室内热水系统水力计算.pptx

室内热水供暖系统的水力计算室内热水供暖系统的水力计算Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算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重力循环双管系统水力计算方法与例题重力循环双管系统水力计算方法与例题机械循环单管热水供暖系统的水力计算方法与例题机械循环单管热水供暖系统的水力计算方法与例题分户式热水供暖系统水力计算原则与方法分户式热水供暖系统水力计算原则与方法Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算第一节第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理热水供暖系统管路水力计算的基本原理一一.水力计算的目的：水力计算的目的：选择适当的管径，使系统中各管段的水流量符合设计要求，选择适当的管径，使系统中各管段的水流量符合设计要求，以保证流进各散热器的水流量符合要求。进而确定出各管路系统以保证流进各散热器的水流量符合要求。进而确定出各管路系统的阻力损失。的阻力损失。二、热水供暖系统管路水力计算的基本公式二、热水供暖系统管路水力计算的基本公式供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式表示：供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式表示：Pal式中式中计算管段的压力损失，计算管段的压力损失，Pa；l计算管段的沿程损失，计算管段的沿程损失，Pa；l计算管段的局部损失，计算管段的局部损失，Pa；l每米管长的沿程损失，每米管长的沿程损失，Pa/m；l管段长度，管段长度，m。Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算（一）沿程损失（一）沿程损失 在在管管路路的的水水力力计计算算中中，把把管管路路中中水水流流量量和和管管径径都都没没有有改改变变的的一一段段管管子子，称称为为一一个个计计算算管管段段任任何何一一个个热热水水供供暖暖系系统统都都是是由由许许多多串串联联与与并并联联的的计计算算管管段段组组成成每每米米管管长长的的沿沿程程损损失失(也也称称为为比比摩摩阻阻，比比压压降降)。其其值值可可用用流流体体力力学学中的达西中的达西维斯巴赫公式进行计算维斯巴赫公式进行计算 式中式中 管段的摩擦阻力系数；管段的摩擦阻力系数；管道内径，管道内径，m m；热媒在管道内的流速，热媒在管道内的流速，m/sm/s；热媒的密度，热媒的密度，kgkgm m3 3。Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算1.1.值的确定：值的确定：摩擦阻力系数，取决于热媒在管道内的流动状态和管壁的粗糙程度，即摩擦阻力系数，取决于热媒在管道内的流动状态和管壁的粗糙程度，即 ，=K=Kd d Re Re 雷雷诺诺数数，流流动动状状态态的的准准则则数数，当当Re2320Re2320时时，流流动动为为层层流流流流动动，当当ReRe23202320时，流动为紊流流动；时，流动为紊流流动；热媒的运动粘滞系数，热媒的运动粘滞系数，/s s；K K管壁的当量绝对粗糙度；管壁的当量绝对粗糙度；管壁的相对粗糙度；其它同前管壁的相对粗糙度；其它同前Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算 管管壁壁的的当当量量绝绝对对粗粗糙糙度度K K与与管管子子的的使使用用情情况况(流流体体对对管管壁壁的的腐腐蚀蚀和和沉沉积积水水垢垢等等)，和管子使用时间等因素有关。对于热水供暖统，推荐采用下列数值：，和管子使用时间等因素有关。对于热水供暖统，推荐采用下列数值：室内热水供暖系统管道室内热水供暖系统管道 K=0.2mmK=0.2mm室外热水管网管道室外热水管网管道 K=0.5mmK=0.5mm 摩摩擦擦阻阻力力系系数数值值是是用用实实验验方方法法确确定定的的。根根据据实实验验数数据据整整理理的的曲曲线线，按按照照流体的不同流动状态，可整理出计算流体的不同流动状态，可整理出计算值的公式。值的公式。Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算a.a.层流流动层流流动 当当Re2320Re2320时，流动为层流流动状态，时，流动为层流流动状态，值仅取决于值仅取决于ReRe值。值。在在自自然然循循环环热热水水供供暖暖系系统统的的个个别别水水流流量量很很小小、管管径径很很小小的的管管段段内内，可可出出现现层流的流动层流的流动b.b.