供热工程-第九章 热水网络的水力计算及水压图

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
度之差。 3、根据坡度可以确定管段的单位管长的压降的大小； 4、只要已知或固定管路上任意一点的压力，管路中其 它各点的压力也就已知或固定。
四、热水供暖系统的水压图
1、一般水压图包括以下内容 （1） 、横坐标表示供热系统的管段单程长度，以米为单位。
ì 下半部:表示供热系统的纵向标高,包括管网,散热器, ï ï ï ï 循环水泵,地形及建筑物的标高.对于室外热水 ï ï ï ï 供热系统,当纵坐标无法将供热系统组成表示 ï ï 清楚时,可在水压图的下部标出供热系统示意图. （2） 、纵坐标 ï í ï ï ï 上半部:供热系统的测压管水头线,包括动水压线(表示供 ï ï ï 热系统在运行状态下的压力分布)和静水压线(在 ï ï ï ï 停止运行的压力分布). ï î
2 P v12 P2 v2 1 + Z1 + = + Z2 + + D H1- 2 rg 2g r g 2g
v12r P 1 + Z1r g + 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
' ' t1 ,t 2 ''' 1 ' wt ''' 2t ' wt '' 1 w '' 2r w
干线： Q 可按热水供应的平均小时热负荷 Q 计算
' r
' rp
支线：有储水箱时是按平均小时热负荷 Q 计算
' rp
无储水箱时按最大小时热负荷 Q 计算
' r max
2．确定热水网路的主干线及其沿程比摩阻. 热水网路水力计算是从主干线开始计算。网路 中平均比摩阻最小的一条管线，称为主干线。 在一般情况下，热水网路各用户要求预留的 作用压差是基本相等的，所以通常从热源到 最远用户的管线是主干线。 根据《热网规范》，在一般的情况下，热水网 路主干线的设计平均比摩阻，可取40一 80Pa/m进行计算。对于采用间接连接的热水 网路系统，根据北欧国家的设计与运行经验， 采用主干线的平均比摩阻值比上述规定的值 高，有达到l00Pa／m的。
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。
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
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
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。
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。
5
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。
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
（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。
3、当量长度法
ld =
å
z
d l
lsh,d = (
b
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
)
t (吨) h
网络的设计供回水温度； t 冬季通风室外计算温度 t 时的网络供水温 度； t 冬季通风室外计算温度 t 时流出空气加热 器的网络回水温度； （t = 5 C） 或开始间歇调节时的网络 t 供热开始 供水温度，一般取 70 C ； t 供热开始（ t = 5 C ）或开始间歇调节时流出 热水供应的水-水换热器的网络回水温度；
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。
（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。
t (吨) h
A——采用不同计算单位的系数
' Qn
GJ h
mWMKcal hA238.8860
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
（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。
bi sh
2、修正 R, v, d (2) 附录 9-1 是在 t = 100 C, r = 958.38 kg m 下编制的 如热媒密度不同，而质量流量相同，应对 V 和 R 修正
3
Vsh = (
r bi )Vbi r sh r bi ) Rbi r sh
Rsh = (
实际工程计算中，热水网络不必修正计 算，蒸汽应修正。