熱水熱力管網(wǎng)的水力計(jì)算

熱水熱力管網(wǎng)的水力計(jì)算熱水管網(wǎng)的水力計(jì)算是在完成熱水供應(yīng)系統(tǒng)布置，繪出熱水管網(wǎng)系統(tǒng)圖及選定加熱設(shè)備后進(jìn)行的。水力計(jì)算的目的是：計(jì)算第一循環(huán)管網(wǎng)（熱媒管網(wǎng)）的管徑和相應(yīng)的水頭損失；計(jì)算第二循環(huán)管網(wǎng)（配水管網(wǎng)和回水管網(wǎng)）的設(shè)計(jì)秒流量、循環(huán)流量、管徑和水頭損失；確定循環(huán)方式，選用熱水管網(wǎng)所需的各種設(shè)備及附件，如循環(huán)水泵、疏水器、膨脹設(shè)施等。1J循環(huán)管網(wǎng)的水力計(jì)算:1J循環(huán)管網(wǎng)的水力計(jì)算:熱媒為熱水：以熱水為熱媒時(shí)，熱媒流量G按公式（8-8）計(jì)算。熱媒循環(huán)管路中的配、回水管道，其管徑應(yīng)根據(jù)熱媒流量G、熱水管道允許流速，通過(guò)查熱水管道水力計(jì)算表確定，并據(jù)此計(jì)算出管路的總水頭損失Hh。熱水管道的流速，宜按表8-45選用。當(dāng)鍋爐與水加熱器或貯水器連接時(shí)，如圖8-12所示:當(dāng)鍋爐與水加熱器或貯水器連接時(shí)，如圖8-12所示:帰辭伽）15-202S40Pl圖區(qū)旃媒營(yíng)網(wǎng)自然循環(huán)壓力Pl圖區(qū)旃媒營(yíng)網(wǎng)自然循環(huán)壓力熱媒管網(wǎng)的熱水自然循環(huán)壓力值Hzr按式（8-35）計(jì)算：Hh~ -8式中：Hzr—熱水自然循環(huán)壓力，Pa;△h—鍋爐中心與水加熱器內(nèi)盤(pán)管中心或貯水器中心垂直高度，m;pl—鍋爐出水的密度，kg/m3;p2—水加熱器或貯水器的出水密度，kg/m3o當(dāng)Hzr>Hh時(shí)，可形成自然循環(huán)，為保證運(yùn)行可靠一般要求（8-36）：當(dāng)Hzr不滿(mǎn)足上式的要求時(shí)，則應(yīng)采用機(jī)械循環(huán)方式，依靠循環(huán)水泵強(qiáng)制循環(huán)。循環(huán)水泵的流量和揚(yáng)程應(yīng)比理論計(jì)算值略大一些，以確?？煽垦h(huán)。熱媒為高壓蒸汽：以高壓蒸汽為熱媒時(shí)，熱媒流量G按公式（8-6）或（8-7）確定熱媒蒸汽管道一般按管道的允許流速和相應(yīng)的比壓降確定管徑和水頭損失。高壓蒸汽管道的常用流速見(jiàn)表8-13o高壓蒸氣管道常用流速 表4心確定熱媒蒸汽管道管徑后，還應(yīng)合理確定凝水管管徑。第二循環(huán)管網(wǎng)的水力計(jì)算：1.配水管網(wǎng)的水力計(jì)算配水管網(wǎng)水力計(jì)算的目的主要是根據(jù)各配水管段的設(shè)計(jì)秒流量和允許流速值來(lái)確定配水管網(wǎng)的管徑，并計(jì)算其水頭損失值。（1）熱水配水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)秒流量可按生活給水（冷水系統(tǒng)）設(shè)計(jì)秒流量公式計(jì)算。（2）衛(wèi)生器具熱水給水額定流量、當(dāng)量、支管管徑和最低工作壓力同給水規(guī)定。（3）熱水管道的流速，宜按表8-12選用。