液體管網(wǎng)水力特征與水力計(jì)算

1、第第3章章 液體管網(wǎng)水力特征與水力計(jì)算液體管網(wǎng)水力特征與水力計(jì)算n主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征與水力計(jì)算液體管網(wǎng)水力特征與水力計(jì)算開式開式液體管網(wǎng)水力特征與水力計(jì)算液體管網(wǎng)水力特征與水力計(jì)算3.1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征n 任意兩個(gè)斷面之間的能量方程任意兩個(gè)斷面之間的能量方程n 由于液體密度遠(yuǎn)大于氣體密度，則有：由于液體密度遠(yuǎn)大于氣體密度，則有：n 位壓（水柱壓力）大。要注意其對(duì)于液體管網(wǎng)運(yùn)行的影響。位壓（水柱壓力）大。要注意其對(duì)于液體管網(wǎng)運(yùn)行的影響。n 空氣滲入會(huì)嚴(yán)重影響管內(nèi)的正常流動(dòng)，要重視空氣滲入會(huì)嚴(yán)重影響管內(nèi)的正常流動(dòng)，要重視“排氣排氣”。212222

2、122121112)(2PvPgHHvPjaj21221211)(PPgHHPjj3.1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征n閉式液體管網(wǎng)水力特征閉式液體管網(wǎng)水力特征n Hj:沿管段流動(dòng)方向沿管段流動(dòng)方向起點(diǎn)起點(diǎn)高程減去高程減去終點(diǎn)終點(diǎn)高程，絕對(duì)值；高程，絕對(duì)值；n Cj:符號(hào)數(shù)。當(dāng)管段符號(hào)數(shù)。當(dāng)管段流動(dòng)方向流動(dòng)方向與與重力方向重力方向一致為正，反之一致為正，反之為負(fù)。為負(fù)。iGiqiPPP）（1 jjjjiGiHgcldgP)(cjjljjiPPcP3.1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征n重力循環(huán)重力循環(huán)液體管網(wǎng)的工作原理與水力特征液體管網(wǎng)的工作原理與水力特征n 忽略管道散熱

3、忽略管道散熱的影響：的影響：ljjjjiGiPHgcldgP lghhhhggPhghghghghghhg)()(0011H1H2H3H43.1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征n重力循環(huán)作用力計(jì)算方法二重力循環(huán)作用力計(jì)算方法二lghhghhhgggPhgHHgHHgHHgHHgHHgHHgHHgHHg)()()()()()()()()(2323211223344332H1H2H3H43.1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征n 流動(dòng)動(dòng)力是流動(dòng)動(dòng)力是散熱器散熱器和和鍋爐鍋爐之間的之間的水柱密度差水柱密度差與與高高差差的的乘積乘積。水溫。水溫95/7095/70,每米高差作用壓力每

4、米高差作用壓力156Pa.156Pa.n 環(huán)路中若積有環(huán)路中若積有空氣空氣，會(huì)形成，會(huì)形成氣塞氣塞，阻礙循環(huán)，要，阻礙循環(huán)，要重視排氣重視排氣設(shè)置設(shè)置膨脹水箱膨脹水箱。如在回水管中，有個(gè)如在回水管中，有個(gè)充滿回水管斷面、高充滿回水管斷面、高2cm2cm的氣泡，產(chǎn)生約的氣泡，產(chǎn)生約192Pa192Pa的反循環(huán)力。的反循環(huán)力。n 重力重力循環(huán)系統(tǒng)中，循環(huán)系統(tǒng)中，水流速較低水流速較低，空氣空氣能夠能夠逆逆著著水水流方向流方向，由，由供水干管供水干管匯集到系統(tǒng)匯集到系統(tǒng)最高處最高處，通過，通過膨膨脹水箱脹水箱排除。排除。3.1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征n 供暖系統(tǒng)水平管道應(yīng)有一定坡度，

5、坡向利于排氣，供暖系統(tǒng)水平管道應(yīng)有一定坡度，坡向利于排氣，供回水供回水支、干管支、干管坡度坡度宜宜0.0030.003，不得小于不得小于0.0020.002，立管與散熱器連接支管，坡度不得小于立管與散熱器連接支管，坡度不得小于0.010.01。n 無法保持必要坡度時(shí)，無法保持必要坡度時(shí)，局部可無坡敷設(shè)，流速不局部可無坡敷設(shè)，流速不得小于得小于0.25m/s0.25m/s。n 汽水逆向汽水逆向流動(dòng)的蒸汽管流動(dòng)的蒸汽管不得小于不得小于0.0050.005。n 供暖系統(tǒng)管道不得小于供暖系統(tǒng)管道不得小于DN20。3.1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征n 1 并聯(lián)管路的水力特征并聯(lián)管路的水力特

