空調(diào)水系統(tǒng)水力計(jì)算的基本原理

1、 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理本講主要內(nèi)容水力計(jì)算基本公式水力計(jì)算基本公式當(dāng)量局部阻力法和當(dāng)量長(zhǎng)度法當(dāng)量局部阻力法和當(dāng)量長(zhǎng)度法塑料管材的水力計(jì)算塑料管材的水力計(jì)算 水力計(jì)算的任務(wù)和方法水力計(jì)算的任務(wù)和方法 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理一、水力計(jì)算基本公式 設(shè)計(jì)熱水供暖系統(tǒng)，為了使系統(tǒng)中各管段的水流量符合設(shè)計(jì)要求，以保證流進(jìn)各散熱器的水流量符合要求，就要進(jìn)行管路的水力計(jì)算。 當(dāng)流體沿管道流動(dòng)時(shí)，由于流體分子間及其與管壁間的摩擦，就要損失能量；而當(dāng)流體流過(guò)管道的一些附件(如閥門(mén)、彎頭、三通、散熱器等)時(shí)，由于流動(dòng)方向或速度的改變，產(chǎn)生局部旋渦和撞擊，

2、也要損失能量。前者稱(chēng)為沿程損失，后者稱(chēng)為局部損失。 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理 熱水供暖系統(tǒng)中計(jì)算管段的壓力損失，可用下式表示： PPy+PiRl+Pi Pa 式中 P計(jì)算管段的壓力損失，Pa；Py計(jì)算管段的沿程損失，Pa；Pi計(jì)算管段的局部損失，Pa； R每米管長(zhǎng)的沿程損失，Pa m； l管段長(zhǎng)度，m。 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理1、沿程損失、沿程損失 在管路的水力計(jì)算中，通常把管路中水流量和管徑都沒(méi)有改變的一段管子稱(chēng)為一個(gè)計(jì)算管段。 任何一個(gè)熱水供暖系統(tǒng)的管路都是由許多串聯(lián)或并聯(lián)的計(jì)算管段組成的。 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)

3、水力計(jì)算原理 每米管長(zhǎng)的沿程損失(比摩阻)，可用流體力學(xué)的達(dá)西維斯巴赫公式進(jìn)行計(jì)算。2dR2 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理 熱媒在管內(nèi)流動(dòng)的摩擦阻力系數(shù)值取決于管內(nèi)熱媒的流動(dòng)狀態(tài)和管壁的粗糙程度，即： Re,fvdRedK 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理摩擦阻力系數(shù)值是用實(shí)驗(yàn)的方法確定的。 層流流動(dòng)（Re）當(dāng)Re2320時(shí)，流動(dòng)為層流狀態(tài)。 光滑區(qū)（4000至100000）布拉修斯公式紊流過(guò)渡區(qū)流動(dòng)(Re, ) 過(guò)渡區(qū)的摩擦阻力系數(shù)值，可用洛巴耶夫公式來(lái)計(jì)算，即 Re642KdlgRe42. 10.250.3164Re 供供 熱熱 工工 程程第十三

4、講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理粗糙管區(qū)（阻力平方區(qū)）( ) 粗糙管區(qū)的摩擦阻力系數(shù)值，可用尼古拉茲公式計(jì)算:2Kd2lg14. 11 對(duì)于管徑等于或大于40mm的管子，用希弗林松推薦的、更為簡(jiǎn)單的計(jì)算公式也可得出很接近的數(shù)值：25. 0dK11. 0 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理 管壁的當(dāng)量絕對(duì)粗糙度K值與管子的使用情況（流體對(duì)管壁腐蝕和沉積水垢等狀況）和管子的使用時(shí)間等因素有關(guān)。 對(duì)于熱水供暖系統(tǒng)，根據(jù)運(yùn)行實(shí)踐積累的資料，推薦采用下列數(shù)值：對(duì)室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)管路 K=0.2mm對(duì)室外熱水管網(wǎng) K=0.5mm 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理 根據(jù)過(guò)渡區(qū)范

5、圍的判別式和推薦使用的當(dāng)量絕對(duì)粗糙度K值 ,列出下表： 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理 室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的水流量G，通常以kgh表示。熱媒流速與流量的關(guān)系式為：22d900G4d3600G將上式代入達(dá)西公式可得到更方便的計(jì)算公式：52810625. 0dGR 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理 在給定某一水溫和流動(dòng)狀態(tài)下，上式 的和 值是已知值，管路水力計(jì)算基本公式可以表示為 的函數(shù)式。只要已知R、G、d中任意兩數(shù)，就可確定第三個(gè)數(shù)值。 GdfR, 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理一、熱水管路的阻抗 阻抗概念：阻抗概念：根據(jù) 管段的阻

6、抗s表示當(dāng)管段通過(guò)1kg/h水量（單位流量）時(shí)的壓力損失值。 許多管段組成的熱水管路的阻抗，稱(chēng)為熱水管路的總阻抗S。 室外熱水網(wǎng)絡(luò)或室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)都是由許多串聯(lián)和并聯(lián)管段組成的。系統(tǒng)中各管段的壓力損失和流量分配，取決于各管段的連接方法及各管段的阻抗S值。2sGp 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理1、串聯(lián)管路的總阻抗類(lèi)似串聯(lián)電壓，串聯(lián)管段的總壓降為：321pppp2sGp 把 帶入上式得出：321sssSch 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理chS 串聯(lián)管段管路的總阻力數(shù)， Pa/（kg/h）2 上式表明：在串聯(lián)管路中，管路的總阻抗為各串聯(lián)管段阻力數(shù)之和

