第9章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖

1、熱水網(wǎng)路水力計算與水壓圖熱水網(wǎng)路水力計算與水壓圖 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 熱水網(wǎng)路水力計算的主要任務(wù)是： 1.按已知的熱媒流量和壓力損失，確定管道的直徑； 2.按已知熱媒流量和管道直徑，計算管道的壓力損失； 3.按已知管道直徑和允許壓力損失，計算或校核管道中 的流量。 根據(jù)熱水網(wǎng)路水力計算成果，不僅能確定網(wǎng)路各管段的 管徑，而且還可確定網(wǎng)路循環(huán)水泵的流量和揚程。 第一節(jié) 熱水網(wǎng)路水力計算的基本公式 2 2 5 6.25 10 t G R d /Pa m （9-1） 式中 R 每米管長沿程損失（比摩阻）， /Pa m； 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 熱水網(wǎng)路的水流量通常以噸/小

2、時（t/h）表示。表達每米管 長的沿程損失（比摩阻）R、管徑d和水流量G的關(guān)系式，可改 寫為 管段的水流量， 水的密度， 。 t G/ t h； d管子的內(nèi)直徑， ， m； 管道內(nèi)壁的摩擦阻力系數(shù)； 3 /kg m 2 30.25 5.25 6.88 10 t G RK d /Pa m （9-2） 0.04760.381 0.19 0.387 () t KG d R m （9-3） 0.52.625 0.125 () 12.06 t Rd G K / t h（9-4） 其中 0.5K mm。 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 當計算時可采用附錄9-1，若條件不同時，則有： （1） 值不同的修

3、正K 0.25 sh shbibi bi K RRmR K /Pa m（9-5） （2） 不同的修正（ Gconst） bi shbi sh vv （9-6） bi shbi sh RR （9-7） 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 ,此時： （9-8） （3） Gconst, R const 0.19 bi shbi sh dd 當量長度 d l 1.25 0.25 9.1 d dd l K m （9-9） 當 K值不同時， d l的修正。 0.25 . bi sh dbi dbi d sh K lll K m （9-10） 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 此時， 可按管道實際長度 (

4、) dzh PR llRl Pa （9-11） 在進行估算時，局部阻力的當量長度 d l l的百分數(shù)來計算。 dj la lm （9-12） 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 第二節(jié)第二節(jié) 熱水網(wǎng)絡(luò)水力計算方法和例題熱水網(wǎng)絡(luò)水力計算方法和例題 熱水網(wǎng)絡(luò)水力計算所需資料： 1.網(wǎng)路的平面布置圖（平面圖上應(yīng)標明管道所有的附 件和配件）； 2.熱用戶熱負荷的大??； 3.熱源的位置以及熱媒的計算溫度。 熱水網(wǎng)路的水力計算方法及步驟： 1、確定熱水網(wǎng)路中各個管段的計算流量 管段的計算流量就是該管段所負擔的各個用戶的計算 流量之和，以此計算流量確定管段的管徑和壓力損失。 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓

5、圖 1)對只有供暖熱負荷的熱水供暖系統(tǒng)，用戶的計算流量可用下式 確定： （9-13） 2)對具有多種熱源用戶的并聯(lián)閉式熱水供熱系統(tǒng)，采用按供暖熱 負荷進行集中質(zhì)調(diào)節(jié)時，網(wǎng)路計算管道的設(shè)計流量應(yīng)按下式計算： (9-14) 1212 ()() nn n QQ GA c t/h 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 1212.12. () ntr shntr tr QQQ GGGGA 2、確定熱水網(wǎng)路的主干線及其沿程比摩阻 熱水網(wǎng)路水力計算是從主干線開始計算。網(wǎng)路中平均 比摩阻最小的一條管線稱為主干線。在一般情況下，熱水 網(wǎng)路各用戶要求預(yù)留的作用壓差是基本相等的，所以通常 從熱源到最遠用戶的管線是主干

6、線。在一般情況下，熱水 網(wǎng)路主干線的設(shè)計平均比摩阻可取3070Pa/m。 3、根據(jù)網(wǎng)路主干線各段的計算流量和初步選用的平均比 摩阻R值，利用附錄9-1的水力計算表，確定主干線各管段 的標準管徑和相應(yīng)的實際比摩阻。 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 4、根據(jù)選用的標準管徑和管段中局部阻力的形式，查附 錄9-2，確定各管段局部阻力的當量長度的總和，以及 管段的折算長度。 5、根據(jù)管段的折算長度以及由附錄9-1查到的比摩阻， 利用式（9-11），計算主干線各管段的總壓降。 6、進行熱水網(wǎng)路支干線、支線等水力計算。 第三節(jié)第三節(jié) 水壓圖的基本概念水壓圖的基本概念 水力計算只能確定熱水 管道中各管段的

