第4章供热管网的水力计算

1、1第第4章章 供热管网的水力计算供热管网的水力计算24.1 热水管网水力计算热水管网水力计算热水供热管网水力计算的主要任务是：v1）按已知的热媒流量和允许压力降，确定管道的直径；v2）按已知的热媒流量和管道直径，计算管道的压力损失；v3）按已知的管道直径和允许压力损失，计算或校核管道中的流量；v4）根据管网水力计算结果，确定管网循环水泵的流量和扬程。 34.1.1 热水管网水力计算公式热水管网水力计算公式v4.1.1.1热水管网的沿程损失热水管网的沿程损失 d40mmv水力计算表见附录水力计算表见附录4-1。 修正：2256.25 10tmGRd2(1.142lg)dK0.25K0.11d23

2、0.25t5.25G6.88 10dmRK0.25shbiKKshbibiRRmRK值修正系数m和值 K(mm)0.10.20.51.0m0.6690.7951.001.1891.4951.261.000.8444.1.1 热水管网水力计算公式热水管网水力计算公式v4.1.1.2热水管网局部损失热水管网局部损失v局部损失的当量长度局部损失的当量长度dv修正修正 ：v估算 ：ld=jl 22jP1.250.25d9.1Kddl0.25sh.biK.Ksh dbi dbilll d 热网允许比压降概算时管线当量长度占直管线长度的百分数j值 热介质管道补偿器型式套管及波形补偿器光滑的方形补偿器焊接的

3、方形补偿器蒸汽热水、凝结水0.30.40.20.30.50.60.30.40.70.80.50.754.1.1 热水管网水力计算公式热水管网水力计算公式v热水网路DN100mm时，j值可取0.15；当管径在DN125mmDN200mm之间时，j=0.250.3；DN200mm时按上表内数值选用。 v热网资用比摩阻估算式为： jP1mRl64.1.2室外热水管网水力计算的方法室外热水管网水力计算的方法v4.1.2.1热水网路水力计算的方法及步骤热水网路水力计算的方法及步骤v（1）确定热水网路中各管段的计算流量）确定热水网路中各管段的计算流量 只有供暖热负荷的热水供热系统只有供暖热负荷的热水供热系

4、统 ：nn1212cnQQGAtttt nQnQ 采用不同单位计算的系数采用的计算单位GJ/h=109J/hckJ/(kg)MW=106WckJ/(kg)A238.886074.1.2室外热水管网水力计算的方法室外热水管网水力计算的方法v具有多种热用户的并联闭式热水供热系统 ：tn1212 t12 rrzhntrQQQGGGGAtttttt84.1.2室外热水管网水力计算的方法室外热水管网水力计算的方法v（2）确定热水网路的主干线及其沿程比摩阻 管网中平均比摩阻最小的一条管线 v经济比磨阻：可取4080Pa/m v（3）根据网路主干线各管段的计算流量和初步选用的平均比摩阻Rm值，利用附录4-1

5、的水力计算表，确定主干线各管段的标准管径和相应的实际比摩阻。室外热水网路的限定流速 公称直径mm152025324050100200以上限定流速(m/s)0.60.81.01.31.52.02.32.503.0094.1.2室外热水管网水力计算的方法室外热水管网水力计算的方法v（4）根据选用的标准管径和管段中局部阻力形式，由附录4-2查出各管段局部阻力的当量长度d，并求出各管段的折算长度zh。v（5）根据管段的折算长度zh和实际的比摩阻，计算出各管段的压力损失及主干线总压降。v（6）主干线水力计算完成后，进行热水网路支干线、支线的水力计算。DN400mm，流速不应大于3.5m/s；DN400m

6、m，Rm不应大于300Pa/m104.1.2室外热水管网水力计算的方法室外热水管网水力计算的方法v节流孔板：24tG10Hd 114.1.2室外热水管网水力计算的方法室外热水管网水力计算的方法v【例题4-1】某工厂厂区热水供热系统，其网路平面布置图（各管段的长度、阀门及方形补偿器的布置）如图4-3所示。网路设计供水温度=130，设计回水温度=70。用户E、F、D的设计热负荷 分别为3.518 GJ/h、2.513 GJ/h和5.025GJ/h。热用户内部的阻力损失为Pn=5104Pa。试进行该热水网路的水力计算。nQ124.2 管网系统压力分布管网系统压力分布v4.2.1管流能量方程及压头表达

7、式管流能量方程及压头表达式v4.2.2管网的压力分布图管网的压力分布图221211221 222pZgpZgp221122121 22g2gppHZZHgg总水压线与测压管水头线134.2.2管网的压力分布图管网的压力分布图v利用水压图分析热水供热（暖）系统中管路的水力工况时，以下几方面是很重要的 ：v（1）利用水压曲线，可以确定管道中任何一点的压力（压头）值。v（2）利用水压曲线，可表示出各段的压力损失值。v（3）根据水压曲线的坡度，可以确定管段的单位管长的平均压降的大小v（4）由于热水管路系统是一个水力连通器，14室内热水供暖管网的水压图15164.2.3水压图在热水管网设计中的重要作用水