6、征n 環(huán)路環(huán)路a-S1-b-熱源熱源-an 環(huán)路環(huán)路a-S2-b-熱源熱源-a)(11ghGghP)( )(21212ghGghGghPhhgP兩個(gè)回路兩個(gè)回路重力作用力重力作用力不相等！不相等！3.1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征n雙管系統(tǒng)的雙管系統(tǒng)的垂直失調(diào)垂直失調(diào)重直失調(diào)重直失調(diào)：建筑內(nèi)同一豎向各層房間室溫出現(xiàn)：建筑內(nèi)同一豎向各層房間室溫出現(xiàn)上、下層冷熱不均的現(xiàn)象。上、下層冷熱不均的現(xiàn)象。原因原因：各層散熱器所在環(huán)路的循環(huán)各層散熱器所在環(huán)路的循環(huán)作用動(dòng)力作用動(dòng)力不不同。同。解決辦法解決辦法：在設(shè)計(jì)時(shí)正確計(jì)算不同環(huán)路的循環(huán)在設(shè)計(jì)時(shí)正確計(jì)算不同環(huán)路的循環(huán)動(dòng)力，采用不同的管道與設(shè)備

7、尺寸及調(diào)節(jié)措施。動(dòng)力，采用不同的管道與設(shè)備尺寸及調(diào)節(jié)措施。3.1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征n結(jié)論：結(jié)論：獨(dú)用管段獨(dú)用管段阻力阻力與獨(dú)用管段作用與獨(dú)用管段作用動(dòng)力動(dòng)力平衡。平衡。各并聯(lián)獨(dú)用管路各并聯(lián)獨(dú)用管路動(dòng)力相同時(shí)動(dòng)力相同時(shí)，其，其阻力才相等阻力才相等。并聯(lián)環(huán)路并聯(lián)環(huán)路與與最不利環(huán)路最不利環(huán)路壓力關(guān)系壓力關(guān)系：獨(dú)用管段作用動(dòng)力獨(dú)用管段作用動(dòng)力Pd并聯(lián)環(huán)路作用動(dòng)力并聯(lián)環(huán)路作用動(dòng)力P與最不利環(huán)路共用管段阻力與最不利環(huán)路共用管段阻力Pg3.1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征n獨(dú)用管段作用動(dòng)力獨(dú)用管段作用動(dòng)力Pd并聯(lián)環(huán)路作用動(dòng)力并聯(lián)環(huán)路作用動(dòng)力P與與最不利環(huán)路共用管段阻力最不

8、利環(huán)路共用管段阻力Pgn 例題例題：獨(dú)用管路：獨(dú)用管路a-S1-b動(dòng)力動(dòng)力環(huán)路環(huán)路a-S1-b-c-a作用作用動(dòng)力動(dòng)力 減去減去共用管路共用管路b-c-a阻力阻力c3.1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征n并聯(lián)管路的阻力與流量分配并聯(lián)管路的阻力與流量分配n 共用管路共用管路是是b-熱源熱源-a，獨(dú)用管路獨(dú)用管路a-S1-b和和a-S2-b處于并聯(lián)關(guān)系，它們的動(dòng)力分別為：處于并聯(lián)關(guān)系，它們的動(dòng)力分別為：abghbaSabghbaSPhhgPPghP熱源熱源)()(21121獨(dú)用獨(dú)用Pa-S2-b獨(dú)用獨(dú)用Pa-S1-b3.1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征n很明顯，很明顯，并聯(lián)管

9、路并聯(lián)管路a-S1-b和和a-S2-b的的動(dòng)力動(dòng)力不相等不相等。n并聯(lián)的并聯(lián)的獨(dú)用管路獨(dú)用管路的的阻力阻力等于各自的等于各自的作用動(dòng)作用動(dòng)力力，故它們之間的流量分配：，故它們之間的流量分配：21211:1:SSLL2SLP 用這兩個(gè)管路構(gòu)用這兩個(gè)管路構(gòu)成的回路分析可成的回路分析可知，該回路中重知，該回路中重力作用力不為零！力作用力不為零！3.1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征n獨(dú)用管路獨(dú)用管路的的阻力阻力與獨(dú)用管路的與獨(dú)用管路的作用動(dòng)力作用動(dòng)力相相等。等。n只有只有并聯(lián)的獨(dú)用管路作用并聯(lián)的獨(dú)用管路作用動(dòng)力相等動(dòng)力相等時(shí)，它時(shí)，它們的們的阻力才相等阻力才相等（平衡）。（平衡）。l Pi