（4）熱水管網(wǎng)水頭損失計(jì)算熱水管網(wǎng)中單位長(zhǎng)度水頭損失和局部水頭損失的計(jì)算，與冷水管道的計(jì)算方法和計(jì)算公式相同，但熱水管道的計(jì)算內(nèi)徑dj應(yīng)考慮結(jié)垢和腐蝕引起過(guò)水?dāng)嗝婵s小的因素，管道結(jié)垢造成的管徑縮小量見(jiàn)表8-14。 管道結(jié)垢造成的管徑縮小量 表8T4 琶誼公卷晝稅?uim| 15U0 50-100 I 125-20H熱水管道的水力計(jì)算，應(yīng)根據(jù)采用的熱水管道材料，選用相應(yīng)的熱水管道水力計(jì)算圖表或公式進(jìn)行計(jì)算。使用時(shí)應(yīng)注意水力計(jì)算圖表的使用條件，當(dāng)工程的使用條件與制表?xiàng)l件不相符時(shí)，應(yīng)根據(jù)有關(guān)規(guī)定作相應(yīng)修正。1）當(dāng)熱水管采用交聯(lián)聚乙烯（PE-X）管時(shí)，其管道水力坡降值可采用式（8-37）計(jì)算：式中：i一管道水力坡降，kPa/m或0.1mH2O/m；q—管道內(nèi)設(shè)計(jì)流量，m3/s;

dj—管道計(jì)算內(nèi)徑，mo如水溫為60C時(shí)，可以參照?qǐng)D8-3的PE-X管水力計(jì)算圖選用管徑。333iO-0O.G333iO-0O.G如水溫高于或低于60°C時(shí)，可按表8-15修正。水頭損失溫度修正系數(shù) 表8T5V—管道內(nèi)水流平均速度，m/s;g—重力加速度，m/s2，一般取9.81m/s2。設(shè)計(jì)時(shí)，可以按式（8-38）計(jì)算，也可以查附錄8-1、8-2進(jìn)行計(jì)算。2.回水管網(wǎng)的水力計(jì)算回水管網(wǎng)水力計(jì)算的目的在于確定回水管網(wǎng)的管徑?；厮芫W(wǎng)不配水，僅通過(guò)用以補(bǔ)償配水管熱損失的循環(huán)流量?；厮芫W(wǎng)各管段管徑，應(yīng)按管中循環(huán)流量經(jīng)計(jì)算確定。初步設(shè)計(jì)時(shí)，可參照表8-16選用。熱水管網(wǎng)回水管管徑選用表 表8T6為保證各立管的循環(huán)效果，盡量減少干管的水頭損失，熱水配水干管和回水干管均不宜變徑，可按其相應(yīng)的最大管徑確定。機(jī)械循環(huán)管網(wǎng)的計(jì)算第二循環(huán)管網(wǎng)由于流程長(zhǎng)，管網(wǎng)較大，為保證系統(tǒng)中熱水循環(huán)效果，郭鵬學(xué)暖通一般多采用機(jī)械循環(huán)方式。機(jī)械循環(huán)又分為全日熱水供應(yīng)系統(tǒng)和定時(shí)熱水供應(yīng)系統(tǒng)兩類(lèi)。機(jī)械循環(huán)管網(wǎng)水力計(jì)算的目的是在確定了最不利循環(huán)管路即計(jì)算循環(huán)管路和循環(huán)管網(wǎng)中配水管、回水管的管徑后進(jìn)行的，其主要目的是選擇循環(huán)水泵。（1）全日熱水供應(yīng)系統(tǒng)熱水管網(wǎng)計(jì)算計(jì)算方法和步驟如下：1）計(jì)算各管段終點(diǎn)水溫，可按下述面積比溫降方法計(jì)算：式中：At—配水管網(wǎng)中計(jì)算管路的面積比溫降，°C/m2;△T—配水管網(wǎng)中計(jì)算管路起點(diǎn)和終點(diǎn)的水溫差，按系統(tǒng)大小確定，般取△T=5~10°C;F—計(jì)算管路配水管網(wǎng)的總外表面積，m2；廿一計(jì)算管段終點(diǎn)以前的配水管網(wǎng)的總外表面積，m2。