紊流流动紊流流动 当当ReRe23202320时时，流流动动为为紊紊流流流流动动。在在该该区区内内，又又分分为为水水力力光光滑滑管管区区、过过渡渡区及粗糙管区（阻力平方区）。区及粗糙管区（阻力平方区）。1)1)水力光滑管区水力光滑管区 值仅取决于值仅取决于ReRe值，可用布拉修斯公式计算值，可用布拉修斯公式计算2)2)过过渡渡区区 流流动动状状态态从从水水力力光光滑滑管管区区过过渡渡到到粗粗糙糙管管区区（阻阻力力平平方方区区）的的一一个个区区域域，称称为为过过渡渡区区该该区区的的摩摩擦擦阻阻力力系系数数值值，取取决决于于ReRe 和和，可可用用洛洛巴巴耶耶夫公式计算夫公式计算过渡区的范围，可用下式确定：Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算3)3)粗粗糙糙管管区区(阻阻力力平平方方区区)该该区区的的摩摩擦擦阻阻力力系系值值仅仅取取决决于于管管壁壁的的相相对对粗粗糙糙度度，用尼古拉兹公式计算用尼古拉兹公式计算对于管径对于管径DNDN4040可用更简单的希弗林松公式可用更简单的希弗林松公式：对整个湍流区的摩擦阻力系数对整个湍流区的摩擦阻力系数值也可采用统一公式计算。常用的有值也可采用统一公式计算。常用的有柯列勃柯列勃洛克公式和阿里特苏里公式。洛克公式和阿里特苏里公式。Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算 根根据据过过渡渡区区范范围围的的判判别别式式和和推推荐荐使使用用的的当当量量绝绝对对粗粗糙糙度度K K值值，下下表表列列出出了了水水温温6060、9090时，相应于时，相应于K K0.2mm0.2mm和和K=0.5mmK=0.5mm时的过渡区临界速度时的过渡区临界速度v v1 1和和v v2 2值。值。设设计计室室内内热热水水供供暖暖系系统统时时，管管中中流流速速一一般般在在v v1 1和和v v2 2值值之之间间。因因此此，热热水水在在室内供暖系统管路内的流动状态，几乎都处在过渡区内。室内供暖系统管路内的流动状态，几乎都处在过渡区内。室室外外热热水水供供热热管管网网(K=0.5mm)K=0.5mm)，设设计计都都采采用用较较高高的的流流速速(通通常常大大于于0.50.5m ms)s)，因此，因此，水在室外热水管网中的流动状态，大多处于阻力平方区内。水在室外热水管网中的流动状态，大多处于阻力平方区内。流速(m/s)水温t=60C水温t=90CK=0.2mmK=0.5mmK=0.2mmK=0.5mm20.0261.0660.010.4260.0180.7250.0070.290Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算2.2.水力计算表水力计算表：管道内的流速、流量和管径的关系表达式为：管道内的流速、流量和管径的关系表达式为：式式中中 G G管段中的水流量，管段中的水流量，kgkgh h；其其它符号同前。它符号同前。将流速将流速v v代入比摩阻计算公式代入比摩阻计算公式4-3，可整理，可整理成更方便的成更方便的计算公式计算公式Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算 在在给给定定热热媒媒状状态态参参数数及及其其流流动动状状态态的的条条件件下下，为为已已知知，管管路路水水力力计计算算基基本本公公式式可可表表示示为为R R(d(d，G)G)的的函函数数式式。只只要要已已知知R R、G G、d d中中任任意意两两个个数数，就就可可确确定定第第三三个个数数值值。根根据据这这种种关关系系利利用用公公式式（4 41414）而而编编制制出出室室内内热热水水供供暖暖管管道道水水力力计计算算表表。附附录录4-14-1给给出了室内热水供暖系统的管路水力计算表。出了室内热水供暖系统的管路水力计算表。Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算（二）局部阻力损失（二）局部阻力损失计算公式：计算公式：-计算管段中局部阻力系数之和，由实验确定热水及蒸汽供暖系统各种管道附件局部阻力系数可查附录4-2（三）当量局部阻力系数法和当量长度法（三）当量局部阻力系数法和当量长度法1.1.当量局部阻力系数法（动压头法）：当量局部阻力系数法（动压头法）：将沿管道长度的摩擦阻将沿管道长度的摩擦阻力损失折算成与之相当的局部阻力力损失折算成与之相当的局部阻力 Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算2.2.