10、:第第i個(gè)個(gè)并聯(lián)循環(huán)管路并聯(lián)循環(huán)管路作用動(dòng)力；作用動(dòng)力；l PG,i:第第i個(gè)并聯(lián)循環(huán)管路與最不利環(huán)路的個(gè)并聯(lián)循環(huán)管路與最不利環(huán)路的共用管共用管路路的阻力。的阻力。GiiDiPPP3.1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征n2 串聯(lián)管路的水力特征串聯(lián)管路的水力特征n 環(huán)路動(dòng)力：環(huán)路動(dòng)力：回水密度不同，回水管分段！回水密度不同，回水管分段！)()()()()(211222211222111112221gHgHghghhghghghghghghhgPggggggGniiiinigiiGgHghP111)()(3.1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征nhi為散熱器為散熱器Si與散熱器與

11、散熱器Si-1的垂直的垂直距離距離，i=1時(shí)，時(shí)，h1表示表示散熱器散熱器與與鍋爐鍋爐垂直垂直距離距離。nHi為散熱器為散熱器Si與與鍋爐鍋爐的垂直的垂直距離距離。ni+1為為進(jìn)入進(jìn)入散熱器散熱器Si中的水的中的水的密度密度，i=N時(shí)，時(shí)，i+1= gn注意：換熱器由下向上逆著水流方向編號(hào)。注意：換熱器由下向上逆著水流方向編號(hào)。3.1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征n串聯(lián)串聯(lián)系統(tǒng)，各個(gè)散熱器處于系統(tǒng)，各個(gè)散熱器處于同一環(huán)路同一環(huán)路，循，循環(huán)環(huán)動(dòng)力動(dòng)力相同。相同。n需要計(jì)算需要計(jì)算從從各個(gè)各個(gè)散熱器散熱器流出流出的流體的的流體的密度密度,才可計(jì)算才可計(jì)算串聯(lián)管路重力循環(huán)串聯(lián)管路重力循環(huán)

12、作用動(dòng)力作用動(dòng)力。3.1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征n 散熱器進(jìn)出口水的密度推算。散熱器進(jìn)出口水的密度推算。n 已知：各散熱器的散熱量已知：各散熱器的散熱量Qj（w）、總供水溫度）、總供水溫度tg、總回水溫度總回水溫度th，按照熱平衡關(guān)系式推算。，按照熱平衡關(guān)系式推算。n 質(zhì)量流量質(zhì)量流量GL（kg/h）：）：n 通過第通過第i（i1）層散熱器的流量：）層散熱器的流量：)(86. 0)(hghgLttQttCQGignikkigniLttQttQQQG86. 0)(86. 033.1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征n 流出第流出第i個(gè)散熱器的水溫：個(gè)散熱器的水溫：n 注

13、意：換熱器由下向上逆著水流方向編號(hào)。注意：換熱器由下向上逆著水流方向編號(hào)。)(1hgnkknikkgLnikkgittQQtGQtt第第i i組組散散熱器熱器上上游游全部散熱全部散熱量。量。3.1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征n單管系統(tǒng)的垂直失調(diào)單管系統(tǒng)的垂直失調(diào)并聯(lián)環(huán)路并聯(lián)環(huán)路中各層進(jìn)出口水溫相同，中各層進(jìn)出口水溫相同，作用動(dòng)力不作用動(dòng)力不同同，越往下越低越往下越低。在在串聯(lián)環(huán)路串聯(lián)環(huán)路中，各層散熱器循環(huán)中，各層散熱器循環(huán)作用壓力相同作用壓力相同，但進(jìn)出口但進(jìn)出口水溫不相同水溫不相同，越越在在下層下層，進(jìn)水溫度，進(jìn)水溫度越越低低。由于各層散熱器的由于各層散熱器的傳熱系數(shù)傳熱系數(shù)K