tc—計(jì)算管段的起點(diǎn)水溫,C;tz—計(jì)算管段的終點(diǎn)水溫,CO2）計(jì)算配水管網(wǎng)各管段的熱損失，公式（8-41）如下：, t+毛 、式中：qs—計(jì)算管段熱損失，W；D—計(jì)算管段外徑，m；L—計(jì)算管段長(zhǎng)度，m;K—無(wú)保溫時(shí)管道的傳熱系數(shù)，W/（m2?C）;—保溫系數(shù)，無(wú)保溫時(shí)=0，簡(jiǎn)單保溫時(shí)=0.6，較好保溫時(shí)=0.7~0.8；tc、tz 同公式（8-40）;tj—計(jì)算管段周?chē)目諝鉁囟?C,可按表8-17確定。管道周?chē)目諝鉁囟?表8-17晉逍敕設(shè)情況勺2 11420果腹房間內(nèi)購(gòu)薈數(shù)設(shè)30款設(shè)玄不疑覆層伺詼頂栩內(nèi)疑用一月齡室并平均潘度歎諼任不采報(bào)備下室內(nèi)3）計(jì)算配水管網(wǎng)總的熱損失將各管段的熱損失相加便得到配水管網(wǎng)總的熱損失，即：初步設(shè)計(jì)時(shí)，也可按設(shè)計(jì)小時(shí)耗熱量的3%~5%來(lái)估算，其上下限可視系統(tǒng)的大小而定：系統(tǒng)服務(wù)范圍大，配水管線長(zhǎng)，可取上限；反之，取下限。4）計(jì)算總循環(huán)流量求解Qs的目的在于計(jì)算管網(wǎng)的循環(huán)流量。循環(huán)流量是為了補(bǔ)償配水管網(wǎng)在用水低峰時(shí)管道向周?chē)⑹У臒崃?。保持循環(huán)流量在管網(wǎng)中循環(huán)流動(dòng)，不斷向管網(wǎng)補(bǔ)充熱量，從而保證各配水點(diǎn)的水溫。管網(wǎng)的熱損失只計(jì)算配水管網(wǎng)散失的熱量。將Qs代入式（8-42）求解全日供應(yīng)熱水系統(tǒng)的總循環(huán)流量qx:（8-42）式中：qx—全日熱水供應(yīng)系統(tǒng)的總循環(huán)流量，L/s。Qs—配水管網(wǎng)的熱損失，W；C—水的比熱，C=4187J/（kg?°C）;△T—同公式（8-39），其取值根據(jù)系統(tǒng)的大小而定；pr—熱水密度，kg/L;5）計(jì)算循環(huán)管路各管段通過(guò)的循環(huán)流量在確定qx后，可從水加熱器后第1個(gè)節(jié)點(diǎn)起依次進(jìn)行循環(huán)流量分配，以圖8.4.3為例，通過(guò)管段I的循環(huán)流量qlx，即為qx。用以補(bǔ)償整個(gè)配水管網(wǎng)的熱損失，流入節(jié)點(diǎn)1的流量q1x用以補(bǔ)償1點(diǎn)之后各管段的熱損失，即qAS+qBS+qCS+q口S+qMS,qlx又分流入A管段和口管段，其循環(huán)流量分別為qAx和qUx。根據(jù)節(jié)點(diǎn)流量守恒原理：qlx二qlx,qHx=qIx-qAxoqnx補(bǔ)償管段口、皿、B、C的熱損失，即qIIS+qmS+qBS+qCS,qAx補(bǔ)償管段A的熱損失qAS。2m-.4III3!2□、】2m-.4III3!2□、】l1L一叮ZT-z十c?!按照循環(huán)流量與熱損失成正比和熱平衡關(guān)系，可按下式確定：(8-43a)流入節(jié)點(diǎn)2的流量q2x用以補(bǔ)償2點(diǎn)之后各管段的熱損失，即qMS+qBS+qcs,q2x又分流入B管段和皿管段，其循環(huán)流量分別為qBx和qMx。根據(jù)節(jié)點(diǎn)流量守恒原理：q2x二qUx,qMx二qUx-qBx。qmx補(bǔ)償管段皿和C的熱損失，即qMS+qcs,qBx補(bǔ)償管段B的熱損失qBS。