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1、 5.1 热水供暖系统水力计算的基本原理热水供暖系统水力计算的基本原理第第5章章 热水供暖系统的水力计算热水供暖系统的水力计算 5.2 等温降水力计算方法等温降水力计算方法 5.3 不等温降水力计算方法不等温降水力计算方法 5.4 系统设计中的几个问题系统设计中的几个问题5.2 等温降水力计算方法等温降水力计算方法5.2.2 同程式供暖系统的水力计算同程式供暖系统的水力计算返回首页返回首页5.2.1 异程式供暖系统的水力计算异程式供暖系统的水力计算5.2.1 异程式供暖系异程式供暖系统的水力的水力计算算u 异程式热水供暖系统水力计算步骤异程式热水供暖系统水力计算步骤确定最不利环路确定最不利环路
2、 异程式系统的水力计算从系统的最不利环路开始异程式系统的水力计算从系统的最不利环路开始 最不利环路是指允许平均比摩阻最不利环路是指允许平均比摩阻R最小的一个环路最小的一个环路计算最不利环路各管段管径计算最不利环路各管段管径计算各管段流量算各管段流量Rpj 值值的的选选择择是是一一个个技技术术经经济济问问题题，最最不不利利环环路路的的Rpj 值值一一般取般取60120Pa/m 5.2.1 异程式供暖系异程式供暖系统的水力的水力计算算u 异程式热水供暖系统水力计算步骤异程式热水供暖系统水力计算步骤计算最不利环路各管段管径计算最不利环路各管段管径计算各管段流量算各管段流量根根据据平平均均比比摩摩阻阻
3、Rpj 值值和和各各管管段段设设计计流流量量值值，查查水水力力计计算算表，得到设计流量下各管段的管径表，得到设计流量下各管段的管径d和实际比摩阻和实际比摩阻R值值计计算算各各管管段段的的局局部部阻阻力力，计计算算各各管管段段的的压压力力损损失失；最最不不利环路的实际总压力损失利环路的实际总压力损失H为各管段压力损失的总和为各管段压力损失的总和 计计算算最最不不利利环环路路的的富富裕裕压压头头值值：系系统统的的作作用用压压头头应应留留有有10%以上的富裕度，用于考虑设计计算中未计入的损失以上的富裕度，用于考虑设计计算中未计入的损失5.2.1 异程式供暖系异程式供暖系统的水力的水力计算算u 异程式
4、热水供暖系统水力计算步骤异程式热水供暖系统水力计算步骤由远及近计算其他环路由远及近计算其他环路先确定先确定计算算环路的平均比摩阻路的平均比摩阻Rpj根根据据计计算算的的Rpj 值值和和各各管管段段设设计计流流量量值值，查查水水力力计计算算表表，得得到到设设计计流流量量下下各各管管段段的的管管径径d和和实实际际比比摩摩阻阻R值值，并并计计算该环路的总压力损失算该环路的总压力损失计算环路的作用压头，计算环路的作用压头，Pa 是与其并联的最不利环路的各管段的压力损失总和是与其并联的最不利环路的各管段的压力损失总和较核计算环路的总压力损失与其作用压头的不平衡率较核计算环路的总压力损失与其作用压头的不平
5、衡率5.2.1 异程式供暖系异程式供暖系统的水力的水力计算算u 例题例题 确确定定如如图所所示示机机械械循循环垂垂直直单管管顺流流式式热水水供供暖暖系系统管管路路的管径。的管径。 热媒参数：供水温度媒参数：供水温度tg=95oC；th=70oC。 系系统与与外外网网连接接，在在用用户引引入入口口处的的供供回回水水压差差为30kPa。图中所示中所示为系系统两个支路中的一个支路，楼两个支路中的一个支路，楼层高高为3m。 5.2.1 异程式供暖系异程式供暖系统的水力的水力计算算u 题解题解 （1）轴侧图上，上，进行管段行管段编号，立管号，立管编号并注明各管段的号并注明各管段的热负荷和荷和长度度 （2
