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第四章室内热水供暖系统的水力计算

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第四章 室内供暖系统的水力计算

第四章 室内供暖系统的水力计算


一、系统管路水力计算的基本公式
P Py +ΔP Pj＝R Rl Pj Pa ΔP＝ΔP +ΔP y i l i 式中ΔP——计算管段的压力损失，Pa； ΔPy——计算管段的沿程损失，Pa； ΔPi——计算管段的局部损失，Pa； R——每米管长的沿程损失，Pa／m； l——管段长度，m。
三、系统管路水力计算的任务及方法
管路的水力计算从系统的最不利环路开始， 也即是从允许的比摩阻R最小的一个环路开 始计算。由n个串联管段组成的最不利环 路，它的总压力损失为n个串联管段压力损 失的总和。
P Rl Pj A zh G Rlzh
2 1 1 1 n n n
计算步骤：
10．确定通过立管I第三层散热器环路上各管段的管径，计算 方法与前相同。计算结果如下： （1）通过立管I第三层散热器环路的作用压力 PI'3 gH 3 h g Pf 1753 Pa （ 2）管段15、17、18与管段13、14、l为并联管路。通过管 段15、17、18的资用压力为
当量局部阻力法
基本原理是将管段的沿程损失转变为局 部损失来计算。
Pj d
v2
2

v2
d l 2
d

d
l
当量局部阻力法
管路总压力损失为：
P Rl Pj l d 2 1 2 l G 2 2 900 2 d

R pj
l

114.7
130.77 Pa/m
来确定最不利 用推荐的平均比摩阻 Rpj=60-120Pa/m， 环路各管段的管径。 2）根据公式计算流量，并填入水力计算表中。
供热工程习题及答案

供热工程习题及答案

《供热工程》试题第一章供暖系统的设计热负荷1．何为供暖系统的设计热负荷?2．什么是围护结构的传热耗热量?分为哪两部分?3．什么是围护结构的最小传热阻？如何确定？4．冷风渗透耗热量与冷风侵入耗热量是一回事吗?5．高层建筑的热负荷计算有何特点?6．什么是值班供暖温度?7．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?8．目前我国室外供暖计算温度确定的依据是什么?9．试确定外墙传热系数，其构造尺寸如图1所示。

δ1=0.24m（重浆砖砌体）δ2=0.02m（水泥砂浆内抹灰）若在δ1和δ2之间加一层厚4厘米的矿渣棉（λ3=0.06kcal/m·h·C），再重新确定该外墙的传热系数，并说明其相当于多厚的砖墙（内抹砂浆2厘米）。

图110．为什么要对基本耗热量进行修正?修正部分包括哪些内容? 11．建筑物围护结构的传热为什么要按稳定传热计算？12．试确定图5所示，外墙的传热系数（利用两种方法计算），其构造尺寸及材料热工性能按表1选用。

表1代号材料名称厚度δ导热系数λmm kcal/m·h·ºC1 2 3 4 5 6外抹灰砖砌体泡沫混凝土砖砌体内抹灰砖砌体15120120120153700.750.700.250.700.600.70 图213．围护结构中空气间层的作用是什么?如何确定厚度？14．高度修正是如何进行的？15．地面的传热系数是如何确定的?16．相邻房间供暖室内设计温度不同时，什么情况下计算通过隔墙和楼板的传热量。

17．我国建筑气候分区分为哪几个区？对各分区在热工设计上分别有何要求？18．试分析分户热计量供暖系统设计热负荷的计算特点。

19．已知西安市区内某24层商住楼的周围均为4～7层的建筑，计算该商住楼的围护结构传热耗热量时，如何处理风力附加率。

20．已知宁夏固原市某公共建筑体形系数为0.38。

屋面结构自下而上依次为：（1）钢筋混凝土屋面板150mm δ=， 1.28W K)λ=⋅；（2）挤塑聚苯板保温层100mm δ=，0.03W (m K)λ=⋅，λ的修正系数为 1.15；（3）水泥砂浆找平（找坡）层30mm δ=（最薄位置），0.93W (m K)λ=⋅；（4）通风架空层200mm δ=，212W (m K)n α=⋅；（5）混凝土板30mm δ=，1.3W (m K)λ=⋅。

