第二節(jié) 重力循環(huán)雙管系統(tǒng)管路水力計(jì)算方法和... - 世

1、第二節(jié) 重力循環(huán)雙管系統(tǒng)管路水力計(jì)算方法和例題 如前所述，重力循環(huán)雙管系統(tǒng)通過(guò)散熱器環(huán)路的循環(huán)作用壓力的計(jì)算公式為 Pa (4 24) 式中 重力循環(huán)系統(tǒng)中，水在散熱器內(nèi)冷卻所產(chǎn)生的作用壓力， Pa ； g 重力加速度， g 9.81m /s 2 ； H 所計(jì)算的散熱器中心與鍋爐中心的高差， m ； 、 一供水和回水密度， kg m 3 ； 一水外循環(huán)環(huán)路中冷卻的附加作用壓力， Pa 。 應(yīng)注意：通過(guò)不同立管和樓層的循環(huán)環(huán)路的附加作用壓力 值是不同的，應(yīng)按附錄 3-2 選定。 重力循環(huán)異程式雙管系統(tǒng)的最不利循環(huán)環(huán)路是通過(guò)最遠(yuǎn)立管底層散熱器的循環(huán)環(huán)路，計(jì)算應(yīng)由此開始。 例題 4-1 確定重力循環(huán)

2、雙管熱水供暖系統(tǒng)管路的管徑 ( 見圖 4 1) 。熱媒參數(shù)：供水溫度 = 95 ，回水溫度 70 。鍋爐中心距底層散熱器中心距離為 3m ，層高為 3m 。 每組散熱器的供水支管上有一截止閥。 解 圖 4 1 為該系統(tǒng)兩個(gè)支路中的一個(gè)支路。圖上小圓圈內(nèi)的數(shù)字表示管段號(hào)。圓圈旁的數(shù)字：上行表示管段熱負(fù)荷 (W) ，下行表示管段長(zhǎng)度 (m) 。散熱器內(nèi)的數(shù)字表示其熱負(fù)荷 (W) 。羅馬字表示立管編號(hào)。 計(jì)算步驟： 1 選擇最不利環(huán)路 由圖 4 1 可見，最不利環(huán)路是通過(guò)立管 I 的最底層散熱器 I l (1500W) 的環(huán)路。這個(gè)環(huán)路從散熱器 I l 順序地經(jīng)過(guò)管段、 、 、，進(jìn)入鍋爐，再經(jīng)管段

3、、 、 、 11 12 13 14 15 16 進(jìn)入散熱器 1 。 2 計(jì)算通過(guò)最不利環(huán)路散熱器 I l 的作用壓力 ，根據(jù)式 (4 24) Pa 根據(jù)圖中已知條件：立管 I 距鍋爐的水平距離在 30 一 50m 范圍內(nèi)，下層散熱器中心距鍋爐中心的垂直高度小于 15m 。因此，查附錄 3 2 ，得 350Pa 。根據(jù)供回水溫度，查附錄 3-1 ，得 =977.81kg/m 3 , =961.92 kg/m 3 , 將已知數(shù)字代入上式，得 3 確定最不利環(huán)路各管段的管徑 d 。 (1) 求單位長(zhǎng)度平均比摩阻 根據(jù)式 (4 23) 式中 最不利環(huán)路的總長(zhǎng)度， m ； =2+8.5+8+8+8+8+

4、15+8+8+8+8+11+3+3= 106.5m 一沿程損失占總壓力損失的估計(jì)百分?jǐn)?shù)；查附錄 4 6 ，得 =50% 將各數(shù)字代入上式，得 Pa/m (2) 根據(jù)各管段的熱負(fù)荷，求出各管段的流量，計(jì)算公式如下： kg/h 式中 Q 管段的熱負(fù)荷， W ； 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)供水溫度， 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)回水溫度， (3) 根據(jù) G 、 R pj ， 查附錄表 4 1 ，選擇最接近 R pj 的管徑。將查出的 d 、 R 、 和 G 值列入表 4 2 的第 5 、 6 、 7 欄和第 3 欄中。 例如，對(duì)管段， Q 7900W ，當(dāng) 25 時(shí)， G 0.86 × 7900 (95 70) 272kg

5、 h 查附錄表 4 1 ，選擇接近的管徑。如取 DN32 ，用補(bǔ)插法計(jì)算，可求出； =0.08m s ， R=3.39Pa m 。將這些數(shù)值分別列入表 4 2 中。 4 確定長(zhǎng)度壓力損失 。將每一管段 R 與 l 相乘，列入表 4 2 的第 8 欄中。 5 確定局部阻力損失 z (1) 確定局部阻力系數(shù) 根據(jù)系統(tǒng)圖中管路的實(shí)際情況，列出各管段局部阻力管件名稱 ( 見表 4 3) 。利用附錄表 4 2 ，將其阻力系數(shù)值記于表 4 3 中，最后將各管段總局部阻力系數(shù) 列入表 4 2 的第 9 欄。 應(yīng)注意：存統(tǒng)計(jì)局部阻力時(shí)，對(duì)于三通和四通管件的局部阻力系數(shù)，應(yīng)列在流量較小的管段上。 (2) 利用附