同理可得：■n Irl流入節(jié)點(diǎn)3的流量尬用以補(bǔ)償3點(diǎn)之后管段C的熱損失知。根據(jù)節(jié)點(diǎn)流量守恒原理：血:=§叫如=5管道III的循壞流量即為管段C的循環(huán)流量。，將式(8-43a)和式(8-43b)簡(jiǎn)化為通用計(jì)算式，即式中:q母、弘-皿一n、n+1管段所通過(guò)的循壞流量,L/s；n+1管段及其后各管段的熱損失之和，朋”%—n管段及其后各管段的熱損失之和，W。?nvn+1管段如圖8-5。”6）復(fù)核各管段的終點(diǎn)水溫，計(jì)算公式如下：.亠亠務(wù)式中：t'z—各管段終點(diǎn)水溫,°c；tc—各管段起點(diǎn)水溫,C;qs—各管段的熱損失，W；q'x—各管段的循環(huán)流量，L/s；C—水的比熱，C=4187J/（kg?°C）;pr—熱水密度，kg/L。計(jì)算結(jié)果如與原來(lái)確定的溫度相差較大，應(yīng)以公式（8-40）和公式（8-44）的計(jì)算結(jié)果：作為各管段的終點(diǎn)水溫，重新進(jìn)行上述2）~6）的運(yùn)算。7）計(jì)算循環(huán)管網(wǎng)的總水頭損失，公式如下：（8-45）式中：H—循環(huán)管網(wǎng)的總水頭損失，kPa;HP—循環(huán)流量通過(guò)配水計(jì)算管路的沿程和局部水頭損失，kPa;Hx—循環(huán)流量通過(guò)回水計(jì)算管路的沿程和局部水頭損失，kPa;Hj—循環(huán)流量通過(guò)水加熱器的水頭損失，kPa。容積式水加熱器、導(dǎo)流型容積式水加熱器、半容積式水加熱器和加熱水箱，因容器內(nèi)被加熱水的流速一般較低（v》0.1m/s）,其流程短，故水頭損失很小，在熱水系統(tǒng)中可忽略不計(jì)。對(duì)于快速式水加熱器，被加熱水在其中流速較大，流程也長(zhǎng)，水

頭損失應(yīng)以沿程和局部水頭損失之和計(jì)算，即：（8-46）式中：^H—快速式水加熱器中熱水的水頭損失，kPa;入一管道沿程阻力系數(shù)；L—被加熱水的流程長(zhǎng)度，m；dj—傳熱管計(jì)算管徑，m；—局部阻力系數(shù)，可參考圖8-6，按表8-18選用；v—被加熱水的流速，m/s；g—重力加速度，m/s2，一般取9.81m/s2?？焖偈剿訜崞骶植孔枇ο禂?shù)E值 表8T8咼at阻力舷貳譏室劉管東曲營(yíng)衷並水畫(huà)0.5卷戍空撈1卿4■圭一管蹙甄另一詩(shī)勇2.5熱水管灌坤普阮曉自導(dǎo)人昔閆1.5與毎東垂直滝出管閭1.0莊賢間絳過(guò)烹承扳0.5妄薫同克--段訊兄一忌1.!汽一我怏遷武水憂(yōu)桃弱與醬袁垂宜肘吭室炷口型出口0.75壷水宜轉(zhuǎn)W1.5與爰屯觸宵浚人苦厲1E計(jì)算循環(huán)管路配水管及回水管的局部水頭損失可按沿程水頭損失的20%~30%估算。8）選擇循環(huán)水泵熱水循環(huán)水泵通常安裝在回水干管的末端，熱水循環(huán)水泵宜選用熱水泵，水泵殼體承受的工作壓力不得小于其所承受的靜水壓力加水泵揚(yáng)程。循環(huán)水泵宜設(shè)備用泵，交替運(yùn)行循環(huán)水泵的流量：（8-47）式中：Qb—循環(huán)水泵的流量，L/s;qx—全日熱水供應(yīng)系統(tǒng)的總循環(huán)流量,L/so循環(huán)水泵的揚(yáng)程：（8-48）式中：Hb—循環(huán)水泵的揚(yáng)程，kPa；Hp、Hx、Hj—同公式（8-45）。