13《供热工程》第十三课 蒸汽供热系统管网的水力计算与水力工况
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热水管网的水力计算是在完成热水供应系统布置,绘出热水管网系统图及选定加热设备后进行的。
水力计算的目的是:计算第一循环管网(热媒管网)的管径和相应的水头损失;计算第二循环管网(配水管网和回水管网)的设计秒流量、循环流量、管径和水头损失;确定循环方式,选用热水管网所需的各种设备及附件,如循环水泵、疏水器、膨胀设施等。
第一循环管网的水力计算:1.热媒为热水:以热水为热媒时,热媒流量G按公式(8-8)计算。
热媒循环管路中的配、回水管道,其管径应根据热媒流量G、热水管道允许流速,通过查热水管道水力计算表确定,并据此计算出管路的总水头损失Hh。
热水管道的流速,宜按表8-45选用。
当锅炉与水加热器或贮水器连接时,如图8-12所示:热媒管网的热水自然循环压力值Hzr按式(8-35)计算:式中:Hzr—热水自然循环压力,Pa;Δh—锅炉中心与水加热器内盘管中心或贮水器中心垂直高度,m;p1—锅炉出水的密度,kg/m3;p2—水加热器或贮水器的出水密度,kg/m3。
当Hzr>Hh时,可形成自然循环,为保证运行可靠一般要求(8-36):当Hzr不满足上式的要求时,则应采用机械循环方式,依靠循环水泵强制循环。
循环水泵的流量和扬程应比理论计算值略大一些,以确保可靠循环。
2.热媒为高压蒸汽:以高压蒸汽为热媒时,热媒流量G按公式(8-6)或(8-7)确定。
热媒蒸汽管道一般按管道的允许流速和相应的比压降确定管径和水头损失。
高压蒸汽管道的常用流速见表8-13。
确定热媒蒸汽管道管径后,还应合理确定凝水管管径。
第二循环管网的水力计算:1.配水管网的水力计算配水管网水力计算的目的主要是根据各配水管段的设计秒流量和允许流速值来确定配水管网的管径,并计算其水头损失值。
(1)热水配水管网的设计秒流量可按生活给水(冷水系统)设计秒流量公式计算。
(2)卫生器具热水给水额定流量、当量、支管管径和最低工作压力同给水规定。
(3)热水管道的流速,宜按表8-12选用。
供热管网水力平衡计算及分析1 问题的提出中南建筑设计院西区(生活区)集中低温热水采暖系统于1991年完成设计及施工,并于当年年底投入运行。
系统运行至今已有十年,大大改善了我院职工的生活条件。
但该热水采暖系统自运行之初起,就存在着热力失衡问题。
后随着用户的增加,管网作用半径的增大,随着燃煤蒸汽锅炉、汽-水换热器、热水循环泵运行效率的降低,也随着采暖系统阀件及沿程管道性能的弱化,采暖系统运行效率降低,热力失衡问题越来越严重,具体表现在管网末端用户的采暖效果越来越差。
为配合我院沿街开发的形势,院西区两栋临街多层住宅拆除,由于采暖用户(以下均指单栋或单元建筑)减少采暖外网须相应调整,此举可部分程度缓解采暖系统效果恶化情况,但热力管网水力失衡问题尚未得到解决。
2 管网水力计算及平衡分析基于上述原因,我们对院西区采暖热网进行水力计算及分析,拟采取水力平衡阀等技术措施对该采暖热网进行水力平衡,以期改善西区整体采暖效果。
2.1 计算条件已知条件(1)外网各环路管段管径及沿程长度,各单位采暖设计热负荷及总设计热负荷。
各环路用户采暖热负荷说“表1”表一1,34,7北大28单29单幼儿幼儿用户名称单元单元单元单元单元板元元园南园北热负荷126.1 126.1 160.0 51.0 33.6 44.1 38.0 70.7 70.7 78.2 (kw) 续表一3334357,1011,14中南海15,21用户名称 23户中单单元单元单元单元单元单元热负荷(kw) 55.7 60.9 60.9 155.8 184.7 184.7 527.6 115.0(2)各环路用户室采暖水系统所需资用压头,由各单体采暖设计图纸及资料获得,参见“表四”及“表五”中“用户所需资用压头”项。
