應(yīng)小于等于300 Pa/m，同時(shí)循環(huán)水的流速小于等于3m / s。對(duì)于各種供熱設(shè)備的局部阻力，不同的產(chǎn)品有不同的標(biāo)準(zhǔn)。供熱系統(tǒng)最不利環(huán)路中的局部阻力和沿程阻力的大小決定了選用循環(huán)水 泵揚(yáng)程的大小，循環(huán)水泵揚(yáng)程的大小直接影響著水泵電耗的大小，因此，有必要對(duì)供熱系統(tǒng)中，涉及最不利環(huán)路的各種阻力進(jìn)行仔細(xì)的分析。一、熱源的阻力 供熱系統(tǒng)的熱源

3、有兩種主要形式，一種是熱水鍋爐直接供暖的形式，另一種是換熱器換熱間接供暖的形式。1、鍋爐供熱系統(tǒng)中使用的鍋爐大多是熱水鍋爐，根據(jù)其額定發(fā)熱量的大小分為7Mw、14 Mw、29 Mw、 58 Mw等多種規(guī)格，根據(jù)其熱媒參數(shù)可分為 95/70 ° C、115/70 ° C 150/90 ° C等，其中95/70C、115/70 ° C的兩種參數(shù)的鍋爐應(yīng)用比較多。鍋爐在通過(guò)額定水量的情況下，鍋爐的阻力 應(yīng)在40-80Kpa之間。在供暖實(shí)際中，造成鍋爐阻力增大的原因主要是鍋爐通過(guò)的實(shí)際水量 大于其額定的循環(huán)水量。在鍋爐的銘牌參數(shù)里，并沒(méi)有提供額定循環(huán)水量的數(shù)據(jù)，

4、具體到一臺(tái)鍋爐具體的循環(huán)水量是 多少呢？可以通過(guò)下面的公式進(jìn)行計(jì)算：G= 860*Q/ (tg th)G:鍋爐的額定循環(huán)水量，單位m3/ hQ:鍋爐的額定發(fā)熱量，單位 M w.tg- th :鍋爐的額定進(jìn)水溫度與出水溫度之差，單位。C。對(duì)于鍋爐的循環(huán)水量允許有一定的波動(dòng)，波動(dòng)的范圍應(yīng)小于20%。當(dāng)實(shí)際流量超過(guò)額定流量過(guò)大時(shí)，大大增加鍋爐的阻力； 當(dāng)實(shí)際流量低于額定流量過(guò)小時(shí)， 會(huì)使鍋爐內(nèi)的部分管束 流量發(fā)生偏流，造成局部汽化或爆管。我國(guó)的鍋爐標(biāo)準(zhǔn)最低熱媒參數(shù)是95/70,供回水溫差是 25度，而實(shí)際供熱運(yùn)行中，供回水的溫度一般在10-20之間，即使是20的供回水溫差，與鍋爐的額定溫差相比還差5

5、度，當(dāng)鍋爐滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，根據(jù)鍋爐產(chǎn)熱和熱用戶散熱的平衡關(guān)系可以計(jì)算出鍋爐的循環(huán)水量為:對(duì)于14Mw, 95/70 ° C的鍋爐：額定流量：860*14/25 = 482 m 3/ h實(shí)際流量：860*14/20 = 602 m 3/ h對(duì)于14Mw, 115/70 ° C的鍋爐：860*14/45 = 268 m 3/ h實(shí)際流量：860*14/20 = 602 m 3/ h假如鍋爐在額定水量下運(yùn)行，其阻力是50K pa,在上述流量下運(yùn)行時(shí)的阻力是：對(duì)于14M w, 95/70 ° C的鍋爐實(shí)際阻力是：(50/482 ) *602*602 = 79K pa對(duì)于14

6、m w, 115/70 ° C的鍋爐實(shí)際阻力是：(50/268 ) *602*602 = 252K pa兩種不同參數(shù)的鍋爐阻力分別增長(zhǎng)了29K pa和202 K pa。鍋爐阻力的增加也就是增加了循環(huán)泵的負(fù)擔(dān)，增加了電耗，因此要把鍋爐的阻力降低到合理的程度，具體的方法是根據(jù)鍋爐流量增加的程度，增加一條與鍋爐并聯(lián)的分流管道，分流的管徑應(yīng)進(jìn)行合理的計(jì)算確定，分流管道上安裝的閥門應(yīng)該使調(diào)節(jié)閥或平衡閥，不應(yīng)是蝶閥或閘板閥。應(yīng)用時(shí)使用流量計(jì)測(cè)定鍋爐的實(shí)際水量來(lái)決定閥門的開(kāi)啟程度。2、換熱器 供熱系統(tǒng)中常用的換熱器是板式換熱器，換熱器對(duì)于熱媒參數(shù)和循環(huán)流量的要求不向鍋爐那樣嚴(yán)格，但過(guò)高的流量同樣會(huì)

