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供熱工程,,GONG RE GONG CHENG,,單元4 熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,,單元4 熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,知識目標(biāo)： 1、熟悉水力計算的基本原理 ； 2、 掌握采暖系統(tǒng)水力計算的任務(wù)和方法 ； 3、了解不等溫降法熱水采暖系統(tǒng)水力計算的方法； 4、 掌握機(jī)械循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)的水力計算的方法和步驟。 能力目標(biāo)： 1、能進(jìn)行一般室內(nèi)采暖工程的施工圖設(shè)計計算； 2、能熟練使用常用的水力計算圖表； 3、能運(yùn)用水力計算的基本原理分析解決工程實際中存在的問題。,,,,,目 錄,課題1 管路水力計算的基本原理,課題2 熱水采暖系統(tǒng)水力計算的任務(wù)和方法,課題3 機(jī)械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,1,2,3,,課題1 管路水力計算的基本原理,（1）沿程壓力損失 根據(jù)達(dá)西公式，沿程壓力損失可用下式計算,1.1 基本公式,,Pa (4-1),單位長度的沿程壓力損失，也就是比摩阻R的計算公式為,,Pa /m (4-2),,課題1 管路水力計算的基本原理,式中 ——沿程壓力損失，Pa ——管段的摩擦阻力系數(shù)； d——管子的內(nèi)徑，m； ρ——流體的密度，kg/m3； ——管中流體的速度，m／s； ——管段的長度，m。 實際工程計算中，往往已知流量，則公式(5-2)中的流速v可以用質(zhì)量流量G表示,,,,,,(4-3),,課題1 管路水力計算的基本原理,式中 G為管段中水的質(zhì)量流量，kg／h。 將式(4-3)代入式(4-2)中，經(jīng)整理后可得,,(4-4),附錄4-1就是按公式(4.4)編制的熱水采暖系統(tǒng)管道水力計算表。,查表確定比摩阻R后，該管段的沿程壓力損失 就可確定出來。,,（2）局部壓力損失 局部壓力損失可按下式計算,,(4-5),,課題1 管路水力計算的基本原理,式中 ——管段的局部阻力系數(shù)之和，見附錄4-2； ——表示 =1時的局部壓力損失，又叫動壓頭， ,Pa，見附錄4-3。,,,,,（3）總損失 任何一個熱水采暖系統(tǒng)都是由很多串聯(lián)、并聯(lián)的管段組成，通常將流量和管徑均不改變的一段管路稱為一個計算管段。,各個管段的總壓力損失 應(yīng)等于沿程壓力損失 與局部 壓力損失 之和，即,,,,,（4-6）,,,,課題1 管路水力計算的基本原理,當(dāng)量阻力法是在實際工程中的一種簡化計算方法。基本原理是將管段的沿程損失折合為局部損失來計算，即,1.2 當(dāng)量阻力法,,,（4-7）,式中 - ——當(dāng)量局部阻力系數(shù)。,,計算管段的總壓力損失 可寫成,,,(4-8),,課題1 管路水力計算的基本原理,,令,（4-9）,式中 ——管段的折算阻力系數(shù),,,(4-10),將公式（4-3）代入公式（4-10）中，則有,,(4-11),,設(shè),（4-12),,課題1 管路水力計算的基本原理,管段的總壓力損失,,(4-13),附錄4-4 給出了各種不同管徑的A值和λ/d值。 附錄4-5 給出按公式（4-13）編制的水力計算表。 垂直單管順流式系統(tǒng)立管與干管、支管，支管與散熱器的連接方式，在圖中已規(guī)定出了標(biāo)準(zhǔn)連接圖式，為了簡化立管的水力計算，可以將由許多管段組成的立管看作一個計算管段。 附錄4-6 給出了單管順流式熱水采暖系統(tǒng)立管組合部件的。 附錄4-7 給出了單管順流式熱水采暖系統(tǒng)立管的 值。,,,,課題1 管路水力計算的基本原理,當(dāng)量長度法是將局部損失折算成沿程損失來計算的一種簡化計算方法，也就是假設(shè)某一段管段的局部壓力損失恰好等于長度為 的某管段的沿程損失，即,1.3 當(dāng)量長度法,,,（4-14）,,式中 為管段中局部阻力的當(dāng)量長度，m。,,管段的總壓力損失 可寫成,,,(4-15),,課題1 管路水力計算的基本原理,式中 為管段的折算長度，m。 當(dāng)量長度法一般多用于室外供熱管路的水力計算上。