4室内热水供暖系统的水力计算复习课程

力，确定各管段的管径 2、已知流量和管径，确定系统所必须的循
环作用压力 3、已知管径和作用压力，确定各管段的流
量
2020/6/27
五、一些说明
• 1、最不利环路：允许比摩阻最小的环路 • 2、流速的限制：
民用建筑小于1.2m/s;生产厂房小于3m/s • 3、局部损失的计算位置：应列在流量较
小的管段上。
2020/6/27
Re＜2320时，可按下式计算:
注： 热水供暖系统中很少遇到层流状 态，仅在自然循环热水供暖系统的 个别水流量极小、管径很小的管段 内，才会遇到层流的流动状态。
2020/6/27
• 当Re＞2320时，流动呈紊流状态。在整 个紊流区中，还可以分为三个区域：
• 1、水力光滑管区 摩擦阻力系数值可用 布拉修斯公式计算，即
2020/6/27
2020/6/27
1．在轴测图上，进行管段编号、立管编号并注明各管段 的热负荷和管长。
2．确定最不利环路和最不利环路的平均比摩阻 如果系统入口处作用压力较高，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。对于异程式系统，如果最不利环路各管段比摩 阻定的过大，其他并联环路的阻力损失将难以平衡。 而且设计中还需考虑管路和散热器的承压能力问题。 3．计算最不利环路各管段的管径 4．确定立管Ⅳ的管径 5．确定立管Ⅲ的管径 6．确定立管Ⅱ的管径 7．确定立管I的管径
2020/6/27
• 分析机械循环异程式热水供暖系统的水力计算结果， 可以看出：
• （1）、自然循环系统和机械循环系统虽然系统热负 荷、立管数、热媒参数、供热半径都相同但由于机械 循环系统比摩阻、循环作用压力比自然循环系统大很 多，所以机械循环系统的管径比自然循环系统小很多 。
• （2）、有时机械循环异程式系统的最近立管已选择 了最小管径15mm，可仍无法与最不利环路平衡，仍 有过多的剩余压力，只能在系统初调节和运行时．调 节立管上的阀门解决这个问题。
2020/6/27
二、机械循环热水供暖系统管路的水力计算方
法和例题
• [例题4—2] 确定图4—2机械循环垂直单管顺 流式热水供暖系统管路的管径。热媒参数：供 水温度＝95℃，回水温度＝70℃。系统与外网 连接。在引入口处外网的供回水压差为30Kpa 。图4—2表示出系统两个支路中的一个支路。 散热器内的数字表示散热器的热负荷。楼层高 为3m。
• 局部损失：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
6/27
• ΔP＝ΔPy+ΔPj＝Rl+Δpj
ΔP——计算管段的压力损失 ΔPy——计算管段的沿程损失 ΔPj——计算管段的局部损失
R——每米管长的沿程损失 l——管段长度
2020/6/27
第一节 热水供暖系统管路水力计 算的基本原理
• 一、目的 确定各管段的管径 ✓管段：流量、管径都不变的一段管子 ✓节点：进出口流量之和为0的分支点
2020/6/27
二、热水供暖系统管路水力计算的基本公式
• 沿程损失：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 。
2020/6/27
2、过渡区
• 流动状态从水力光滑管区过渡到粗糙区(阻力平方区)的 一个区域称为过渡区。过渡区的摩擦阻力系数值，可 用洛巴耶夫公式来计算，即
2020/6/27
3.粗糙区 • 在此区域内，摩擦阻力系数值仅取决于管壁的
相对粗糙度。 粗糙管区的摩擦阻力系数值，可用尼古拉兹公 式计算
2020/6/27
• 9．确定通过立管Ⅰ第二层散热器环路中 各管段的管径。
2020/6/27
2020/6/27
• 10．确定通过立管I第三层散热器环路上 各管段的管径
• 11．确定通过立管Ⅱ各层环路各管段的 管径
2020/6/27
2020/6/27
• 通过计算结果可知，第三层管段虽然采 用了最小管径，但它的压降不平衡率仍 大于15％，这说明对于三层以上建筑物 ，如采用上供下回式的双管系统，垂直 失调状况难以避免。
2020/6/27
第二节 计算方法和计算例题
2020/6/27
一 、重力循环双管系统管路水力计算方法
和例题
2020/6/27
[例题4-1] 确定重力循环双管热水供暖系统管路 的管径(见图4—1)。热媒参数：供水温度 =95℃，回水温度＝70℃。锅炉中心距底层散 热器中心距离为3m，层高为3m。 每组散热器的供水支管上有一截止阀。
• 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
2020/6/27
2020/6/27
2020/6/27
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。
2020/6/27
2020/6/27
四、水力计算的主要任务
• △p=f(G,d) 1、已知各管段的流量和系统的循环作用压
l
2020/6/27
(2)求各管段的流量 （3）根据平均比摩阻、流量查管径
2020/6/27
• 4．确定沿程损失 • 5．确定局部阻力损失 • 6．求各管段的压力损失 • 7．求环路总压力损失
2020/6/27
• 8．计算富裕压力值。
考虑到施工的具体情况，可能增加一些在设计中未计入的压力 损失，因此要求留有10％的富裕度
2020/6/27
• 这说明机械循环异程式系统单纯用调整管径的办法平 衡阻力非常困难。容易出现近热远冷的水平失调问题 ，所以系统作用半径较大时可考虑采用同程式系统。
2020/6/27
2020/6/27
• 1．选择最不利环路
• 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。
• 2．计算通过最不利环路散热器的作用压力
2020/6/27
• 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
R
pj
p
对于管径等于或大于40mm的管子，用希弗林松 推荐的、更为简单的计算公式也可得出很接近的
数值：
2020/6/27
室内热水供暖系统的水流量G，通常以kg ／h表示。热媒流速与流量的关系式
2020/6/27
2020/6/27
管段的局部损失，可按下式计算：
2020/6/27
三、当量局部阻力法和当量长度法