室内热水供暖系统的水力计算.ppt

第四章 室内热水供暖系统的水力计算,第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理,一、目的 确定各管段的管径 管段：流量、管径都不变的一段管子 节点：进出口流量之和为0的分支点,二、热水供暖系统管路水力计算的基本公式,沿程损失：当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其与管壁间的摩擦，损失的能量 。 局部损失：当流体流过管道的一些附件(如阀门、弯头、三通、散热器等)时，由于流动方向或速度的改变，产生局部旋涡和撞击，也要损失能量,PPy+PjRl+pj P计算管段的压力损失 Py计算管段的沿程损失 Pj计算管段的局部损失 R每米管长的沿程损失 l管段长度,每米管长的沿程损失(比摩阻)，可用流体力学的达西维斯巴赫公式进行计算,比摩阻,注： 热水供暖系统中很少遇到层流状态，仅在自然循环热水供暖系统的个别水流量极小、管径很小的管段内，才会遇到层流的流动状态。,Re2320时，可按下式计算:,层流流动,当Re2320时，流动呈紊流状态。在整个紊流区中，还可以分为三个区域： 1、水力光滑管区 摩擦阻力系数值可用布拉修斯公式计算，即,紊流流动,2、过渡区,流动状态从水力光滑管区过渡到粗糙区(阻力平方区)的一个区域称为过渡区。过渡区的摩擦阻力系数值，可用洛巴耶夫公式来计算，即,3.粗糙区,在此区域内，摩擦阻力系数值仅取决于管壁的相对粗糙度。 粗糙管区的摩擦阻力系数值，可用尼古拉兹公式计算,对于管径等于或大于40mm的管子，用希弗林松推荐的、更为简单的计算公式也可得出很接近的数值：,室内热水供暖系统的水流量G，通常以kgh表示。热媒流速与流量的关系式,管段的局部损失，可按下式计算：,三、当量局部阻力法和当量长度法,当量局部阻力法的基本原理是将管段的沿程损失转变为局部损失来计算,当量长度法,当量长度法的基本原理是将管段的局部损失折合为管段的沿程损失来计算。,四、水力计算的主要任务,p=f(G,d) 1、已知各管段的流量和系统的循环作用压力，确定各管段的管径 2、已知流量和管径，确定系统所必须的循环作用压力 3、已知管径和作用压力，确定各管段的流量,五、一些说明,1、最不利环路：允许比摩阻最小的环路 2、流速的限制： 民用建筑小于1.2m/s;生产厂房小于3m/s 3、局部损失的计算位置：应列在流量较小的管段上。,第二节 计算方法和计算例题,一 、重力循环双管系统管路水力计算方法和例题,例题4-1 确定重力循环双管热水供暖系统管路的管径(见图41)。热媒参数：供水温度=95，回水温度70。锅炉中心距底层散热器中心距离为3m，层高为3m。 每组散热器的供水支管上有一截止阀。,计算步骤：,3确定最不利环路各管段的管径d （1）、求单位长度平均比摩阻,(2)求各管段的流量 （3）根据平均比摩阻、流量查管径,4确定沿程损失 5确定局部阻力损失 6求各管段的压力损失 7求环路总压力损失,8计算富裕压力值。 考虑到施工的具体情况，可能增加一些在设计中未计入的压力损失，因此要求留有10的富裕度 9确定通过立管第二层散热器环路中各管段的管径。,计算步骤：,10确定通过立管I第三层散热器环路上各管段的管径 11确定通过立管各层环路各管段的管径,通过计算结果可知，第三层管段虽然采用了最小管径，但它的压降不平衡率仍大于15，这说明对于三层以上建筑物，如采用上供下回式的双管系统，垂直失调状况难以避免。,二、机械循环热水供暖系统管路的水力计算方法和例题,例题42 确定图42机械循环垂直单管顺流式热水供暖系统管路的管径。热媒参数：供水温度95，回水温度70。系统与外网连接。在引入口处外网的供回水压差为30Kpa。图42表示出系统两个支路中的一个支路。散热器内的数字表示散热器的热负荷。楼层高为3m。,1在轴测图上，进行管段编号、立管编号并注明各管段的热负荷和管长。 2确定最不利环路和最不利环路的平均比摩阻 如果系统入口处作用压力较高，必然要求环路的总压力损失也较高，这会使系统的比摩阻、流速相应提高。对于异程式系统，如果最不利环路各管段比摩阻定的过大，其他并联环路的阻力损失将难以平衡。而且设计中还需考虑管路和散热器的承压能力问题。 3计算最不利环路各管段的管径 4确定立管的管径 5确定立管的管径 6确定立管的管径 7确定立管I的管径,计算步骤：,分析机械循环异程式热水供暖系统的水力计算结果，可以看出： （1）、自然循环系统和机械循环系统虽然系统热负荷、立管数、热媒参数、供热半径都相同但由于机械循环系统比摩阻、循环作用压力比自然循环系统大很多，所以机械循环系统的管径比自然循环系统小很多。 （2）、有时机械循环异程式系统的最近立管已选择了最小管径15mm，可仍无法与最不利环路平衡，仍有过多的剩余压力，只能在系统初调节和运行时调节立管上的阀门解决这个问题。,这说明机械循环异程式系统单纯用调整管径的办法平衡阻力非常困难。容易出现近热远冷的水平失调问题，所以系统作用半径较大时可考虑采用同程式系统。 为了减轻水平失调现象，除了采用同程式系统型式外，还可以仍采用异程式系统但计算时先确定最近立管环路上各管段管径，然后在不平衡率允许范围内，确定其他立管环路的管径。这样做虽然会增大各立管管径，特别是最不利环路各管段管径明显增大，增加了系统的初投资，但其水力计算方法简单，运行工作可靠，可与同程式系统经济比较后选用。 对于异程式系统还可以来用不等温降法进行水力汁算，将在以后介绍。,例题43机械循环同程式热水供暖系统管路的水力计算方法和例题,计算步骤： 1、首先计算通过最远立管的环路 2、用同样的方法计算通过最近立管的环路 3、求并联环路压力损失不平衡率 4、确定其他立管管径 5、求各立管的不平衡率,第三节 不等温降的水力计算原理和方法,不等温降法就是在垂直单管系统中，各立管采用不同的温降进行水力计算。它不同于等温