7、壓力損失 （壓差）值，但不能確定 熱水管道上各點的壓力 （壓頭）值。通過繪制水 壓圖的方法，可以清晰地 表示出熱水管路中各點的 壓力?？偹^線與測壓管 水頭線：圖9-3 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 在利用水壓圖分析熱水供熱系統(tǒng)中管路的水力工況時，在利用水壓圖分析熱水供熱系統(tǒng)中管路的水力工況時， 應(yīng)注意以下幾點：應(yīng)注意以下幾點： 1.利用水壓曲線，可以確定管道中任何一點的壓力（壓 頭）值。管道中任意點的壓頭就是等于該點測壓管水頭 高度和該點所處的位置標高之間的高差（mH2O）。如1 點的水頭就等于 mH2O。 2.利用水壓曲線，可表示出各管段的壓力損失值。由于 熱水網(wǎng)路管道中各處的流速差

8、別不大，因而可以認為： 管道中任意兩點的測壓管水頭高度之差就等于水流過該 兩點之間的管道壓力損失值。 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 3.根據(jù)水壓曲線的坡度，可以確定管段的單位管長的平 均壓降的大小。水壓曲線越陡，管段的單位管長的平 均壓降就越大。 4.由于熱水管路系統(tǒng)是一個水力連通器，因此，只 要已知或固定管路上任意一點的壓力，則管路中其它 各點的壓力也就已知或固定了。 從圖分析可見，當膨脹水箱的安裝高度超過用戶系統(tǒng) 的充水高度，而膨脹水箱的膨脹管又連接在靠近循環(huán)水泵 進口側(cè)時，就可以保證整個系統(tǒng)，無論在運行或停運時， 各點的壓力都超過大氣壓力。這樣系統(tǒng)中不會出現(xiàn)負壓， 以致引起熱水汽化

9、或吸入空氣等，從而保證系統(tǒng)可靠地運 行。 在機械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)中，膨脹水箱不僅起著容納 系統(tǒng)水膨脹體積之用，還起著對系統(tǒng)定壓作用。 注意：熱水供熱系統(tǒng)水壓曲線的位置，取決于定壓裝置對 系統(tǒng)施加壓力的大小和定壓點的位置。采用膨脹水箱定壓 的系統(tǒng)各點壓力，取決于膨脹水箱安裝高度和膨脹管與系 統(tǒng)的連接位置。 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 如供暖系統(tǒng)水平供水干管過長，阻力損失較大，則 有可能在干管上出現(xiàn)負壓。 在機械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)中，應(yīng)將膨脹水箱的膨脹 管連接在循環(huán)水泵吸入口側(cè)的回水干管上。 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 第四節(jié)第四節(jié) 熱水網(wǎng)路的水壓圖熱水網(wǎng)路的水壓圖 通過繪制熱水網(wǎng)路

10、的水壓圖，用以全面地反映熱網(wǎng)和 個熱用戶的壓力狀況，并確保使它實現(xiàn)的技術(shù)措施。水壓 圖是熱水網(wǎng)路設(shè)計和運行的重要工具。 一、熱水網(wǎng)路壓力狀況的基本技術(shù)要求 1、在與熱水網(wǎng)路直接連接的用戶系統(tǒng)內(nèi)，壓力不應(yīng)超過 該用戶系統(tǒng)用熱設(shè)備及其管道構(gòu)件的承壓能力。 2、在高溫水網(wǎng)路和用戶系統(tǒng)內(nèi)，水溫超過100的地點， 熱媒壓力應(yīng)不低于該水溫下的汽化壓力（下限要求）。 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 從運行安全角度考慮，熱網(wǎng)規(guī)范規(guī)定，除上述要求 外還應(yīng)留有30-50kPa的富裕壓力。 3、與熱水網(wǎng)路直接連接的用戶系統(tǒng)，無論在網(wǎng)路循環(huán) 水泵運轉(zhuǎn)或停止工作時，其用戶系統(tǒng)會水管出口處壓力， 必須高于用戶系統(tǒng)地充

