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04《供热工程》第四课 室内供暖系统的水力计算教学教材

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四热水采暖系统的水力计算PPT课件

四热水采暖系统的水力计算PPT课件

第三节 机械循环单管热水采暖系统的水力计算
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；
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小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。
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。
所以全面考虑Rpj值的选取具有一定的经济意义和技术意义， 为了各循环环路易于平衡，最不利环路的比摩阻Rpj，一般取
60～120Pa/m。
第二节 热水采暖系统水力计算的任务和方法
中存在的问题。
目录
1 第1节 管路水力计算的基本原理 2 第2节 热水采暖系统水力计算的任务和方法 3 第3节 机械循环单管热水采暖系统的水力计算
第一节 管路水力计算的基本原理
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。任何 一个热水供暖系统的管路都是由许多串联或并联的 计算管段组成的。
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。
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
Py
l d
2
2
Pa
4.3 机械循环单管3.热1 水机供械暖循系统环管系路统的特水点力计算
(1)与重力循环系统相比，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20~50kPa。

供热工程 热水采暖系统的水力计算PPT课件

供热工程 热水采暖系统的水力计算PPT课件

压差为30kPa。图4-3表示出系统两个支路中的一支路。
散热器内的数字表示散热器的热负荷。楼层高为3m。
第22页/共29页
课题3 机械循环单管热水采暖系统的水力计 算
图4-4例题4-1的管路计算图
第23页/共29页
课题3 机械循环单管热水采暖系统的水力计 算
3.2机械循环同程式热水采暖系统管路的水力计算例题
第16页/共29页
课题2 热水采暖系统水力计算的任务和方法
图4-2 单管顺流式散热器进流系数
第17页/共29页
课题2 热水采暖系统水力计算的任务和方法 • 跨越式热水采暖系统中，由于一部分直接经跨越管流入下层散热器，散热
器的进流系数α取决于散热器支管、立管，跨越管管径的组合情况和立管 中的流量、流速情况，进流系数可查图4-3确定。
目录
1 课题1 管路水力计算的基本原理 2 课题2 热水采暖系统水力计算的任务和方法 3 课题3 机械循环单管热水采暖系统的水力计算
第1页/共29页
课题1 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
Py
l
d
2
R
2
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
Rpj P l
(4-17)
式中 Rpj —不利环路的循环作用压力，Pa； α ——沿程压力损失占总压力损失的估计百分数，查附录
4-7确定α值；
∑ —l—环路的总长度，m。
第13页/共29页
课题2 热水采暖系统水力计算的任务和方法
• (4) 根据Rpj和各管段流量，查附录4-1选出最接近的管 径，确定该管径下管段的实际比摩阻R和实际流速υ。

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

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。

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

确定立管1的管径
立管1与管段3~10并联。同理，资用压力
立管选用最小管径DN15*15。
计算结果，立管1总压力损失为3517pa。
不平衡率24.3%，超过允许值，剩余压头用立管阀门消除。
通过上述计算可以看出：
例题1与例题2的系统热负荷，立管数，热媒参数和供热半径都相同，机械循环系统的作用压力比重力循环系统大地多，系统的管径就细很多。
根据并联环路节点平衡原理（管段15，16与管段1，14为并联管路），通过第二层管段15，16的资用压力为
确定通过立管1第二层散热器环路中各管段的管径
求平均比摩阻
管段15，16的总长度为5，平均比摩阻为
根据同样方法，按15和16管段的流量G及Rpj，确定管段的d，将相应的R,v值列入表中。
根据各管段的热负荷，求接近Rpj的管径。 将查出的d,R,v,G值列入表中。
2
确定长度压力损失
01
将每一管段R与l相乘，列入水力计算表中
02
根据系统图中管路的实际情况，列出各管段局部阻力管件名称。利用附录表，将其阻力系数 记于表中，最后将各管段总局部阻力系数 列入表中。
由于机械循环系统供回水干管的R值选用较大，系统中各立管之间的并联环路压力平衡较难。例题2中，立管1，2，3的不平衡率都超过 ±15% 的允许值。在系统初调节和运行时，只能靠立管上的阀门进行调节，否则例题2的异程式系统必然回出现近热远冷的水平失调。如系统的作用半径较大，同时又采用异程式布置管道，则水平失调现象更难以避免。
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 。
01
Pa/m
02
式中 ——最不利循环环路或分支环路的循环作用压力，Pa； ——最不利循环环路或分支环路的管路总长度，m； ——沿程损失约占总压力损失的估计百分数