6、）确定最不利）确定最不利环路路取最取最远立管的立管的环路作路作为最不利最不利环 路：包括管段路：包括管段1到管段到管段12 （3）计算最不利算最不利环路各管段的管径路各管段的管径 考考虑系系统中各中各环路的路的压力力损失易于平衡，本例失易于平衡，本例题采用推荐的平均采用推荐的平均比摩阻比摩阻Rpj为60120kPa/m确定各管段的流量确定各管段的流量G根据根据G和和选用的用的Rpj值，查热水供暖系水供暖系统水力水力计算表算表，将，将查出的各出的各管段管段d、R、值列入本列入本题的水力的水力计算表中，最后算出最不利算表中，最后算出最不利环路路的的总压力力损失失 ：入口入口处多余的循多余的循环作用
7、作用压力，用力，用调节阀节流消耗掉流消耗掉 系统图系统图水力计算水力计算表表5.2.1 异程式供暖系异程式供暖系统的水力的水力计算算u 题解题解 （4）确定立管）确定立管的管径的管径 首先确定立管首先确定立管的的资用用压力力立管立管的平均比摩阻的平均比摩阻为： 根据根据 Rpj 和和G 值，选立管立管的立、支管的管径：的立、支管的管径：DN=15 计算出立管算出立管IV的管的管总压力力损失失为2941 Pa 较核立管核立管IV的不平衡百分率：的不平衡百分率：X=-8.2%，在允，在允许范范围之内之内 水在立管水在立管的散热器中冷却时所生的重力循环作用压力的散热器中冷却时所生的重力循环作用压力
8、水在立管水在立管I的散热器中冷却时所生的重力循环作用压力的散热器中冷却时所生的重力循环作用压力 系统图系统图水力计算水力计算表表5.2.1 异程式供暖系异程式供暖系统的水力的水力计算算u 题解题解 （5）确定立）确定立III的管径的管径 立管立管与管段与管段58并并联，同理，同理，资用用压力：力： 立管立管III选用最小管径用最小管径DN15，总压力力损失失为2941 Pa 不平衡百分率不平衡百分率X=16.5%，稍超，稍超过允允许值 （6）确定立）确定立II的管径的管径 立立管管II与与管管段段49并并联，资用用压力力3973Pa；选用用最最小小管管径径DN15，总压力力损失失2941Pa
9、；不平衡百分率不平衡百分率为25.3%，超，超过允允许值 （7）确定立）确定立I的管径的管径 立立管管I与与管管段段310并并联，资用用压力力4653Pa；选用用最最小小管管径径DN15，总压力力损失失2941Pa ；不不平平衡衡百百分分率率为24.3%，超超过允允许值。剩余。剩余压头选用用调节阀消除。消除。 返回本节返回本节系统图系统图水力计算水力计算表表机械循机械循环单管垂直管垂直顺流式流式热水供暖系水供暖系统的水力的水力计算算（异程式系（异程式系统）返回返回单管垂直管垂直顺流式流式热水供暖系水供暖系统的水力的水力计算表（算表（1）返回返回返回返回单管垂直管垂直顺流式流式热水供暖系水供暖系
10、统的水力的水力计算表（算表（2）返回返回单管垂直管垂直顺流式流式热水供暖系水供暖系统的水力的水力计算表（算表（3）返回返回单管垂直管垂直顺流式流式热水供暖系水供暖系统的水力的水力计算表（算表（4）返回返回单管垂直管垂直顺流式流式热水供暖系水供暖系统的水力的水力计算表（算表（5）5.2.2 同程式供暖系同程式供暖系统的水力的水力计算算u 例题例题 将将上上一一节例例题中中的的异异程程式式系系统改改为同同程程式式系系统。确确定定如如图所示所示机械循机械循环垂直垂直单管管顺流式流式热水供暖系水供暖系统管路的管径。管路的管径。 热媒参数：供水温度媒参数：供水温度tg=95oC；th=70oC。 系系统