当量长度法：当量长度法：将管段的局部阻力损失折合为沿程阻力损失将管段的局部阻力损失折合为沿程阻力损失 管段中局部阻力的当量长度 管段的折算长度Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算串联管路串联管路并联管路并联管路室内热水供暖系统管路的阻力数室内热水供暖系统管路的阻力数基尔霍夫流量定律：连续性规律基尔霍夫压降定律：并联环路压力损失相等定律Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算水力计算的任务和方法水力计算的任务和方法一、水力计算的主要任务一、水力计算的主要任务：R R(d(d，G)G)1.1.已知系统各管段的流量和系统的作用压头，确定各管段的管径已知系统各管段的流量和系统的作用压头，确定各管段的管径；P(R)P(R)，G dG d；2.2.已知系统各管段的流量和各管段的管径，确定系统所需的作用已知系统各管段的流量和各管段的管径，确定系统所需的作用压头；压头；G G，d d P P；3.3.已知系统各管段的管径和允许阻力损失，确定各管段的流量；已知系统各管段的管径和允许阻力损失，确定各管段的流量；d d，P GP G，不等温降法的水力计算，就是按这种方法进行的。不等温降法的水力计算，就是按这种方法进行的。Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算二、水力计算的方法二、水力计算的方法1.1.等温降水力计算方法（阻力平衡法）：等温降水力计算方法（阻力平衡法）：预先规定各立管或散热预先规定各立管或散热器的水温降，系统中各立管温度降相同器的水温降，系统中各立管温度降相同简便简便、常用。易出现并联环路间阻力不平衡的现象、常用。易出现并联环路间阻力不平衡的现象最不利环路：最不利环路：允许平均比摩阻最小的环路允许平均比摩阻最小的环路最不利环路经济比摩阻：最不利环路经济比摩阻：60120Pa沿程阻力占总阻力损失的百分比：附录沿程阻力占总阻力损失的百分比：附录4-82 2.不等温降水力计算方法（流量分配法）：不等温降水力计算方法（流量分配法）：在各立管温降不相在各立管温降不相等的前提下计算等的前提下计算计算方法：计算方法：最适用于异程式垂直单管系统。更符合实际运行过程最适用于异程式垂直单管系统。更符合实际运行过程假设最远立管温降，根据允许压损或经济比摩阻，确定最假设最远立管温降，根据允许压损或经济比摩阻，确定最远立管环路管径及压损，对其他并联环路，根据压力平衡远立管环路管径及压损，对其他并联环路，根据压力平衡原则，在确定管径条件下计算实际流量及温度降原则，在确定管径条件下计算实际流量及温度降Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算三、水力计算的一般要求三、水力计算的一般要求1.1.各种水力计算都是先计算最不利环路（一般情况下是从热源到最远立管所各种水力计算都是先计算最不利环路（一般情况下是从热源到最远立管所在的环路为最不利环路），然后再进行其它分支环路的水力计算，最后计在的环路为最不利环路），然后再进行其它分支环路的水力计算，最后计算的结果，算的结果，最不利环路与并联环路之间的计算压力损失相对差额不应大于最不利环路与并联环路之间的计算压力损失相对差额不应大于 15%15%。或按照。或按照双管异程系统相对差额不大于双管异程系统相对差额不大于25%；同程系统不大于；同程系统不大于15%；单管异程系统；单管异程系统不大于不大于15%；单管同程系统；单管同程系统:不大于不大于10%。2.2.总压力损失附加值：总压力损失附加值：整个热水供暖系统总的计算压力损失，宜增加整个热水供暖系统总的计算压力损失，宜增加10%10%的附加值的附加值，以此确定系，以此确定系统必需的循环作用压力。统必需的循环作用压力。3.3.室内热水供暖系统水的允许限定流速（表室内热水供暖系统水的允许限定流速（表4-34-3）：）：在实际设计过程中，为了平衡各并联环路的压力损失，往往需要提高近循在实际设计过程中，为了平衡各并联环路的压力损失，往往需要提高近循环环路分支管段的比摩阻和流速，但流速过大会使管道产生噪声。所以近环环路分支管段的比摩阻和流速，但流速过大会使管道产生噪声。所以近环环路的立、支管内的水流速也不应大于下列数值：环环路的立、支管内的水流速也不应大于下列数值：民用建筑民用建筑 1.1.5m/s5m/s；生产厂房的辅助建筑物；生产厂房的辅助建筑物 2 2m/sm/s；生产厂房；生产厂房 3 3m/sm/s4.4.室内热水采暖系统阻力损失确定原则：室内热水采暖系统阻力损失确定原则：根据经济比摩阻（资用压头）和室内外管网平衡要求确定。根据经济比摩阻（资用压头）和室内外管网平衡要求确定。系统损失参考系统损失参考值：值：简单直连简单直连1 12mH2mH2 2O O；混合连接；混合连接1.51.52mH2mH2 2O O；间接连接；间接连接2 25mH5mH2 2O OChap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算5.5.