14、隨各層散熱器平隨各層散熱器平均計(jì)算均計(jì)算溫差溫差變化，在選擇設(shè)備時(shí)變化，在選擇設(shè)備時(shí)沒有考慮沒有考慮這一這一點(diǎn)，也會(huì)帶來各個(gè)散熱器的散熱量達(dá)不到設(shè)計(jì)點(diǎn)，也會(huì)帶來各個(gè)散熱器的散熱量達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，引起要求，引起垂直失調(diào)垂直失調(diào)。3.1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征n3 水在管路中沿途冷卻的影響水在管路中沿途冷卻的影響水溫沿循環(huán)環(huán)路變化水溫沿循環(huán)環(huán)路變化，影響影響各層散熱器的各層散熱器的進(jìn)出進(jìn)出口水溫口水溫和和循環(huán)動(dòng)力循環(huán)動(dòng)力。由于重力作用形成的循環(huán)。由于重力作用形成的循環(huán)動(dòng)力不大，在確定實(shí)際循環(huán)動(dòng)力大小時(shí)，動(dòng)力不大，在確定實(shí)際循環(huán)動(dòng)力大小時(shí)，必須必須考慮考慮。精確計(jì)算精確計(jì)算：明確：

15、明確密度密度沿程變化沿程變化關(guān)系式。關(guān)系式。3.1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征n 工程中，根據(jù)系統(tǒng)工程中，根據(jù)系統(tǒng)供水管路供水管路布置狀況、樓層高度、布置狀況、樓層高度、計(jì)算冷卻中心與加熱中心的水平距離等因素計(jì)算冷卻中心與加熱中心的水平距離等因素, ,增增加一個(gè)考慮水在循環(huán)管路中冷卻的加一個(gè)考慮水在循環(huán)管路中冷卻的附加作用壓力附加作用壓力，其數(shù)值可由其數(shù)值可由供暖設(shè)計(jì)手冊(cè)供暖設(shè)計(jì)手冊(cè)查取。查取。n 系統(tǒng)系統(tǒng)總的重力循環(huán)作用動(dòng)力總的重力循環(huán)作用動(dòng)力P Pzhzh為：水冷卻產(chǎn)生為：水冷卻產(chǎn)生的重力作用力的重力作用力P Ph h + +附加作用力附加作用力P Pf ffhzhPPP3.

16、1 閉式閉式液體管網(wǎng)水力特征液體管網(wǎng)水力特征n作業(yè)：作業(yè)：完成例完成例3.1（供回水溫度改為（供回水溫度改為75和和50 ，每兩個(gè)散熱器間距均改為，每兩個(gè)散熱器間距均改為4.5m）。）。3.2 閉式液體管網(wǎng)水力計(jì)算閉式液體管網(wǎng)水力計(jì)算 u液體管網(wǎng)液體管網(wǎng)和和氣體管網(wǎng)氣體管網(wǎng)在在水力計(jì)算水力計(jì)算的主要目的主要目的、基本原理和方法上是的、基本原理和方法上是相同相同的。的。u只是因?yàn)橐后w的只是因?yàn)橐后w的物性參數(shù)物性參數(shù)與氣體有顯著差與氣體有顯著差別，液體管網(wǎng)的別，液體管網(wǎng)的工作參數(shù)工作參數(shù)也與氣體管網(wǎng)也與氣體管網(wǎng)有有一定區(qū)別一定區(qū)別，所以二者水力計(jì)算使用的計(jì)算，所以二者水力計(jì)算使用的計(jì)算公式和技術(shù)數(shù)

17、據(jù)有所不同。公式和技術(shù)數(shù)據(jù)有所不同。 3.2 閉式液體管網(wǎng)水力計(jì)算閉式液體管網(wǎng)水力計(jì)算n任務(wù)任務(wù)1 1 ：已知已知管網(wǎng)各管段的管網(wǎng)各管段的流量流量和和循環(huán)動(dòng)循環(huán)動(dòng)力力，確定各管段的，確定各管段的管徑管徑。n 方法：方法：壓損平均法壓損平均法。預(yù)先。預(yù)先求求出管段的出管段的平均比摩阻平均比摩阻，作為作為選擇管徑選擇管徑的控制參數(shù)。的控制參數(shù)。n 式中，式中，為沿程損失占總壓力損失的百分?jǐn)?shù)。為沿程損失占總壓力損失的百分?jǐn)?shù)。lPRzhpj3.2 閉式液體管網(wǎng)水力計(jì)算閉式液體管網(wǎng)水力計(jì)算n步驟步驟：根據(jù)各管段根據(jù)各管段流量流量和和平均比摩阻平均比摩阻，用公式或圖表，用公式或圖表計(jì)算管徑，選擇接近的標(biāo)準(zhǔn)