11、与与外外网网连接接，在在用用户引引入入口口处的的供供回回水水压差差为30kPa。图中所示中所示为系系统两个支路中的一个支路，楼两个支路中的一个支路，楼层高高为3m。 5.2.2 同程式供暖系同程式供暖系统的水力的水力计算算u 题解题解 （1）首先）首先计算通算通过最最远立管立管的的环路路 确定出供水干管各个管段、立管确定出供水干管各个管段、立管和供水和供水总干管的管径及其干管的管径及其压力力损失失 （2）用同）用同样的方法，的方法，计算通算通过最近立管最近立管的的环路路计算方法与上一算方法与上一节例例题相同，相同，计算算结果果见本例本例题的水力的水力计算表算表确定出立管确定出立管、回水干管各管
12、段的管径及、回水干管各管段的管径及压力力损失失 （3）求并）求并联环路通路通过立管立管和通和通过立管立管的的环路路压力力损失不平衡率失不平衡率使不平衡率在使不平衡率在5%以内以内 （4）根据水力）根据水力计算算结果，利用果，利用图示方法表示出系示方法表示出系统的的总压力力损失及各立失及各立管的供回水管的供回水节点点间的的资用用压力力值: 管路管路压力平衡分析力平衡分析图系统图系统图水力计算水力计算表表5.2.2 同程式供暖系同程式供暖系统的水力的水力计算算u 题解题解 （5）确定其它立管的管径）确定其它立管的管径 要要根根据据各各立立管管的的资用用压力力和和立立管管各各管管段段的的流流量量选用
13、用合合适适的的立立管管管径；管径；计算方法与上一算方法与上一节例例题相同相同 （6）求各立管的不平衡率）求各立管的不平衡率 根根据据立立管管的的资用用压力力和和立立管管的的计算算压力力损失失，求求各各立立管管的的不不平衡率平衡率使不平衡率控制在使不平衡率控制在10%以内；否以内；否则，应调整（整（1）（）（2）步）步骤的水力的水力计算算 （7）几点）几点结论同同程程式式系系统的的管管道道金金属属耗耗量量虽然然多多于于异异程程式式，但但它它可可以以通通过调整供回水干管各管段的整供回水干管各管段的压力力损失来失来满足立管足立管间不平衡率要求不平衡率要求 在在同同程程式式系系统的的水水力力计算算中中
14、应使使各各立立管管的的资用用压力力值不不要要变化化太大，以便于太大，以便于选择各立管的合理管径各立管的合理管径 返回本节返回本节系统图系统图水力计算水力计算表表机械循机械循环单管垂直管垂直顺流式流式热水供暖系水供暖系统的水力的水力计算算（同程式系（同程式系统）返回返回返回返回同程式同程式热水供暖系水供暖系统的水力的水力计算表（算表（1）返回返回同程式同程式热水供暖系水供暖系统的水力的水力计算表（算表（2）返回返回同程式同程式热水供暖系水供暖系统的水力的水力计算表（算表（3）返回返回同程式同程式热水供暖系水供暖系统的水力的水力计算表（算表（4）返回返回同程式同程式热水供暖系水供暖系统的水力的水力
15、计算表（算表（5）同程式系同程式系统管路管路压力平衡分析力平衡分析图返回返回5.3 不等温降水力计算方法不等温降水力计算方法5.3.1 热水管路阻力数的计算热水管路阻力数的计算5.3.2 不等温降水力计算方法和步骤不等温降水力计算方法和步骤返回首页返回首页5.3.3 不等温降水力计算例题不等温降水力计算例题5.3.1 热水管路阻力数的水管路阻力数的计算算u 阻力数阻力数管段的阻力数表示当管段通管段的阻力数表示当管段通过单位流量位流量时的的压力力损失失值 5.3.1 热水管路阻力数的水管路阻力数的计算算u 串联管路的阻力数串联管路的阻力数在串在串联管路中，管路的管路中，管路的总阻力数阻力数为各串
