自然循环热水供暖系统水力计算.doc

自然循环热水供暖系统水力计算本文档由【中文word文档库】提供，转载分发敬请保留本信息；中文word文档库免费提供海量范文、教育、学习、政策、报告和经济类word文档。word文档图一为自然循环双管异程式热水供暖系统两大并联环路的右侧环路。热媒参数为：供水温度tg=95c，回水温度th=70c。锅炉中心距底层散热器中心的距离为3m，建筑物层高为3m。每组散热器的供水支管上设有一个截止阀。 图中已标出各族散热器的热负荷（w），立管编号。圆圈内的数字表示管段号，管段号旁的数字上行的数字表示该管段的热负荷（w），下行数字表示该管段的长度（m），各管段的热负荷是根据节点流量变化的规律确定的。试进行个管段的水力计算。l 解：1、最不利循环环路的计算选择最不利循环环路 最不利环路是各并联环路中平均比摩阻最小的一个环路。对于图一所示的自然循环双管异程式系统，因所有立管上对应各层散热器的中心至锅炉中心的垂直距离都相等，所以最不利环路就是环路总长度最长的立管i 第一层散热器环路。该环路包括号管段。确定立管i第一层散热器环路的综合作用压力pzh1 由公式确定最不利环路的综合作用压力。pzh1=p+pf 最不利环路第一层散热器环路的作用压力p，忽略管路中水温降根据公式 p=g h1(h-g)水在管路中冷却产生的附加压力pf。根据已知条件，三层楼房明装立管不保温，立管i至锅炉的水平距离在2550m范围内，散热器中心至锅炉中西垂直高度小于15m，自总立管至计算立管之间距离在3040m的范围内。查附录8，最不利循环环路睡冷却产生的附加压力为 pf=350pa。 根据供水温度，查附录21，的g=977.81kg/m3 h=961.92 kg/m3因此最不利环路立管i第一层散热器环路的综合作用压力为 pzh1=p+pf=817.64pa(3)确定立管i第一层散热器环路的平均比摩阻 根据公式 最不利循环环路的平均比摩阻 rpj=ap/l最不利环路总长度l=106.5m自然循环热水供暖系统沿程损失占总损失的百分数，查附录20. a=50% rpj=ap/l=3.84pa/m(4)管段流量g的确定 由公式 g=0.86q/(tg-th)计算各管段的流量： 管段1 热负荷q=1200w g=41.28kg/h 依次计算将最不利环路 114 号管段的流量列入表11中。（5）管径的确定 根据各管段流量g和平均比摩阻rpj。查附录13确定接近平均比摩阻的管径。 管段1：g=41.28kg/h ，选用管径为20mm 。当g=40kg/h 时 r=3.52 pa/m v=0.06m/s。当g=42kg/h 时 r=6.78 pa/m v=0.06m/s。用内差法求得当g=41.28kg/h 时，实际比摩阻rsh=5.61 pa/m, 实际流速vsh=0.06m/s。最不利循环环路其他管段的计算结果见表11.（6）确定各管段的沿程压力损失 沿程压力损失py=rl,各管段的沿程压力损失值见表11。.(7)确定各管段的局部压力损失 1）列出各管段的局部阻力名称，查附录14确定各管段的局部阻力系数，列入表12中。应注意，统计局部阻力时，应将三通和四通管件的局部阻力列于流量较小的管段上。2）根据各管段流速v，查附录15确定动压头v2/2,列入表11中。3）计算局部压力损失。根据公式 pj=v2/2计算各管段局部压力损失，列入表12中。（8）求最不利环路各管段的总压力损失根据 p=py+ pj计算各管段的压力损失，填入表11中（9）求最不利环路的总压力损失 （py+ pj）114=739.13pa（10）计算储备压力 根据阻力平衡的要求，作用压力应完全消耗在客服环路的总阻力上，但实际计算是，要求作用压力应该留有10%左右的储备压力作为安全余量，用来考虑设计时未预计的阻力、施工误差和管道结垢登因素的影响。 储备压力了按下式计算 =pzh1-（py+ pj）114/pzh1则 =9.6%2进行立管i 第二层散热器环路各管段的水力计算（1） 确定立管i第二层散热器环路的综合压力pzh2 pzh2= g h2(h-g)+ pf=1285pa(2) 计算立管i 第二层散热器环路的平均比摩阻 立管i第二层散热器环路由管段 213,15,16号组成，不包括公用管段，管段 15,16号与最不利环路的管段1,14号是并联关系。根据阻力平衡的原则，管段15,16号的资用压力为p15.16=pzh2-pzh1+（py+ pj）1,。14 =（1285-817.64+38.54）pa =505.9pa管段15,16的长度为5m，平均比摩阻为 rpj=ap/l=0.5x505.9/5=50.59pa/m(3)计算管段15,16号 的流量，确定各管段的管径和相应的实际比摩阻rsh，实际流速vsh 计算结果见表1-1.(4)计算各管段的沿程损失 计算结果见表1-1.（5）计算各管段局部压力损失 计算记过见表1-1.（6）计算管段15.16号的总压力损失 （py+ pj）15.16= 469.12pa(7)计算立管i第一层散热器环路与第二层散热器之间的不平衡率 “暖通规范“ 规定，异程式热水供暖系统各并联环路之间（不包括共用段）的计算压力损失相对差额不应该大于15%。 管段15 ，16 号与最不利环路管段1 ，14 号之间的不平衡率为（p15.16（py+ pj）15.16）/p15.16=7.2%符合要求。3.进行立管i第三层散热器环路各管段的水力计算（1）确定立管i第三层散热器环路的综合作用力pzh3pzh3= g h3h-g)+ pf=1753pa（2）计算立管i第三层散热器环路的平均比摩阻 立管i 第三层散热器环路由管段212、15 、17 、 18号组成，不包括共用管段，管段15 、17 、18 、号与最不利环路的管段1、 13、 14、 是并联关系。根据阻力平衡的原则，管段17 18 的资用压力为p17、18=pzh3pzh1+（py+ pj）1、13、14（py+ pj）15=578.74pa管段17、18的长度为5m，平均比摩阻为rpj=ap/l=0.5x578.74/5=57.87pa/m(3)计算管段17,18号 的流量，确定各管段的管径和相应的实际比摩阻rsh，实际流速vsh 计算结果见表1-1.(4)计算各管段的沿程损失 计算结果见表1-1.（5）计算各管段局部压力损失 计算记过见表1-1.