热水供应管网水力计算

1、热水管网水力计算包括第一循环管网（热媒管网）和第二循环管网配水管网和回水管网）。第一循环管网水力计算，需按不同的循环方式计算热媒管道管径、凝结水管径和相应水头损失；第二循环管网计算，需计算设计秒流量、循环流量，确定配水管管径、循环流量、回水管管径和水头损失。1.第一循环管网的水力计算 （1）热媒为热水热媒循环管路中的供、回水管道的管径应根据已经算出的热媒耗量、热媒在供水和回水管中的控制流速，通过查热水管道水力计算表确定，由热媒管道水力计算表查出供水和回水管的单位管长的沿程水头损失，再计算总水头损失。热水管道的控制流速，可按下表选用。热水管道的控制流速公称直径（）1520254050流速（m/s

2、）0.81.01.2如下图所示，当锅炉与水加热器或贮水器连接时，热媒管网的热水自然循环压力值按式（3-15）计算：热媒管网自然循环压力（）热水锅炉与水加热器连接（间接加热）；（b）热水锅炉与贮水器连接（直接加热）(3-15)式中 Hzr第一循环的自然压力，Pa；h锅炉中心与与水加热器内盘管中心或贮水器中心的标高差，m；1水加热器或贮水器的出水密度，kg/m3；2锅炉出水的密度，kg/m3。当HzrHh时，可行成自然循环，为保证系统的运行可靠，必须满足Hzr（1.11.15）Hh。若Hzr略小于Hh，在条件允许时可适当调整水加热器和贮水器的设置高度来解决，应不能满足要求时，应采用机械循环方式，用

3、循环水泵强制循环。循环水泵的杨程和流量应比理论计算值略大些，以确保系统稳定运行。（2）热媒为高压蒸汽蒸汽管道可按管道的允许流速和相应的比压降查蒸汽管道管径计算表确定管径和水头损失。高压蒸汽管道常用流速见下表。高压蒸汽管道常用流速管径(mm)15202532405080100150200流速(m/s)101515202025253530404060疏水器后为凝结水管，凝结水利用通过疏水器后的余压输送到凝结水箱，先计算出余压凝结水管段的计算热量，按下式计算：（3-16）式中Qj余压凝结水管段的计算热量，单位为W;Q设计小时耗热量，单位为。根据Qj查余压凝结水管管径选择表确定其管径。在加热器至疏水器

4、之间的管段中为汽水混合的两相流动，其管径按通过的设计小时耗热量查下表确定。由加热器至疏水器间不同管径通过的小时耗热量（）DN(mm)1520253240507080100125150热量（）334941088571674723553004605488876022101774308923248148207871184178357682.第二循环管网的水力计算 （1）热水配水管网计算配水管网计算的目的是根据配水管段的设计秒流量和允许流速值确定管径和水头损失。热水配水管网的设计秒流量可按生活给水（冷水系统）设计秒流量公式计算；卫生器具热水给水额定流量、当量、支管管径和最低工作压力与室内给水系统相同。

5、管内的允许流速为0.60.8m/s(DN25mm时)和0.81.5m/s(DN25mm时)，对噪声要求严格的建筑物可取下限。最小管径不易小于20mm。管道结垢造成的管径缩小量见下表。管道结垢造成的管径缩小量管道公称直径（）154050100125200直径缩小量（）2.53.04.0热水管道的水力计算，应根据选用的管材选择对应的计算图表和公式进行计算，当使用条件不一致时应作相应修正。1）热水管采用交联聚乙烯（PEX）管时，管道水力坡降可按式（3-17）计算：（3-17）式中i管道水力坡； q管道内设计流量，m3/s； dj管道设计内径，m。如水温60时，可按下图的水力计算图选用管径。交联聚乙烯

6、（PEX）管水力计算图（60）如水温高于或低于60时，可按下表修正。水头损失温度修正系数水温10203040506070809095修正系数1.231.181.121.081.031.000.980.960.930.902）热水采用聚丙烯（PPR）管时，水头损失按式（3-18）计算：（3-18）式中Hf管道沿程水头损失，m； 沿程阻力系数； L管道长度，m； dj管道内径，m； v管道内水流平均速度，m/s； g重力加速度，m/s2，一般取9.8 m/s2。设计时，可按式（3-18）计算，也可查相关水力计算表确定管径。（2）回水管网的水力计算回水管网水力计算的目的是确定回水管管径。回水管网不配