16、各串联管段阻力数之和管段阻力数之和5.3.1 热水管路阻力数的水管路阻力数的计算算u 并联管路的阻力数并联管路的阻力数令令 在在并并联管管路路上上，各各分分支支管管段段的的流流量量分分配配与与其其通通导数数成成正正比比，与其阻力数成反比与其阻力数成反比 返回本节返回本节5.3.2 不等温降水力不等温降水力计算方法和步算方法和步骤u 不等温降水力计算方法不等温降水力计算方法 系系统中中各各并并联环路路的的温温度度降降不不必必相相等等，而而是是根根据据并并联环路路平平衡衡要要求求的的压力力损失失确确定定环路路流流量量，再再由由流流量量来来计算算环路路的温度降，最后确定散的温度降，最后确定散热器面器
17、面积的水力的水力计算方法算方法 u 不等温降水力计算步骤不等温降水力计算步骤从最不利环路开始计算从最不利环路开始计算首首先先任任意意给定定最最远立立管管的的温温降降，一一般般按按设计温温降降增增加加25；由由此此求出最求出最远立管的立管的计算流量算流量Gj 根根据据该立立管管的的流流量量，选用用R（或或）值，确确定定最最远立立管管管管径径和和环路路末末端供、回水干管管径及相端供、回水干管管径及相应的的压力力损失失值 5.3.2 不等温降水力不等温降水力计算方法和步算方法和步骤u 不等温降水力计算步骤不等温降水力计算步骤确定环路最末端的第二根立管的管径确定环路最末端的第二根立管的管径 该立立管管
18、与与上上述述计算算管管段段为并并联管管路路；根根据据已已知知节点点的的压力力损失失确确定定该立立管管管管径径，从从而而确确定定通通过环路路最最末末端端的的第第二二根根立立管管的的计算算流流量量及及其其计算温度降算温度降 按按照照上上述述方方法法，由由远至至近近，依依次次确确定定该环路路上上供供、回回水水干干管管各各管管段段的的管管径径及及其其相相应的的压力力损失失以以及及各各立立管管的的管管径径、计算算流流量量和和计算算温温度降度降 确定其他立管参数确定其他立管参数 5.3.2 不等温降水力不等温降水力计算方法和步算方法和步骤u 不等温降水力计算步骤不等温降水力计算步骤分支环路的压降平衡及流量
19、重新分配分支环路的压降平衡及流量重新分配 系系统中中有有多多个个分分支支循循环环路路并并联时，按按上上述述方方法法计算算各各个个分分支支循循环环路路 最后确定各立管散热器所需的面积最后确定各立管散热器所需的面积 计算算得得出出的的各各循循环环路路在在节点点压力力平平衡衡状状况况下下的的流流量量总和和，一一般般都都不会等于不会等于设计要求的要求的总流量流量 需需要要根根据据并并联环路路流流量量分分配配和和压降降变化化的的规律律，对初初步步计算算出出的的各各循循环环路的流量、温降和路的流量、温降和压降降进行行调整整返回本节返回本节5.3.2 不等温降水力不等温降水力计算例算例题u 例题例题 用用不
20、不等等温温降降法法对上上一一节例例题中中的的异异程程式式系系统进行行水水力力计算算。机械循机械循环垂直垂直单管管顺流式流式热水供暖系水供暖系统如如图所示所示。 热媒参数：供水温度媒参数：供水温度tg=95oC；th=70oC。 系系统与与外外网网连接接，在在用用户引引入入口口处的的供供回回水水压差差为10kPa。图中所示中所示为系系统两个支路中的一个支路，楼两个支路中的一个支路，楼层高高为3m。 u 题解题解 （1）求最不利）求最不利环路的平均比摩阻路的平均比摩阻Rpj （2）计算立管算立管 设立管立管的温降的温降t=30 oC(比比设计温降大温降大5oC) 5.3.2 不等温降水力不等温降水
21、力计算例算例题计算立管算立管的流量的流量Gv=0.867900/30=226 kg/h根据流量根据流量Gv ,参照参照 Rpj 值，选用立、支管管径用立、支管管径为DN20计算整根立管的折算阻力系数：算整根立管的折算阻力系数： 计算整根立管阻力算整根立管阻力损失：失： 系统图系统图水力计算水力计算表表u 题解题解 （3）计算供、回水干管算供、回水干管6和和6的管径的管径 5.3.2 不等温降水力不等温降水力计算例算例题该管段流量管段流量 G6=G6=Gv=226 kg/h，选定管径定管径为DN20立管立管与与环路路6-6并并联，立管，立管的的资用用压力力: 计算算该管段的折算阻力系数：管段的折