假定条件:(1)由于锅炉及换热器效率的降低,根据该系统运行经验采暖供水最高温度为80?,最大供回水温差15,18?。
采暖供回水温度取80/60?。
(2)由于系统运行多年外管内壁粗糙度增大,外管内壁粗糙度取K=0.5mm。
供热蒸汽管路和凝结水管路水力计算(一)供热管网水力计算的基本原理蒸汽供热系统的管网由供汽管网和凝结水回收管网组成。
蒸汽供热系统管网水力计算的主要任务主要有以下三类:(1)按已知的热媒(蒸汽或凝结水)流量和压力损失,确定管道的直径。
(2)按已知热媒流量和管道直径,计算管道的压力损失,确定管路各进出口处的压力。
当供汽管路输送过热蒸汽时,还应计算用户入口处的蒸汽温度。
(3)按已知管道直径和允许压力损失,计算或校核管道中的流量。
根据水力计算的结果,不仅能分别确定蒸汽供热系统的管径、流量、压力以及温度,还可进一步确定汽源的压力和温度、凝结水回收系统的型式以及凝结水泵的扬程等。
本指导书主要阐述水力计算的基本原理、凝结水管网的水力工况、上述第一类计算的基本方法、基本步骤及典型计算示例。
至于上述第二类和第三类计算,由于与第一类计算原理相同、方法相似,因此未作详细说明。
1. 供热管网水力计算的基本公式在管路的水力计算中,通常把管路中流体流量和管径都没有改变的一段管子称为一个计算管段。
任何一个供热系统的管路都是由许多串联或并联的计算管段组成的。
当流体沿管道流动时,由于流体分子间及其与管壁间存在摩擦,因而造成能量损失,使压力降低,这种能量损失称为沿程损失,以符号“Δp y ”表示;而当流体流过管道的一些附件(如阀门、弯头、三通、散热器等)时,由于流动方向或速度的改变,产生局部旋涡和撞击,也要损失能量使压力降低,这种能量损失称为局部损失,以符号“Δp j ”表示。
因此,管路中每一计算管段的压力损失,都可用下式表示:Δp = Δp y +Δp j = Rl + Δp j Pa (2—1)式中:Δp —— 计算管段的压力损失,Pa ;Δp y —— 计算管段的沿程损失,Pa ;Δp j —— 计算管段的局部损失,Pa ;R —— 每米管长的沿程损失,又称为比摩阻,Pa/m ;L —— 管段长度,m 。
比摩阻可用流体力学的达西·维斯巴赫公式进行计算:22v d R ρλ= Pa/m (2—2)式中:λ —— 管段的摩擦阻力系数;d —— 管子内径,m ;v —— 热媒在管道内的流速,m/s ;ρ—— 热媒的密度,kg/m 3。
供热蒸汽管路和凝结水管路水力计算(一)供热管网水力计算的基本原理蒸汽供热系统的管网由供汽管网和凝结水回收管网组成。
蒸汽供热系统管网水力计算的主要任务主要有以下三类:(1)按已知的热媒(蒸汽或凝结水)流量和压力损失,确定管道的直径。
(2)按已知热媒流量和管道直径,计算管道的压力损失,确定管路各进出口处的压力。
当供汽管路输送过热蒸汽时,还应计算用户入口处的蒸汽温度。
(3)按已知管道直径和允许压力损失,计算或校核管道中的流量。
根据水力计算的结果,不仅能分别确定蒸汽供热系统的管径、流量、压力以及温度,还可进一步确定汽源的压力和温度、凝结水回收系统的型式以及凝结水泵的扬程等。
本指导书主要阐述水力计算的基本原理、凝结水管网的水力工况、上述第一类计算的基本方法、基本步骤及典型计算示例。
至于上述第二类和第三类计算,由于与第一类计算原理相同、方法相似,因此未作详细说明。
1. 供热管网水力计算的基本公式在管路的水力计算中,通常把管路中流体流量和管径都没有改变的一段管子称为一个计算管段。
任何一个供热系统的管路都是由许多串联或并联的计算管段组成的。
当流体沿管道流动时,由于流体分子间及其与管壁间存在摩擦,因而造成能量损失,使压力降低,这种能量损失称为沿程损失,以符号“Δp y ”表示;而当流体流过管道的一些附件(如阀门、弯头、三通、散热器等)时,由于流动方向或速度的改变,产生局部旋涡和撞击,也要损失能量使压力降低,这种能量损失称为局部损失,以符号“Δp j ”表示。