18、計(jì)算管徑，選擇接近的標(biāo)準(zhǔn)管徑管徑，然后根據(jù)流，然后根據(jù)流量和選定管徑計(jì)算量和選定管徑計(jì)算阻力損失阻力損失，并，并核算核算資用動(dòng)力資用動(dòng)力和計(jì)算和計(jì)算阻力阻力的的不平衡率不平衡率是否滿足要求。是否滿足要求。3.2 閉式液體管網(wǎng)水力計(jì)算閉式液體管網(wǎng)水力計(jì)算n任務(wù)任務(wù)2 ： 已知各管段的已知各管段的流量流量和和管徑管徑，確定，確定管網(wǎng)的管網(wǎng)的需需用壓力用壓力。n 方法：方法： 首先利用水力計(jì)算表，計(jì)算首先利用水力計(jì)算表，計(jì)算最不利環(huán)路最不利環(huán)路各各管段的管段的壓力損失壓力損失，如果不能忽略重力作用，計(jì)算，如果不能忽略重力作用，計(jì)算重力作用形成的循環(huán)動(dòng)力。按下式確定管網(wǎng)的需重力作用形成的循環(huán)動(dòng)力。按下

19、式確定管網(wǎng)的需用壓力：用壓力：n 然后然后計(jì)算其他環(huán)路計(jì)算其他環(huán)路的的資用壓力資用壓力，用，用壓損平均法壓損平均法對(duì)對(duì)各個(gè)環(huán)路各個(gè)環(huán)路獨(dú)用管段獨(dú)用管段進(jìn)行進(jìn)行壓損平衡壓損平衡。zbLGzbLqPpp,3.2 閉式液體管網(wǎng)水力計(jì)算閉式液體管網(wǎng)水力計(jì)算n 任務(wù)任務(wù)3 3：已知各管段的：已知各管段的流量流量，確定各管段的，確定各管段的管徑管徑和管網(wǎng)所需的和管網(wǎng)所需的循環(huán)作循環(huán)作用壓力用壓力。u方法：方法：首先首先用用假定流速法假定流速法或或控制比摩阻控制比摩阻計(jì)算計(jì)算最不最不利環(huán)路利環(huán)路。選用。選用經(jīng)濟(jì)流速經(jīng)濟(jì)流速或或經(jīng)濟(jì)比摩阻經(jīng)濟(jì)比摩阻，用公式或，用公式或圖表確定圖表確定管徑管徑，計(jì)算各個(gè)管段的，

20、計(jì)算各個(gè)管段的阻力損失阻力損失，進(jìn)而，進(jìn)而確定管網(wǎng)確定管網(wǎng)循環(huán)作循環(huán)作用壓力用壓力。u然后然后計(jì)算計(jì)算其他環(huán)路的其他環(huán)路的資用壓力資用壓力，用，用壓損平均法壓損平均法對(duì)對(duì)各個(gè)環(huán)路各個(gè)環(huán)路獨(dú)用管段獨(dú)用管段進(jìn)行進(jìn)行壓損平衡壓損平衡。3.2 閉式液體管網(wǎng)水力計(jì)算閉式液體管網(wǎng)水力計(jì)算n并聯(lián)環(huán)路平衡實(shí)際上是并聯(lián)環(huán)路的并聯(lián)環(huán)路平衡實(shí)際上是并聯(lián)環(huán)路的獨(dú)用管獨(dú)用管段段平衡，不平衡率平衡，不平衡率15%以內(nèi)。以內(nèi)。P87P87n作業(yè)作業(yè)1：查閱GB50736關(guān)于水泵選擇與布置的規(guī)定，注意變速與定速風(fēng)機(jī)的選擇區(qū)別。n作業(yè)作業(yè)2:查閱“建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)”和“水泵水泵”設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于能效比、耗電輸冷（熱）比的規(guī)定。3.2 閉式液體管網(wǎng)水力計(jì)算閉式液體管網(wǎng)水力計(jì)算n并聯(lián)環(huán)路平衡實(shí)例：并聯(lián)環(huán)路平衡實(shí)例：環(huán)路環(huán)路a-S1-b-c-a和環(huán)路和環(huán)路a-S2-b-c-a并聯(lián)。并聯(lián)。最不利回路最不利回路平衡：動(dòng)力與平衡：動(dòng)力與計(jì)算阻力平衡計(jì)算阻力平衡環(huán)路環(huán)路 平衡：平衡： 動(dòng)力與動(dòng)力與計(jì)算阻力平衡計(jì)算阻力平衡n流程：先計(jì)算環(huán)路流程：先計(jì)算環(huán)路 動(dòng)力，再計(jì)算動(dòng)力。動(dòng)力，再計(jì)算動(dòng)力。c3.2 閉式液體管網(wǎng)水力計(jì)算閉式液體管網(wǎng)水力計(jì)算n 動(dòng)力動(dòng)力 動(dòng)力動(dòng)力