哈工大-供熱工程-第4章-熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算課件

第四章室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算目的選擇合適的管徑d，通過阻力計(jì)算，使進(jìn)入各立管、散熱器的水流量符合設(shè)計(jì)要求4-1熱水供暖系統(tǒng)管道水力計(jì)算基本原理一、水力計(jì)算基本公式流體流動(dòng)阻力△P=△PY+△PJ=RL+ZPa(4-1)式中△PY–計(jì)算管段的沿程阻力損失，Pa

△PJ、Z–R–每米管長的沿程損失，Pa／mL–管段長度，m。（一）沿程阻力損失比摩阻RPa/m(4-2)式中d–管子內(nèi)徑m；υ–熱媒在管道內(nèi)的流速，m／s；ρ–熱媒的密度，kg／m3；λ–管段的摩擦阻力系數(shù)。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，其表達(dá)式為：λ=?(Re,ε)Re=υd/γ

ε=K/d式中Re–雷諾數(shù)(Re<2320,流動(dòng)為層流；Re>2320，流動(dòng)為紊流)

γ–熱媒的運(yùn)動(dòng)粘滯系數(shù)m2/s；K–管壁的當(dāng)量絕對粗糙度，m；

ε–管壁的相對粗糙度。１.層流區(qū)（Re<2320）λ＝６４／Re２.紊流區(qū)（Re<2320）

（１）紊流光滑區(qū)（布拉修斯公式）

（２）紊流過度區(qū)（洛巴耶夫公式）

（３）紊流粗糙區(qū)（阻力平方區(qū)）尼古拉茲公式當(dāng)管徑d≥40mm時(shí)，采用希弗林松推薦的公式λ=0.11(K/d)0.25

３.實(shí)用計(jì)算公式

把

代入公式（４－２），得出

Pa/m（４－３）公式（４－３）反映了比摩阻Ｒ、管徑d、流量Ｇ三者之間的關(guān)系。只要已知其中的兩個(gè)，便可求出第三個(gè)參數(shù)。利用公式（４－３）制成的熱水管道水力計(jì)算表詳見附表４－１局部阻力損失公式：

Ｐa（４－４）式中–局部阻力系數(shù)之和

水流過熱水供暖系統(tǒng)管路的附件(如三通、彎頭、閥門等)的局部阻力系數(shù)值，可查附錄4－2。表中所給定的數(shù)值，都是用實(shí)驗(yàn)方法確定的。附錄4－3給出熱水供暖系統(tǒng)局部阻力系數(shù)=1時(shí)的局部損失△P值。（二）局部阻力損失二、水力計(jì)算方法１.一般方法

△P=△PY+△PJ=RL+Z

其中Ｒ值選擇計(jì)算有如下兩種方法：(1)預(yù)定壓頭法最不利環(huán)路平均比摩阻ＲＰ計(jì)算公式Ｐa

（４－５）

式中

△P－預(yù)定的作用壓頭

－沿程阻力占總阻力百分比

－最不利環(huán)路總長，m(2)推薦流速法推薦常用流速（對應(yīng)比摩阻值為６０－１２０Ｐa/m）把代入前式得出：△P令＝Ａ則有△P＝Ａ式中為折算的局部阻力系數(shù)，于是△P＝ＡＧ２令Ｓ＝Ａ，則有△P＝ＳＧ２Ｐa

(4-7)式中S-管段的阻力特性數(shù)(簡稱阻力數(shù))

λ/d、Ａ值見附錄４－４

見附錄（４－６）（４－７）

3.當(dāng)量長度法當(dāng)量長度法的基本原理是將管段的局部阻力損失折合為管段的沿程損失來計(jì)算?！鱌=RL+Z

其中的沿程損失Z寫成局部阻力損失形式有:Z=RLd而局部阻力依據(jù)公式（4-2）從而可得出Ld，整理后得到局部阻力當(dāng)量長度Ld：

m(4-8)

于是△P=RL+RLd=R(L+Ld)=RLZhLzh稱為折算長度m。二、水力計(jì)算任務(wù)

1．已知系統(tǒng)各管段的流量G和系統(tǒng)的循環(huán)作用壓力(壓頭)△P，確定各管段的管徑d；2．已知系統(tǒng)各管段的流量G和各管段的管徑d，確定系統(tǒng)所必需的循環(huán)作用壓力(壓頭)△P;3．按已知系統(tǒng)各管段的管徑G和該管段的允許壓降

