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。