供热工程-第九章 热水网络的水力计算和水压图

d zh zh
d
j
j
第二节 热水网路水力计算方法和例题
计算前应有： 网络的平面布置图 （平面图上应表明 管道所有的附件和配件） ，热用户热负荷的大小，热源 的位置以及热媒的计算温度等。 热水网路水力计算的方法及步骤 1．确定热水网路中各个管段的计算流量
' ' Qn Qn G = = A ' ' ' ' c(t 1 - t 2 ) (t 1 - t 2 ) ' n
l = 1 d (1.14 + 2 lg ) 2 k
d d ³ 40mm时,l =0.11( )0.25 k
k——管壁的当量绝对粗糙度, 热水网络取 k=0.5mm 设计时为了简化计算 P333 页， 通常采用水力计 算图表附录 9-1 进行计算，
R = 6.88 10 K
- 3 0.25
Gt2 r d 5.25
3、选定回水管的动水压曲线的位置
回水管的动水压曲线的位置应满足下列要求 （1）最低位置要求：直接连接的用户不倒空 和网络上任何一点的压力不低于5 mH2O的 要求 （2）最高位置要求：满足技术要求第一条， 与网络直接连接时，回水管的压力不能超过 4bar(Pa)。用户系统最底层散热器所承受的 压力就是热网回水管在用户引入口的出口处 的压力。
2 P v12 P2 v2 1 + Z1 + = + Z2 + + D H1- 2 rg 2g r g 2g
v12r P + Z1r g + 1 2
——总水头
P1 rg
——压强水头
Z1
——位置水头 ——测压管水头
2
P 1 + Z1 rg
D H1- 2
——水流经管段 1-2 的压头损失， mH 0
三、有关水压图的几个概念
（1）、设基准面 （2）设膨胀水箱的水位高度为j—j。如系统中 不考虑漏水或加热时水膨胀的影响，即认为 系统已处于稳定状况，不再发生变化，因而 在循环水泵运行时，膨胀水箱的水位是不变 的。O点处的压头(压力)就等于Hj(mH 2O)。 （3）画静水压线。 因为水不流，系统中各点压力相等，且都 等于定压点，即膨胀水箱的高度，那么系统 静水压线为一条平行于基准面的高度等于膨 胀水箱高度的水平线，画出各点的静水压线。
二、绘制热水网路水压图的步骤和方法
1、以网路循环水泵的中心线的高度（或其它方便的高度） 为基准面，一定的比例尺作出标高的刻度。 2、选定静水压曲线的位置。 静水压曲线是网路循环水泵停止工作时，网络上 各点的测压管水头的连接线，是一条水平的直线，静 水压曲线的高度必须满足下列的技术要求： （1）、在与热水网路直接连接的用户系统内，底层散热 器的所承受的静水压力不应超过散热器的承压能力。 （2）、热水网路及与它直接连接的用户系统内，不会出 现汽化和倒空。 选定的静水压曲线位置靠系统所采用的定压方式 来保证。目前，国内的热水供热系统中，最常用的定 压方式是采用高位水箱或采用补给水泵定压
4、选定供水管动水压曲线的位置
供水管动水压曲线的位置应满足下列要求： （1）、网络供水干管以及与网络直接连接的 用户系统的供水管中，任何一点都不应出 现汽化； （2）在网络上任何一处用户引入口或热力站 的供、回水管之间的资用压差，应能满足 引入口或热力站所要求的循环压力。
三、热水网络循环水泵的选择 1、流量的选择
3、当量长度法
ld =
å
z
d l
lsh,d = (
Kbi 0.25 ) lbi ,d = b lbi ,d K sh
bi , d
——K 值修正系数， l 局部阻力当量长度 总压降 Dp = R(l + l ) = Rl l ——管段的折算长度 估算时，l = a l ，a 局部阻力当量长度百分数
b
5
ห้องสมุดไป่ตู้
2、在高温水网路和用户系统内，水温超过100℃的地 点，热媒压力应不低于该水温下的汽化压力。（保 证热水不汽化） 3、与热水网路直接连接的用户系统，无论在网络循环 水泵运行或停止运行，其用户系统回水管出口处的 压力必须高于用户系统的充水高度，以防止系统倒 空吸入空气，破坏正常运行和腐蚀管道。（保证系 统不倒空） 4、网路回水管内任何一点的压力，都应比大气压力至 少高出5mH2O，以免吸入空气。 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的作用压力。
Pa m
K 0.0478Gt0.331 d = 0.387 (r R)0.19
2、修正 R, v, d (1) k ¹ 0.5mm 时，对 R 应修正
Rsh = ( K sh 0.25 ) Rbi = mRbi Kbi
Pa m
Kbi = 0.5mm K sh Rsh
， R 附录 9-1 中的值 ——实际当量绝对粗糙度； ——相应 K 的实际比摩阻； m——K 值修正系数
第九章 热水网路的水力计算和水压图
教学目的：掌握热水网路的水力计算 和水压图的利用 教学重点：水压图的绘制和利用 教学难点：水压图的绘制