（6）计算管段17,18号的总压力损失 （py+ pj）17,18=248.1pa(7)计算立管i第一层散热器环路与第三层散热器之间的不平衡率为 （p17,18（py+ pj）17,18）/p17,18=57%不符合要求。因管段17,18已选用最小管径，剩余压力只能靠第三层散热器支管上的阀门消除。具体计算结果见表41.4.立管第一层散热器环路各管段的水力计算该自然循环双管异程式系统，因所有立管上对应各层散热器的中心至锅炉中心的垂直距离都相等，所以最不利环路就是环路总长度最长的立管i第一层散热器环路对于与它并联的其他立管环路的水利计算，也应根据节点压力平衡的原则进行计算。（1） 确定立管ii第一层散热器环路的综合作用压力pzh1 由公式确定最不利环路的综合作用压力 pzh1=p+pf=817.64pa (2)计算立管ii第一层散热器环路的平均比摩阻 立管ii第一层散热器环路的管段1923号与最不利环路的管段1， 2 ，12， 13， 14 是并联关系。根据阻力平衡原则，管段1923号的资用压力为 p1923=（py+ pj）1，2 12 13 14 （pzh1pzh1） =149.57pa 平均比摩阻rpj=0.5x149.57/11.5=6.5pa/m(3)管段1923的计算 计算方法同前 计算结果见表11.管段1923的总压力损失为 （py+ pj）1923=146.94pa（4）计算立管ii第一层散热器环路与立管i 第一层散热器之间的不平衡率 计算方法同前，不平衡率为1.8%，符合要求。 立管ii第二层散热器环路，立管ii 第三层散热器环路的计算结果见表11 其他个立管环路可依照上述方法，步骤进行计算。表11自然循环热水供暖系统管路水力计算表管段热负荷流量管段长度管径流速比摩阻沿程压力损失/pa局部阻力动压头局部压力损失/pa管段压力损失/pa编号q/wg/(kg/h)l/md/mmv/(m/s)r/(pa/m)py=rl系数pd/papj=v2/2py+ pj1150051.62200.041.372.74180.7914.2216.9627900271.768.5320.083.3828.7343.1512.641.33315100519.448400.115.5944.7215.955.9550.67422300767.128500.13.1825.4414.924.9230.365295001014.88500.135.3442.7218.318.3151.036374001286.568503.512.5944.065108.8657748002573.1215800.143.7255.869.6457.84113.648374001286.56850312.5937.77102.579295001014.88500.135.3442.7218.318.3151.031022300767.128500.13.1825.4414.924.9230.361115100519.448400.115.5944.7215.955.9550.67127900271.7611320.083.3837.1843.1512.649.78134900168.563250.085.7117.1313.153.1520.2814270092.883200.076.3919.1712.412.4121.58（py+ pj）114=739.13储备压力 =(817.64-739.13)/817.64x100%=9.6%立管i第二层散热器环路 作用压力p2=1285pa 资用压力p15.16=505.9pa155200178.883150.2597.44292.5430.73122.92415.4216120041.282150.065.6111.2241.1742.4853.68（py+ pj）15.16=469.12pa不平衡率=(505.9-469.12）/505.9x100%=7.2%立管i第三层散热器环路 作用压力p2=1753pa 资用压力p17.18=578.74pa173000103.23150.1534.7104.1411.0644.24148.3418160055.042100.0811.2922.5824.53.1577.17599.755（py+ pj）17.18=248.10pa不平衡率=(578.74-248.10）/578.74x100%=57%立管ii第一层散热器环路 作用压力p1=817.64pa 资用压力p1923=p1,2,1214=149.57pa19152052.290.5150.0810.025.0133.159.4514.4620120041.282150.065.1510.3181.1721.0631.3621240082.563200.075.1615.4812.412.4117.89224400151.363250.074.7114.1312.412.4116.54237200247.683250.1211.5534.6537.0821.2455.89（py+ pj）1923=146.94pa不平衡率=(149.57-146.94）/149.57x100%=1.8%立管ii第二层散热器环路 作用压力p2=1285pa 资用压力p24,25=p2-p1+p20,21=527.41pa245200178.883200.1421.1463.4239.6428.9292.3425100034.42100.1459.19118.38249.64231.36349.74（py+ pj）24,25=451.72pa不平衡率=(527.41-442.08）/527.41x100%=16.2%立管ii第三层散热器环路 作用压力p3=1753pa 资用压力p26,27=p3-p1+p20,21,22-p24=899.971pa26230079.123150.1221.2563.7547.0828.3292.0727140048.16210110.56221.1224.519.66481.67702.79（py+ pj）26,27=794.86pa不平衡率=(899.97-794.86）/899.971x100%=11.5%自然循环热水供暖系统局部阻力系数计算表管段号局部阻力直径/mm个数1散热器2012弯头12截止阀110直流三通11乙字弯21.5x2=182弯头3211.5闸阀10.5乙字弯11直流三通11=43直流三通4011=14直流三通5011=15直流三通50