因此,管路中每一计算管段的压力损失,都可用下式表示:Δp = Δp y +Δp j = Rl + Δp j Pa (2—1)式中:Δp —— 计算管段的压力损失,Pa ;Δp y —— 计算管段的沿程损失,Pa ;Δp j —— 计算管段的局部损失,Pa ;R —— 每米管长的沿程损失,又称为比摩阻,Pa/m ;L —— 管段长度,m 。
比摩阻可用流体力学的达西·维斯巴赫公式进行计算:22v d R ρλ= Pa/m (2—2)式中:λ —— 管段的摩擦阻力系数;d —— 管子内径,m ;v —— 热媒在管道内的流速,m/s ;ρ—— 热媒的密度,kg/m 3。
蒸汽采暖系统水力计算蒸汽采暖系统水力计算是指通过对管道网络、阀门、泵等元件进行分析和计算,确定流体在管道中的压力和流量分配,以保证系统能够正常运行。
水力计算是蒸汽采暖系统设计中的重要环节,也是保证系统效率和安全性的关键。
以下是蒸汽采暖系统水力计算的详细解释:1. 管网分析:首先需要对管道系统进行分析,确定管道直径、长度、材质等参数,并绘制出管道网络图。
通过管道网络图可以明确管道的路径以及各个分支的长度和管径,为后续的水力计算提供基础数据。
2. 流量计算:流量是蒸汽采暖系统设计的关键参数之一,也是水力计算的核心内容。
流量的计算需要考虑系统的热负荷、热传递系数、温差、流速等因素,并且需要根据实际情况进行修正,保证计算结果的准确性。
3. 压力计算:蒸汽采暖系统中,压力是保证系统正常运行的关键因素之一。
压力计算需要考虑管道长度、管径、阀门、泵等元件的压力损失情况,以及系统的设计压力,通过计算确定系统各点的压力分布和管网的工作压力范围。
4. 泵选型:泵是蒸汽采暖系统的主要动力设备,泵的选型需要考虑系统的热负荷、流量、压力等因素,并且需要根据实际情况进行修正。
在选型过程中还需要考虑泵的效率、可靠性、维护成本等因素。
5. 阀门选型:阀门在蒸汽采暖系统中起到了调节流量和控制压力的作用,阀门的选型需要根据系统的热负荷、流量、压力等参数进行综合考虑,并且需要根据实际情况进行修正。
在选型过程中还需要考虑阀门的材质、密封性、可靠性等因素。
总之,蒸汽采暖系统水力计算是系统设计的重要环节,通过对管道网络、阀门、泵等元件进行综合分析和计算,保证系统能够正常运行,提高系统的效率和安全性。
热网水力计算讲解首先,热网流量的确定是热网水力计算的基础。
热网流量一般有建筑供暖需求和厂区区域供热需求两种方式。
建筑供暖需求根据建筑物的面积、冷热负荷和室内温度差等参数确定。
厂区区域供热需求一般根据生产设备的热负荷、厂区面积和工艺要求等参数确定。
确定热网流量后,可以按照供热设备的数量和位置,以及热源的进出口位置确定热网的水流方向和流量分配。
其次,计算热网压力损失是为了保证热网的稳定运行和正常供热。
热网的压力损失主要由管道的摩擦阻力、局部阻力和设备的阻力组成。
摩擦阻力与管道直径、流速和流量等参数有关。
局部阻力主要包括弯头、三通、收缩和扩张等部分的阻力。
设备的阻力主要是指换热器、泵和阀门等设备的阻力。
根据这些参数,可以利用杨氏公式、世德沃斯公式等水力计算公式计算出热网的压力损失。
最后,确定热网功率是为了评估热网的供热能力和选取合适的供热设备。
热网功率一般包括供热负荷、泵功率和泵站功率等。
供热负荷一般是指热网供热系统在单位时间内给予用户的热量。
泵功率是指供热泵供给热网的功率。
泵站功率是指泵站供热时,泵站所消耗的功率。
确定热网功率后,可以根据热网的水流量和压力损失来选取合适的泵和换热器等设备,以及确定合理的泵站布置和供热系统设计。
总之,热网水力计算是热网设计和运行的重要环节,它能够保证热网的水流平衡和热量传输效率,从而提高整个系统的供热能力和运行效率。
在进行热网水力计算时,需要充分考虑热网的结构、参数和运行条件,合理选择计算公式和方法,并结合实际情况进行修正和优化,以确保热网的设计和运行达到最佳效果。