热水网路水力计算的主要任务：
1、按已知的热媒流量和压力损失，确定管 道的直径； 2、按已知热媒流量和管道直径，计算管道 的压力损失； 3、按已知管道直径和允许压力损失，计算 或校核管道中的流量。
第三节 水压图的基本概念
一、水压图的优点 水压图的优点可以清晰地表示出热水管道上 各点的压力。 通过室内热水供暖系统和热水网路水力计算 的阐述，可以看出：水力计算只能确定热 水管道中各管段的压力损失(压差)值，但 不能确定热水管道上各点的压力(压头)值。
二、水压图的理论基础伯努利能量方程
2 v12r v2 r P + Z1r g + = P2 + Z 2r g + + D P- 2 1 1 2 2
（4）画动水压线 O点处的压头不论在系统工作时还是停止运 行时，都是不变的，等于膨胀水箱的高度， 那么动压线的起点与静压线在此处重合， 即图中的O点。当系统工作时，由于水泵 驱动水在系统中循环流动，A点的测压管水 头必然高于O点的测压管水头，两者之间 的差值就是OA的压力损失，这样A点的测 压管水头就确定了，即图中的点，同理可 以确定其它各点的测压管水头高度。
（5）从动水压线上可以清楚地知道各管段的 压力损失和水泵的扬程。可以清楚地知道 系统工作对各点的压力大小。 如将膨胀水箱连接在热水供暖系统的供 水干管上，此时，整个系统各点的压力都 降低了。同时，如供暖系统的水平供水干 管过长，阻力损失较大，则有可能在干管 上出现负压（如图9-5），供水干管的压力 低于大气压力，就会吸入空气或发生水的 汽化，影响系统的正常运行，所以在机械 循环热水供暖系统中，膨胀水箱的膨胀管 应连接在循环水泵吸入口侧的回水干管上。
t (吨) h
A——采用不同计算单位的系数
' Qn
GJ h
mW
MKcal h
A
238.8
860
1000
多种热用户的并联闭式热水供热系统
' ' Gzh = Gn + Gt' + Gr'
= A(
' Qn ' t1- t
' 2
+
Qt' ''' t1 - t
''' 2,t
+
Qr' '' t1- t
'' 2, r
2、绘制水压图的方法
设有—室内机械循环热水供暖系统(图9—4)， 膨胀水箱1连接在循环水泵2进口侧O点处。 如设其基准面为O—O，并以纵坐标代表供暖 系统的高度和测压管水头的高度，横坐标代 表供暖系统水平干线的管路计算长度；利用 前述方法，可在此坐标系统内绘出供暖系统 供、回水管的水压曲线和纵断面图。这个图 组成了室内热水供暖系统的水压图。
3、膨胀水箱的作用 贮存，定压，排气（重力循环） 4、热水供热系统水压曲线的位置，取决于 定压装置对系统施加压力的大小和定压 点的位置。采用膨胀水箱定压的系统各 点压力，取决于膨胀水箱安装高度和膨 胀管与系统的连接位置。
第四节 热水网络水压图
通过绘制热水网路的水压图，用以全面 地反映热网和各热用户的压力状况，并确 定保证使它实现的技术措施。 一、热水网路压务状况的基本技术要求 1、在与热水网路直接连接的用户系统内，压 力不应超过该用户系统用热设备及其管道 构件的承压能力。（保证设备不压坏） 如柱形铸铁散热器的承压能力 4´ 10 为Pa， 作用在该用户系统最底层散热器的表压力， 无论在网络运行或停止运行时都不得超过 4´ 105 Pa。
1、 利用水压曲线， 可以确定管道中任何一点的压力值； 2、利用水压曲线，可以表示出各管段的压力损失值
2 P P2 v12 v2 1 ( ) + ( Z1 - Z 2 ) + ( ) = D H1- 2 rg rg 2g 2g
由于流速差别不大， 所以在公式中， 可以忽略流速 水头的差，
( P P 1 - 2 ) + ( Z1 - Z 2 ) = D H1- 2 ， 所以 D H1- 2 =两点的测压管水头的高 rg rg
第一节 热水网路水力计算的基本公式
1、比摩阻
l Gt2 R = 6.25 10 r d5
- 2
Pa m
式中
——每米管长的沿程损失 （比摩阻） Pa m ， G ——管段的水流量， t (吨) h d ——管子的内直径 l ——管道内壁的摩擦阻力系数 r ——水的密度， kg m
R
t 3
通常，热水流速大于 0.5 m s ，阻力平方区
3．报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R值，利用附录9-1确定主 干线各管段的标准管径和相应的实际比摩阻。 4．根据选用的标准管径和管段中局部阻力的 形式查附录9-2, 确定各管段局部阻力的当量 长度总和，以及管段的折算长度 。 5．根据管段的折算长度以及由附录9-1查到的 比摩阻，计算主干线各管段的总比降。 6．主干线水力计算完成后，便可进行热水网 路支干线、支线等水力计算。应按支干线、 支线的资用压力确定其管径，但热水流速不 应大于，同时比摩阻不应大于300 Pa／m。