供热工程第四篇室内热水供暖系统水力计算课件

供热工程第四篇室内热水供暖系统水力计算课件
建立能效管理制度，对供暖系统进行定期维护和保养，确保系统高 效运行。
政策支持与市场驱动
政府出台相关政策支持绿色供暖技术的发展，同时鼓励企业加大研 发投入，推动可持续发展。
THANK YOU
感谢聆听
供热工程第四篇室内热水供暖 系统水力计算课件
目
CONTENCT
录
• 室内热水供暖系统概述 • 水力计算基本原理 • 室内热水供暖系统水力计算实例 • 常见问题与解决方案 • 发展趋势与展望
01
室内热水供暖系统概述
系统组成与工作原理
系统组成
室内热水供暖系统主要由热源、散热设备、管网和控制系统等部 分组成。
工作原理
通过热水在管网中循环流动，将热量传递给散热设备，再由散热 设备将热量散发到室内，达到供暖的目的。
系统分类与特点
系统分类
根据供热方式的不同，室内热水供暖系统可分为单管系统、双管系统和混合系 统等类型。
系统特点
单管系统简单、造价低，适用于较小面积的住宅；双管系统供热调节灵活，适 用于大面积的住宅和公共建筑；混合系统则结合了单、双管系统的优点，但设 计和施工较为复杂。
定义
水力计算是供热工程中用于确定 热水供暖系统各管段流量、压力 损失等参数的过程，是设计和优 化供暖系统的关键环节。
重要性
准确的水力计算能够确保供暖系 统的正常运行，提高系统的能效 和稳定性，降低运行成本和维护 难度。
水力计算的基本公式与参数
基本公式
水力计算的基本公式包括伯努利方程、连续性方程和能量方 程等，用于描述流体在管道中的运动状态和能量转换关系。
03
室内热水供暖系统水力计算实例
系统模型建立与参数设定
模型简化与假设
为简化计算，假设系统为稳态流动，忽略热损失和 动态效应，将实际供暖系统抽象为数学模型。

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 室内热水供暖系统的水力计算PPT课件


Pa
• 式中 • lzh——管段的折算长度，m。
• 用途 • 当量长度法一般多用在室外热力网路的水力计算上。
第23页/共61页
三、室内热水供暖系统管路水力计算的主要任务和方法 • 1. G, △ Pd
• 按已知系统各管段的流量和系统的循环作用压力(压头)，确定各管段的管径
• 2. G, d △ P
• 第二种情况的水力计算，常用于校核计算。根 据最不利循环环路各管段改变后的流速和已知各 管段的管径，利用水力计算图表，确定该循环环 路各管段的压力损失以及系统必需的循环作用压 力，并检查循环水泵扬程是否满足要求。
• 进行第三种情况的水力计算，就是根据管段的 管径d和允许压降P，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，校核各管段通过的水流 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。
第37页/共61页
散热器的进流系数α
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
Gs / 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。
第40页/共61页
机械循环同程式热水供暖系统管路
• 同程式系统的特点是通过各个并联环路的总长度 都相等。在供暖半径较大（一般超过50m以上）的 室内热水供暖系统中，同程式系统得到较普遍地应 用。现通过下面例题，阐明同程式系统管路水力计 算方法和步骤。

04《供热工程》第四课 室内供暖系统的水力计算


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 ( ρ h − ρ 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
' I1
∆PI1' = 9.81× 3 ( 977.81 − 961.92 ) + 350 = 818Pa
计算步骤：
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。 4．确定长度压力损失 ∆Py = Rl
−8
2
Pa / m
附录4-1
管段的局部损失
∆Pj = ∑ ξ
ρv
2
2
Pa
水流过热水供暖系统管路的附件（如三 通、弯头、阀门等）的局部阻力系数可 查附录4-2。
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 当量局部阻力法”或“当量长 当量局部阻力法 当量长 度法”进行管路的水力计算。 度法
第三节 机械循环单管热水供暖系统管路的水力计算方法和例题
• 与重力循环系统相比，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。