机械循环热水采暖系统需计入散热器水冷却产生的自然循环压力，自然循机械循环热水采暖系统需计入散热器水冷却产生的自然循环压力，自然循环压力宜按设计供回水温度条件下自然循环压力的环压力宜按设计供回水温度条件下自然循环压力的2/32/3计算计算6.6.热水采暖系统供回水干管末端和回水干管始端的管径不宜小于热水采暖系统供回水干管末端和回水干管始端的管径不宜小于DN20DN207.7.采暖系统各并联环路应设置关闭和调节装置；多层和高层建筑的热水采暖采暖系统各并联环路应设置关闭和调节装置；多层和高层建筑的热水采暖系统中，每根立管和分支管道的始末段均应设置调节、检修和泄水用阀门系统中，每根立管和分支管道的始末段均应设置调节、检修和泄水用阀门Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算第二节第二节重力重力(自然自然)循环双管系统水力计算循环双管系统水力计算【例例题题4-1】确定重力循环双管热水供暖系统管路的管径（见图4-7）。热媒参数：供水温度95，回水温度70。锅炉中心距底层散热器中心距离为3m，层高为3m。每组散热器的供水支管上有一截止阀。Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算计算步骤：计算步骤：1.在轴测图上，管段编号，立管编号，并注明各管段的热负荷和管长。在轴测图上，管段编号，立管编号，并注明各管段的热负荷和管长。2.确定最不利环路。确定最不利环路。重力循环异程式双管系统的最不利循环环路是通过最远立管底层散热器的循环环路，由图4-7可见，最不利环路是通过立管的最底层散热器(1500W)的环路，该环路为管段该环路为管段18。3.计算最不利环路散热器的作用压力计算最不利环路散热器的作用压力P1=gH(h-g)+Pf=818Pa4.确定最不利环路各管段的管径确定最不利环路各管段的管径1）计算单位长度平均比摩阻）计算单位长度平均比摩阻Rpj 根据公式Rpj=P1/L1=3.84Pa/m2）根据各管段的热负荷计算各管段流量根据各管段的热负荷计算各管段流量Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算3）根据根据G、Rpj，查附录，查附录4-1，选择最近接，选择最近接Rpj的管径。将结果列在计算表中的管径。将结果列在计算表中5.确定沿程阻力损失确定沿程阻力损失6.计算局部阻力损失计算局部阻力损失注：在统计局部阻力时，对于三通和四通管件的局部阻力系数，应列在注：在统计局部阻力时，对于三通和四通管件的局部阻力系数，应列在流量较小的管段上流量较小的管段上7.求各管段的阻力损失求各管段的阻力损失8.求环路总阻力损失求环路总阻力损失9.计算富裕压力值计算富裕压力值考虑由于施工的具体情况，可能存在设计中未计入的阻力损失，因此，要考虑由于施工的具体情况，可能存在设计中未计入的阻力损失，因此，要求系统应有求系统应有10%以上的富裕度。以上的富裕度。10.确定通过立管确定通过立管第二层散热器环路中各管段的管径第二层散热器环路中各管段的管径1）计算通过第二层散热器环路的作用压力）计算通过第二层散热器环路的作用压力Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算2）确定通过第二层散热器环路中各管段的管径）确定通过第二层散热器环路中各管段的管径a.求平均比摩阻。根据并联环路节点平衡原理，通过第二层求平均比摩阻。根据并联环路节点平衡原理，通过第二层16、15管段的管段的作用压力为作用压力为b.按前述同样方法，根据按前述同样方法，根据16、15管段的流量及平均比摩阻，确定管段的管管段的流量及平均比摩阻，确定管段的管径及相应的实际比摩阻、流速等，并求出阻力损失径及相应的实际比摩阻、流速等，并求出阻力损失524Pa3）求通过底层与第二层并联环路的压降不平衡率）求通过底层与第二层并联环路的压降不平衡率此相对差额在此相对差额在15%的允许范围，若超出的允许范围，若超出则则14、1可选用较小管径，或剩余压力用设可选用较小管径，或剩余压力用设在第二层散热器支管上的阀门消除在第二层散热器支管上的阀门消除11.确定通过立管确定通过立管各层环路各管段的管径各层环路各管段的管径计算方法与前相同，根据并联计算方法与前相同，根据并联环路节点环路节点平衡原理确定各作用压力平衡原理确定各作用压力161514第三节第三节机械循环单管顺流系统水力计算机械循环单管顺流系统水力计算与重力循环系统相比，机械循环系统的作用半径大，传统的室内热水供暖传统的室内热水供暖系统的总压力损失一般约为系统的总压力损失一般约为1020kPa；对于分户采暖分户采暖等水平式或大型的系统可达2050kPa。