《供热工程》习题集第1章供暖系统的设计热负荷1.什么是采暖设计热负荷?工程计算中通常考虑哪些热量?2.什么是围护结构的传热耗热量? 分为哪两部分?3.匀质材料和非匀质材料的围护结构传热系数各怎样计算?4.什么是围护结构的最小热阻和经济热阻?怎样检验围护结构内表面温度和围护结构内表面是否会结露?5.冷风渗透耗热量与冷风侵入耗热量是一回事吗?6.写出房间围护结构基本耗热量的计算公式.说明各项的意义,在什么情况下对供暖室内外计算温差要进行修正? 如何确定温差修正系数?7.为什么要对基本耗热量进行修正,修正部分包括哪些内容,各自的意义如何。
8.高层建筑的热负荷计算有何特点? 说明高层建筑冷风渗透耗热量的计算方法与低层建筑的有什么不同?分别说明热压作用,风压作用及综合作用原理图.9.什么是值班供暖温度?10.目前我国室外供暖计算温度确定的依据是什么?11。
围护结构中空气间层的作用是什么,如何确定厚度。
12。
地面及地下室的传热系数如何确定。
13。
分户计量供暖系统供暖设计热负荷有何特点,如何计算14. 建筑物围护结构节能设计应考虑哪些问题,为什么。
15。
什么是建筑物的体形系数,如何考虑体形系数的取值。
16 .试计算某建筑物一个房间的热负荷,见图3 。
已知条件:建筑物位于天津市区; 室温要求维持16o C ;建筑物构造:外墙为370mm 砖墙(内抹灰20mm );地面—水泥(不保温);外门、窗- 单层玻璃,木制;屋顶- 带有望板和油毡的瓦屋面,其天花板的构造如图4 所示。
1- 防腐锯末,δ =0.18m λ = 0.11kcal/(m · h ·o C) ;2—木龙骨0。
05 × 0.05m ,λ =0.15 kcal/(m · h ·o C) ;3—板条抹灰δ =0。
02m λ = 0。
45kcal/(m · h ·o C)。
图3图4第2章供暖系统的散热设备1.散热设备有哪几种类型;辐射供暖的特点与分类.2. 散热器有哪些类型,对散热器的基本要求是什么。
蒸汽网路水力计算蒸汽网路系统一、蒸汽网路水力计算的基本公式计算蒸汽管道的沿程压力损失时,流量、管径与比摩阻三者的关系式如下R = 6.88×10-3×K0.25×(G t2/ρd5.25),Pa/m (9-1)d = 0.387×[K0.0476G t0.381/ (ρR)0.19],m (9-2)Gt = 12.06×[(ρR)0.5×d2.625 / K0.125],t/h (9-3)式中 R ——每米管长的沿程压力损失(比摩阻),Pa/m ;G t ——管段的蒸汽质量流量,t/h;d ——管道的内径,m;K ——蒸汽管道的当量绝对粗糙度,m,取K=0.2mm=2×10-4 m;ρ ——管段中蒸汽的密度,Kg/m3。
为了简化蒸汽管道水力计算过程,通常也是利用计算图或表格进行计算。
附录9-1给出了蒸汽管道水力计算表。
二、蒸汽网路水力计算特点1、热媒参数沿途变化较大蒸汽供热过程中沿途蒸汽压力P下降,蒸汽温度T下降,导致蒸汽密度变化较大。
2、ρ值改变时,对V、R值进行的修正在蒸汽网路水力计算中,由于网路长,蒸汽在管道流动过程中的密度变化大,因此必须对密度ρ的变化予以修正计算。
如计算管段的蒸汽密度ρsh与计算采用的水力计算表中的密度ρbi不相同,则应按下式对附表中查出的流速和比摩阻进行修正。
vsh = ( ρbi/ ρsh) · vbim/s (9-4)R sh = ( ρbi/ ρsh) · RbiPa/m (9-5)式中符号代表的意义同热水网路的水力计算。
3、K值改变时,对R、Ld值进行的修正(1)对比摩阻的修正、当蒸汽管道的当量绝对粗糙度Ksh与计算采用的蒸汽水力计算表中的Kbi=0.2mm不符时,同样按下式进行修正:Rsh =(Ksh/ Kbi)0.25 · RbiPa/m (9-6)式中符号代表意义同热水网路的水力计算。