第二章热水供热系统的水力计算

1、第二章热水供热系统的水力计算00:49:261第一节概述为什么要进行热网的水力计算?00:49:26#第一节概述水力计算的主要任务已知G和AP,确定d ；已知G和d ,计算AP；已知d和允许AP,计算或校核G；根据水力计算结果，确定循环水泵的流量和 扬程。第一节概述水力计算的作用(1) 绘制热网水压图，确定供热系统最佳运行工况，分析 供热系统正常运行的压力工况，确保热用户有足够的 资用压头，系统不超压、不汽化、不倒空。(2) 选择用户系统与供热管网的合理连接方式、选定用户 入白装萱。(3) 选定供热。系统的循环水泵。确定定压方式，索统加压方式，节能措施。选定补给 水泵。(5)计算供热管网的建设

2、投资、金属耗量和施工安装工程 量。00:49:263第二节热水网路水力计算的基本公式AP=APy+APj一、沿程损失AP =R,lysh二、局部损失三、 总阻力损失AP = R(L + L = Rq00:49:26第三节水力计算的方法和步骤水力计算的基本原则1. 管网干管d50mm,通往各单体建筑物 不宜d32miTi。2. 当有的点出现静压值超过允许值时，应分 设独立的供热系统。水力计算的基本步骤1.热用户的设计流量采暖、通风、空调热用户及闭式热水供热系 统生活热水热用户G、3.60一 ；）开式热水供热系统生活热水热用户2.热力网各管段的流量管段的计算流量就是该管段承担的各用户的计算流量之和

3、，即G；3.热水网路的主干线热水网路水力计算是从主干线开始计算。网路中平 均比摩阻最小的一条管线，称为主干线。热网规 范规定，可取4080 Pa/m。0026 M J)9第三节水力计算的方法和步骤按管段资用压力AP.-7?, 查附录2-1-实际占和R。各管段G、R,据d和局部阻力形式，查附录22,确定AF5.环路压力降平衡主干线和各支干线、支线环路之间压力应进 行平衡，控制不平衡率在15 %之内，即xlOO/% 15%AR00:49:2611第五节热水网路的水压图水力计算只能确定热水管道中各管段的压力损失（压差）值，但不能确定热水管道上各点的 压力（压头）值。水压图可以清晰地表示出热水管路中各

4、点的压 另。第五节热水网路的水压图通过绘制系统水压图可分析和确定: 管道任何一点P 各管段AP 各管段R 系统中是否汽化、超压、倒空 供、回水管压力差是否王用户系统所需的作用压头 系统正常运行或循环水泵停运时，系统各点的压力变化等热水网路压力状况的基本技术要求1.动水压线觀勰豔I运行时网路上各点测压管水头连线豔霹删議魏瞬齢力課? 设备及关键承压能力在高温水网路和用户系统，水温超过100C的地点， 热媒压力应不低于该水温下的汽化压力。还应留有30 50Kpa富裕压力。PP汽化+30 50kPao不同温度下的 汽化庄力如表所示。与热水网路直接连接的用户系统，无论网路循环水泵 是否运行，其用户系统回

5、水管出口处的压力必须高于用 户系统的充水高度，以防止系统倒空吸入空气，破坏正 常运行和腐蚀管道。卩回11系统（系统充水高度）不倒空网路回水管道内任一点的压力，都应比大气压力至少 高出5mH2O ,以免吸入空气。卩回=大气压+5mH2O在热水网路的热力站或用户引入口处，僕、回水管的 资用压差，应满足热力站第用户所需的作由压头。P资 王工AP作用2.静水压线静水压曲线是网路循环水泵停运时网路上各点测压管水头的连接线。它是一条水平线。与热水网路直接连接的供暖用户系统内，静态压力 不应超过系统中任何一点的允许压力。不应使热水网路任何一点的水汽化，应保持 的富裕压力。与热力网直接连接的用户系统内，不会出