△P，確定通過該管段的水流量G。其中任務(wù)1、2為設(shè)計(jì)計(jì)算，任務(wù)3為校核計(jì)算6.根據(jù)上述數(shù)據(jù)和有關(guān)公式計(jì)算管段的阻力損失沿程損失RL、局部損失Z，總損失RL+Z7.計(jì)算最不利環(huán)路各管段總阻力損失∑（RL+Z）8.按照并聯(lián)環(huán)路阻力損失相等的原則計(jì)算分支環(huán)路各管段。各并聯(lián)環(huán)路(不包括共同管段)阻力不平衡率為15%。各支路在平衡計(jì)算時(shí)，應(yīng)注意管內(nèi)流速的限制：民用建筑1.2m/s;生產(chǎn)廠房輔助建筑2m/s;生產(chǎn)廠房3m/s。4-2機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)水力計(jì)算例題【例題4—2】確定圖4—2機(jī)械循環(huán)垂直單管順流式熱水供暖系統(tǒng)管路的管徑。熱媒參數(shù)：供、回水溫度為95℃/70℃。系統(tǒng)與外網(wǎng)連接。在引入口處外網(wǎng)的供回水壓差為30kPa。圖4—2表示出系統(tǒng)兩個(gè)支路中的一個(gè)支路。散熱器內(nèi)的數(shù)表示散熱器的熱負(fù)荷。解:(1)確定最不利環(huán)路為最遠(yuǎn)立管Ⅴ環(huán)路，包括管段①-?。

(2)確定最不利環(huán)路比摩阻，由于入口作用壓力過大（30000Pa）因此不采用預(yù)定壓頭法，而采用推薦的平均比摩阻60-120Pa/m。（3）確定最不利環(huán)路管徑各管段流量G=0.86Q/（tg-th）,依據(jù)各管段流量G、比摩阻RP查附表4-1，詳細(xì)的計(jì)算結(jié)果見水力計(jì)算表主干線總阻力損失為8638Pa。

?計(jì)算Ⅰ立管管段??，其與管段③-⑩并聯(lián)。資用壓力為:∑（RL+Z）5-8=3940+2354=4648。選擇管徑15-15，總阻力損失3517。不平衡率為（4648-3517）/4648=24.3%?15%。用閥門節(jié)流。4.3散熱器的進(jìn)流系數(shù)一、定義

進(jìn)入散熱器的水流量與連接散熱器立管水流量之比稱為該散熱器的進(jìn)流系數(shù)二、影響因素1.兩側(cè)散熱器熱負(fù)荷不相等-出口水溫度不相等-重力循環(huán)作用壓力不相等，從而引起兩側(cè)流量不相等。

2.兩側(cè)管道及附件阻力不相等-在相同的作用壓力下，由于阻力不相等，其流量分配必然不相等。對于機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)，其作用壓力遠(yuǎn)大于自然循環(huán)系統(tǒng)的作用壓力，因此由兩側(cè)熱負(fù)荷不相等造成的重力循環(huán)作用壓力不相等的因素可以忽略。因此，可以認(rèn)為：影響散熱器進(jìn)流系數(shù)的主要因素就是連接散熱器的管道及其附件的阻力大小。三、進(jìn)流系數(shù)公式由并聯(lián)環(huán)路節(jié)點(diǎn)壓力平衡有△P1=△P2

即（R1L1+Z1）=（R2L2+Z2）整理后R1（

L1+Ld1）=R2（L2+Ld2）當(dāng)兩側(cè)管徑相等、流動(dòng)狀態(tài)相同時(shí)，d1=d2;λ1=λ2。此時(shí)比摩阻R與流量G的平方成正比，上式可改寫為：開方后：令：進(jìn)流系數(shù)

則（4-9）

當(dāng)?1.4時(shí)，近似認(rèn)為進(jìn)流系數(shù)=0.5

解：水力計(jì)算步驟1.計(jì)算最遠(yuǎn)立管Ⅴ，管段1-9；2.計(jì)算最近立管Ⅰ，管段10-14（公用管段1、2、8、9不算）；3.立管Ⅴ、Ⅰ間不平衡率要在5%之內(nèi)。