第三节-水力计算例题PPT课件

第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理 管路水力计算的基本公式当量阻力法当量长度法 第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理 一 管路水力计算的基本公式 沿程压力损失局部压力损失 1沿程压力损失 比摩阻 Py 沿程压力损失 Pa 沿程阻力系数d 管径 m 流体的密度 kg m3 v 管中流体的速度 m s L 管段的长度 m R 比摩阻 Pa m 第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理 一 管路水力计算的基本公式 1沿程压力损失 与热媒的流动状态和管壁的粗糙程度有关 Re 雷诺数 热媒的运动粘度 沿程阻力系数 的确定 应用流体力学理论 按流体流动分为几个区 用经验公式分别确定每个区域的沿程阻力系数 第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理 一 管路水力计算的基本公式 1沿程压力损失 1 层流区 当Re 2300时 流动呈层流状态 沿程阻力系数 值仅取决于雷诺数Re值 在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很小 管径很小的管段内 才会遇到层流的流动状态 第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理 一 管路水力计算的基本公式 1沿程压力损失 2 紊流区 当Re 2300时 流动呈湍流状态 在整个湍流区中 还可分为三个区域 1 紊流光滑区 管中流速 沿程阻力系数 值用布拉修斯公式计算 流体的运动粘滞系数 管壁的绝对粗糙度 第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理 一 管路水力计算的基本公式 1沿程压力损失 2 紊流区 2 紊流过渡区 判据 紊流过渡区的沿程阻力系数 值 可用洛巴耶夫公式来计算 第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理 一 管路水力计算的基本公式 1沿程压力损失 2 紊流区 3 紊流粗糙区 阻力平方区 判据 可用尼古拉兹公式计算 第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理 一 管路水力计算的基本公式 1沿程压力损失 2 紊流区 3 紊流粗糙区 阻力平方区 对于管径大于或等于40mm的管子 用西弗林松推荐的更为简单的计算公式也可以得出很接近的数值 第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理 一 管路水力计算的基本公式 1沿程压力损失 2 紊流区 湍流区的沿程阻力系数 值的统一公式 柯列勃洛克公式 阿里特苏里公式 室内热水供暖系统的流动状态 紊流过渡区室外热水供暖系统的流动状态 紊流粗糙区 第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理 一 管路水力计算的基本公式 1沿程压力损失 附录13 沿程压力损失 第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理 一 管路水力计算的基本公式 2局部压力损失 可按下式计算 管段中总的局部阻力系数 附录14 表示 1时的局部压力损失 Pa 也可用 pd表示 见附录15 第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理 一 管路水力计算的基本公式 3总损失 沿程损失和局部损失之和 各个管段的总压力损失 计算管段 流量和管径不变的一段管段 任何一个热水供暖系统都是由许多串联 并联的管段组成 第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理 二 当量阻力法 将管段的沿程损失转变为局部损失来计算 该管段的沿程损失相当于某一局部损失pj d 当量局部阻力系数 基本原理 第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理 二 当量阻力法 计算管段的总压力损失 p 管段的折算阻力系数 第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理 二 当量阻力法 A A 附录16 P298 附录18 19 P299 P300 第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理 三 当量长度法 将局部压力损失折算为沿程压力损失来计算 基本原理 局部压力损失相当于长度为Ld的某管段沿程压力损失 