,,,課題2 熱水采暖系統(tǒng)水力計算的任務(wù)和方法,(1)已知各管段的流量和循環(huán)作用壓力，確定各管段管徑。 (2)已知各管段的流量和管徑，確定系統(tǒng)所需的循環(huán)作用壓力。 (3)已知各管段管徑和該管段的允許壓降，確定該管段的流量。 2.2.1 最不利環(huán)路計算 (1)最不利環(huán)路的選擇確定,2.1 熱水采暖系統(tǒng)水力計算的任務(wù),2.2 等溫降法水力計算方法,,課題2 熱水采暖系統(tǒng)水力計算的任務(wù)和方法,采暖系統(tǒng)是由各循環(huán)環(huán)路所組成的，所謂最不利環(huán)路，就是允許平均比摩阻最小的一個環(huán)路?？赏ㄟ^分析比較確定，對于機(jī)械循環(huán)異程式系統(tǒng)，最不利環(huán)路一般就是環(huán)路總長度最長的一個環(huán)路。 (2)根據(jù)已知溫降，計算各管段流量,,（4-16）,式中 Q——各計算管段的熱負(fù)荷，W；,——系統(tǒng)的設(shè)計供水溫度，℃,,——系統(tǒng)的設(shè)計回水溫度，℃。,,,課題2 熱水采暖系統(tǒng)水力計算的任務(wù)和方法,(3)根據(jù)系統(tǒng)的循環(huán)作用壓力，確定最不利環(huán)路的平均比摩阻,,,(4-17),式中 ——最不利環(huán)路的平均比摩阻，Pa/m；,△p——最不利環(huán)路的循環(huán)作用壓力，Pa；,α ——沿程壓力損失占總壓力損失的估計百分?jǐn)?shù)，查附錄 4-7確定α值；,∑ ——環(huán)路的總長度，m。,,,課題2 熱水采暖系統(tǒng)水力計算的任務(wù)和方法,(4) 根據(jù)Rpj和各管段流量，查附錄4-1選出最接近的管徑，確定該管徑下管段的實際比摩阻R和實際流速υ。 (5) 確定各管段的壓力損失，進(jìn)而確定系統(tǒng)總的壓力損失。 2.2.2 其它環(huán)路計算 其它環(huán)路的計算是在最不利環(huán)路計算的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。應(yīng)遵循并聯(lián)環(huán)路壓力損失平衡的規(guī)律，來進(jìn)行各環(huán)路的計算。 應(yīng)用等溫降法進(jìn)行水力計算時應(yīng)注意： (1)如果系統(tǒng)未知循環(huán)作用壓力，可在總壓力損失之上附加10%確定。 (2)各并聯(lián)循環(huán)環(huán)路應(yīng)盡量做到阻力平衡，以保證各環(huán)路分配的流量符合設(shè)計要求。但各并聯(lián)環(huán)路的阻力做到絕對平衡是不可能的，允許有一個差額，但不能過大，否則會造成嚴(yán)重失調(diào)。 (3)散熱器的進(jìn)流系數(shù),,課題2 熱水采暖系統(tǒng)水力計算的任務(wù)和方法,在單管順流式熱水采暖系統(tǒng)中，如圖4-1，兩組散熱器并聯(lián)在立管上，立管流量經(jīng)三通分配至各組散熱。流進(jìn)散熱器的流量Gs與立管流量 的比值，稱為該組散熱器的進(jìn)流系數(shù)α，即,,,圖4-1 順流式系統(tǒng)散熱器節(jié)點,,課題2 熱水采暖系統(tǒng)水力計算的任務(wù)和方法,在垂直順流式熱水采暖系統(tǒng)中，當(dāng)散熱器單側(cè)連接時，進(jìn)流系數(shù)α=1.0；當(dāng)散熱器雙側(cè)連接時，如果兩側(cè)散熱器支管管徑、長度、局部阻力系數(shù)都相等，則進(jìn)流系數(shù)α=0.5；如果散熱器支管管徑、長度、局部阻力系數(shù)不相等，進(jìn)流系數(shù)可查圖4-2確定。,,課題2 熱水采暖系統(tǒng)水力計算的任務(wù)和方法,圖4-2 單管順流式散熱器進(jìn)流系數(shù),,課題2 熱水采暖系統(tǒng)水力計算的任務(wù)和方法,跨越式熱水采暖系統(tǒng)中，由于一部分直接經(jīng)跨越管流入下層散熱器，散熱器的進(jìn)流系數(shù)α取決于散熱器支管、立管，跨越管管徑的組合情況和立管中的流量、流速情況，進(jìn)流系數(shù)可查圖4-3確定。,,課題2 熱水采暖系統(tǒng)水力計算的任務(wù)和方法,圖4-3 跨越式系統(tǒng)中散熱器的進(jìn)流系數(shù),,課題2 熱水采暖系統(tǒng)水力計算的任務(wù)和方法,所謂不等溫降的水力計算，就是在單管系統(tǒng)中各立管的溫降各不相等的前提下進(jìn)行水力計算。