7、水，仅通过用以补偿配水管网热损失的循环流量。为保证立管的循环效果，应尽量减少干管的水头损失，热水配水干管和回干管均不宜变径，可按相应最大管径确定。回水管管径应经计算确定，宜可参照下表选用。热水管网回水管管径选用表热水管网、配水管段管径（DN）（）20253240506580100125150200热水管网、回水管段管径（DN）（）202025324040506580100（3）机械循环管网的计算机械循环管网水力计算的目的是选择循环水泵，应在先确定最不利循环管路、配水管和循环管的管径的条件下进行。机械循环分为全日热水供应系统和定时热水供应系统两类。 1）全日供应热水系统热水管网计算方法和步骤热水

8、配水管网各管段的热损失可按式（3-19）计算：（3-19）式中 QS计算管段热损失，；计算管段管道外径，m；计算管段长度，m；无保温层管道的传热系数，W/(m2·)；保温系数，较好保温时0.70.8，简单保温时为0.6，无保温层时；tc计算管段起点热水温度，；tz计算管段终点热水温度，；tj计算管段外壁周围空气的平均温度，可按下表确定。管段周围空气温度管道敷设情况tk（）管道敷设情况tk（）采暖房间内，明管敷设采暖房间内，暗管敷设不采暖房间的顶棚内182030可采用一月份室外平均气温不采暖房间的地下室内室内地下管沟内51035tc和tz可按面积比温降法计算：（3-20）（3-21）式

9、中t配水管网中计算管路的面积比温降，/m2；T配水管网中计算管路起点和终点的水温差，按系统大小确定，一般取515；F计算管路配水管网的总外表面积，m2；f计算管段终点以前的配水管网的总外表面积，m2；tc计算管段起点水温，；tz计算管段终点水温，。计算总循环流量计算管段热损失目的在于计算管网的循环流量，循环流量是为了补偿配水管网散失的热量，保证配水点的水温。管网的热损失只计算配水管网散失的热量。全日供应热水系统的总循环流量可按式（3-22）计算： （3-22）式中 qx循环流量，L/h;QS配水管网的热损失，应经计算确定，也可采用设计小时耗热量的3%5%；T配水管网起点和终点的热水温差，根据系

10、统大小确定，一般可采用510；热水密度，kg/L；C水的比热，C4187 J/(kg)。计算各循环管段的循环流量：在确定qx后，以下图为例，可从水加热器后第1个节点起依次进行循环流量分配计算。计算用图通过管段的循环流量qx即为qx，用以补偿整个管网的热损失，流入节点1的流量qx用以补偿1点之后各管段的热损失，即qAS+qBS+qCS+qS+ qS，qx又分配给A管段和管段，循环流量分别为qx和qx。按节点流量的平衡原理：qxq1x，qxqxqA。qx补偿管段、的热损失，即qBS+qCS+qS+ qS，qA补偿管段A的热损失qAS。因循环流量与热损失成正比和热平衡关系，qx可按式（3-23） （

11、3-23） 流入节点2的流量q2x用以补偿2点之后各管段的热损失，即qBS+qCS+ qS，因q2x分配给B管段和管段，其循环流量分别为qBx和qx。按节点流量平衡原理：q2xqx，qxqxq。qx补偿管段和C的热损失，即qCS+ qS，qBx补偿管段B的热损失qBS。则qx可按式（3-23）计算：（3-23）流入节点3的流量q3x用以补偿3点之后管段C的热损失qCS。按节点流量平衡的原理：q3xqx，qxqCx，管段的循环流量即为管段C的循环流量。按上述可总结出通用计算公式为：（3-23）式中qNx、q(n+1)X、1管段所通过的循环流量，L/s；（1）1管段及其后各管段的热损失之和，W；管