第四章 室内热水供暖系统的水力计算

第四章 室内热水供暖系统的水力计算


例题【4-1】 要求：确定重力循环双管热水供暖系统管路的管径。 计算歩骤： 1.选定最不利的环路：为立管Ⅰ1的最底层散热器的环路。 2.计算通过最不利环路散热器Ⅰ1的作用压力∆P `Ⅰ1 根据公式（4-24），可查p319上附录3-2，得到:
p f 350pa
根据已知的供、回水温度t’g＝95℃，t`h=70℃ 查p319上附录3-1得到水的密度ρh=977.81kg/m3, ρg =961.92kg/m3 将上述已知数字带入（4-24）式得： ∆P `Ⅰ1＝9.81×3（977.81－961.92）＋350＝818pa
第二节
重力循环双管系统管路水力计算和例题
重力循环双管系统通过散热器环路的循环作用压力计算公式为： pa （4-24）
PZh P Pf gh( h g ) Pf
式中：∆P～重力循环系统中，水在散热器内冷却所产生的作用压力。 ∆Pf～水在循环环路中冷却的附加作用压力，通过不同立管和 楼层的循环环路的附加作用压力值是不相等的，应按p319上的附 录3-2选定。
三、室内热水供暖系统管路水力计算的主要任务和方法： 主要任务： 1.按已知系统各管段的流量和系统的循环作用压力，确定各管 段的管径（俗称设计计算） 2.按已知系统各管段的管径和各管段允许压降，确定通过该管 段的水流量（“不等温降”的设计计算或用作校验已定型各管段 的热水流量） 注意事项： 1.供暖系统的水力计算一般从系统中最不利循环环路开始。 2.完成最不利环路之后，可以开始其他分支循环环路的水力计算， 但是它们之间计算的压力损失相对差额（不包括各支路公用的管 道）不应大于正负15％。 3.为了平衡各并联环路的压力损失，可适当提高某些近处支路的比 摩阻和流速。但是《暖通规范》规定： 最大允许水流速不应大于下列数据： 民用建筑：1.2m/s 生产厂房的辅助建筑： 2m/s 生产厂房：3m/s 4.整个热水供暖系统总的计算压力损失，宜增加10％的附加值，以 此确定系统必须的循环作用力。
供热工程-中级职称复习题(中)

供热工程-中级职称复习题(中)

第四章室内热水供暖系统的水力计算第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式ΔP＝ΔPy +ΔPi＝R l+ΔP i Pa二、当量局部阻力法和当量长度法第二节重力循环双管系统管路水力计算方法第三节机械循环单管热水供暖系统管路的水力计算方法机械循环系统的作用半径大，其室内热水供暖系统的总压力损失一般约为10-20kPa，对水平式或较大型的系统，可达20一50kPa。

进行水力计算时，机械循环室内热水供暖系统多根据入口处的资用循环压力，按最不利循环环路的平均比摩阻来选用该环路各管段的管径。

当入口处资用压力较高时,管道流速和系统实际总压力损失可相应提高.在实际工程设计中,最不利循环环路常用控制值的方法,按=60—120Pa/m选取管径.剩余的资用循环压力，由入口处的调压装置节流。

在机械循环系统中，循环压力主要是由水泵提供，同时也存在着重力循环作用压力。

对机械循环双管系统，水在各层散热器冷却所形成的重力循环作用压力不相等,在进行各立管散热器并联环路的水力计算时，应计算在内，不可忽略.对机械循环单管系统,如建筑物各部分层数相同时,每根立管所产生的重力循环作用压力近似相等，可忽略不计；计算步骤1．进行管段编号2．确定最不利环路3．计算最不利环路各管段的管径4．确定其他立管的管径，计算阻力不平衡率在允许值±15%范围之内。

防止或减轻系统的水平失调现象的方法。

(1)供、回水干管采用同程式布置；（2)仍采用异程式系统，但采用“不等温降”方法进行水力计算；(3)仍采用异程式系统,采用首先计算最近立管环路的方法。

第四节机械循环同程式热水供暖系统管路的水力计算方法1.首先计算通过最远立管的环路.确定出供水干管各个管段、立管Ⅴ和回水总干管的管径及其压力损失.2。

用同样方法,计算通过最近立管的环路，从而确定出立管、回水干管各管段的管径及其压力损失。

3.求并联环路立管和立管的压力损失不平衡率,使其不平衡率在±5%以内。

第四章供暖系统水力计算

第四章供暖系统水力计算


第二节机械循环单管热水供暖系统管路的水力 计算方法和例题
• 机械循环系统的作用半径大，其室内热水供暖系统的总 压力损失一般控制在10-20kPa，对水平式或较大型系统， 可达20-50kPa • 进行水力计算时，机械循环室内热水供暖系统一般先设 定入口处的资用循环压力，按最不利循环环路的平均比 摩阻Rpj,来选用该环路的各管段管径。当入口处的资用 压力较高，管道流速和系统的实际总压力损失可相应提 高。但在实际工程设计中，最不利循环环路的各管段水 流速过高（即管径过小），各并联环路的压力损失势必 难以平衡。所以常用控制Rpj值的方法，取Rpj=60120Pa/m选取管径，剩余的资用循环压力，用入口处的 调压装置节流。
3）根据G、 Rpj，查水力计算表，选择接近Rpj的管径， 查出d、R、v列入表中。 例如管段1，Q=74800W，则 根据G=2573kg/h, Rpj=45.3Pa/m,查表，d=40mm, 用插入法计算出R=116.41Pa/m，v=0.552m/s
R的计算： 118.76 110.04 (2573 2500) 110.04 116.41 Pa/m 2600 2500 v的计算： 0.56 0.53 (2573 2500) 0.53 0.55 m/s 2600 2500
6）求各管的阻力△P P Py Pj Rl Pj 7） 求最不利环路的总压力损失（总阻力）
( Rl P )
j 112
8633 Pa
入口处的剩余循环作用压力用调节阀门节流消耗掉。 4.确定其它立管的管径。立管Ⅳ: 1）求立管Ⅳ的资用压力 它与立管Ⅴ为并联环路，即与 管段6、7为并联环路。根据并联环路节点压力平衡原 理， △P’Ⅳ=（△Py+△Pj)6、7-（ △P’Ⅴ-△P’Ⅳ） = （△Py+△Pj)6、7 Pa 2)求Rpj R pj P 0.5 2719 81.4 Pa/m
第四章室内热水供暖系统的水力计算