（2）定時(shí)熱水供應(yīng)系統(tǒng)機(jī)械循環(huán)管網(wǎng)計(jì)算定時(shí)熱水供應(yīng)系統(tǒng)的循環(huán)水泵大都在供應(yīng)熱水前半小時(shí)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，直到把水加熱至規(guī)定溫度，循環(huán)水泵即停止工作。因定時(shí)供應(yīng)熱水時(shí)用水較集中，故不考慮熱水循環(huán)，循環(huán)水泵關(guān)閉。定時(shí)熱水供應(yīng)系統(tǒng)中熱水循環(huán)流量的計(jì)算，是按循環(huán)管網(wǎng)中的水每小時(shí)循環(huán)的次數(shù)來(lái)確定，一般按2~4次計(jì)算，系統(tǒng)較大時(shí)取下限；反之取上限。循環(huán)水泵的出水量即為熱水循環(huán)流量：8-49)式中：Qb—循環(huán)水泵的流量，L/h；V—熱水循環(huán)管網(wǎng)系統(tǒng)的水容積，不包括無(wú)回水管的管段和加熱設(shè)備的容積，L；循環(huán)水泵的揚(yáng)程，計(jì)算公式同（8-48）。4.自然循環(huán)熱水管網(wǎng)的計(jì)算在小型或?qū)訑?shù)少的建筑物中，有時(shí)也采用自然循環(huán)熱水供應(yīng)方式。自然循環(huán)熱水管網(wǎng)的計(jì)算方法和程序與機(jī)械循環(huán)方式大致相同，也要如前述先求出管網(wǎng)總熱損失、總循環(huán)流量、各管段循環(huán)流量和循環(huán)水頭損失。但應(yīng)在求出循環(huán)管網(wǎng)的總水頭損失之后，先校核一下系統(tǒng)的自然循環(huán)壓力值是否滿(mǎn)足要求。由于熱水循環(huán)管網(wǎng)有上行下給式和下行上給式兩種方式，因此，其自然循環(huán)壓力值的計(jì)算公式也不同。（1）上行下給式管網(wǎng)（見(jiàn)圖8-7（a）），可按式（8-50）計(jì)算:H才=10A方（込屋鑼?zhuān)菔街蠬zr—上行下給式管網(wǎng)的自然循環(huán)壓力，Pa;△h—鍋爐或水加熱器的中心與上行橫干管中點(diǎn)的標(biāo)高差，m;p3—最遠(yuǎn)處立管中熱水的平均密度，kg/m3;p4—總配水立管中熱水的平均密度，kg/m3;（2）下行上給式管網(wǎng)（見(jiàn)圖8-7（b））,可按式（8-51）計(jì)算:=10［（A//,-A//1Xp7-必）+的（碼難弼］（8-51）式中：Hzr—下行上給式管網(wǎng)的自然循環(huán)壓力，Pa;△h'—鍋爐或水加熱器的中心至立管頂部的標(biāo)高差，m;△hi—鍋爐或水加熱器的中心至配水橫干管中心垂直距離，m;p5、p6—最遠(yuǎn)處回水立管、配水立管管段中熱水的平均密度，kg/m3；p7、p8—水平干管回水立管、配水立管管段中熱水的平均密度，

kg/m3。kg/m3。團(tuán)Rf 執(zhí)水率締白獄循環(huán)樂(lè)力計(jì)負(fù)用!￥1當(dāng)管網(wǎng)循環(huán)水壓Hzr>1.35H時(shí)，管網(wǎng)才能安全可靠地自然循環(huán)，H為循環(huán)管網(wǎng)的總水頭損失，可由公式（8-45）計(jì)算確定。否則應(yīng)采取機(jī)械強(qiáng)制循環(huán)。冷熱水循環(huán)管選用流速：3直登選用壷速送用壷呈最A(yù)M歸L1盍呈對(duì)應(yīng)負(fù)荷d5度溫差心10度溫差衛(wèi)Rd（mrnhi?。）*21rtia/h^冊(cè)伍」；0.204■卻0