Ch3液体输配管网水力特征与水力计算

1、Ch3 液体输配管网液体输配管网水力特征与水力计算水力特征与水力计算3.1 闭式管网水力特征与计算方法闭式管网水力特征与计算方法3.2 开式管网水力特征与计算方法开式管网水力特征与计算方法3.1 闭式管网水力特征与计算方法闭式管网水力特征与计算方法（一）闭式液体管网水力特征一、重力循环管路工作原理ijjjjiGiPHgcldgP Phghghghghghhgghhhhgg)()(0011结论：起循环作用的是散热器（冷却中心）和锅炉（加热中心）之间的水柱密度差与高差的乘积。密度小的流体向上流动，密度大的管段流体向下流动。注意排气：供水干管必须有0.51.0%向膨胀水箱方向上的坡度，散热器支管的坡

2、度一般取1%。二、重力循环管网水力特征1、并联管路环路a-S1-b-热源-a 环路a-S2-b-热源-a)(11ghGghP)( )(21212ghGghGghPhhgP双管系统的垂直失调当上下层环路的管道、散热器尺寸一致时，必然出现上层流量大于下层的情况。解决办法：在设计时正确计算不同环路的循环动力，采用不同的管道与设备尺寸及调节措施。提问：图中两个并联管路阻力分别为 不符合并联环路阻力相等的特征，为什么？baSbaSPP21,)(212ghbaSbaSghPP独用管路阻力与独用管路的资用动力相平衡。当并联独用管路的资用动力相等时，它们的阻力才相等。独用管路的资用动力：2、串联环路各个散热中

3、心处于同一环路，循环动力相同。GiiDiPPP)()()()(222112211gggGgHgHghghPniiiinigiiGgHghP111)()(各个散热中心流出流体的密度计算：由流体的温度去查密度。虽然同立管各层散热器资用动力相等，但流入每层散热器的水温不同，下层进水温度低。)(86. 0hgLttQG)(187. 46 . 31hgnkknjkkgLnjkkgjttQQtGQtt单管系统垂直水力失调由于各层散热器的传热系数K随各层散热器平均计算温度差变化，各层散热器的散热量不同。在选择设备时如果没有考虑，也会使各个散热器的散热量达不到设计要求，引起垂直水力失调。3、水在管路中沿途冷却

4、产生的动力精确计算：必须明确密度沿程变化的关系式。工程中简化处理：首先只考虑水在散热器内冷却，然后根据不同情况，增加一个考虑水在循环管路中冷却的附加作用压力。总资用动力)(npjttKAQGfiGhiGiPPP例3-1 已知某重力循环热水采暖单、双管系统：各层散热器之间的距离，散热器散热量，供回水温度，求：1）双管系统循环作用动力逐层计算作用动力，并比较2）单管系统各层之间的水温计算各层散热器出水温度3）单管系统循环作用动力查出各层出水密度，计算作用动力问：若是空调冷冻水系统，7供水，12回水能否用重力循环？三、机械循环液体管网工作原理与水力特征1、工作原理借助水泵动力，与重力作用共同克服流动

5、阻力。机械循环的动力输入位置在水泵处，方向由水泵出口决定，大小由泵的性能和管网特性共同决定。重力作用动力大小与方向与管网内温度分布有关。2、水力特征iGiqPPPGfiGhiGiPPPiqGiqPPPP时，（二）闭式液体管网水力计算与气体管网主要目的、基本原理和方法上相同，计算公式和技术数据有所不同。一、基本公式1、阻力损失计算公式沿程阻力室内管网，常处于紊流过渡区。室外管网，常处于阻力平方区。./1025. 6528hkgGldGlRPmml管段流量，常用公式或查管道摩擦阻力计算图表。0.2561/312.512.0 lg3.71Re640.11Re100.0055 120000)ReKdK

6、dKd（局部阻力2、压损平衡与不平衡率计算压损平衡：管路在设计流量下的阻力损失与资用压力相平衡。并联环路压损=共用管路压损+独用管路压损调整独用管路阻力损失，使整个环路压损平衡。压损不平衡率22vPc100%lPPxP压损平衡方法：确定总资用压力确定共用管路压力损失计算独用管路资用压力确定独用管路管径、调节装置等，尽可能使压力损失等于资用压力计算压损不平衡率，检查是否满足要求不同流体管网对不平衡率要求不同。重力热水采暖15%，机械热水采暖、空调冷冻水10%二、液体管网水力计算类型与方法1、已知流量和资用动力，确定管径。方法：压损平均法步骤：1）计算平均比摩阻2）根据比摩阻和流量，查图线确定管径

7、3）计算实际的阻力损失，及管网总阻力4）压损平衡计算lPRzhpj损失的百分比。沿程损失占总阻力2、已知流量和管径，求循环作用动力步骤1）查取最不利环路各管段比摩阻，计算沿程阻力和局部阻力2）计算管网总阻力损失，若重力作用动力不能忽略，循环作用动力按下式计算3）计算其他环路的资用压力，压损平衡计算4）校核循环水泵的流量和扬程若不满足，需重新选择水泵；或适当调整管径。GzqPPP3、已知流量，求管径和循环作用动力方法：假定流速法、压损平均法步骤：1）假定最不利环路流速2）查图表确定最不利环路各管段管径和比摩阻3）计算最不利环路局部阻力4）计算管网总阻力，确定循环作用动力5）压损平衡计算：计算其他