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1.42
(
g
Re
d K
)2
（３）紊流粗糙区（阻力平方区）尼古拉兹公式
Re>445d/D

1
(1.14 2 g
d )2 K
当管径d≥40mm时， 采用希弗林松推荐的公式
λ=0.11(K/d)0.25
（４）流态判别
临界流速
1
Hale Waihona Puke 11临界雷诺数
d
Re1

11
2

445
第2种情况的水力计算，常用于校核计算，根据 最不利循环环路各管段改变后的流量和已知各 管段的管径，利用水力计算图表，确定该循环 坏环路各管段的压力损失以及系统必需的循环 作用压力，以检查循环水泵扬程是否满足要求。
进行第3种情况的水力计算，就是根据管段的管 径d和该管段的允许压降，来确定通过该管段 (例如通过系统的某一立管)的流量。对已有的 热水供暖系统，在管段已知作用压头下，校该 各管段通过的水流量的能力；以及热水供暖系 统采用所谓“不等温降” 水力计算方法，就是 按此方法进行计算的。这个问题将在本章第五 节“不等温降”计算方法和例题中详细阐述。

m/s
Re 2

445 d
(5)紊流区统一公式
柯列勃洛克公式 阿里特舒里公式
1


2
g
(
2.51
Re

K /d) 3.72
0.11( K 68 )0.25
d Re
阿里特舒里公式是布拉修斯公式和希弗林公式的综合
当量绝对粗糙度K 对于室内的热水供暖系统
K=0.2mm=0.0002m 对于室外热水系统
阻R与流量G的平方成正比，上式可改写为：
第四章供暖系统水力计算

第四章供暖系统水力计算

第四章供暖系统水力计算
一、概述
供暖系统水力计算是指运用水力学原理和定律，根据供暖系统的结构
特性，求出供暖系统内水流动的流量(m3/h)、压力变化（MPa）以及流程
损失等水力参数。

由此来分析和设计供热系统，保证供暖系统的安全、经
济和高效的运行。

二、供暖系统水力计算方法
1、收集和组织系统水力基本参数
首先，要根据供暖系统的结构特点，收集系统内所有水力部件（如，
管路、阀门、泵、水表等）的数据，形成水力系统图，并组织系统水流、
压力变化等基本参数，形成水力系统数据表。

2、求解系统水力参数
依据水力原理，基于系统图和数据表，从系统的负荷端步步往前推算，求出每个水力部件的压力值，计算每段管路的流量和损失，从而求出系统
的水力线路结构、内泄漏量等参数，并根据此来分析和设计供热系统。

3、调整设备参数
通过计算的结果，可以比较系统各水力部件之间的压力变化，从而对
系统的设计参数进行调整，以确保系统的经济和安全。

三、水力计算软件
现在已有许多专业水力计算软件可以满足水力计算的需求，能够帮助
设计者根据给定的条件。

第四章室内热水供暖系统的水力计算

第四章室内热水供暖系统的水力计算

第四章室内热水供暖系统的水力计算
一、绪论
室内热水供暖系统是室内热水供暖系统的主要形式，它利用热水传递
热量，达到室内采暖的目的。

它的水力计算是水力计算中的重要组成部分。

本文旨在介绍室内热水供暖系统的水力计算，为室内热水供暖系统的设计
和施工提供一定的参考。

1、计算供热系统参数
室内热水供暖系统的水力计算，需要先计算出供热系统的参数，包括
水力系统的流量、压力、温度和特性线等。

系统水力参数的计算，可以根
据当地的气温情况，以及供暖系统的设计要求，计算出每段管道的流量定
额和压力表，以及每个热源的特性线。

2、计算供暖系统的总体水力参数
室内热水供暖系统的水力计算，要考虑供暖系统的总体水力参数。

计
算方法主要是根据室内热水供暖系统的结构和流动参数，以及热源的特性，计算出系统的流量、压力和能量等参数。

根据供暖水的特性，计算出系统
的总用量、流量、压力和能量等参数，以便供暖系统的设计调整。

3、计算各热水管道分支的水力参数
室内热水供暖系统的水力计算，还要考虑各热水管道分支的水力参数。

室内热水供暖系统的水力计算

室内热水供暖系统的水力计算



进行第一种情况的水力计算时，可以预先求出最不 利循环环路或分支环路的平均比摩阻，即


式中 P ——最不利循环环路或分支环路的循环作用压力；
L
——最不利循环环路或分支环路的管路总长度；

a ——沿程损失约占总压力损失的估计百分数

根据Rpj及环路中各管段的流量G，可选出最接 近管径，并求出最不利循环环路或分支环路中各管 段的实际压力损失和整个环路的总压力 损失值。


计算管段 – 在管路的水力计算中，通常把管路中水流量和管径都 没有改变的一段管子称为一个计算管段。 比摩阻 – 每米管长的沿程损失 – 达西．维斯巴赫公式
R
–

d 2
2
Pa / m
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／ms。
R 6.25108
G2 5 d
Pa / m