它以并聯(lián)環(huán)路節(jié)點壓力平衡的基本原理進(jìn)行水力計算。這種計算方法對各立管間的流量分配，完全遵守并聯(lián)環(huán)路節(jié)點壓力平衡的水力學(xué)規(guī)律，能使設(shè)計工況與實際工況基本一致。 進(jìn)行室內(nèi)熱水采暖系統(tǒng)不等溫降的水力計算時，一般從循環(huán)環(huán)路的最遠(yuǎn)立管開始。 （1）首先任意給定最遠(yuǎn)立管的溫降。一般按設(shè)計溫降增加2-5℃。由此求出最遠(yuǎn)立管的計算流量Gj。根據(jù)該立管的流量，選用R(或υ)值，確定最遠(yuǎn)立管管徑和環(huán)路末端供、回水干管的管徑及相應(yīng)的壓力損失值。 （2）確定環(huán)路最末端的第二根立管的管徑。該立管與上述計算管段為并聯(lián)管路。根據(jù)已知節(jié)點的壓力損失ΔP，選定該立管管徑，從而確定通過環(huán)路最末端的第二根立管的計算流量及其計算溫度降。,2.3 不等溫降的水力計算方法,,課題2 熱水采暖系統(tǒng)水力計算的任務(wù)和方法,（3）按照上述方法，由遠(yuǎn)至近，依次確定出該環(huán)路上供、回水干管各管段的管徑及其相應(yīng)附壓力損失以及各立管的管徑、計算流量和計算溫度降。 （4）系統(tǒng)中有多個分支循環(huán)環(huán)路時，按上述方法計算各個分支循環(huán)環(huán)路。計算得出的各循環(huán)環(huán)路在節(jié)點壓力平衡狀況下的流量總和，一般都不會等于設(shè)計要求的總流量，最后需要根據(jù)并聯(lián)環(huán)路流量分配和壓降變化的規(guī)律，對初步計算出的各循環(huán)環(huán)路的流量、溫降和壓降進(jìn)行調(diào)整。最后確定各立管散熱器所需的面積。,,課題3 機(jī)械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,【例題4-1】 確定圖4-5機(jī)械循環(huán)垂直單管順流式熱水采暖系統(tǒng)管路的管徑。熱媒參數(shù)：供水溫度 =95℃ =70℃。系統(tǒng)與外網(wǎng)連接。在引入口處外網(wǎng)的供回水壓差為30kPa。圖4-3表示出系統(tǒng)兩個支路中的一支路。散熱器內(nèi)的數(shù)字表示散熱器的熱負(fù)荷。樓層高為3m。,3.1 機(jī)械循環(huán)單管順流式熱水采暖系統(tǒng)管路水力計算例題,,,,課題3 機(jī)械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,圖4-4例題4-1的管路計算圖,,課題3 機(jī)械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,機(jī)械循環(huán)單管順流式熱水采暖系統(tǒng)管路水力計算表（例題4-1） 表4-1,,Δpy= R,3.2機(jī)械循環(huán)同程式熱水采暖系統(tǒng)管路的水力計算例題,【例題4-3】 確定圖4-2機(jī)械循環(huán)垂直單管順流同程式熱水采暖系統(tǒng)管路的管徑。熱媒參數(shù)：供水溫度 =95℃， =70℃。系統(tǒng)與外網(wǎng)連接。采用允許流速法計算。散熱器內(nèi)的數(shù)字表示散熱器的熱負(fù)荷。,,,,課題3 機(jī)械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,圖4-2 同程式系統(tǒng)管路系統(tǒng)圖,,課題3 機(jī)械循環(huán)單管熱水采暖系統(tǒng)的水力計算,圖4-3 同程式系統(tǒng)的管路壓力平衡分析圖,,,,,,小 結(jié),本單元介紹了熱水采暖系統(tǒng)水力計算的基本原理 ，采暖系統(tǒng)水力計算的任務(wù)和方法 ，機(jī)械循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)的水力計算。 學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中應(yīng)重點掌握機(jī)械循環(huán)熱水采暖系統(tǒng)水力計算的方法、步驟；資料的收集、參數(shù)的選擇、常用的水力計算圖表的運(yùn)用，可結(jié)合供熱課程設(shè)計進(jìn)行熱水采暖系統(tǒng)的水力計算訓(xùn)練，以達(dá)到學(xué)以致用的目的。,Thank You!,,