8、环路资用动力，用压损平均法确定其他环路管径及阻力损失，计算压损不平衡率室内采暖管网最大允许的水流速：民用建筑 1.2m/s生产厂房的辅助建筑物 2m/s生产厂房 3m/s室外供热管网最大允许的水流速： 3.5m/s室内供热、空调水管网的经济平均比摩阻：60120Pa/m.室外供热管网的经济平均比摩阻：主干线：3070Pa/m支线：300Pa/m4、已知管径和允许压降，确定流量。方法：利用公式和图表计算。热水采暖、空调水系统“不等温降法”此方法根据管段的允许压降确定流量，可以得到满足环路压力平衡的流量（实际运行流量）。然后可根据流量，选择合适的换热设备，来满足需要的散热量。此时各立管供回水温度差

9、值可能不相等。步骤：1）查取各管段流量2）校核已有系统的流通能力三、重力循环双管系统水力计算 重力循环双管系统的循环动力为：例3-2 已知某三层建筑热水采暖系统供回水温度95/70，锅炉中心距底层散热器中心距离为3m，层高3m。确定重力循环双管热水采暖系统管路的管径。压损平均法fghfhzhPghPPP）(或供热工程。查简明供热设计手册:fP解：1、计算最不利环路1）选最不利环路：通过立管的最底层散热器1（1500W）的环路。这个环路从散热器1顺序地经过管段、，进入锅炉，再经管段、进入散热器1。2）计算最不利环路循环动力：Pa818 350)92.96181.977(381. 9 (GfghG

10、fGhGPghPPP）3）确定最不利环路各管段的管径计算平均比摩阻（控制值）。查取管径和实际比摩阻。如管段，流量272kg/h， Rpj3.84Pa/m，查表选DN32的管径根据流量272kg/h和DN32的管径，查得流速0.08m/s，比摩阻3.39Pa/m。填入表中，并计算该管段的摩擦阻力。确定最不利环路所有管段的管径。Pa/m 84. 35 .1068185 . 0lPlPRGzhpj4）统计该管段的局部阻力系数，计算局部阻力。5）求各管段的压力损失 沿程阻力损失局部阻力损失。6）计算最不利环路的总阻力。7）核算压力富余值Pa 712)(141cmlzblPPP%10%13%100712

11、712818%100%zblzblGzblPPP2、其他环路计算确定通过立管第二层散热器环路中各管段管径。1)计算此环路资用动力：2)与最不利环路不共用的管段是15、16，共用的管段是2-13。独用管段15、16的资用动力：Pa 1285)(222GfIghzhIPgHP499Pa32)-(818- 12851322)1615(PPPzhIzhIPa/m 9 .4954995 . 0)1615(pjR3)根据管段15、16的流量G及平均比摩阻，确定管径d，Rm并计算摩擦阻力、局部阻力。管段15和16的总阻力为524Pa。4)核算资用动力与计算阻力的不平衡率（压损不平衡率）否则调整管径使压损平衡

12、。依次计算I立管第3层、II、III、IV、V各立管各层的管路。）（允许值：15% %5%100499524499补充说明：有的环路中，某些管段已选用了最小管径，仍不能实现允许的不平衡率，可通过调节装置在运行时进行调节。离热源较远的立管、各层支管及共用管段选用较大的管径，便于离热源较近立管各个环路实现平衡。四、机械循环液体管网的水力计算方法四、机械循环液体管网的水力计算方法 方法：压损平均法（热水采暖）或假定流速法、假定比摩阻法（空调）资用动力1、同程式机械采暖系统水力计算、同程式机械采暖系统水力计算等温降计算法：认为各立管的供回水温差相等，由此确定立管各段的流量，再去确定管径及阻力损失。空调

13、冷热水，单管采暖层数相同、不同，双管采暖、单管层数qGfGhqzhPPPPP本质方法：压损平均法步骤：1）计算最不利立管所在环路最不利立管所在环路的资用动力，确定管径和阻力损失。2）计算最近立管所在环路最近立管所在环路的资用动力，确定管径和阻力损失。3）计算两立管的阻力不平衡率阻力不平衡率，5%。4）计算系统总阻力损失及各立管的资用动力。5）确定其他立管管径及阻力损失。6）计算其他立管的压损不平衡率压损不平衡率， 10%。7）求取管网特性曲线。2、单管机械采暖系统水力计算不等温降法：认为各立管的供回水温度不相等，而并联环管间的阻力损失相等，由此确定流量、管径及阻力损失。本质方法：假定流速法或假