6、现倒空。（丄）试问在下述有关机械循环热水供暖系统的表述中，（）是错 误的。A供水干管应按水流方向有向上的坡度B.集气罐设置在系统的最高点C使用膨胀水箱来容纳水受热后所膨胀的体积 D.循环水泵装设在锅炉入口前的回水干管上解 析：在机械循环热水供暖系统中.由于供水干管 沿水流方向有向上的坡度，因此在供水干管的末端，也 就呈供水干管的曼高点设置衾气曜，而非系统的最高点。l=J而索卑的最高点脸是膨胀水箱的莅置00:49:261700:49:26#00:49:26#第六节水泵的选择a一、热网循环水泵的选择1.流量00:49:26#00:49:26#G = （1.11.2）G2.扬程3 循环水泵的选择原则

7、水泵管网Gw.z；:ApI 4讒费管时,应计旁 篦翩曲翹雅H变化较小。00:49:261900:49:26#装度上泵 安温管水00:49:2621水泵工作点应在水泵的高00:49:26#循环水泵不少于画台，其中一合备用。当四台工作。礬翳廳獭霭叢蠶蘿囂源供当采用分阶段改变流量的质调节时，宜选用流量和扬程不泵组。对只有采虑专设热轆辭热水供热系统可考二、补给水泵的选择 补给水泵定压时 療量开式Gb = 4G/闭式 Gb = Gxr.max +Gbs扬程 Hb=Hj+b-Zb比-补水点的压力，即系统静水压曲线的高度，mH20; 爲/一补水系统管路的压力损失，mH2O； Z；补水箱水位与补水泵之间的高度

8、差，mo00:49:263.热水网路补水泵的选择原则闭式热水供热系统的补给水泵的台数，不应 少于两台，可不设备用泵。开式热力网补水泵不宜少于三台，其中一台 备用。当动态水力分析考虑热源停止加热的事故时:事故补水能力AV95_70+Gbs事故补水时，软化除氧水量不足时，可补充 工业水。00:49:262第七节 供热系统的定压方式供热系统的定压方式主要有：膨胀水箱定压, 补给水泵定压，补给水泵变频调速定压，气 袜定庄籲定压和義汽是庄等。00:49:26#、膨胀水箱定压 1.定义：利用膨胀水箱来维持定压点压力恒定 的定压方式称为膨胀水箱定压。 2.作用：贮水、排气、定压。 3.原理4.结构：一般用钢

9、板制成，通常是圆形或矩形。膨胀水箱上一般装有膨胀管、溢流管、信号管、 循环管和排污管6 J彭胀水箱的高度Z. + 空+ （2 5）码 40Pg00:49:2627膨胀水箱1 溢流管2排水管3循坏管4膨胀管5信号管6箱体7人孔8扶梯7.特点优点：压力稳定，不怕停电。；缺点：水箱高度受限，当最高建筑物层数较高 且远离热源，或为高温水供热时，膨胀水箱的 架设高度难以满足设计要求。8二03范围适合于建筑层数较低的小区低温热水供热系统。二、补给水泵定压定义：用供热系统的补给水泵保持定压点压力固 定不变的方法称为补给水泵定压。 给来泵定压方式： 补给水泵连续补水定压方式:补给水泵间歇补水定压方式补给水泵定

10、压点设在旁通管处的定压方式补水泵定压的特点优点：设备简单，投资少，便于操作。缺点：怕停电，对于大型供热系统应设双路电 源。适用范围当系统恒压点压力要求较高，无法采用膨胀水 箱定压时，可采用补给水泵定压。是目前国内 集中供热系统中最普遍的一种定压方式。:L补给水泵连续补水定压方式原理定压点一设在网路循环水泵的吸入端。 压力调节阀一保持定压点恒定的压力。作用原理：定压点压力作用在调节 阀膜上，从而控制阀芯的移动，调节阀孔流动面积，调节流量，维持 定压点压力。(2) 特点补水泵始终连续运行，即使供热系统停止运行时也 如此，电耗大。(3) 适用范围适用于系统规模较大、供水温度较高的供热系统。00:49