传统的采暖系统进行水力计算时，机械循环室内热水供暖系统多根据入口处的资用循环压力，按最不利循环环路的平均比摩阻Rpj来选用该环路各管段的管径。当入口处资用压力较高时，管道流速和系统实际总压力损失可相应提高。但在实际工程设计中，最不利循环环路的各管段水流速过高，各并联环路的压力损失难以平衡，所以常用控制Rpj值的方法，按经济比摩阻经济比摩阻Rpj=60120Pa/m选取管径。剩余的资用循环压力，由入口处的调压装置节流。Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算【例题4-2】确定图4-9机械循环垂直单管顺流异程式热水供暖系统管路的管径。热媒参数：供水温度95，回水温度70。系统与外网连接。在引入口处外网的供回水压差为30kPa。图4-9表示出系统两个支路中的一个支路。散热器内的数字表示散热器的热负荷。楼层高为3m。Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算计算步骤：计算步骤：1.在轴测图上，进行管段编号，立管编号，并注明各管段的热负荷和管长。在轴测图上，进行管段编号，立管编号，并注明各管段的热负荷和管长。2.确定最不利环路。该环路为管段确定最不利环路。该环路为管段112。3.计算最不利环路计算最不利环路1）计算）计算Rpj 由于引入口处外网的供回水压差较大。考虑系统中各环路的压力损失易由于引入口处外网的供回水压差较大。考虑系统中各环路的压力损失易于平衡，用推荐的平均比摩阻于平衡，用推荐的平均比摩阻 来确定最不利环路各管段来确定最不利环路各管段的管径。的管径。2）根据公式计算流量，并填入水力计算表中。根据公式计算流量，并填入水力计算表中。R Rpjpj=60-120=60-120Pa/mPa/m，Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算3）根据）根据G、Rpj，查水力计算表，选择接近查水力计算表，选择接近Rpj的管径，查出的管径，查出d、R、v列入表中。列入表中。例如管段1，Q=74800W，则根据G=2573kg/h，查表，d=40mm，用插入法计算出R=116.41Pa/m，v=0.552m/sChap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算4）计算沿程阻力计算沿程阻力5）计算局部阻力）计算局部阻力根据系统中实际局部管件的情况，列出各管段局部管件名称，由附录表4-2查得各管段的局部阻力系数值，列入表中。注意三通、四通局部阻力系数应列在流量较小的管段上。根据流速v由附录表4-3查得动压头Pd=v2/2值,根据上式计算局部阻力，列入计算表中。6）求各管的阻力）求各管的阻力P P7）求最不利环路的总压力损失（总阻力）求最不利环路的总压力损失（总阻力）入口处的剩余循环作用压力用调节阀门节流消耗掉。入口处的剩余循环作用压力用调节阀门节流消耗掉。Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算4.确定其它立管的管径。立管确定其它立管的管径。立管:1 1）求立管）求立管的资用压力的资用压力 它与立管它与立管为并联环路，即与管段为并联环路，即与管段6 6、7 7为并联环为并联环路。路。根据并联环路节点压力平衡原理，根据并联环路节点压力平衡原理，P P=（P Py y+P Pj j)6 6、7 7-（P P-P P）=（P Py y+P Pj j)6 6、7 7 Pa Pa2)2)求求R Rpjpj3 3）选择管径，计算阻力损失、不平衡率）选择管径，计算阻力损失、不平衡率根据G和Rpj，选立管的立支管的管径，取DN1515。计算出立管的总压力损失为2941Pa。与立管进行平衡，不平衡率为-8.2%。在15%以内，符合要求。5.立管立管立管立管与与5 58 8管段并联。同理其资用压力管段并联。同理其资用压力P P=（P Py y+P Pj j)5-85-8=3524Pa=3524Pa，立管管径选用立管管径选用DN15DN15 1515。计算结果立管计算结果立管的总压力损失为的总压力损失为29412941PaPa，不平衡率为不平衡率为1 16.5%6.5%。6.立管立管立管立管与与4 49 9管段并联。计算同理。管段并联。计算同理。不平衡率超出允许值，因已选用最小管径，不可能再用调整管径的办法来消不平衡率超出允许值，因已选用最小管径，不可能再用调整管径的办法来消耗多余压力。故而采用立管上的阀门节流消耗掉，达到阻力平衡的目的。耗多余压力。故而采用立管上的阀门节流消耗掉，达到阻力平衡的目的。7.立管立管立管立管与与3 31010管段并联。