R=f(d,G) 附录4-1给出室内热水供暖系统的管路水力计 算表。
管段的局部损失
Pj

v 2
2
Pa
式中
–
——管段中总的局部阻力系数。

水流过热水供暖系统管路的附件(如三通、弯 头、阀门等)的局部阻力系数值，可查附录4— 2。 附录4—3给出热水供暖系统局部阻力系数 1 时的局部损失值。


室外热水网路（K=0.5mm）
– 设计都采用较高的流速(流速常大于0．5mss) – 水在热水网路中的流动状态，大多处于阻力平方区内。
5.管路热媒流速与流量的关系式
v G 3600
d
4
第四章 热水采暖系统的水力计算1

第四章 热水采暖系统的水力计算1


第一节 管路水力计算的基本原理
Δ P＝Δ Py+Δ Pi＝Rl+Δ Pi Δ P——计算管段的压力损失，Pa； Δ Py——计算管段的沿程损失，Pa； Δ Pi——计算管段的局部损失，Pa； R——每米管长的沿程损失，Pa ／m； l——管段长度，m。
第一节 管路水力计算的基本原理
1.1 基本公式
（1）沿程压力损失 根据达西公式，沿程压力损失可用下式计算
l 2 Py d 2
Py l
Pa
(4-1)
单位长度的沿程压力损失，也就是比摩阻R的计算公式为
R

2
d 2
Pa /m
(4-2)
第一节 管路水力计算的基本原理
式中 P ——沿程压力损失，Pa
y
——管段的摩擦阻力系数； d——管子的内径，m； ρ——流体的密度，kg/m3； υ ——管中流体的速度，m／s； l ——管段的长度，m。 实际工程计算中，往往已知流量，则公式(5-2)中的流速 v可以用质量流量G表示
第二节 热水采暖系统水力计算的任务和方法
采暖系统是由各循环环路所组成的，所谓最不利环路， 就是允许平均比摩阻最小的一个环路。可通过分析比较确 定，对于机械循环异程式系统，最不利环路一般就是环路 总长度最长的一个环路。 (2)根据已知温降，计算各管段流量
3600 Q 0.86Q G 3 4.187 10 (t g t h ) t g t h
第三节 机械循环单管热水采暖系统的水力计算
4)在实际计算时，为了平衡各并联环路的压力损失，往往 需要提高近循环环路分支管段的比摩阻和流速，但流速过 大，会产生噪声。《暖通规范》规定，最大允许的水流速 度不应大于下列数值： 民用建筑：1.2m/s； 生产厂房的辅助建筑物：2m/s； 生产厂房：3m/s。
室内热水供暖系统水力计算

室内热水供暖系统水力计算

室内热水供暖系统水力计算
首先，流量计算是确定系统中水的流量大小。

流量大小取决于所需的
供暖热负荷以及供暖设备的工作参数。

常用的热负荷计算方法有传统的经
验法和热负荷软件计算法。

计算完成后，可以得到所需的供暖流量。

其次，压降计算是确定系统中各个部分的压力降。

压力降会影响热水
在管道中的流动速度和流量分布。

通过压降计算，可以确定每段管道的压
力降以及连接部件如弯头、三通和阀门等对压力降的影响。

一般使用管网
分段法进行压降计算，将系统划分为若干段，分别计算每段管道的压力降。

最后，根据流量和压降的计算结果，可以确定所需的水泵功率。

水泵
功率计算需要考虑供水压力、供水流量以及管路的管径和长度等参数。

通
常可以根据水泵性能曲线和所需流量来确定合适的水泵型号和功率。

在进行水力计算时，还需要考虑一些其他因素。

比如，对于长距离管
道或有高度差的管道，需要考虑管道的波动防护和水锤的问题；对于系统
中的回水管道，需要考虑回水水流的阻力和回水温度的控制等。

室内热水供暖系统的水力计算是供暖工程设计的重要环节，合理的水
力计算可以确保系统正常运行、节能高效，并提供良好的供暖效果。

因此，设计人员需要对水力计算方法和相关规范进行熟悉和了解，同时结合实际
工程情况进行计算和选型。

第四章 室内热水供暖系统的水力计算试题及答案

第四章 室内热水供暖系统的水力计算一、单选题1、每米管长的沿程损失（比摩阻R ）的达西·维斯巴赫公式为（C ）。

A ．R =λ∙ρυ22B. R =d λ∙ρυ22C.R =λd∙ρυ22D.R =ξ∙ρυ222、当量局部阻力法是将管段的沿程损失转变为局部损失来计算，当量局部阻力系数ξd 的计算公式为（B ）A ．ξd =RlB ．ξd =λd l C ．ξd =λl D ．ξd =dλl3、室内热水供暖管路的水力计算从系统的最不利环路开始，即从（C ）的一个环路开始计算。