管段中局部阻力的当量长度 第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理 三 当量长度法 管段的总压力损失 管段的折算长度 多用于室外热力网路的水力计算 第二节室内热水供暖系统水力计算的任务和方法 一 热水供暖系统水力计算的任务 已知 各管段的流量 系统的循环作用压力 求解 各管段管径 实际工程设计的主要内容 已知 求解 各管段的流量 管径 系统所需的循环作用压力 校核循环水泵扬程是否满且要求 已知 求解 各管段管径 该管段的允许压降 该管段的流量 校核已有的热水供暖系统各管段的流量是否满足需要 第二节室内热水供暖系统水力计算的任务和方法 二 供暖系统水力计算的方法 1 方法简介 方法 等温降法 不等温降法 双管系统每组散热器的水温温降相同 单管系统每根立管的供回水温降相同 简便 易于计算 不易使各并联环路阻力达到平衡 运行时易出现近热远冷的水平失调问题 在选定管径后 根据压力损失平衡的要求 计算各立管流量 再根据流量计算立管的实际温降 最后确定散热器的面积 第二节室内热水供暖系统水力计算的任务和方法 二 供暖系统水力计算的方法 2 等温降法计算步骤 1 根据已知温降 计算各管段流量 G 各计算管段流量 kg h Q 各计算管段的热负荷 系统的设计供水温度 系统的设计回水温度 第二节室内热水供暖系统水力计算的任务和方法 二 供暖系统水力计算的方法 2 等温降法计算步骤 2 根据系统的循环作用压力 确定最不利环路的平均比摩阻Rpj Rpj 最不利循环环路的平均比摩阻 p 最不利循环环路的循环作用压力 沿程压力损失占总压力损失的估计百分数 由附录20 P301 确定 L 环路的总长度 无法确定 第二节室内热水供暖系统水力计算的任务和方法 二 供暖系统水力计算的方法 2 等温降法计算步骤 2 根据系统的循环作用压力 确定最不利环路的平均比摩阻Rpj 选用的比摩阻Rpj值越大 需要的管径较小 降低系统基建投资和热损失 系统循环水泵的投资和运行电耗增加 经济比摩阻 规定的计算年限内总费用最小 机械循环 60 120Pa m 可选用一个比较合适的平均比摩阻来确定管径 第二节室内热水供暖系统水力计算的任务和方法 二 供暖系统水力计算的方法 2 等温降法计算步骤 3 根据经济平均比摩阻Rpj和各管段流量G 查附录13 P288 选出最接近的管径d 确定该管径下管段的实际比摩阻Rsh和实际流速vsh 通过热负荷或流量查表确定 4 计算确定各管段的沿程压力损失py 第二节室内热水供暖系统水力计算的任务和方法 二 供暖系统水力计算的方法 2 等温降法计算步骤 5 确定各管段的局部阻力系数 附录14 P297 计算确定各管段的局部压力损失pj 6 确定系统总的压力损失 p 第二节室内热水供暖系统水力计算的任务和方法 二 供暖系统水力计算的方法 2 等温降法计算步骤 7 流速的要求 根据比摩阻确定管径时 应注意管中的流速不能超过规定的最大允许流速 流速过大会使管道产生噪音 暖通规范 规定的最大允许流速为 第二节室内热水供暖系统水力计算的任务和方法 二 供暖系统水力计算的方法 3 使用等温降法计算应注意的问题 1 如果系统未知循环作用压力 可在计算出总压力损失之上附加10 确定必需的循环作用压力 2 各并联循环环路应尽量做到阻力平衡 以保证各环路分配的流量符合设计要求 第二节室内热水供暖系统水力计算的任务和方法 二 供暖系统水力计算的方法 3 使用等温降法计算应注意的问题 3 散热器的进流系数 单管顺流式 散热器的进流系数Gi 流进散热器的流量G1 立管流量 1 2 散热器并联节点 I II 散热器 第二节室内热水供暖系统水力计算的任务和方法 二 供暖系统水力计算的方法 3 使用等温降法计算应注意的问题 3 散热器的进流系数 影响散热器进流系数的因素 并联环路在节点压力平衡状况下的流量分配规律 它取决于两侧散热器的支管管径 长度和局部阻力系数 由于并联散热器的热负荷不同 致使散热器内热媒平均温度不同 将会产生自然循环附加压力 二 供暖系统水力计算的方法 3 使用等温降法计算应注意的问题 3 散热器的进流系数 第二节室内热水供暖系统水力计算的任务和方法 机械循环热水供暖系统散热器进流系数 散热器并联环路的压力损失较大 比摩阻R值较高 忽略自然循环附加压力的影响 认为两侧散热器小环路的压力损失相等 确定进流系数 30 水力计算的步骤 确定重力循环双管热水供暖系统的管径 已知 供回水温95 70度 锅炉中心距底层散热器中心的距离时3米 层高为3米 每组散热器的供水支管上有截止阀一个 31 32 选择最不利环路 最不利环路是通过立管I的最底层散热器I 1500W 的环路 计算通过最不利环路散热器的作用压力确定最不利环路各管段的管径求单位长度平均比摩阻Rpj根据各管段的热负荷 求出各管段的流量根据G Rpj选择最接近Rpj的管径 查出d v R确定沿程压力损失 利用实际的R 查R的原因 