04第四章 热水供暖系统的水力计算


设某一管段的总局部阻力系数为 ，设它的 压力损失相当于流经管段ld米长度的沿程损失， 则：

ld d l
v 2
2
Rld中局部阻力的当量长度，m

水力计算的基本公式可以表示为：
P Rl Pj R l ld Rlzh Pa
v G 3600
2
d
4
2

G 900d 2
m/s
1 2 2 P l G A G d 2 2 4 900 d 2 d
管段的折算局部 阻力系数
zh
P A zh G2

附录表4-4列出了当水的平均温度t=60℃，相应水 的密度为ρ=983.248kg/m3时，各种不同管径的A 值和λ/d 值。 附录表4-5给出了按照上式编制的水力计算表。 供暖系统的不同形式中，摩擦损失与局部损失的 比例分配见附录表4-8。

2、局部损失的计算
Pj
v 2
2
pa
数。 — 管段中总的局部阻力系

水流过管道的附件（如阀门、弯头、三通等） 的局部阻力系数，用实验方法确定，查附录表 4-2。 附录表 4-3 给出了热水供暖系统局部阻力系数 ξ=1时的局部阻力△P。

3、压力损失计算

分别求出系统中各管段的沿程损失和局部损失 后，两者之和就是该管段的总压力损失。

热媒流速与流量的关系
v G 3600
d
4
2

G 900d 2
m/s
G — 管段的水流量， kg / h。
G v 900d 2
R

v 2

室内热水供暖系统的水力计算课件

压力损失的降低方法
通过优化管道设计、选择合适的管材和设备等措施可以降低压力损 失。
水力计算中的热负荷计算
1 2
热负荷的概念
热负荷是指供暖系统在单位时间内需要提供的热 量。
热负荷的计算方法
根据建筑物的热负荷需求、室内温度要求以及室 外气候条件等因素，进行热负荷的计算。
3
热负荷的分布与调节
合理分布热负荷并采取适当的调节措施对于保证 供暖效果和节能减排具有重要意义。
。
可靠性
供暖系统的设计应保证 运行的稳定性和可靠性 ，避免出现故障或停机
。
02
室内热水供暖系统的水力计算基础
水力计算的基本原理
压头损失
压头损失是指水流在管道中流动 时由于克服摩擦阻力而产生的压
力降。
水流速度
水流速度是影响压头损失的重要因 素，随着水流速度的增加，压头损 失会相应增加。
管径大小
管径大小也是影响压头损失的因素 之一，管径越大，压头损失越小。
标准要求，避免出现水力失调的情况。
提高热水供暖系统的热效率
选用高效节能设备
选择高效节能的锅炉、换热器等设备，提高设备 的热效率。
降低热损失
通过加强保温措施、减少管道散热等手段，降低 热损失。
利用余热回收
通过余热回收技术，将排烟余热、冷却水余热等 回收再利用，提高能源利用效率。
THANKS
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热水供暖系统的水力特征
系统循环阻力
热水供暖系统的循环阻力包括沿程阻力和局部阻力。沿程阻力是指水流在管道中流动时由 于摩擦阻力而产生的压力降，局部阻力是指水流通过阀门、弯头等部件时由于局部阻力而 产生的压力降。
系统流量
热水供暖系统的流量是指单位时间内流过管道的水量。流量的大小直接影响供暖效果和能 源消耗。
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管径。 4．确定长度压力损失 Py Rl
2020/5/26
计算步骤：
5．确定局部阻力损失Z
1）确定局部阻力系数
根据系统图中管路的实际情况，列出各管段 局部阻力管件名称，利用附录表4-2查得其阻 力系数 2）利用附录表4-3，根据管段流速v可查得动压 头 P d ，利用式 Pj Pd 可得 P j 值。
P I 'I 1 g H 1 h g P f 8 1 8
(2)确定通过立管Ⅱ底层散热器环路各管P段a 管径d 。
2020/5/26
计算步骤：
通过该双管系统水力计算结果，可以看出，第三 层的管段虽然取用了最小管径(DN15)，但它的不 平衡率大于15％。这说明对于高于三层以上的建 筑物，如采用上供下回式的双管系统，若无良好 的调节装置(如安装散热器温控阀等)，竖向失调 状况难以避免。
2020/5/26
第三节 机械循环单管热水供暖系统管路的水力计算方法和例题
• 与重力循环系统相比，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。
2020/5/26
计算步骤：
6．求各管段的压力损失 PPyPj
7．求环路总压力损失 P y P j 1~14712 P a
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。
2020/5/26
计算步骤：
9．确定通过立管Ⅰ第二层散热器环路中各管段的 管径。