7、大大增加換熱器的阻力，影響水泵出力。換熱器的阻力一般是2-5 米。 實(shí)例：吉林省某市鍋爐房，兩臺(tái)循環(huán)泵流量600m3/h，揚(yáng)程55m，電機(jī)功率132Kw,三臺(tái)7Mw熱水鍋爐，運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)水泵的流量?jī)H370 m3/h ,通過(guò)仔細(xì)查找，發(fā)現(xiàn)因?yàn)橹贿\(yùn)行一臺(tái)鍋爐，370 m3/h的循環(huán)水全部通過(guò)鍋爐，而鍋爐的額定水量是 240 m3/h，鍋爐的阻力為16Kpa, 為減少鍋爐阻力將第二臺(tái)鍋爐打開(kāi)。同時(shí)打開(kāi)兩臺(tái)鍋爐后，鍋爐阻力下降到60Kpa,水泵的流量增加到550 m3/h，每臺(tái)鍋爐通過(guò)的水量為 275 m3/h，是額定流量的98%,系統(tǒng)工作良 好。二、除污器在循環(huán)泵的進(jìn)口前， 都安裝有除污器，目的是清除

8、管道中的雜質(zhì)，保證水泵和鍋爐的安全運(yùn)行。除污器的阻力一般在1-2米之間。出現(xiàn)除污器阻力增大的原因有以下幾個(gè)方面：第一，除污器堵塞，這種原因在現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)到的比較多，第二，非正常原因，如用原有的兩個(gè)小型號(hào)的除污器并聯(lián)安裝在大一號(hào)的管道上；使用自制的除污器在制作當(dāng)中流通面積制作不合理。實(shí)例：延吉地區(qū)某鍋爐房， 會(huì)水母管管徑是 DN500,采用原來(lái)以倆的兩臺(tái) DN350的除污器， 在供熱面積近70%時(shí)，發(fā)現(xiàn)除污器阻力已達(dá)50Kpa,第二年供熱面積要達(dá)到100%,根據(jù)計(jì)算，其阻力將達(dá)到102Kpa。該公司表示今年由于已經(jīng)運(yùn)行，不便改變，明年一定按筆者的方案改正。三、循環(huán)泵進(jìn)出口的阻力水泵進(jìn)出口阻力的大小取決

9、于水泵進(jìn)出口各種水利元件的阻力和進(jìn)出口管道的阻力，正常情況下，從水泵進(jìn)水管與回水母管連接處到水泵出水管與系統(tǒng)供水母管的連接處，之間的阻力損失在30-60Kpa之間，而實(shí)際在供熱系統(tǒng)中，這個(gè)阻力多達(dá)到50-100Kpa之間，只是由于這段阻力在現(xiàn)場(chǎng)不容易發(fā)現(xiàn)而被人忽略。 水泵的進(jìn)口與出口管徑一般情況下要小一號(hào)，進(jìn)口的水流速度在 2.5-3m/s ,出口的水流速度一般2-2.5m/s ,這樣的流速對(duì)于管道來(lái)講比摩阻將達(dá)到200Pa/m-300Pa/m ,所以無(wú)論對(duì)于管道還是對(duì)于水利元件，都將產(chǎn)生巨大的阻力。如：某單位水泵，型號(hào)S4 ZL 250-200-340A，進(jìn)水管 DN200,出水管 DN25

10、0,流量800 m3/h 揚(yáng)程32米，電機(jī)功率90Kw，泵的效率86%,轉(zhuǎn)速1450轉(zhuǎn)/分。先按進(jìn)水管DN250出水管擴(kuò)一號(hào)也是 DN250進(jìn)行計(jì)算。進(jìn)水管的水利元件有三同一個(gè)，閘閥一個(gè)，軟連接一個(gè)。局部阻力系數(shù)：1 + 0.5+ 2= 3.5 出水管的水利元件有大小頭一個(gè)，軟連接一個(gè)，止回閥一個(gè)，閘閥一個(gè)，三通一個(gè)，局部阻 力系數(shù)：0.3+2+3+0.5+1.5 = 7.3當(dāng)水的流量是 800 m3/h時(shí)，流速為 4.145m/s ,水泵進(jìn)出口連接母管的管道DN250的比摩阻是796Pa/m ,按水泵進(jìn)出口管道總長(zhǎng)度 20米計(jì)算：796*20/10000 = 1.6 米進(jìn)水管的阻力： P=