6、錄表 4 3 ，根據(jù)管段流速 ，可查出動(dòng)壓頭 值，列入表 4 2 的第 10 欄中。根據(jù) ，將求出的 值列入表 4 2 的第 11 欄中。 6 求各管段的壓力損失 。將表 4-2 種第 8 欄與第 11 欄相加，列入表 4-2 第 12 欄中。 7 求環(huán)路總壓力損失，即 712pa 。 8 計(jì)算富裕壓力值。 考慮由于施工的具體情況，可能增加一些在設(shè)計(jì)計(jì)算中未計(jì)入的壓力損失。因此，要求系統(tǒng)應(yīng)有 10 以上的富裕度。 式中 一一系統(tǒng)作用壓力的富裕率； 通過(guò)最不利環(huán)路的作用壓力， Pa ； 通過(guò)最不利環(huán)踏的壓力損失， Pa 。 9 確定通過(guò)立管第二層散熱器環(huán)路中各管段的管徑。 (1) 計(jì)算通過(guò)立管

7、I 第二層散熱器環(huán)路的作用壓力 9 81 × 6(977 81 961 92) 十 350 1285Pa (2) 確定通過(guò)立管 I 第二層散熱器環(huán)路中各管段的管徑。 1) 求平均比摩阻 根據(jù)并聯(lián)環(huán)路節(jié)點(diǎn)平衡原理 ( 管段 15 、 16 與管段 1 、 14 為并聯(lián)管路 ) ，通過(guò)第二層管段 15 、 16 的資用壓力為 l 285 818 十 32 499Pa 管段 15 、 16 的總長(zhǎng)度為 5m ，平均比摩阻為 0.5 × 499 5 49.9Pa m 2) 根據(jù)同樣方法，按 15 和 16 管段的流量 G 及 ，確定管段的 d ，將相應(yīng)的 R 、 值列入表 4-2

8、中。 (3) 求通過(guò)底層與第二層并聯(lián)環(huán)路的壓降不平衡率。 此相對(duì)差額在允許 ±15 范圍內(nèi)。 10 確定通過(guò)立管 I 第三層散熱器環(huán)路上各管段的管徑，計(jì)算方法與前相同。計(jì)算結(jié)果如下： （ 1 ）通過(guò)立管 I 第三層散熱器環(huán)路的作用壓力 9 81 × 9(977 81 961 92) 十 350 1753Pa （ 2 ）管段 15 、 17 、 18 與管段 13 、 14 、 l 為并聯(lián)管路。通過(guò)管段 15 、 17 、 18 的資用壓力為 1753 818+41 976Pa （ 3 ）管段 15 、 17 、 18 的實(shí)際壓力損失為 459+159 1 十 119 7 7

9、38Pa 。 （ 4 ）不平衡率 x 13 (976 738) 976 24 4 15 因 17 、 18 管段已選用最小管徑，剩余壓力只能用第三層散熱器支管上的閥門消除。 11 確定通過(guò)立管各層環(huán)路各管段的管徑。 作為異程式雙管系統(tǒng)的最不利循環(huán)環(huán)路是通過(guò)最遠(yuǎn)立管 I 底層散熱器的環(huán)路。對(duì)與它并聯(lián)的其它立管的管徑計(jì)算同樣應(yīng)根據(jù)節(jié)點(diǎn)壓力平衡原理與該環(huán)路進(jìn)行壓力平衡計(jì)算確定。 （ 1 ）確定通過(guò)立管底層散熱器環(huán)路的作用壓力 。 9 8l × 3(977 81 961 22)+350 8l 8Pa (2) 確定通過(guò)立管底層散熱器環(huán)路各管段管徑 d 。 管段 19 23 與管段 1 、 2 、 12 、 13 、 14 為并聯(lián)環(huán)路，對(duì)立管與立管 I 可列出下式，從而求出管段 19 23 的資用壓力 132 (818 8l 8) 132Pa (3) 管段 19 23 的水力計(jì)算同前，結(jié)果列入表 4 2 中，其總阻力損失 (4) 與立管 I 并聯(lián)環(huán)路相比的不平衡率剛好為零。 通過(guò)立管的第二、三層各環(huán)路的管徑確定方法與立管 I 中的第二、三層環(huán)路計(jì)算相同，不再贅述。其計(jì)算結(jié)果列人表 4 2 中