A.总压力损失最大 B.阻力最大 C.允许的比摩阻最小的 D.流速最大4、整个室内热水供暖系统总的计算压力损失，宜增加（A ）的附加值，以此确定系统必要的循环作用压力。

A 、10%B 、1%C 、 15%D 、 5% 5、《暖通规范》规定，热水供暖系统最不利循环环路与各并联环路之间（不包括共同管路）的计算压力损失相对差额，不应大于（C ）。

A 、±10% B 、15% C 、 ±15% D 、 10%6、分户采暖热水供暖系统户内水平管的平均比摩阻通常选取（D ）。

A.40~60Pa/m B.60~100 Pa/m C.60~120 Pa/m D.100~120 Pa/m7、分户采暖热水供暖系统单元立管的平均比摩阻通常选取（A ）。

A.40~60Pa/m B.60~100 Pa/m C.60~120 Pa/m D.100~120 Pa/m8、分户采暖热水供暖系统水平干管的平均比摩阻通常选取（C ）。

A.40~60Pa/m B.40~80 Pa/m C.60~120 Pa/m D.100~120 Pa/m9、当流体沿管道流动时由于流体分子间及其与管壁间的摩擦损失的能量称为（ B ）。

A 、局部损失 B 、沿程损失 C 、流量损失 D 、摩擦阻力系数 10、当流体流过管道的附件由于流动方向或速度的改变产生局部漩涡和撞击损失的能量称为（ A ）。

第四章 室内热水供暖系统的水力计算


（7）计算立管N5第一层散热器环路与第二层散热器之间的 不平衡率 “暖通规范”规定，异程式热水供暖系统各并联环路之间 （不包括共用段）的计算压力损失相对差额不应大于15％。 管段15、16与最不利环路管段①、14之间的不平衡率为
符合要求。
3．进行立管N5第三层散热器环路各管段的水力计算 （1）确定立管N5第三层散热器环路的综合作用压力ΔPZh3
串联管路 总压降
p p p2 p 1 3
2 2 2 2 Sch G S G S G S G 1 2 3
Sch S 1 S 2 S 3 在串联管路中，管路的总阻力数为各串联管段管路 阻力之和。 1 2 3
并联管路
管路总流量等于各并联管路流量之和。
图中已标出各组散热器的热负荷（W），立管编号。圆圈内 的数字表示管段号，管段号旁的数字上行的数字表示该管段 的热负荷（W），下行数字表示该管段的长度（m）。各管段 的热负荷是根据节点流量变化的规律确定的。试进行各管段 的水力计算。
[解] 1．最不利循环环路的计算
（1）选择最不利循环环路 最不利环路是各并联环路
1．沿程压力损失
(4-1) (4-2) 实际工程计算中，往往已知流量，则式（4-2）中的流 速，可以用质量流量G表示，即
G G v 2 2 d 900 d 3600 4
(4-3)
将式（4-3）代入式（4-2）中，经整理后可得 (4-4)
应用式（4-4）时应首先确定沿程阻力系数。与热媒的流 动状态和管壁的粗糙度有关，即
中允许平均比摩阻最小的一个环路。对于图示的自然循环 双管异程式系统，因所有立管上对应各层散热器的中心至 锅炉中心的垂直距离都相等，所以最不利环路就是环路总 长度最长的立管N5第一层散热器环路。该环路包括①～14 管段。 （2）确定立管N5第一层散热器环路的综合作用压力，确 定最不利环路的综合作用压力。

供热工程第四章室内热水供暖系统的水力计算


第三节 机械循环单管热水供暖系统 管路的水力计算方法循环室内热水供暖系统入口处 的循环作用压力已经确定，可根据入口 处的作用压力求出各循环环路的平均比 摩阻，进而确定各管段的管径。
2、如果系统入口处作用压力较高时，必然 要求环路的总压力损失也较高，这会使 系统的比摩阻、流速相应提高。
二、当量局部阻力法和当量长度法
在实际工程设计中，为了简化计算，也 有采用所谓“当量局部阻力法”或“当量长 度法”进行管路的水力计算。
当量局部阻力法(动压头法) 当量局部阻 力法的基本原理是将管段的沿程损失转变为 局部损失来计算。
当量长度法 当量长度法的基本原理是 将管段的局部损失折合为管段的沿程损失来 计算。
不等温降法在计算垂直单管系统时，
将各立管温降采用不同的数值。它是在 选定管径后，根据压力损失平衡的要求， 计算各立管流量，再根据流量计算立管 的实际温降，最后确定散热器的面积。 不等温降法有可能在设计上解决系统的 水平失调问题，但设计过程比较复杂。
第二节 重力循环双管系统管路 水力计算方法和例题
3．确定最不利环路各管段的管径d。
(1)求单位长度平均比摩阻
(2)根据各管段的热负荷，求出各管段的流量
(3)根据G、Rpj，查附录表4—1，选择最接近Rpj 的管径。选用的Rpj越大，需要的管径越小，会降
低系统的基建投资和热损失，但系统循环水泵的投 资和运行电耗会随之增加。所以需要确定一个经济 比摩阻，使得在规定的计算年限内总费用为最小。 机械循环热水供暖系统推荐选用的经济平均比摩阻 一般为60～120Pa/m。
(3)求通过底层与第二层并联环路的压降不平衡率。
10．确定通过立管I第三层散热器环路上各管段 的管径，计算方法与前相同。计算结果如下：