Rpj与R不一致管径限制 33 确定局部阻力损失确定局部阻力系数 根据各管段流速v 查出动压头值 依据求出局部损失求出各管段的压力损失 求环路总压力 计算富裕压力值考虑由于施工的具体情况 可能增加一些在设计计算中未计入的压力损失 因此 要求系统应有10 以上的富裕度 在统计局部阻力时 对于三通和四通管件的局部阻力系数 应列在流量较小的管段上 还要注意流向 34 确定通过立管 第二层散热器环路中各管段的管径计算通过立管 第二层散热器环路的作用压力确定通过立管 第二层散热器环路中各管段的管径求平均比摩阻Rpj依据G Rpj确定管径 消能 最小管径 避免出现上热下冷垂直失调 求通过底层与第二层并联环路的压降不平衡率不平衡率允许范围为 15 正超可用支管阀门调节 35 确定通过立管 第三层散热器环路中各管段的管径通过立管 第三层散热器环路的作用压力计算该管段的资用压力计算该管段实际压力损失不平衡率计算已选用了最小管径 剩余压力用散热器支管阀门调节 36 确定通过立管 各层环路各管段的管径作为异程式双管系统的最不利循环环路是通过最远立管 底层散热器的环路 对与它并联的其它立管的管径计算 同样应根据节点压力平衡原理与该环路进行压力平衡计算确定 确定通过立管 底层散热器环路的作用压力确定通过立管 底层散热器环路各管段的管径 两根立管的压力损失应相等 对计算管段进行水力计算计算并联立管 与 的不平衡率继续计算立管 第二 三层散热器环路 37 通过该双管系统水力计算结果 可以看出 第三层的管段虽然取用了最小管径 DN15 但它的不平衡率大于15 这说明对于高于三层以上的建筑物 如采用上供下回式的双管系统 若无良好的调节装置 如安装散热器温控阀等 竖向失调状况难以避免 38 一 自然循环热水供暖系统水力计算 第三节室内热水供暖系统等温降法水力计算 双管系统管路水力计算 二 自然循环热水供暖系统水力计算 单管系统管路水力计算 同程式系统管路水力计算 39 第三节室内热水供暖系统等温降法水力计算 一 自然循环热水供暖系统水力计算 1 自然循环双管系统循环作用压力 h p 水在散热器中冷却所产生的作用压力 pf 水在循环环路中冷却的附加作用压力 散热器实际进水温度比假设情况低 导致循环作用压力增大 由附录1 2 h 所计算的散热器中心与锅炉中心的高差 h g 回水和供水密度 40 第三节室内热水供暖系统等温降法水力计算 一 自然循环热水供暖系统水力计算 1 自然循环双管系统循环作用压力 h 自然循环异程式双管系统的最不利循环环路是通过最远立管底层散热器的循环环路 计算应由此开始 41 第三节室内热水供暖系统等温降法水力计算 一 自然循环热水供暖系统水力计算 2 例题 任务目标 确定重力循环双管热水供暖系统管路的管径 已知 热媒参数 供水温度 95 回水温度 70 锅炉中心距供暖系统管路的底层散热器中心的垂直距离为3m 层高为3m 每组散热器的供水支管上有一截止阀 42 第三节室内热水供暖系统等温降法水力计算 一 自然循环热水供暖系统水力计算 2 例题 各组散热器热负荷已标出 W 括号内的数字表示管段号 分子表示该管段热负荷 W 分母表示该管段的长度 m 43 第三节室内热水供暖系统等温降法水力计算 一 自然循环热水供暖系统水力计算 2 例题 已知 热媒参数 供水温度 95 回水温度 70 锅炉中心距供暖系统管路的底层散热器中心的垂直距离为3m 层高为3m 每组散热器的供水支管上有一截止阀 目标 确定重力循环双管热水供暖系统管路的管径 解 1 选择最不利环路 2 最不利环路的计算 3 计算其他环路 44 第三节室内热水供暖系统等温降法水力计算 一 自然循环热水供暖系统水力计算 2 例题 解 1 选择最不利环路 重力循环异程式双管系统的最不利循环环路是通过最远立管底层散热器的循环环路 45 第三节室内热水供暖系统等温降法水力计算 一 自然循环热水供暖系统水力计算 2 例题 解 计算通过最不利环路散热器的作用压力 p 1 2 最不利环路的计算 由附录1 2 立管 距锅炉的水平距离在30 50m范围内 下层散热器中心距锅炉中心的垂直高度小于15m 46 第三节室内热水供暖系统等温降法水力计算 一 自然循环热水供暖系统水力计算 2 例题 根据供回水温度 查附录1 1 得 解 2 最不利环路的计算 计算通过最不利环路散热器的作用压力 p 1 47 第三节室内热水供暖系统等温降法水力计算 一 自然循环热水供暖系统水力计算 2 例题 解 2 最不利环路的计算 求单位长度平均比摩阻 48 第三节室内热水供暖系统等温降法水力计算 一 自然循环热水供暖系统水力计算 2 例题 解 2 最不利环路的计算 求单位长度平均比摩阻 沿程损失占总压力损失的估计百分数 查附录4 8 50 49 第三节室内热水供暖系统等温降法水力计算 一 自然循环热水供暖系统水力计算 2 例题 解 2 最不利环路的计算 求单位长度平均比摩阻 由 50 第三节室内热水供暖系统等温降法水力计算 一 自然循环热水供暖系统水