第4章 供熱管網(wǎng)的水力計算

第4章供熱管網(wǎng)的水力計算14.1熱水管網(wǎng)水力計算熱水供熱管網(wǎng)水力計算的主要任務(wù)是：1）按已知的熱媒流量和允許壓力降，確定管道的直徑；2）按已知的熱媒流量和管道直徑，計算管道的壓力損失；3）按已知的管道直徑和允許壓力損失，計算或校核管道中的流量；4）根據(jù)管網(wǎng)水力計算結(jié)果，確定管網(wǎng)循環(huán)水泵的流量和揚程。24.1.1熱水管網(wǎng)水力計算公式4.1.1.1熱水管網(wǎng)的沿程損失d≥40mm水力計算表見附錄4-1。修正：K值修正系數(shù)m和β值

K(mm)0.10.20.51.0m0.6690.7951.001.189β1.4951.261.000.8434.1.1熱水管網(wǎng)水力計算公式4.1.1.2熱水管網(wǎng)局部損失局部損失的當量長度ιd修正：估算：ld=αj·l

熱網(wǎng)允許比壓降概算時管線當量長度占直管線長度的百分數(shù)αj值

熱介質(zhì)管道補償器型式套管及波形補償器光滑的方形補償器焊接的方形補償器蒸汽熱水、凝結(jié)水0.3~0.40.2~0.30.5~0.60.3~0.40.7~0.80.5~0.744.1.1熱水管網(wǎng)水力計算公式熱水網(wǎng)路DN≤100mm時，αj值可取0.15；當管徑在DN125mm~DN200mm之間時，αj=0.25~0.3；DN＞200mm時按上表內(nèi)數(shù)值選用。

熱網(wǎng)資用比摩阻估算式為：54.1.2室外熱水管網(wǎng)水力計算的方法4.1.2.1熱水網(wǎng)路水力計算的方法及步驟（1）確定熱水網(wǎng)路中各管段的計算流量只有供暖熱負荷的熱水供熱系統(tǒng)：

采用不同單位計算的系數(shù)采用的計算單位—GJ/h=109J/hc—kJ/(kg·℃)—MW=106Wc—kJ/(kg·℃)A238.886064.1.2室外熱水管網(wǎng)水力計算的方法具有多種熱用戶的并聯(lián)閉式熱水供熱系統(tǒng)：74.1.2室外熱水管網(wǎng)水力計算的方法（2）確定熱水網(wǎng)路的主干線及其沿程比摩阻管網(wǎng)中平均比摩阻最小的一條管線

經(jīng)濟比磨阻：可取40~80Pa/m

（3）根據(jù)網(wǎng)路主干線各管段的計算流量和初步選用的平均比摩阻Rm值，利用附錄4-1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。室外熱水網(wǎng)路的限定流速