7、。 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理2、并聯(lián)管路的總阻抗類(lèi)似并聯(lián)電壓，并聯(lián)管路的總流量為各并聯(lián)管段流量之和。321GGGG 把 帶入上式得出：2sGp 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理設(shè) a= = ，得出s1pG321aaaab 并聯(lián)管段的總通導(dǎo)數(shù)，（kg/h）/Pa1/2ba233222211GsGsGsp由 得11s21s31s G1: G2: G3=：321aaa： 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理 由上式可見(jiàn)，在并聯(lián)管路上，各分支管段的流量分配與其通導(dǎo)數(shù)成正比。 各支管段的阻力狀況（阻抗s）不變時(shí)，管路的總流量在各分支管段上的

8、流量分配率不變。管路的總流量增加或減小多少倍，并聯(lián)環(huán)路分支管段也相應(yīng)增加或減少多少倍。 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理2、局部損失、局部損失管段的局部損失，可按下式計(jì)算：2P2j水流過(guò)熱水供暖系統(tǒng)管路的附件的局部阻力系數(shù)值 ，可查。 ，叫動(dòng)壓頭。2P2d 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理3、總壓損失、總壓損失總損失為各管段沿程損失和局部損失之和，即22Rlpppjy 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理二、當(dāng)量局部阻力法和當(dāng)量長(zhǎng)度法 在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，也有采用所謂“當(dāng)量局部阻力法”或“當(dāng)量長(zhǎng)度法”進(jìn)行管路的水力計(jì)算。 供供

9、 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理 當(dāng)量局部阻力法的基本原理是將管段的沿程損失轉(zhuǎn)變?yōu)榫植繐p失來(lái)計(jì)算。設(shè)管段的沿程損失相當(dāng)于某一局部損失 ，則1、當(dāng)量局部阻力法、當(dāng)量局部阻力法2ld2P22djjP 計(jì)算管段的總壓可寫(xiě)為： 222222d22dzhjyppp 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理 若已知管段的水流量G時(shí)，該管段的總壓力損失可改寫(xiě)為：224222290012GAGdpzhzhzh按式 編制的水力計(jì)算表。2GApzh 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理 在工程設(shè)計(jì)中，對(duì)常用的垂直單管順流式系統(tǒng)，由于整根立管與干管、支管以及支管與散熱器的

10、連接方式，在施工規(guī)范中都規(guī)定了標(biāo)準(zhǔn)的連接圖式； 因此，為了簡(jiǎn)化立管的水力計(jì)算，也可以將由許多管段組成的立管視為一根管段，根據(jù)不同情況，給出整根立管的值。 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理2、當(dāng)量長(zhǎng)度法、當(dāng)量長(zhǎng)度法 當(dāng)量長(zhǎng)度法的基本原理是將管段的局部損失折合為管段的沿程損失來(lái)計(jì)算。如某一管段的總局部阻力系數(shù)為 ，設(shè)它的壓力損失相當(dāng)于流經(jīng)管段ld米長(zhǎng)度的沿程損失，則2ldRl22dd2dlR 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理水力計(jì)算基本公式，可表示為：zhdjRl)ll (RPRlP式中 lzh管段的折算長(zhǎng)度，m。當(dāng)量長(zhǎng)度法一般多用在室外熱力網(wǎng)路的水力計(jì)算上

11、。 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理三、塑料管材的水力計(jì)算 分戶(hù)計(jì)量熱水供暖系統(tǒng)常用塑料管材， 值的計(jì)算公式是由實(shí)驗(yàn)得出的，再求出R值編制成表，計(jì)算時(shí)可查表。 表中的數(shù)值是水溫為10時(shí)的，當(dāng)水溫升高時(shí)，對(duì)其要進(jìn)行修正，可按下式修正： R=ROa式中 R熱媒在計(jì)算溫度和流量下的比摩阻，Pa/m； RO實(shí)驗(yàn)條件下的的數(shù)據(jù)，Pa/m； 比摩阻的水溫修正系數(shù)a。 地暖系統(tǒng)要注意。 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理輻射供暖系統(tǒng)，由于輻射管比較長(zhǎng)，阻力大，水溫較低，阻力的水溫修正系數(shù)不必考慮。 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理1、水力計(jì)算的任務(wù)：

12、按已知系統(tǒng)各管段的流量和循環(huán)作用壓力，確定各管段的管徑。常用于工程設(shè)計(jì)。按已知系統(tǒng)各管段的流量和管徑，確定系統(tǒng)所需的循環(huán)作用壓力，常用于校核計(jì)算。按已知系統(tǒng)各管段的管徑和該管段的允許壓力降，確定該管段的水流量。校核計(jì)算，不等溫降。四、水力計(jì)算的任務(wù)和方法 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理第二種情況的水力計(jì)算，常用于校核計(jì)算。根據(jù)最不利循環(huán)環(huán)路各管段改變后的流量和已知各管段的管徑，利用水力計(jì)算圖表，確定該循環(huán)環(huán)路個(gè)管段的壓力損失以及系統(tǒng)必需的循環(huán)作用壓力，并檢查循環(huán)水泵的揚(yáng)程是否滿(mǎn)足要求。第三種情況下的水力計(jì)算，是根據(jù)管段的管徑d和該管段的允許壓力降，來(lái)確定通過(guò)該管段的流量。對(duì)已有的熱水供暖系統(tǒng)，在管段已知作用壓頭下，校核各管段通過(guò)的水流量的能力，以及熱水供暖系統(tǒng)采用的所謂“不等溫降”水力計(jì)算方法，就是按此方法進(jìn)行計(jì)算的。 供供 熱熱 工工 程程第十三講 水暖系統(tǒng)水力計(jì)算原理2、等溫降水力計(jì)算的方法 平均比摩阻Rpj法 法推薦的平均比摩阻Rpj法（60120Pa/m ）經(jīng)濟(jì) 供供 熱熱