室外供熱管網(wǎng)管道的水力計算

室外供熱管網(wǎng)管道的水力計算第一節(jié)管道水力計算圖繪制……………第二節(jié)確定計算管路……………………第三節(jié)比摩阻的選擇……………………第四節(jié)阻力平衡的原則及措施…………第五節(jié)水力計算…………第一節(jié)管道水力計算圖繪制1、在進行熱水網(wǎng)路水力計算前，首先應(yīng)該按比列繪制管網(wǎng)平面布置圖，將其中的管道布置部分單獨取出來就為水力計算圖，在水力計算圖中標明各個管段的長度，及各個管段的熱負荷。2、在進行熱水管網(wǎng)的水力計算時，應(yīng)注意提高整個供熱系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性，為防止水力失調(diào)可以采取以下措施：（1）減小管網(wǎng)干管的壓力損失，在計算時宜選取較小的比壓降，適當加大管徑；（2）增大熱網(wǎng)用戶系統(tǒng)的壓力損失，一般在熱用戶入口處安裝手動調(diào)節(jié)閥，調(diào)壓孔板，控制和調(diào)節(jié)入口壓力；（3）高溫水采暖系統(tǒng)的熱源內(nèi)部壓力損失，對管網(wǎng)的水力穩(wěn)定性也有影響，一般在熱源內(nèi)部留有一定的富裕壓頭，在正常情況下，富裕壓頭消耗在循環(huán)水泵的出口閥門。當管網(wǎng)流量發(fā)生變化引起熱源出口的壓力變化時，可調(diào)循環(huán)水泵出口閥門的開度，使出口壓力保持穩(wěn)定。3、供熱管網(wǎng)的管徑，不論熱負荷多少，均應(yīng)不小于50mm，而通往各單體建筑物（熱用戶）的管徑對于熱水管網(wǎng)一般不宜小于32mm。4、熱水采暖管網(wǎng)，宜采用雙管閉式系統(tǒng)，其供回水管道應(yīng)采用相同的管徑。第二節(jié)確定計算管路熱水網(wǎng)路水力計算是從主干線開始。網(wǎng)路中平均比摩阻最小的一條干線，稱為主干線。在一般情況下，熱水網(wǎng)路各用戶要求預(yù)留的作用壓差基本相等，所以通常從熱源到最遠用戶的干線是主干線。須指出的是在選擇主干線時考慮長度是比較長的，而不是最長的。選擇主干線應(yīng)將管線長度和負荷最大值結(jié)合在一起綜合考慮。本設(shè)計網(wǎng)路的主干線為高區(qū)1-14號計算管段，低區(qū)1-25號計算管段，標號見附圖2。第三節(jié)比摩阻的選擇主干線的平均比摩阻R值，對確定整個管網(wǎng)的管徑起著決定性的作用。選用比摩阻R值越大，需要的管徑越小，因而降低了管網(wǎng)的基本投資和熱損失，但網(wǎng)路循環(huán)水泵的投資及運行電耗也隨之增大，這就需要確定一個經(jīng)濟比摩阻，使得在規(guī)定的計算年限內(nèi)總費用為最小。經(jīng)濟比摩阻應(yīng)根據(jù)工程具體條件確定。查《熱網(wǎng)規(guī)范》，確定熱水熱力管徑以及阻力。比摩阻的計算公式可以從達西維斯納查赫德達到如下：每米管長的延程損失，可用流體力學(xué)的達西﹒維斯巴赫公式進行計算（4-3.1）式中λ——管段的摩擦阻力系數(shù)；d——管子內(nèi)徑，mν——熱媒在管內(nèi)的流速，m/s——熱媒的密度，㎏/m3網(wǎng)主干線管徑時，宜采用經(jīng)濟比摩阻，支線及干線設(shè)計比摩阻的確定應(yīng)按容許壓降的原則確定。對一個熱水網(wǎng)路，當設(shè)計供回水溫度及設(shè)計熱負荷確定后，各管段的計算流量隨之確定。當選用較高流速，即選用較大的比摩阻時，管徑可較小，因而降低了管網(wǎng)的投資和熱損失費用；但管網(wǎng)的總壓力損失增大，電能的耗費要增大。因而，可以按年計算費用為最小的原則，來確定其經(jīng)濟比摩阻。查《熱能工程設(shè)計手冊》，附推薦比壓降：選擇值如下：設(shè)計供回水溫差/℃比壓降△h(Pa/m)推薦值＜4040－8040－6060－80經(jīng)濟比摩阻按以下原則選擇⑴設(shè)計供回水溫差小時，比壓降取下限，反之取上限。