2020/5/26
机械循环单管热水供暖系统管路的水力计算方法和例题
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 。管道内水冷却产生的重力循环作用压力 ，占机械循环总循环压力的比例很小，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。
2020/5/26
2020/5/26
2020/5/26
2020/5/26
2020/5/26
2020/5/26
2020/5/26
2020/5/26
热媒流速与流量的关系
v3600Gd2
G
900d2
m /s
4
2020/5/26
2020/5/26
管段的局部损失
Pj
v2
2
Pa
水流过热水供暖系统管路的附件（如三 通、弯头、阀门等）的局部阻力系数可 查附录4-2。
（1）通过立管I第三层散热器环路的作用压力
P I '3 g H 3 h g P f 1 7 5 3 P a
（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
P 1 '5 , 1 7 , 1 8 P I '3 P I 1 ' P y P j1 , 1 3 , 1 4 9 7 6 P a
（3）管段15、17、18的实际压力损失为459+159.1十119.7 ＝738Pa。
（4）不平衡率x13＝(976-738)／976＝24.4％＞15％ 因17、18管段已选用最小管径，剩余压力只能用第三层散热
器支管上的阀门消除。
2020/5/26
计算步骤：
11．确定通过立管Ⅱ各层环路各管段的管径。 作为异程式双管系统的最不利循环环路是通过最 远立管I底层散热器的环路。对与它并联的其它立 管的管径计算．同样应根据节点压力平衡原理与该 环路进行压力平衡计算确定。 （1）确定通过立管Ⅱ底层散热器环路的作用压力
2020/5/26
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ所谓“当量局部阻力法”或“当量长 度法”进行管路的水力计算。
2020/5/26
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
d
l
v2
2
d
d
l
2020/5/26
当量局部阻力法
2020/5/26
计算步骤：
2020/5/26
计算步骤：
• 1．选择最不利环路 由图4—1可见，最不利环路
是通过立管I的最底层散热器Il(1500W)的环路。这
个
环
路
从
散
热
器
Il
顺
序
地
经
过
管
段
1
、
P
' I1
2
、
3
、
4
、
5
、6，进入锅炉，再经管段7、8、9、10、11 12、
13、14、15、16进入散热器I1。
管路总压力损失为：
P
Rl
Pj
d
l
v2
2
9002
1
2
2
d
l
G
2
A d G 2 AzhG 2 sG 2 P a
A
9002
1
2d4
2
Pa
kg / h 2
2020/5/26
当量长度法
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。
v2
2
Rld
d
ld
v2
2
ld
d
m
P R l P j R l ld R lz h P a
• 2．计算通过最不利环路散热器Il的作用压力
P I1 ' g Hhg P f P a
P I 1 ' 9 . 8 1 3 9 7 7 . 8 1 9 6 1 . 9 2 3 5 0 8 1 8 P a
2020/5/26
计算步骤：
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
(1)计算通过立管I第二层散热器环路的作用压力
P I'2 g H 2 hg P f P a
(2)确定通过立管I第二层散热器环路中各管段的管 径。 1）求平均比摩阻； 2）确定管段的d并找到相应的R、v值。
(3)求通过底层与第二层并联环路的压降不平衡率。
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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：
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第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题
重力循环双管系统通过散热器环路的循 环作用压力的计算公式为：
P z h P P f g H h g P f P a
重力循环异程式双管系统的最不利循环环路是 通过最远立管底层散热器的循环环路，计算应 由此开始。