11、水高度，以防止系統(tǒng)倒空吸入空 氣，破壞正常運行和腐蝕管道（下限要求）。 4、網(wǎng)路回水管內(nèi)任何一點的壓力，都應(yīng)比大氣壓力至 少高出5mH2O, 一面吸入空氣（下限要求）。 5、在熱水網(wǎng)路的熱力站或用戶引入口處，供、回水管 的資用壓差，應(yīng)滿足熱力站或用戶所需的作用壓頭（供 回水壓差要求）。 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 二、繪制熱水網(wǎng)路水壓圖的步驟和方法二、繪制熱水網(wǎng)路水壓圖的步驟和方法 1、以往路循環(huán)水泵的中心線的高度（或其他方便的高度） 為基準面， 在縱坐標上按一定比例尺作出標高的刻度（如 圖9-6上的o-y）。沿基準面在橫坐標上按一定比例的比例 尺作出距離的刻度（如圖9-6上的o-x）

12、。 按照網(wǎng)路上的各點和各用戶從熱源出口起沿管路計算的 距離，在o-x軸上相應(yīng)點標出網(wǎng)路相對于基準面的標高和房 屋高度。各點網(wǎng)路高度的連接線就是圖9-6上帶有陰影的線， 表示沿管線的縱剖面。 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 2、選定靜水壓曲線的位置。靜水壓曲線是網(wǎng)路循環(huán)水泵 停止工作時，網(wǎng)路上各點的測壓水頭的連接線。它是 一條水平的直線。靜水壓曲線的高度必須滿足下列條 件。 1）與熱水網(wǎng)路直接連接的供暖用戶系統(tǒng)內(nèi)，底層散熱 器所承受的靜水壓力應(yīng)不超過散熱器的承壓能力。 2）熱水網(wǎng)路及與它直接連接的用戶系統(tǒng)內(nèi)，不出現(xiàn)汽 化或倒空（下限要求）。 3、選定回水管的動水壓曲線的位置。在網(wǎng)路循環(huán)水泵運

13、 轉(zhuǎn)時，網(wǎng)路回水管各點的測壓管水頭的連接線，稱為回水 管動水壓曲線。 回水管的動壓線的位置，應(yīng)滿足下列要求。 1）回水管動水壓曲線應(yīng)保證所有直接連接的用戶系統(tǒng)不 倒空和網(wǎng)路上任何一點的壓力不應(yīng)低于5mH2O的要求。 2）控制回水管動壓曲線最高位置的要求。 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 4、選定供水管動水壓曲線的位置。在網(wǎng)路循環(huán)水泵運 轉(zhuǎn)時，網(wǎng)路供水管各點的測壓管水頭的連接線，稱為 供水管動水壓曲線。同理，供水管動水壓曲線沿著水 流方向逐漸下降，它在每米管長上降低的高度反映了 供水管的比壓降值。 供水管的動壓線的位置，應(yīng)滿足下列要求。 1）網(wǎng)路供水干管以及與網(wǎng)路直接連接的用戶系統(tǒng)的 供水水

14、管中，任何一點都不應(yīng)出現(xiàn)汽化。 2）在網(wǎng)路上任何一處用戶引入口或熱力站的供、回 水管之間的資用壓差，應(yīng)滿足用戶引入口或熱力站所 要求的循環(huán)壓力。 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 四、循環(huán)水泵性能參數(shù)的確定四、循環(huán)水泵性能參數(shù)的確定 網(wǎng)路循環(huán)水泵是驅(qū)動熱水在熱水供熱系統(tǒng)中循環(huán)流動的機械 設(shè)備。在完成熱水系統(tǒng)管網(wǎng)的水力計算后，便可以確定網(wǎng)路循環(huán) 水泵的流量和揚程。 網(wǎng)路循環(huán)水泵流量的確定。對具有多種熱用戶的閉式熱水系 統(tǒng)，原則上應(yīng)首先繪制供水綜合調(diào)節(jié)曲線，將各種熱負荷的網(wǎng)路 總水流量曲線相疊加，得出相應(yīng)某一室外溫度tw下的網(wǎng)路最大設(shè) 計流量值，作為選擇的依據(jù)。 循環(huán)水泵的揚程，應(yīng)不小于設(shè)計流量