计算同理。管段并联。计算同理。为使各并联环路间的不平衡率在允许范围内，可先计算最近立管，其它并联为使各并联环路间的不平衡率在允许范围内，可先计算最近立管，其它并联环路在不平衡率允许范围内确定阻力损失，选取合适管径环路在不平衡率允许范围内确定阻力损失，选取合适管径Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算解决水平失调的办法：解决水平失调的办法：1.1.阀门调节剩余压力：阀门调节剩余压力：最好是调节阀，或孔板；散热器温控阀与调节阀配合使用。2.2.供回水干管采用同程式布置。供回水干管采用同程式布置。3.仍采用异程式系统，采用采用“不等温降不等温降”方法进行水力计算方法进行水力计算。4.仍采用异程式系统，采用首先计算最近立管环路的方法采用首先计算最近立管环路的方法。该方法是首先计算通过最近立管环路上各管段的管径。然后以最近立管的总压力损失为基准，在允许的不平衡率范围内（增加15%），确定最近立管后面的供回水干管和其它立管的管径。Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算散热器的进流系数散热器的进流系数在单管热水供暖系统中，立管的水流量全部或部分地流进散热器。流进散流进散热器的水流量与通过该立管水流量的比值，称作散热器的进流系数热器的水流量与通过该立管水流量的比值，称作散热器的进流系数，可用下式表示在垂直式顺流热水供暖系统中，散热器单侧连接时，=1.0；散热器双侧连接，通常两侧散热器的支管管径及其长度都相等时，=0.5。当两侧散热器的支管管径及其长度不相等时，两侧的散热器进流系数就不相等了。Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算1.定义定义2.影响两侧散热器间流量分配的因素主要有：影响两侧散热器间流量分配的因素主要有：1）因散热器负荷不同致使散热器平均水温不同而产生的重力循环附加作用）因散热器负荷不同致使散热器平均水温不同而产生的重力循环附加作用压力不同压力不同（一般可忽略）（一般可忽略）2）并联环路在节点压力平衡状态下的水流量分配规律）并联环路在节点压力平衡状态下的水流量分配规律顺流式系统中散热器节点Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算根据并联环路节点压力平衡原理，可列出下式如两侧支管的管径相等，并假设两侧的流动状况相同，摩擦阻力系数值近似相等，则根据式(4-15),R与水流量G的平方成正比，上式可改写为Ld1、Ld2通向散热器支管的局部阻力当量长度，m将式变换，得流入散热器和的水流量分别为3.散热器进流系数的计算散热器进流系数的计算Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算通过实验或用上述方法计算，当1(L1+Ld.1)1-2/(L2+Ld.2)1-20.46。在工程计算中，可粗略按=0.5计算。当两侧散热器的折算长度相差太大时，应计算确定散热器进流系数。对于跨越式系统跨越式系统，立管中部分水量流过跨越管段，只有部分水量进入一侧或两侧散热器。通过跨越管段的水没有被冷却，它与散热器平均水温不同而引起重力循环附加作用压力，其影响要比顺流式系统大一些。因此，通常是根据实验方法确定进流系数实验方法确定进流系数。实验表明实验表明：跨越式系统散热器的进流系数与散热器支管立管和跨越管的管散热器支管立管和跨越管的管径组合径组合情况以及立管中的流量或流速有关立管中的流量或流速有关。若已知管径组合和立管流速，即可查进流系数曲线图4-11得对应进流系数，进流系数曲线参见设计手册。由于跨越管的进流系数比顺流式的小跨越管的进流系数比顺流式的小，因而在相同散热器负荷条件相同散热器负荷条件下，流出跨越式系统散热器的出水温度低于顺流式系统。散热器平均水温也低，因而所需的散热器的面积要比顺流式的大一些所需的散热器的面积要比顺流式的大一些。Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算同程式系统的特点是通过各个并联环路的总长度都相等。在供暖半径较大（一般超过50m以上）的室内热水供暖系统中，同程式系统得到较普遍地应用。Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算【例题例题4-3】将例题4-2的异程式系统改为同程式系统。已知条件与例题4-2相同。管路系统图见图4-3。Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算计算步骤：计算步骤：1.1.计算通过计算通过最远立管最远立管的环路，从而确定出供水干管各管段、立管的环路，从而确定出供水干管各管段、立管和回水和回水总干管的管径及其压力损失。