8、压图在热水管网设计中的重要作用v4.2.3.1热水网路压力状况的基本技术要求热水网路压力状况的基本技术要求v1）与热水网路直接连接的各用户系统内的压力，都不得超）与热水网路直接连接的各用户系统内的压力，都不得超过该用户系统用热设备及其管道构件的承压能力过该用户系统用热设备及其管道构件的承压能力v（2）为保证高温水网路和用户系统内不发生汽化现象，在）为保证高温水网路和用户系统内不发生汽化现象，在水温超过水温超过100的地点，热媒压力应不低于该水温下的汽化的地点，热媒压力应不低于该水温下的汽化压力压力v（3）为了保证用户系统不发生倒空现象，破坏供热系统正常运行和腐蚀管道v（4）为保证循环水泵不发生

9、汽蚀现象，一般循环水泵吸入口侧的压力不低于35mH2O，回水高5mH2Ov（5）在热水网路的热力站或用户引入口处，供、回水管的资用压差，应满足热力站或用户所需要的作用压头。174.2.3.2绘制热水网路水压图的方法与步骤绘制热水网路水压图的方法与步骤v【例题4-2】如图4-7所示为一个连接着四个供暖热用户的高温水供热系统。图中，下部是网路的平面图，上部是它的水压图。网路设计供、回水温度为130/70。用户1、2采用低温水供暖，用户3、4直接采用高温水供暖。用户楼高分别为15、33、13、12，地面标高分别为+1、+7、-5、+1。试绘制该小区的热水网路水压图。184.2.3.2绘制热水网路水压

10、图的方法与步骤绘制热水网路水压图的方法与步骤v（1）建立坐标系v（2）选定静水压曲线位置：不超压、不气化、不到空v（3）选定回水管的动水压曲线位置 v（4）选定供水管动水压曲线的位置 194.2.3.3用户用户系统系统的压的压力状力状况和况和与热与热网连网连接方接方式的式的确定确定204.2.4管网系统的定压管网系统的定压v4.2.4.1补给水泵定压方式补给水泵定压方式214.2.4.2气体定压气体定压224.3蒸汽管网水力计算蒸汽管网水力计算v室外蒸汽管网水力计算的任务:在保证各热用户要求的蒸汽流量和用汽参数前提下，选定蒸汽管网各管段管径。v散热、沿程阻力：分段平均密度v4.3.1 蒸汽供热

11、管网水力计算方法蒸汽供热管网水力计算方法v4.3.1.1沿程损失计算沿程损失计算v修正：粗糙度、密度（比摩阻、管径）修正：粗糙度、密度（比摩阻、管径）v4.3.1.2局部损失计算：常采用当量长度法计算局部损失计算：常采用当量长度法计算 230.25t5.25G6.88 10dmRK234.3.1.3蒸汽在管道内的最大允许流速蒸汽在管道内的最大允许流速v过热蒸汽： 公称直径DN200mm时，80m/s；公称直径DN200mm时，50m/s；v饱和蒸汽： 公称直径DN200mm时，60m/s；公称直径DN200mm时，35m/s。 限制蒸汽流速表 蒸汽性质管径（mm）200100200100饱和蒸

12、汽304025351530过热蒸汽406030502030244.3.2 蒸汽供热管网水力计算步骤与例题蒸汽供热管网水力计算步骤与例题v【例题4-3】如下图所示，试进行蒸汽管网水力计算。已知热源为1MPa表压的饱和蒸汽，各用户用汽参数及管网构造注于图中。25v4.4.1凝结水回收系统凝结水回收系统v分类：分类：凝结水回收系统按其是否与大气相通，可分为开凝结水回收系统按其是否与大气相通，可分为开式凝结水回收系统和闭式凝结水回收系统。式凝结水回收系统和闭式凝结水回收系统。按凝结水流动形式不同分为，单相凝水满管流、按凝结水流动形式不同分为，单相凝水满管流、非满管流和蒸汽与凝结水两相混合物流动形式非满

13、管流和蒸汽与凝结水两相混合物流动形式按驱动凝结水流动的动力不同，可分为机械回水、按驱动凝结水流动的动力不同，可分为机械回水、重力回水和余压回水重力回水和余压回水4.4凝结水管网水力计算凝结水管网水力计算264.4.2凝结水管网水力计算的基本原则凝结水管网水力计算的基本原则v（1）单相凝水满管流动的凝结水管路，其流动规律与热水管路相同，水力计算公式与热水管路相同。因此，水力计算可按热水管路的水力计算方法和图表进行计算。v（2）汽水两相乳状混合物满管流的凝水管路，近似认为流体在管内的流动规律与热水管路相同。因此，在计算压力损失时，采用与热水管网相同的公式，只需将乳状混合物的密度代入计算式即可。v（3）非满管流动的管路，流动复杂，较难准确计算，一般不进行水力计算，而是采用根据经验和实验结果制成的管道管径选用表，直接根据热负荷查表确定管径。如表4-11274.4.3凝结水管网水力计算方法及例题凝结水管网水力计算方法及例题v【例题4-4】下图所示为一闭式满管流凝结水