11、:26332.补给水泵间歇补水定压方式作用原理：补给水泵的启动和停止运行是由电接点式压力表 的表盘上的触点开关控制的。到达定压点的上限值时，补给水泵停止运行。当网路循环水 泵的吸入端压力下降到定压点的下限值时，补给水泵重新启 动补水。特点优点：补水泵间歇运行，减少电耗。：缺点：压力有一定的波动，造成补水泵的频繁 启动，影响补水泵的使用寿命。 适用范围宜使用在系统规模不大、供水温度不高、系统 漏水量较小的供热系统中。3补给水泵补水定压点设在旁通管处的定压方式在热源的供、回水干管之间连接一根旁通管，利用补给水泵，使旁通管J点保持符合静压线要 求的压力。作用原理：通过控制定压点J点的压力，来控制 压

12、力调节阀的开大与关小，从而调节补水量， 保持定压点的压力不变。通过开启旁通管上的 两个阀门可以控制动水压的升高或降低。特点可适当地降低运行时的动水压线，网路循环水泵 吸入端的压力V定压点的静压力。调节阀门m和n的开启度，可控制网路的动水压 曲线升高或降低。旁通管连续补水定压，系统运行压力调节灵活。旁通管不断通过网路水，循环水泵流量增加，电 耗增加。旁通管连续补水定压，补水泵可以连续运行，也 可间歇运行。三、气体定压气偻定压分为：氮气定压和空气定压，都是利用低位定 压罐保持供热系统怛压。氮气定压：在定压罐中灌充氮气。空气定压：在定压罐中灌充空气，为防止空气溶于水中 腐蚀管道，常在空气定压罐中装设

13、皮囊，把空气与水隔 离。氮气定压的特点：热水供热系统运行安全可靠，能防止 余统汽花和求击。彳旦消耗氮气，设畧较复杂，氮气確体 穎食大。适用范围：氮气定压多用于高温水系统；空气定压一般用在小型供热系统上。蒸汽定压蒸汽定压形式:(1) 蒸汽锅筒定压方式(2) 外置膨胀罐的蒸汽定压方式(3) 采用淋水式加热器的蒸汽定压方式五、补水泵变频调速定压1.上述定压方式存在的问题膨胀水箱定压使用范围受限 ：连续运行补水泵定压费电间歇运行补水泵定压压力的波动蒸汽、气体定压复杂、昂贵2.补水泵变频调速定压定压原理根据供热系统的压力变化，改变电源频率，平 滑无级地调整补水泵转速，进而及时调节补水 量，实现系统恒压点

14、压力的恒定。关键设备：变频器变频器的工作原理：通常50Hz的交流电先变为 直流电，再经过逆变器把直流电变换为另一种 频率的交流电。00:49:2643工程实例分析(1)如果用户系统内有一个用户的压力降是系统中其他用户压降的 两倍，如下图。为了平衡这个系统其他用户的平衡阀需要吸收 0.15MPa的压头。这样做既困难有浪费。只有一个用户需要这 么高的压头。这一方案是不经济的。怎么办？图UI.P4 一个用户压降特別大的憎况00:49工程实例分析(1)可以采用一、二级泵的系统。二级泵安装在压降较 大的用户环路上，只负担这一用户的负荷，从而使 主环路的循环泵(一级泵)仍在0.15MPa的压头 下运转。m i.ta-5采用一一二级泵的紊统00:49:2647工程实例分析（2）某工程的膨胀水箱的膨胀管和循环管与干管连接如 图，系统热的不好，供水温度正常，但室温低。分00:49:2651原因：有相当一部分水量经膨胀水箱的膨胀管和循环管而循 环，使系统循环水量减少。显然是膨胀水箱与系统连接错误。对策：将膨胀水箱的膨胀管改道水泵的吸入口附近。如图。ffi 1.2.7