12、段及其后各管段的热损失之和，W。、1管段如下图所示。 计算用图校核各管段的终点水温，可按式（3-24）进行：（3-24）式中t各管段终点水温，； tc各管段起点水温，； qs各管段的热损失，W； qX各管段的循环流量，L/s； C水的比热，C4187 J/(kg)；热水密度，kg/L。计算结果如与原来确定的温差相差较大，应以公式（3-20）和公式（3-21）的计算结果：作为各管段的终点水温，重新进行上述（14）的计算。计算循环管网的总水头损失，可按（3-25）计算： （3-25）式中H循环管网的总水头损失，kPa；HP循环流量通过配水计算管路的沿程和局部水头损失，kPa；Hh循环流量通过回水计

13、算管路的沿程和局部水头损失，kPa；Hj循环流量通过半即热式或快速式水加热器中热水的水头损失，kPa。容积式水加热器、导流型容积式水加热器、半容积式水加热器和加热水箱，因内部流速较低、流程短，水头损失很小，在热水系统中可忽略不计。半即热式或快速式水加热器，因水在内部的流速大、流程长，水头损失应以沿程和局部水头损失之和计算：（3-26）式中管道沿程阻力系数；被加热水的流程长度，m；dj传热管计算管径，m；局部阻力系数；v被加热水的流速，m/s；g重力加速度，m/s2，g=9.81 m/s2。计算循环管路配水管及回水管的局部水头损失可按沿程水头损失的20%30%估算。选择循环水泵热水循环水泵宜选用

14、热水泵，泵体承受的工作压力不得小于其所承受的静水压力加水泵杨程，一般设置在回干管的末端，设置备用泵。循环水泵的流量：（3-27）式中Q循环水泵的流量，L/s；全日热水供应系统的总循环流量，L/s；循环水泵的扬程： （3-28）式中H循环水泵的杨程，kPa；HP循环流量通过配水计算管路的沿程和局部水头损失，kPa；Hh循环流量通过回水计算管路的沿程和局部水头损失，kPa；Hj循环流量通过半即热式或快速式水加热器中热水的水头损失，kPa。 2）定时热水供应系统机械循环管网计算定时机械循环热水系统与全日系统的区别，在供应热水之前循环泵先将管网中的全部冷水进行循环，加热设备提前工作，直到水温满足要求为

15、止。因定时供应热水时用水较集中，可不考虑配水循环问题，关闭循环泵。循环泵的出水量可按式（3-29）计算：（3-29） 式中Q循环泵的出水量，L/h；V热水系统的水容积，但不包括无回水管的管段和加热设备、贮水器、锅炉的容积，；T热水循环管道系统中全部水循环一次所需时间，h，一般取0.250.5h。循环泵的扬程，计算公式同（3-28）。【例3-6】某建筑定时供应热水，设半容积式加热器，其容积为2500L，采用上行下给机械全循环供水方式，经计算，配水管网总容积277L，其中管内热水可以循环流动的配水管管道容积176L，回水管管道容积84L，问系统的最大循环流量为多少？【解】1.具有循环作用的管网水的

16、容积V176+84260L2.系统最大循环流量定时循环每小时循环24次，按4次计，最大循环流量为Qh=260×41040L/h （4）自然循环热水管网的计算在小型或层数少的建筑物中，有时也采用自然循环热水供应方式。自然循环热水管网的计算方法与前述机械循环热水系统大致相同，但应在求出循环管网总水头损失之后，先校核一下系统的自然循环压力值是否满足要求。自然热水循环系统分上行下给式和下行上给式两种方式，如下图所示，其自然循环压力的计算公式有所不同。管网自然循环作用水头（）上行下给式；（）下行上给式1）上行下给式管网的压力水头，如图3-23（）所示，压力水头可按式（3-30）计算：（3-30）式中Hzr上行下给式管网的自然循环压力，kPa；h锅炉或水加热器中心与上行横干管管段中心的标高差，m；最远处立管管段中心点的水的密度，kg/m3；4配水立管管段中点的水的密度，kg/m3。2）下行上给式管网的压力水头，如图3-23（）所示，压力水头可按式（3-31）计算：（3-31）式中H