11、S*V2/2 g = 3.5*4.145*2/2*9.8 = 3.1 米 出水管的阻力： P= S*V2/2 g = 7.3*4.145*4.145/2*9.8 = 6.4 米 進(jìn)出口阻力合計(jì)為 3.1+6.4+1.6 = 11.1米 再按進(jìn)水管和出水管都擴(kuò)大到DN300進(jìn)行計(jì)算：水的流速為2.927m/s.水泵進(jìn)出口連接母管的管道DN300的比摩阻是294Pa/m ,按水泵進(jìn)出口管道總長(zhǎng)度 20米計(jì)算，294*20/10000 = 0.6 米。進(jìn)水管的阻力： P= S*V2/2 g = 3.5*2.927*2/2*9.8 = 1.5 米 出水管的阻力： P= S*V2/2 g = 7.3*2

12、.927*4.145/2*9.8 = 3.2 米 進(jìn)出口阻力合計(jì)為 1.5+3.2+0.6 = 5.3米供熱規(guī)范中規(guī)定：供熱系統(tǒng)最不利環(huán)路中的比摩阻為30Kpa-60Kpa,其它環(huán)路的比摩阻不能大于300Pa/m，同時(shí)水的流速不能高于3m/s。對(duì)于供熱循環(huán)泵的進(jìn)出口的管道，屬于供熱系統(tǒng)中所有環(huán)路包括最不利環(huán)路中的一部分，它的比摩阻如何取規(guī)范中沒(méi)有明確規(guī)定。在上面的分析中，當(dāng)管道比摩阻294Pa/m時(shí)，水泵進(jìn)出口的阻力是5.3米。因此，我個(gè)人觀點(diǎn)，在條件許可的情況下，水泵進(jìn)出口的管道管徑還應(yīng)適當(dāng)加大。四、熱用戶對(duì)于熱用戶，一般情況下一熱用戶的入口閥門井為界，閥門井以里屬于熱用戶系統(tǒng)，這里的熱用戶

13、指的是一般住宅。根據(jù)熱用戶室內(nèi)系統(tǒng)的不同形式，其阻力大小也不同。傳統(tǒng)的上給下回單管串聯(lián)系統(tǒng)，它的阻力大小是5Kpa-20Kpa,新建的立管在樓梯間的分戶控制一戶一環(huán)系統(tǒng)，它的阻力一般是20Kpa-40Kpa,原上給下回式單管串聯(lián)系統(tǒng)改造成的一戶一環(huán)分戶控制系統(tǒng)，它的阻力一般是30Kpa-60Kpa。以上給出的都是根據(jù)多個(gè)熱力公司的實(shí)際得出的數(shù)據(jù)。熱用戶的阻力大小設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的都比較合理，對(duì)于原有熱用戶的分戶控制改造，由于各用戶室內(nèi)裝修的限制，影響分戶之后的管道鋪設(shè)造成用戶阻力較大，這一點(diǎn)應(yīng)盡量避免或減少。五、閥門井傳統(tǒng)的閥門井里面的水力元件有供、回水閥門和除污器，其中供回水閥門的阻力小于10Kp

14、a,除污器的阻力略大，一般 10Kpa左右。一般情況下，除污器在經(jīng)過(guò)一個(gè)采暖期運(yùn)行之后，都 會(huì)拆除不用。隨著集中供熱的發(fā)展，供熱面積越來(lái)越大，“近熱遠(yuǎn)冷”的水力失調(diào)現(xiàn)象很是嚴(yán)重，為此，很多熱力公司在閥門井里安裝了“愛(ài)能牌”自力式流量控制閥，用以解決水力失調(diào)現(xiàn)象的發(fā)生。而自力式流量控制閥是一個(gè)阻力可變的水力元件，根據(jù)生產(chǎn)廠家的不同、閥體大小的不同，其阻力值也不相同，范圍一般在 30Kpa-60Kpa,這個(gè)阻力很大，在選擇該產(chǎn)品是，一定 要選擇阻力比較小的產(chǎn)品。 如我公司，在一個(gè)小區(qū)里同時(shí)安裝了“愛(ài)能牌”自立式流量控制閥和另一廠家生產(chǎn)的自力式流量控制閥，使用中發(fā)現(xiàn)安裝“愛(ài)能牌”自力式流量控制閥的用戶熱，安裝另一廠家自力式流量控制閥的用戶不熱，究其原