优选第四章室内热水供暖系统的水力计算


136-135
58.08
Pa/m
Py Rpj l7 58.08 9 522 .7 Pa 0.2 m / s
管段⑦中管件：
3个散热器
2×3=6
6个弯头（15） 2×6=12
45
6个分、合流三通 3×6=18 6个乙字弯（15） 1.5×6=9
Pd 19.66 Pa
Pj Pd 45 19.66 884 .7 Pa P Py Pj 522 .7 884 .7 1407 .4 Pa
水力计算的主要任务
G、P d
G、d P
d、P G
水力计算的方法
先求出最不利循环环路
RPj
P
l
再根据R Pj和G在水力计算表中查出管 径。
校核计算： G、d P
d、P 通过水流量能力
重力循环双管系统管路 水力计算方法和例题
作用压力
Pzh P Pf gH h g Pf
2.计算通过最近立管的环路：
P Py Pj 1、2、8、9、10~14
3.求并联环路立管Ⅰ和立管Ⅴ的压力损失不平
衡率。
x P3~7 P10~14 3931 4063 3.4%
4.求资用压力值P3~7
3931
立管的资用压力=入口处供水管起点， 通过最近环路到回水管立管所处管段末端的 压力损失，减去供水管起点到供水管立管所 处管段末端的压力损失的差值。
d
2
2
d
l d
P
Rl R j
l d
2
2
G2
900 2 2d 4 2
d
令
A
900
2
1 2d
4
2
Pa
Kg / h2