⑵附表中的數(shù)值適合用于供熱距離在2－10km范圍內(nèi)，當供熱距離小于4km時，比壓降取值應(yīng)加大，反之應(yīng)減小。⑶熱水熱網(wǎng)支干線應(yīng)按容許壓降確定管徑。介質(zhì)流速不小于3.0m/s時，對于連接兩個或以上熱力站的支干線比壓降不應(yīng)大于300Pa/m?？紤]目前設(shè)計中的實際情況以及熱網(wǎng)水力穩(wěn)定性的要求，水力計算時，我們采用指導(dǎo)老師的計算程序，經(jīng)過反復(fù)輸入比摩阻得出比較合理的水力計算結(jié)果。最后的輸入的比摩阻為低溫水30－70Pa/m。參閱《供熱工程》：第四節(jié)阻力平衡原則及措施《暖通規(guī)范》規(guī)定：熱水供暖系統(tǒng)最不利循環(huán)環(huán)路與各并聯(lián)環(huán)路之間（不包括共同管段）的計算壓力損失相對差額，不應(yīng)大于±15%。在實際設(shè)計過程中，為了平衡各并聯(lián)環(huán)路的壓力損失，往往需要提高近循環(huán)環(huán)路分支管段的比摩阻和流速。在水力計算中，管道系統(tǒng)前半部供水干管的比摩阻R值，宜選用稍小于回水干管的R值；而管道系統(tǒng)后半部供水干管的比摩阻R值，宜選用稍大于回水干管的R值。為消除剩余壓頭所采用的具體措施為：通常在用戶引入口或熱力站處安裝調(diào)壓板、調(diào)壓閥門或流量調(diào)節(jié)器。調(diào)壓板用于調(diào)整各建筑物入口供水管上的壓力。調(diào)節(jié)孔板價格較低，但孔板易堵塞，磨損大，易腐蝕而使孔變大。適合于二次管網(wǎng)，造價低。應(yīng)用截止閥具有節(jié)約投資，不易阻塞，便于檢修等優(yōu)點。調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)性能好，其閥瓣啟升高度與通過流量的大小近似呈線性關(guān)系。盡管調(diào)節(jié)閥的價格比截止閥貴好幾倍，但截止閥一般不作流量調(diào)節(jié)和壓力調(diào)節(jié)作用，而調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)性能優(yōu)于截止閥。本系統(tǒng)采用孔板調(diào)節(jié)，用于熱水網(wǎng)路的調(diào)壓板，一般用不銹鋼或鋁合金制成。不銹鋼制的調(diào)壓板的厚度，一般為2-3mm。調(diào)壓板通常安裝在供水管上，也可裝在回水管上。流體流過調(diào)壓孔板，其水流線收縮，然后壓力有所回升。起壓力恢復(fù)程度與孔板直徑與管子內(nèi)徑的比例（d/DN）有關(guān)。對選用d/Dn＜0.2的孔板，調(diào)壓板的孔徑可近似用以下公式計算d=10(Gt2/H)1/4mm式中d——調(diào)壓板的孔徑，mm，為防止堵塞，孔徑不小于3mm；Gt——管段的計算流量，t/h;H——調(diào)壓板需消耗的剩余壓頭。對選用d/Dn>0.2的孔板，宜根據(jù)有關(guān)節(jié)流裝置的專門資料，利用計算公式或線算圖來選擇調(diào)壓板的孔徑。調(diào)壓板的優(yōu)點是安裝簡單，價格較低，但不能進行進一步的調(diào)節(jié)；調(diào)壓閥門的優(yōu)點是可以在安裝后系統(tǒng)運行的過程中進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)量較大，但價格較高。本次設(shè)計采用調(diào)壓板，即孔板調(diào)壓。第五節(jié)水力計算1．供熱管道水力計算的一般要求⑴在進行熱水網(wǎng)路水力計算之前，首先應(yīng)該按比例繪制管網(wǎng)平面布置圖，圖中標明熱源位置，管道上所有附件和配件，每個計算管段的熱負荷及其長度等。