总干管的管径及其压力损失。2.2.用同样方法通过用同样方法通过最近立管最近立管的环路，从而确定出立管的环路，从而确定出立管 和回水干管的管径和回水干管的管径及其压力损失。及其压力损失。3.3.求并联环路求并联环路立管立管和立管和立管的压力损失不平衡率的压力损失不平衡率。使其限制在。使其限制在 5%5%内。计算内。计算系统的总压力损失。系统的总压力损失。（P Py y+P Pj j)1 1、2 2、8 8、9 9、10101414 1.1=1.1=10226 Pa10226 Pa4.4.绘制出管路压力平衡分析图。绘制出管路压力平衡分析图。5.5.由压力平衡分析图求出由压力平衡分析图求出各立管的供回水节点间的资用压力值各立管的供回水节点间的资用压力值，求出，求出R Rpjpj,根根据流量和比摩阻选择管径，计算压力损失，并求出不平衡率，限制在据流量和比摩阻选择管径，计算压力损失，并求出不平衡率，限制在 10%10%内。内。67676814Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算说明：说明：同程式系统的水平失调：同程式系统的水平失调：当个别立管供回水节点间的资用压力过小或过大时，说明设计不合理，应调整1、2步骤的水力计算，适当改变个别供回水干管的管段直径，使各立管的资用压力值不要变化太大，以便于选择各立管的合理管径。并满足并联环路不平衡率的要求。为此，在水力计算时，管路系统在水力计算时，管路系统前半部供水干管的比摩阻前半部供水干管的比摩阻R值值，宜选用，宜选用稍小于回水干管的稍小于回水干管的R值值；而管路；而管路系统后半部供水干管系统后半部供水干管R值值，宜选用，宜选用稍大于回稍大于回水干管的水干管的R值。值。Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算不等温降的水力计算原理和方法不等温降的水力计算原理和方法Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算一、不等温降的水力计算原理一、不等温降的水力计算原理在系统中立管的温度降不相等的前提下计算,根据并联环路平衡要求的压力损失确定立管流量,由流量来计算立管的温度降,最后确定散热器面积。二、不等温降的水力计算和步骤二、不等温降的水力计算和步骤例题例题4-4将例题4-2的异程式系统采用不等温降法计算，设计供回水温度95/70，用户入口处外网的作用压力为10KPa计算步骤计算步骤：1.求最不利环路的平均比摩阻求最不利环路的平均比摩阻Rp.j一般最远立管环路为最不利环路。根据下式Rp.j=P/l=0.510000/114.7=43.6Pa/mChap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算2.计算立管计算立管1)设立管的温降t=30oC(比设计温降大5oC)。2)立管的流量Gv=0.867900/30kg/h=226kg/h。3)根据流量Gv,参照Rp.j值,选用立、支管管径为2015。4)根据附录4-7,得整根立管的折算阻力系数zh=(l/d+)=72.7根据Gv=226kg/h,d=20mm,查附录4-3,当zh=1.0时,P=15.93Pa；则：立管的压力损失Pv=zhP=72.715.93Pa=1158Pa。3.计算供、回水干管计算供、回水干管6和和6的管径的管径该管段流量G6=G6=Gv=226kg/h。选定管径为20mm，/d值由表4-4查出为1.8,管段总长度为8+8=16m.两个直流三通,则：=21.0=2.0,管段6和6的zh为：zh=(/d)L+=1.816+2=30.8.根据G及d值,查附录4-3,当zh=1.0时,管段d=20通过流量为226kg/h的压力损失为：P=15.93Pa,管段6和6的压力损失P6.6=30.815.93=491Pa.4.计算立管计算立管立管与环路6-6并联.因此,P=P6-6=1158+491=1649Pa立管选用管径为2015。查附录附录4-7,立管的zh=72.7当zh=1.0时,P=P/zh=1649/72.7=22.69Pa根据动压头(2)/2=22.69Pa和d=20mm,查附录4-5,得G=270kg/h(根据根据P=SG2,用比例法求用比例法求G值值)在附录4-5中,G=264kg/h时,P=21.68Pa可求得G=G(Pd/P)0.5=264(22.69/21.68)0.5=270kg/h.立管的热负荷Q=7200W。由此可求出该立管的温度降：t=0.86Q/G=0.867200/270=22.9oC.按照上述步骤,对其他水平供、回水干管和立管从远至近顺次地进行计算，计算结果列于表中。