哈工大-供熱工程-第4章-熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算課件

第四章室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算目的選擇合適的管徑d，通過(guò)阻力計(jì)算，使進(jìn)入各立管、散熱器的水流量符合設(shè)計(jì)要求4-1熱水供暖系統(tǒng)管道水力計(jì)算基本原理一、水力計(jì)算基本公式流體流動(dòng)阻力△P=△PY+△PJ=RL+ZPa(4-1)式中△PY–計(jì)算管段的沿程阻力損失，Pa

△PJ、Z–R–每米管長(zhǎng)的沿程損失，Pa／mL–管段長(zhǎng)度，m。（一）沿程阻力損失比摩阻RPa/m(4-2)式中d–管子內(nèi)徑m；υ–熱媒在管道內(nèi)的流速，m／s；ρ–熱媒的密度，kg／m3；λ–管段的摩擦阻力系數(shù)。摩擦阻力系數(shù)值取決于管內(nèi)熱媒的流動(dòng)狀態(tài)和管壁的粗糙程度，其表達(dá)式為：λ=?(Re,ε)Re=υd/γ

ε=K/d式中Re–雷諾數(shù)(Re<2320,流動(dòng)為層流；Re>2320，流動(dòng)為紊流)

γ–熱媒的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)m2/s；K–管壁的當(dāng)量絕對(duì)粗糙度，m；

ε–管壁的相對(duì)粗糙度。１.層流區(qū)（Re<2320）λ＝６４／Re２.紊流區(qū)（Re<2320）

（１）紊流光滑區(qū)（布拉修斯公式）

（２）紊流過(guò)度區(qū)（洛巴耶夫公式）

（３）紊流粗糙區(qū)（阻力平方區(qū)）尼古拉茲公式當(dāng)管徑d≥40mm時(shí)，采用希弗林松推薦的公式λ=0.11(K/d)0.25

３.實(shí)用計(jì)算公式

把

代入公式（４－２），得出

Pa/m（４－３）公式（４－３）反映了比摩阻Ｒ、管徑d、流量Ｇ三者之間的關(guān)系。只要已知其中的兩個(gè)，便可求出第三個(gè)參數(shù)。利用公式（４－３）制成的熱水管道水力計(jì)算表詳見附表４－１局部阻力損失公式：

Ｐa（４－４）式中–局部阻力系數(shù)之和

水流過(guò)熱水供暖系統(tǒng)管路的附件(如三通、彎頭、閥門等)的局部阻力系數(shù)值，可查附錄4－2。表中所給定的數(shù)值，都是用實(shí)驗(yàn)方法確定的。附錄4－3給出熱水供暖系統(tǒng)局部阻力系數(shù)=1時(shí)的局部損失△P值。（二）局部阻力損失二、水力計(jì)算方法１.一般方法

△P=△PY+△PJ=RL+Z

其中Ｒ值選擇計(jì)算有如下兩種方法：(1)預(yù)定壓頭法最不利環(huán)路平均比摩阻ＲＰ計(jì)算公式Ｐa

（４－５）

式中

△P－預(yù)定的作用壓頭

－沿程阻力占總阻力百分比

－最不利環(huán)路總長(zhǎng)，m(2)推薦流速法推薦常用流速（對(duì)應(yīng)比摩阻值為６０－１２０Ｐa/m）把代入前式得出：△P令＝Ａ則有△P＝Ａ式中為折算的局部阻力系數(shù)，于是△P＝ＡＧ２令Ｓ＝Ａ，則有△P＝ＳＧ２Ｐa

(4-7)式中S-管段的阻力特性數(shù)(簡(jiǎn)稱阻力數(shù))

λ/d、Ａ值見附錄４－４

見附錄（４－６）（４－７）

3.當(dāng)量長(zhǎng)度法當(dāng)量長(zhǎng)度法的基本原理是將管段的局部阻力損失折合為管段的沿程損失來(lái)計(jì)算?！鱌=RL+Z

其中的沿程損失Z寫成局部阻力損失形式有:Z=RLd而局部阻力依據(jù)公式（4-2）從而可得出Ld，整理后得到局部阻力當(dāng)量長(zhǎng)度Ld：

m(4-8)

于是△P=RL+RLd=R(L+Ld)=RLZhLzh稱為折算長(zhǎng)度m。二、水力計(jì)算任務(wù)