室内供暖系统的水力计算课件


室内供暖系统的分类
按使用能源分类
包括燃煤供暖、燃气供暖 、电供暖等类型。
按供暖方式分类
包括散热器供暖、地暖供 暖、中央空调供暖等类型 。
按系统形式分类
包括单管串联系统、双管 异程系统、双管同程系统 等类型。
02
水力计算的基本原 理
水力计算的概念
水力计算是室内供暖系统设计的重要 环节，它涉及到水流在管道中的压力 、流量等参数的计算。
分户供暖系统的组成
分户供暖系统主要由热源、循环泵、散热器、管道等组成。
分户供暖系统的水力计算步骤
通过计算各房间或区域的热负荷、管道阻力损失、散热器散热量等参数，确定各房间或区 域的设备容量和管道直径。同时还需要考虑各房间或区域之间的相互影响，进行整体的水 力平衡计算。
04
水力计算的辅助工 具
水力计算软件
室内供暖系统的水力 计算课件
目录
CONTENTS
• 室内供暖系统概述 • 水力计算的基本原理 • 室内供暖系统的水力计算 • 水力计算的辅助工具 • 水力计算中的问题及解决方案 • 水力计算的工程实例
01
室内供暖系统概述
室内供暖系统的组成
01
02
03
热源
包括锅炉、热泵、中央空 调等设备，负责提供热量 。
差实现热交换，从而传递热量给室内。
热水供暖系统的组成
02
热水供暖系统主要由热水锅炉、循环泵、散热器、管道等组成
。
热水供暖系统的水力计算步骤
03
通过计算热水循环量、管道阻力损失、散热器散热量等参数，
确定系统所需的设备容量和管道直径。
蒸汽供暖系统的水力计算
1 2
蒸汽供暖系统的原理
蒸汽供暖系统利用蒸汽的压力和温差实现热交换 ，将热量传递给室内。
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最不利环路计算
7. 求最不利环路总压力损失 即 8. 计算富裕压力值 考虑由于施工的具体情况，可能增加一些在设计计算中未 计入的压力损失。因此，要求系统应有10%以上的富裕度。
式中
⊿%——系统作用压力的富裕率； ⊿P＇Ⅰ1——通过最不利环路的作用压力，Pa；
∑(⊿Py+⊿Pj) 1～14——通过最不利环路的压力损失，Pa。
计算最不利环路的阻力及富裕压头值。
散热器的进流系数α
3. 最末端第二根立管的计算 • 最末端第二根立管的作用压头P2 为与其并联的最不利环路的 各管段的压力损失总和。 • 先确定计算立管的平均比摩阻Rpj。 • 根据计算的Rpj和已知的各管段设计流量，查水力计算表，得 到在设计流量下各管段的管径和实际比摩阻R的值。并计算 管段的压力损失△H2。 • 最末端第二根立管的压力损失与其作用压头的不平衡率应保 持在±15%之内。 4. 计算其他立管 用同样的方法，由远及近计算其他立管，并使其不平衡率应 保持在±15%之内，必要时通过立管的阀门节流来达到。 在单管热水供暖系统中，立管的水流量全部或部分地 流进散热器。流进散热器的水流量与通过该立管水流量 的比值，称作散热器的进流系数α，可用下式表示
2. 3.
4.
计算简图
一、等温降法计算步骤（异程系统）
1. 计算最不利环路 异程式系统的水力计算从系统的最不利环路开始。最不利 环路是指允许平均比摩阻R最小的一个环路。一般取最远立 管的环路作为最不利环路。 2. 计算各管段的流量 根据Rpj 值和已知的各管段设计流量，查水力计算表，
9 9 9 9 9 9 得到在设计流量下各管段的管径d和实际比摩阻R值。 最不利环路的平均比摩阻应在60～120Pa/m范围。 并计算各管段的局部阻力，计算各管段的压力损失。 根据最不利环路的各管段的阻力，计算出的总阻力H 。 比较系统可利用的作用压头，求出富裕压头值。 系统的作用压头应留有10%以上的富裕度，如不满足，则需要调整 环路中某些管段的管径。
乙字弯的设置位置
立管与水平供、回水干管连接的地方 散热器的供、回水支管上Biblioteka 括弯的设置位置前视图
左视图
平面图
前视图
左视图
三通、四通
应注意：在统计局部阻力时，对于直流三通和四通管件的局 部阻力系数，应列在流量较小的管段上。
阻力件计算举例
供水立管： 旁流三通、乙字弯、 阀门、直流四通、括 弯 第二层右侧散热器供 回水支管： 分流四通、乙字弯、 阀门、散热器、乙字 弯、合流三通
第二节 重力循环双管系统的水力计算
重力循环双管系统循环作用压力
重力循环双管系统循环作用压力的计算公式为
水力计算的基本步骤
1. 选择最不利环路 (1)计算通过最不利环路散热器的作用压力⊿P‘Ⅰ1， (2)求单位长度平均比摩阻 R pj =α⊿P'Ⅰ1/ ∑l 式中 ∑l —最不利环路的总长度，m； α——沿程损失占总压力损失的估计百分数； (3) 根据各管段的热负荷，求出各管段流量 ，计算公式如下： G=3600Q/(4.187 (tg-th))=0.86Q/(tg-th) 式中 G——管段的质量流量，kg/h； Q——管段的热负荷，W； tg——系统的设计供水温度, ℃； th——系统的设计回水温度, ℃。
等温降法计算步骤（同程系统）
1. 首先计算通过最远立管Ⅴ的环路。确定出供水干管各个管段、 立管Ⅴ和供水总干管的管径及其压力损失。 2. 用同样的方法,计算通过最近立管Ⅰ的环路，从而确定出立管 Ⅰ、回水干管各管段的管径及压力损失。 3. 求并联环路通过立管Ⅰ和通过立管Ⅴ的环路压力损失不平衡 率，使其不平衡率在+5%以内。 4. 根据水力计算结果，利用图示方法表示出系统的总压力损失 及各立管的供回水节点间的资用压力值。 5. 确定其它立管的管径。要根据各立管的资用压力和立管各管 段的流量选用合适的立管管径。 6. 求各立管的不平衡率。根据立管的资用压力和立管的计算压 力损失，求各立管的不平衡率.不平衡率应在 ±10%以内。
(
)