最后得出图4-2右侧循环环路初步的计算流量Gj.1=1196kg/h,压力损失Pj.1=4513Pa.Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算5.按同样方法计算图按同样方法计算图4-2左侧循环环路的管路左侧循环环路的管路(图中未画出图中未画出)现假定同样按不等温降方法进行计算后,得出左侧循环环路的初步计算流量Gj.2=1180kg/h,初步计算压力损失Pj.2=4100Pa,见下图Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算6.校核流量校核流量右侧环路阻力数：右侧环路阻力数：左侧环路阻力数：左侧环路阻力数：将左环计算压力损失按与右侧相同考虑（左环路与右环路平衡时，左环路的压力损失与右环路相等），此时左环路压力损失为Pj.2=4513Pa。通过左环的阻力数可计算出左环的流量，则左环流量变为1238kg/h，则系统初步计算的总流量为：1238+1196=2434kg/h系统设计的总流量为：0.86Q/(tg-th)=0.8674800/(95-70)=2573kg/h两者不相等。因此，需要近一步调整各循环环路的流量、压降和各立管的温度降。Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算7.调整流量、压损调整流量、压损根据并联环路流量分配和压降变化的规律进行调整。根据并联环路流量分配和压降变化的规律进行调整。(1)计算各分支循环环路通导数计算各分支循环环路通导数值。值。右侧环路：1=Gj.1/(Pj.1)0.5=1196/45130.5=17.8左侧环路:2=Gj.2/(Pj.2)0.5=1180/41000.5=18.43(2)根据并联管路流量分配的规律，确定在设计总流量条件下分配到各并根据并联管路流量分配的规律，确定在设计总流量条件下分配到各并联循环环路的流量。联循环环路的流量。右侧环路Gt.1=1Gzh/(1+2)=17.82573/(17.8+18.43)=1264kg/h左侧环路Gt.2=2Gzh/(1+2)=18.432573/(17.8+18.43)=1309kg/h(3)确定各并联循环环路的流量、温降调整系数确定各并联循环环路的流量、温降调整系数右侧环路：右侧环路：流量调整系数：G.1=Gt.1/Gj.1=1264/1196=1.057温降调整系数：t.1=Gj.1/Gt.1=1196/1264=0.946Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算左侧环路：左侧环路：流量调整系数;G.2=Gt.2/Gj.2=1309/1180=1.109温降调整系数:t.2=Gj.2/Gt.2=1180/1309=0.901根据右侧和左侧并联环路的不同流量调整系数和温降调整系数，乘以各根据右侧和左侧并联环路的不同流量调整系数和温降调整系数，乘以各侧立管的第一次算出的流量和温降，求得各立管的最终计算流量和温降。侧立管的第一次算出的流量和温降，求得各立管的最终计算流量和温降。(4)确定并联环路节点的压力损失值确定并联环路节点的压力损失值压力损失调整系数：压力损失调整系数：右侧:p.1=(Gt.1/Gj.1)2左侧:p.2=(Gt.2/Gj.2)2调整后左右侧环路节点的压力损失:Pt.=Pj.1p.1=Pj.2p.2右侧：Pt.1)=4513(1264/1196)2=5041Pa左侧：Pt.2=4100(1309/1180)2=5045Pa5041Pa(计算误差)8.确定系统供、回水总管管径及系统的总压力损失确定系统供、回水总管管径及系统的总压力损失并联环路水力计算调整后，最后确定系统供、回水总管管径及系统的总压力损失。总管管径d=40mm，系统的总压力损失:7438PaChap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算结论结论1)该方法完全左手节点压力平衡分配流量的规律，计算的结果阻力平衡较好。2)远立管的温降大,流量小,符合实际,则散热器面积要大；近立管的温降小,流量大,散热器面积应小。3)计算时应注意流量调整,使总流量=设计流量。Chap4室内热水系统水力计算室内热水系统水力计算第四节第四节分户式热水供暖系统水力计算分户式热水供暖系统水力计算分户热计量供暖系统水力计算的基本步骤和方法是遵循上述水力计算方法的。但由于增加了调控和计量设备，使之与传统的单、双管系统有所不同。总压力损失应包括两部分：总压力损失应包括两部分：一部分是户内系统的压力损失户内系统的压力损失，主要包括散热器散热器阻力、恒温阀阻力、室内管道阻力、用户入口阻力阻力、恒温阀阻力、室内管道阻力、用户入口阻力；另一部分是自建筑供暖自建筑供暖入口至该用户入口的