22、算阻力系数：zhzh =30.8计算算该管段的阻力管段的阻力损失：失： P P6,66,6= 491 = 491 PaPa （4）计算立管算立管 选用管径用管径为DN20，计算出整根立管的算出整根立管的zh=72.7 计算出立管算出立管IV的流量：的流量：G =270 kg/h 立管立管的的热负荷荷Q =7200W，由此可求出，由此可求出该立管的温度降：立管的温度降： 系统图系统图水力计算水力计算表表u 题解题解 （5）按照上述步）按照上述步骤，对其他水平供、回水干管和立管从其他水平供、回水干管和立管从远至近至近顺次地次地进行行计算，算，计算算结果列于水力果列于水力计算表中算表中 5.3.2
23、不等温降水力不等温降水力计算例算例题最后得出右最后得出右侧循循环环路初步的路初步的计算流量算流量Gj.1 =1196kg/h，压力力损失失Pj.1 =4513Pa （6）按同）按同样方法方法计算算左左侧循循环环路路得出左得出左侧环路初步路初步的的计算流量算流量Gj.2 =1180kg/h，压力力损失失Pj.2 =4100Pa 系统图系统图水力计算水力计算表表u 题解题解 （7）较核流量核流量5.3.2 不等温降水力不等温降水力计算例算例题右右侧循循环环路的阻力数：路的阻力数：左左侧循循环环路的阻力数：路的阻力数：将左将左环计算算压力力损失按与右失按与右侧相同考相同考虑，此，此时左左环路路压力力
24、损失：失： Pj,2 =Pj,2 =4513Pa ；左；左环的流量也随之的流量也随之调整整为：1238 kg/h初步初步计算的算的总流量流量为： 1238+1196=2434 kg/h系系统设计的的总流量流量为：需要近一步需要近一步调整各循整各循环环路的流量、路的流量、压降和各立管的温度降降和各立管的温度降系统图系统图水力计算水力计算表表u 题解题解 （8）调整流量和整流量和压降降5.3.2 不等温降水力不等温降水力计算例算例题计算右算右侧循循环环路的通路的通导数：数：计算左算左侧循循环环路的通路的通导数：数：左右两左右两侧并并联环路的流量分配比等于其通路的流量分配比等于其通导数比数比 调整左
25、右两整左右两侧循循环环路中各并路中各并联环路的流量和温降路的流量和温降分配到左右两分配到左右两侧并并联环路的流量路的流量应为： 流量流量调整系数：整系数：温降温降调整系数：整系数：确定左右两确定左右两侧环路的路的压力力损失失值 Pt,15041Pa，Pt,2=5041Pa系统图系统图水力计算水力计算表表u 题解题解 （9）确定系）确定系统供、回水供、回水总管管径及系管管径及系统的的总压力力损失失 5.3.2 不等温降水力不等温降水力计算例算例题并并联环路水力路水力计算算调整后，最后确定系整后，最后确定系统供、回水供、回水总管管径及系管管径及系统的的总压力力损失失 系系统的的总压力力损失失: 供
26、、回水供、回水总管管1和和12的的设计流量流量G =2573 kg/h，选用管径用管径DN40，总管管压降：降：P1 =1969.3Pa，P12 =423.6 Pa 返回本节返回本节系统图系统图水力计算水力计算表表机械循机械循环单管垂直管垂直顺流式流式热水供暖系水供暖系统的水力的水力计算算（不等温降法）（不等温降法）返回返回不等温降法水力不等温降法水力计算表（算表（1）返回返回不等温降法水力不等温降法水力计算表（算表（2）返回返回5.4 系统设计中的几个问题系统设计中的几个问题5.4.1 机械循环系统水力计算应注意的问题机械循环系统水力计算应注意的问题5.4.2 分户计量系统水力计算应注意的问