△P=SG2 • 所以阻力数与管径、流体密度、管道构造（局部阻 力、粗糙度）有关，可以近似认为与流量无关 • △P、S、G三者知道两个，就可计算出另外一个
1
串连和并联管段的阻力数S
各管段流量变化的分析
通导数的概念
a= 1 S
1. 各个并联环路的流量分配比例与各个管段阻力数成 反比。
G1 : G2 : G3 = 1 1 1 : : = a1 : a 2 : a3 S1 S2 S3
热水供暖系统水力计算应从最不利环路开始
1）最不利环路的确定 热水供暖系统的最不利环路是指比 摩阻最小的环路，一般为最远立管环路 2）最不利环路比摩阻的计算与取值 最不利循环环路每米管长的沿程阻力可由下式计算：
比摩阻的选择 • 选择适当的比摩阻Rpj值是一个技术经济问题，
– 如果选用较大的Rpj值，则管径可减小 (当流量一定)，但系 统的压力损失增加，循环水泵的扬程增大，电能消耗增 大，但初投资减小。 – 如果选用较小的Rpj值，则管径可增大，系统的阻力减小， 运行泵费用减小, 但初投资增大。 – 全面考虑Rpj值的选取，最不利环路的比摩阻Rpj，一般取 60～120Pa/m。
2. 当各个管段的阻力数不变时，管道的总流量增加或 者减少多少倍，各并联分支的流量也跟着增加或者 减少多少倍。 3. 上述两点是进行流量调整的基本依据
四、热水管路水力计算的数学模型 1. 节点流量平衡 (质量守恒，基尔霍夫流量定律) 2. 回路压降定律(能量守恒)
五、室内系统水力计算任务和目的
• 已知系统各管段的流量G和循环作用压力△P，确定各管段的 管径D。 • 已知系统各管段的流量G和管径D，确定系统所必须的循环作 用压力△P • 已知系统各管段的管径D和该管段的允许压降△P ，确定该 管段的流量G (1)热水供暖系统的循环作用压力 1) 系统循环水泵的扬程； 2) 自然循环作用压力。 (2)系统作用压力应消耗在克服系统管路阻力并留有一定的储备 压力。
R pj =
α ⋅ ∆P
∑l
式中 △P——最不利循环环路的循环压力，Pa； ∑l——最不利循环环路的总长度，m； α——沿程压力损失约占总压力损失的估计百分数， 一般取α=50%。
(6)供暖系统供水供汽干管的末端，回水干管的始端 d≮20mm。
2
六、并联环路的不平衡率控制与流速限制
(1)对于并联环路，两节点之间的管路阻力应平衡，不平衡率应 符合下列要求： 异程系统 :±15%； 同程系统 :±10%。 (2) 近立管环路限定流速，尽量提高R值， 流速增大，局部构件 产生抽吸作用，或产生旋涡噪声。水流速度不大于： 民用建筑： 1.5 m/s 生产厂房的辅助建筑物：2 m/s 生产厂房：3 m/s
直流三通
直流四通
旁流三通 合流四通 合流三通
分流三通
分流四通
前 视 图
4
第三节 机械循环单管系统水力计算
机械循环热水供暖系统水力计算的要点： 1. 机械循环热水供暖系统与重力循环系统相比，作用半径大。 其室内热水供暖系统的总压力损失一般约为10～20 kPa，对 分户计量水平系统或较大系统可达20～50kPa。 管道内水冷却产生的重力循环作用压力，占机械循环总压 力的比例很小，可忽略不计。 对机械循环双管系统，水在各层散热器冷却所形成的重力 循环作用压力不等，在进行各立管散热器并联环路的水力 计算时，应计算在内，不可忽略。 对机械循环单管系统,如建筑物各部分层数不同时，高度和 各层热负荷分配比不同的立管之间所产生的重力循环作用 压力不相等，在计算各立管之间并联环路的压降不平衡率 时，应将其重力循环作用压力的差额计算在内。
3
9.其它环路 (1) 计算资用压力，并联环路 (2) 计算平均比摩阻 (3) 根据流量，参照平均比摩阻，选择管径，得到实际 比摩阻、流速 (4) 计算实际的沿程阻力和局部阻力以及压力损失 (5) 计算不平衡率，(资用压力-实际压力)/资用压力
一些管道阻力件的计算 阀门的设置位置： 1. 立管的上端和下端都要安装阀门，一般双管系统安 装截止阀，单管系统安装截止阀或者闸阀 2. 单管顺流式系统，散热器支管不安装阀门 双管系统，散热器供水支管安装截止阀 截止阀阻力较大，有一定的调节作用 闸阀阻力较小，只用于关和断
5. 整个热水供暖系统总的计算压力损失，宜增加10％ 的附加值，以此确定系统必须的循环作用压力。 6. 另外，在实际计算时，为了平衡各并联环路的压力 损失，往往需要提高近循环环路分支管段的比摩阻 和流速，但流速过大，会产生噪声。《暖通规范》 规定，最大允许的水流速度不应大于下列数值：
• • • 民用建筑：1.5m/s； 生产厂房的辅助建筑物：2m/s； 生产厂房：3m/s。
同 程 压 力 平 衡 图
第四节 分户采暖系统水力计算
6
α = G s / Gl
在垂直式顺流热水供暖系统中，散热器单侧连接时， α=1.0 ；散热器双侧连接，通常两侧散热器的支管管径 及其长度都相等时，α=0.5。当两侧散热器的支管管径 及其长度不相等时，两侧的散热器进流系数α就不相等 了。
5
作业： 本章习题
二、机械循环同程系统水力计算
同程式系统管路系统图
式中 ΔP——重力循环系统中，水在散热器中冷却所产生的 作用压力，Pa； g——重力加速度，g=9.81m/s2； H——所计算的散热器中心与锅炉中心的高差，m； ρh、ρg——回水和供水密度，kg/m3； ΔＰf——水在循环环路中冷却的附加作用压力，Pa。
最不利环路计算
3. 确定最不利环路各管段的管径 根据G、Rpj ，查附录表格，选择最接近Rpj的管径。查出的 d、R、υ 4．确定各管段的沿程损失 ⊿Py =RL，将每一管段R与L相乘。 5．确定局部阻力损失Z (1)确定局部阻力系数ξ (2)利用附录表格，根据管段流速，可查出动压头⊿Pd 值。 ⊿Pj=⊿Pd×∑ξ。 6. 求各管段的压力损失 ⊿P= ⊿Py +⊿Pj 。