1．已知系統(tǒng)各管段的流量G和系統(tǒng)的循環(huán)作用壓力(壓頭)△P，確定各管段的管徑d；2．已知系統(tǒng)各管段的流量G和各管段的管徑d，確定系統(tǒng)所必需的循環(huán)作用壓力(壓頭)△P;3．按已知系統(tǒng)各管段的管徑G和該管段的允許壓降

△P，確定通過(guò)該管段的水流量G。其中任務(wù)1、2為設(shè)計(jì)計(jì)算，任務(wù)3為校核計(jì)算6.根據(jù)上述數(shù)據(jù)和有關(guān)公式計(jì)算管段的阻力損失沿程損失RL、局部損失Z，總損失RL+Z7.計(jì)算最不利環(huán)路各管段總阻力損失∑（RL+Z）8.按照并聯(lián)環(huán)路阻力損失相等的原則計(jì)算分支環(huán)路各管段。各并聯(lián)環(huán)路(不包括共同管段)阻力不平衡率為15%。各支路在平衡計(jì)算時(shí)，應(yīng)注意管內(nèi)流速的限制：民用建筑1.2m/s;生產(chǎn)廠房輔助建筑2m/s;生產(chǎn)廠房3m/s。4-2機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算例題【例題4—2】確定圖4—2機(jī)械循環(huán)垂直單管順流式熱水供暖系統(tǒng)管路的管徑。熱媒參數(shù)：供、回水溫度為95℃/70℃。系統(tǒng)與外網(wǎng)連接。在引入口處外網(wǎng)的供回水壓差為30kPa。圖4—2表示出系統(tǒng)兩個(gè)支路中的一個(gè)支路。散熱器內(nèi)的數(shù)表示散熱器的熱負(fù)荷。解:(1)確定最不利環(huán)路為最遠(yuǎn)立管Ⅴ環(huán)路，包括管段①-?。

(2)確定最不利環(huán)路比摩阻，由于入口作用壓力過(guò)大（30000Pa）因此不采用預(yù)定壓頭法，而采用推薦的平均比摩阻60-120Pa/m。（3）確定最不利環(huán)路管徑各管段流量G=0.86Q/（tg-th）,依據(jù)各管段流量G、比摩阻RP查附表4-1，詳細(xì)的計(jì)算結(jié)果見水力計(jì)算表主干線總阻力損失為8638Pa。

?計(jì)算Ⅰ立管管段??，其與管段③-⑩并聯(lián)。資用壓力為:∑（RL+Z）5-8=3940+2354=4648。選擇管徑15-15，總阻力損失3517。不平衡率為（4648-3517）/4648=24.3%?15%。用閥門節(jié)流。4.3散熱器的進(jìn)流系數(shù)一、定義

進(jìn)入散熱器的水流量與連接散熱器立管水流量之比稱為該散熱器的進(jìn)流系數(shù)二、影響因素1.兩側(cè)散熱器熱負(fù)荷不相等-出口水溫度不相等-重力循環(huán)作用壓力不相等，從而引起兩側(cè)流量不相等。

2.兩側(cè)管道及附件阻力不相等-在相同的作用壓力下，由于阻力不相等，其流量分配必然不相等。對(duì)于機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)，其作用壓力遠(yuǎn)大于自然循環(huán)系統(tǒng)的作用壓力，因此由兩側(cè)熱負(fù)荷不相等造成的重力循環(huán)作用壓力不相等的因素可以忽略。因此，可以認(rèn)為：影響散熱器進(jìn)流系數(shù)的主要因素就是連接散熱器的管道及其附件的阻力大小。三、進(jìn)流系數(shù)公式由并聯(lián)環(huán)路節(jié)點(diǎn)壓力平衡有△P1=△P2

即（R1L1+Z1）=（R2L2+Z2）整理后R1（

L1+Ld1）=R2（L2+Ld2）當(dāng)兩側(cè)管徑相等、流動(dòng)狀態(tài)相同時(shí)，d1=d2;λ1=λ2。此時(shí)比摩阻R與流量G的平方成正比，上式可改寫為：開方后：令：進(jìn)流系數(shù)

則（4-9）

當(dāng)?1.4時(shí)，近似認(rèn)為進(jìn)流系數(shù)=0.5

解：水力計(jì)算步驟1.計(jì)算最遠(yuǎn)立管Ⅴ，管段1-9；2.計(jì)算最近立管Ⅰ，管段10-14（公用管段1、2、8、9不算）；3.立管Ⅴ、Ⅰ間不平衡率要在5%之內(nèi)。