公稱直徑mm152025324050100200以上限定流速(m/s)0.60.81.01.31.52.02.32.50~3.0084.1.2室外熱水管網(wǎng)水力計算的方法（4）根據(jù)選用的標準管徑和管段中局部阻力形式，由附錄4-2查出各管段局部阻力的當量長度ιd，并求出各管段的折算長度ιzh。（5）根據(jù)管段的折算長度ιzh和實際的比摩阻，計算出各管段的壓力損失及主干線總壓降。（6）主干線水力計算完成后，進行熱水網(wǎng)路支干線、支線的水力計算。DN≥400mm，流速不應(yīng)大于3.5m/s；DN＜400mm，Rm不應(yīng)大于300Pa/m94.1.2室外熱水管網(wǎng)水力計算的方法節(jié)流孔板：104.1.2室外熱水管網(wǎng)水力計算的方法【例題4-1】某工廠廠區(qū)熱水供熱系統(tǒng)，其網(wǎng)路平面布置圖（各管段的長度、閥門及方形補償器的布置）如圖4-3所示。網(wǎng)路設(shè)計供水溫度=130℃，設(shè)計回水溫度=70℃。用戶E、F、D的設(shè)計熱負荷分別為3.518GJ/h、2.513GJ/h和5.025GJ/h。熱用戶內(nèi)部的阻力損失為ΔPn=5×104Pa。試進行該熱水網(wǎng)路的水力計算。114.2管網(wǎng)系統(tǒng)壓力分布4.2.1管流能量方程及壓頭表達式4.2.2管網(wǎng)的壓力分布圖總水壓線與測壓管水頭線124.2.2管網(wǎng)的壓力分布圖利用水壓圖分析熱水供熱（暖）系統(tǒng)中管路的水力工況時，以下幾方面是很重要的：（1）利用水壓曲線，可以確定管道中任何一點的壓力（壓頭）值。（2）利用水壓曲線，可表示出各段的壓力損失值。（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?。?）由于熱水管路系統(tǒng)是一個水力連通器，13室內(nèi)熱水供暖管網(wǎng)的水壓圖14154.2.3水壓圖在熱水管網(wǎng)設(shè)計中的重要作用4.2.3.1熱水網(wǎng)路壓力狀況的基本技術(shù)要求1）與熱水網(wǎng)路直接連接的各用戶系統(tǒng)內(nèi)的壓力，都不得超過該用戶系統(tǒng)用熱設(shè)備及其管道構(gòu)件的承壓能力（2）為保證高溫水網(wǎng)路和用戶系統(tǒng)內(nèi)不發(fā)生汽化現(xiàn)象，在水溫超過100℃的地點，熱媒壓力應(yīng)不低于該水溫下的汽化壓力（3）為了保證用戶系統(tǒng)不發(fā)生倒空現(xiàn)象，破壞供熱系統(tǒng)正常運行和腐蝕管道（4）為保證循環(huán)水泵不發(fā)生汽蝕現(xiàn)象，一般循環(huán)水泵吸入口側(cè)的壓力不低于3~5mH2O，回水高5mH2O（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要的作用壓頭。164.2.3.2繪制熱水網(wǎng)路水壓圖的方法與步驟【例題4-2】如圖4-7所示為一個連接著四個供暖熱用戶的高溫水供熱系統(tǒng)。圖中，下部是網(wǎng)路的平面圖，上部是它的水壓圖。網(wǎng)路設(shè)計供、回水溫度為130℃/70℃。用戶1、2采用低溫水供暖，用戶3、4直接采用高溫水供暖。用戶樓高分別為15、33、13、12ｍ，地面標高分別為+1、+7、-5、+1ｍ。試繪制該小區(qū)的熱水網(wǎng)路水壓圖。174.2.3.2繪制熱水網(wǎng)路水壓圖的方法與步驟（1）建立坐標系（2）選定靜水壓曲線位置：不超壓、不氣化、不到空（3）選定回水管的動水壓曲線位置（4）選定供水管動水壓曲線的位置184.2.3.3用戶系統(tǒng)的壓力狀況和與熱網(wǎng)連接方式的確定194.2.4管網(wǎng)系統(tǒng)的定壓4.2.4.1補給水泵定壓方式204.2.4.2氣體定壓214.3蒸汽管網(wǎng)水力計算室外蒸汽管網(wǎng)水力計算的任務(wù):在保證各熱用戶要求的蒸汽流量和用汽參數(shù)前提下，選定蒸汽管網(wǎng)各管段管徑。散熱、沿程阻力：分段平均密度4.3.1蒸汽供熱管網(wǎng)水力計算方法4.3.1.1沿程損失計算修正：粗糙度、密度（比摩阻、管徑）4.3.1.2局部損失計算：常采用當量長度法計算

224.3.1.3蒸汽在管道內(nèi)的最大允許流速過熱蒸汽：公稱直徑DN＞200mm時，80m/s；公稱直徑DN≤200mm時，50m/s；飽和蒸汽：公稱直徑DN＞200mm時，60m/s；公稱直徑DN≤200mm時，35m/s。

限制蒸汽流速表

蒸汽性質(zhì)管徑（mm）＞200100~200＜100飽和蒸汽30~4025~3515~30過熱蒸汽40~6030~5020~30234.3.2蒸汽供熱管網(wǎng)水力計算步驟與例題【例題4-3】如下圖所示，試進行蒸汽管網(wǎng)水力計算。已知熱源為1MPa表壓的飽和蒸汽，各用戶用汽參數(shù)及管網(wǎng)構(gòu)造注于圖中。244.4.1凝結(jié)水回收系統(tǒng)分類：凝結(jié)水回收系統(tǒng)按其是否與大氣相通，可分為開式凝結(jié)水回收系統(tǒng)和閉式凝結(jié)水回收系統(tǒng)。按凝結(jié)水流動形式不同分為，單相凝水滿管流、非滿管流和蒸汽與凝結(jié)水兩相混合物流動形式按驅(qū)動凝結(jié)水流動的動力不同，可分為機械回水、重力回水和余壓回水4.4凝結(jié)水管網(wǎng)水力計算254.4.2凝結(jié)水管網(wǎng)水力計算的基本原則（1）單相凝水滿管流動的凝結(jié)水管路，其流動規(guī)律與熱水管路相同，水力計算公式與熱水管路相同。因此，水力計算可按熱水管路的水力計算方法和圖表進行計算。（2）汽水兩相乳狀混合物滿管流的凝水管路，近似認為流體在管內(nèi)的流動規(guī)律與熱水管路相同。因此，在計算壓力損失時，采用與熱水管網(wǎng)相同的公式，只需將乳狀混合物的密度代入計算式即可。（3）非滿管流動的管路，流動復雜，較難準確計算，一般不進行水力計算，而是采用根據(jù)經(jīng)驗和實驗結(jié)果制成的管道管徑選用表，直接根據(jù)熱負荷查表確定管徑。如表4-11264.4.3凝結(jié)水管網(wǎng)水力計算方法及例題【例題4-4】下圖所示為一閉式滿管流凝結(jié)水回收系統(tǒng)示意圖。用熱設(shè)備的凝結(jié)水計算流量Gt1=2.0t/h。疏水器前凝結(jié)水表壓力P1=2.0