15、條件下熱源、熱網(wǎng)和最 不利用戶環(huán)路的壓力損失之和。 H=Hr+Hw +Hy Pa (或mH2O) （919） 設(shè)計參考數(shù)據(jù)：設(shè)計參考數(shù)據(jù)： l對于網(wǎng)路直接連接的供暖系統(tǒng)，約為（12）mH2O； l對于網(wǎng)路直接連接的暖風機供暖系統(tǒng)或大型的散熱器供 暖系統(tǒng)，約為（35）mH2O； l對于采用水噴射器的供暖系統(tǒng)，約為（812）mH2O； l對于水水換熱器間接連接的用戶系統(tǒng)，約為（1015） mH2O。 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 選擇循環(huán)水泵時，應(yīng)注意：選擇循環(huán)水泵時，應(yīng)注意： 1、循環(huán)水泵的流量揚程特性曲線（GH線），在水泵工作點附近 應(yīng)比較平緩，以便當網(wǎng)路水力工況發(fā)生變化時，循環(huán)水泵的揚

16、程變化 較小。一般單級水泵特性曲線比較平緩，以選用單級水泵作為循環(huán)水 泵。 2、循環(huán)水泵的承壓、耐溫能力應(yīng)與熱網(wǎng)的設(shè)計參數(shù)相適應(yīng)。循環(huán)水泵 多安裝在熱網(wǎng)回水管上。循環(huán)水泵允許的工作溫度，一般不應(yīng)低于 80。 3、循環(huán)水泵的工作點應(yīng)在水泵高效工作范圍內(nèi)。 4、循環(huán)水泵臺數(shù)的確定，與熱水供熱系統(tǒng)所采用的供熱調(diào)節(jié)方式有關(guān)。 循環(huán)水泵的臺數(shù)不得少于兩臺，其中一臺備用。 5、當多臺水泵并聯(lián)運行時，應(yīng)繪制水泵和熱網(wǎng)水利特性曲線，確定其 工作點，進形水泵選擇。 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 第五節(jié) 補給水泵定壓方式 為使熱網(wǎng)按水壓圖給定的壓力狀況運行，要靠所采用 的定壓方式，定壓點的位置和控制好定壓點

17、說要求的 壓力。 補給水泵定壓的三種主要形式 1、補給水泵連續(xù)補水定壓方式； 2、補給水泵間歇補水定壓方式； 3、補給水泵補水定壓點設(shè)在旁通管處的定壓方式。 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 第六節(jié)第六節(jié) 其它定壓方式（氮氣罐、空氣囊定其它定壓方式（氮氣罐、空氣囊定 壓；蒸汽定壓）壓；蒸汽定壓） l氣體定壓主要分氮氣、空氣和蒸汽定壓 。 1.氮氣定壓 恒壓式氮氣定壓系統(tǒng), 工作原理如下:熱水膨脹時,從恒 壓膨脹罐所排出的氮氣進入低壓氮氣貯氣罐中,再由壓 縮機壓入高壓氮氣罐。在熱水收縮時, 氮氣供給控制 閥開啟,由高壓氮氣貯氣罐向恒壓膨脹罐送入氮氣, 氮 氣

18、不足時由氮氣瓶供給.這樣可使恒壓膨脹罐內(nèi)的壓力 始終保持一致。 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 變壓式氮氣定壓系統(tǒng), 工作原理如下:水受熱膨脹時,罐 內(nèi)氮氣被壓縮,管路的壓力增加.水收縮時,罐內(nèi)壓力降 低,使氮氣量保持一定而允許罐內(nèi)壓力變化.壓力變動 雖是允許的,但罐內(nèi)壓力始終不能低于高溫水的飽和壓 力。 氮氣定壓的熱水系統(tǒng)運行安全可靠,能夠較好地防止系 統(tǒng)出現(xiàn)汽化及水擊現(xiàn)象,但需消耗氮氣,設(shè)備較復(fù)雜,設(shè) 計計算工作量較大。因此,這種定壓方式多用在供水溫 度較高的供熱系統(tǒng)中。 第九章 熱水網(wǎng)路的水力計算和水壓圖 2.空氣定壓方式 這種定壓方式與氮氣定壓方式相同,但采用空氣時,若壓 力高,則會大量溶解空氣中的氧氣而使管道或定壓罐的 內(nèi)壁受到腐蝕,所以空氣定壓方式不宜用在高溫水系統(tǒng) 上。如果采用,必須調(diào)節(jié)循環(huán)水的pH值或盡可能減少空 氣供給量。 3.蒸汽定壓方式 定壓膨脹罐上部設(shè)有蒸汽室,貯