⑵在進行熱水管網(wǎng)的水力計算時，應(yīng)注意提高整個供熱系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性，為防止水力失調(diào)可以采取以下措施：①減少管網(wǎng)干管的壓力損失，計算時宜選取較小的比摩阻，適當加大管徑；②增大熱網(wǎng)用戶系統(tǒng)的壓力損失，一般在熱用戶入口處安裝手動調(diào)節(jié)閥（或平衡閥）、調(diào)壓孔板、控制和調(diào)節(jié)入口壓力；③高溫水采暖系統(tǒng)的熱源內(nèi)部壓力損失對管網(wǎng)的水力穩(wěn)定性也有影響，一般在熱源內(nèi)部留有一定的富裕壓頭，在正常情況下，富裕壓頭消耗在循環(huán)水泵的出口閥門。當管網(wǎng)流量發(fā)生變化引起熱源出口的壓力變化時，可調(diào)整循環(huán)水泵出口閥門的開度，使出口壓力保持穩(wěn)定。⑶供熱管網(wǎng)的管徑DN，不論熱負荷是多少，均不應(yīng)小于50mm，而通往各單體建筑物（熱用戶）的管徑對于熱水管網(wǎng)一般不宜小于32mm。⑷熱水采暖管網(wǎng)，宜采用雙管閉式系統(tǒng)，其供回水管道應(yīng)采用相同的管徑。2．供熱管網(wǎng)水力計算的主要任務(wù)：⑴按設(shè)計流量和允許的壓力降選擇管徑；⑵按設(shè)計流量和所選擇的管徑計算壓力損失，確定或分配各用戶的入口壓力；⑶按已確定的管徑和管道始終點壓力校核管道計算流量是否合適。3.供熱管網(wǎng)水力計算的方法及步驟：（1）確定熱水網(wǎng)路中各個管段的計算流量（2）確定熱水網(wǎng)路的主干線及其沿程比摩阻（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R值，利用供熱工程課本的附錄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。（4）根據(jù)選用的標準管徑和管段中局部阻力的形式，查供熱工程課本附錄9-2，確定各管段局部阻力的當量長度的總和，以及各管段的折算長度。（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，計算主干線各管段的總壓降。（6）主干線水力計算完成后，便可進行熱水網(wǎng)路支干線、支線等水力計算。應(yīng)按支干線、支線的資用壓力確定其管徑，但熱水流速不應(yīng)大于3.5m/s,同時比摩阻不應(yīng)大于300Pa/m(見《熱網(wǎng)規(guī)范》規(guī)定)。規(guī)范中采用了兩個控制指標,實質(zhì)上是對管徑DN≥400mm的管道，控制其流速不得超過3.5m/s（尚未達到300Pa/m）；而對管徑DN＜400mm的管道，控制其比摩阻不得超過300Pa/m（如對DN50的管子，當R=300Pa/m時，流速今約為0.9m/s）。4本次設(shè)計采用指導(dǎo)老師給出的計算機程序進行計算，軟件的編程根據(jù)水力計算的步驟進行的。在用軟件進行計算時只需將各個管段的編號、長度和負荷，及各個管段閥門、三通等輸入即可計算出結(jié)果。低壓區(qū)的水力計算結(jié)果如下:=====================================================================NOQ(W)L(m)P0ZFZSTFSTWTTBJF=====================================================================0015976016.93.000220000210296016.00.002000000314616019.60.002040000418846014.70.002000000523076015.10.002000000627306022.10.002020000736666023.60.00200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