27、题分户计量系统水力计算应注意的问题返回首页返回首页5.4.3 地板辐射供暖系统的水力计算地板辐射供暖系统的水力计算5.4.1 机械循机械循环系系统水力水力计算算应注意的注意的问题u 关于重力循环作用压力关于重力循环作用压力 对机机械械循循环双双管管系系统，水水在在各各层散散热器器冷冷却却所所形形成成的的重重力力循循环作作用用压力力不不等等；在在进行行各各立立管管散散热器器并并联环路路的的水水力力计算算时，应计算算在在内，不可忽略内，不可忽略 对机机械械循循环单管管系系统，如如建建筑筑物物各各部部分分层数数不不同同时，高高度度和和各各层热负荷荷分分配配比比不不同同的的立立管管之之间所所产生生的的
28、重重力力循循环作作用用压力力不不相相等等；在在计算算各各立立管管之之间并并联环路路的的压降降不不平平衡衡率率时，应将将其其重重力力循循环作作用用压力的差力的差额计算在内算在内 u 关于允许的水流速度关于允许的水流速度 为了了平平衡衡各各并并联环路路的的压力力损失失，往往往往需需要要提提高高近近循循环环路路分分支支管管段的比摩阻和流速，但流速段的比摩阻和流速，但流速过大，会大，会产生噪声生噪声 暖通暖通规范范规定，民用建筑最大允定，民用建筑最大允许水流速度不水流速度不应大于大于1.2m/s 与散与散热器立、支管和跨越管的管径器立、支管和跨越管的管径组合情况以及立管中的流量有关合情况以及立管中的流
29、量有关 5.4.1 机械循机械循环系系统水力水力计算算应注意的注意的问题u 关于散热器进流系数的计算关于散热器进流系数的计算散热器进流系数的计算散热器进流系数的计算 散散热器的器的进流系数流系数:示意图示意图流流经散散热器的水流量：器的水流量：跨越式系统散热器的进流系数跨越式系统散热器的进流系数 已已知知管管径径组合合和和立立管管流流量量，可可以以查取取通通过实验得得到到的的进流流系系数数曲曲线图获得相得相应进流系数流系数 返回本节返回本节散散热器器进流系数的流系数的计算算返回返回5.4.2 分分户计量系量系统水力水力计算算应注意的注意的问题u 特点特点确定各管段的流量确定各管段的流量 由由于
30、于温温控控阀、自自动平平衡衡阀、热表表等等高高阻阻力力元元件件的的使使用用，管管道道和和散散热器器的的压力已不是系力已不是系统的主要阻力的主要阻力 确定最不利环路及其比摩阻值确定最不利环路及其比摩阻值u 计算计算选择最最不不利利环路路时，除除了了考考虑环路路距距热源源的的远近近距距离离外外，还要要认真真考考虑自然循自然循环压头和和调控控计量量设备阻力的影响阻力的影响 下下供供下下回回式式共共用用立立管管的的平平均均比比摩摩阻阻一一般般按按3060Pa/m；各各层水水平平支路平均比摩阻一般小于支路平均比摩阻一般小于200Pa/m5.4.2 分分户计量系量系统水力水力计算算应注意的注意的问题进行最不利环路的计算进行最不利环路的计算 校核富裕压力校核富裕压力 u 计算计算散散热器器温温控控阀的的压降降选择在在1030kPa；热计量量表表的的阻阻力力值根根据据热表阻力特性曲表阻力特性曲线确定确定 根根据据推推荐荐平平均均比比摩摩阻阻值，确确定定各各段段管管道道管管径径，并并计算算出出最最不不利利环路路的的压力力损失失 计算其他并联环路计算其他并联环路 首首先先计算算并并联环路路的的资用用压力力，由由资用用压力力确确定定并并联环路路的的平平均均比比摩阻，重复第三和第四步的摩阻，重复第三和第四步的计算，完成系算，完成系统的的设计 返回本节返回本节