14、定比摩阻法。适于大型异程式机械采暖系统。步骤：1）计算最不利立管。假定最不利立管的温降=设计温降+25。求立管流量，假定流速或比摩阻，确定管径、阻力损失。2）计算末端倒数第二根立管。计算其资用动力，给定管径，确定阻力损失，计算流量和温差。3）由远及近计算其他立管。4）计算其他分支环路的立管。5）调整整个系统的流量、温降和阻力损失。计算各散热器面积。3、空调冷冻水系统水力计算法方法：假定流速法或假定比摩阻法、压损平均法。步骤：1）假定流速或平均比摩阻，确定最不利环路管径和阻力损失。压损不平衡率计算。2）计算并联环路资用动力，确定管径和阻力损失。压损不平衡率计算。3）求取管网特性曲线。五、室外热水

15、供热管网水力计算1、问题类型1）已知流量，确定直径和阻力损失。2）已知流量和管径，确定阻力损失。3）已知管径和允许压降，确定或校核流量。2、计算公式沿程阻力损失./1025. 6522htGldGlRPmml管段流量，沿程阻力系数，流体常处于阻力平方区或查水力计算图表。局部阻力损失或采用当量长度计算。25. 0)(11. 0dK25. 5225. 03m1088. 6dGKRt22vPc； dld25. 025. 11 . 9Kdld管路总阻力：3、计算步骤已知流量，确定管径和阻力损失。1）假定比摩阻，直接连接室外管网主干线3070Pa/m，间接连接3070Pa/m。2）确定主干线管径和阻力损

16、失。3）计算支干线、支线资用动力，确定其管径。DN400mm时，v3.5m/s；DN400mm时，Rpj300Pa/m。4）消除剩余压头。用户支管、热力站支管可用调压板、调压阀门、流量调节器消除剩余压头。zhdlRllRPmm)(例3-3 某工厂厂区热水供热系统，其网路平面布置如图。网路的计算供水温度t1=130，计算回水温度t2=70。用户E、F、D的设计热负荷Qn分别为：3.518GJ/h、2.513GJ/h和5.025GJ/h。热用户内部的阻力为P=5104 Pa。试进行该热水网路的水力计算。 解：1）计算各管段流量，填入表中。2）计算主干线。室外热水管网的回水管路沿供水管路相同的路径布

17、置，管径、管内流量与对应的供水管段相同。一般是闭式管网（不从管网取出热水）。最不利环路的管线也称为“主干线”。本例选A-B-C-D为主干线。控制比摩阻3070Pa/m。假定平均比摩阻，确定管径和实际沿程阻力损失。查当量长度表，计算局部阻力和总阻力。 t/h003.14kg/h 00314C 70-130)Ckg/(kJ 187. 4kJ/h 10 10518. 3o39）（EBG管段AB流量44t/h。查表，取d=150mm，R=44.8Pa/m闸阀1个，方形补偿器3个，当量长度：相同方法计算管段BC、CD。主干线总阻力损失：Pa 1113048.44244.8m 44.24844.48200

18、m 44.4834 .15124. 2总压力损失折算长度dlPa87897nABCDGzblzblqPPPPP水力计算表管段编号计算流量G（t/h）管段长度 l （m）局部阻力当量长度之和ld（m）折算长度lzh（m）公称直径 d （mm）流速v（m/s）比摩阻R（Pa/m）管段的压力损失P（Pa）123456789主干线AB4420048.44248.441500.7444.811130BC3018042.34222.341250.7354.612140CD2015034.68184.681000.7679.214627支线BE147018.688.6701.09278.524675CF10

19、8018.698.6700.77142.2140213）计算支线。计算支线资用动力，确定管径和阻力损失。管段BE：4）计算管网总阻力损失。Pa87897nABCDGzblzblqPPPPPPa 209224675-26767Pa24675m6 .886 .1870Pa/m 278.5R70mmdPa/m 239)6 . 01 (7026767R 60%Pa 26767 )( pj)()()(富余压力，则查表取，则：的设局部阻力是沿程阻力资用动力BEzhABCDBCABnABABEGABCDGnABCDngABEGqBEPLPPPPPPPPPPPPPPP3.2 开式管网水力特征与计算方开式管网水

20、力特征与计算方法法由进出口伯努利方程得：水泵扬程需要克服进出口高差的静水压力和管路阻力损失（包括进出口设备配件阻力），以及进出口动压差值。2)(2)()(21222121221221vvHgPvvHHgPPllp建筑给水管网水力计算在已知或可求流量的基础上设计管径、系统压力、校核供水方案。室外管网压力大于系统设计压力时，可直接供水，否则需设水箱、水泵、水池、气压罐等增压贮水设备。一、计算设计流量与管径1、设计秒流量用水时间集中，同时使用系数高的建筑sLqnbnqqiiiiig/;1i;i流量个用水器具的给水额定类型类型用水器具数用水时间长，设备不集中，同时使用系数随器具数增加而减少的建筑：将安装在污水盆上管径为15mm的配水龙头的额定流量0.2L/s作为一个当量，其它用水器具的额定流量对它的比值，即为该用水器具的当量值。gggkNNq2 . 0ggiNN2、水管管径假定流速时，生活、生产给水 U2.0m/s低噪音要求，且d25mm时，U=0.81.0m/s消火栓给水管道 U2.5m/s自动喷水灭火给水管道 U5.0m/s个别支管U10.0m/s二、阻力损