供热网路水力计算

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热水供热系统的水力计算

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无混合装置的直接连接
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适用于热网压力、温度都能满足用户的情况
适用于绝大多数低温水热水供热系统
连接方式最简单，造价低，无额外运行费用
大型供暖系统资用压头为2~5mH2O
不宜d≮32mm。 2．当有的点出现静压值超过允许值时，应分
设独立的供热系统。
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第三节水力计算的方法和步骤
水力计算的基本步骤 1．热用户的设计流量
⑴采暖、通风、空调热用户及闭式热水供热系统生活热水热用户
G 3.6Q c(t1 t2 )
⑵开式热水供热系统生活热水热用户
G 3.6Q
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3
第二节热水网路水力计算的基本公式
ΔP=ΔPy+ΔPj 一、沿程损失
Py Rshl
二、局部损失
ld
d
三、总阻力损失
Pj Rshld
P Rsh Lቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Ld RshLzh
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4
第三节水力计算的方法和步骤
水力计算的基本原则 1．管网干管d≮50mm，通往各单体建筑物
第一节概述
为什么要进行热网的水力计算？
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1
第一节概述
水力计算的主要任务 ⑴已知G和ΔP，确定d ； ⑵已知G和d ，计算ΔP； ⑶已知d 和允许ΔP，计算或校核G； ⑷根据水力计算结果，确定循环水泵的流量和
扬程。
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2
第一节概述
水力计算的作用 (1)绘制热网水压图，确定供热系统最佳运行工况，分析
资用压差，应满足热力站或用户所需的作用压头。P资 ≥∑ΔP作用

第二章--热水供热系统水力计算

不宜d≮32mm。 2．当有的点出现静压值超过允许值时，应分
设独立的供热系统。
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第三节水力计算的方法和步骤
水力计算的基本步骤 1．热用户的设计流量
⑴采暖、通风、空调热用户及闭式热水供热系统生活热水热用户
G 3.6Q c(t1 t2 )
⑵开式热水供热系统生活热水热用户
变化等
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热水网路压力状况的基本技术要求
1．动水压线在网路循环水泵运行时，网路上各点测压管水头连线，
称为动水压曲线。 ⑴在与热力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管道构件的承压能力。P系统≯ 设备及关键承压能力 ⑵在高温水网路和用户系统，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。还应留有 3汽0化~5压0K力pa如富表裕2压-3力所。示P。≮P汽化+30~50kPa。不同温度下的
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3．热水网路补水泵的选择原则
闭式热水供热系统的补给水泵的台数，不应少于两台，可不设备用泵。
开式热力网补水泵不宜少于三台，其中一台备用。
当动态水力分析考虑热源停止加热的事故时：事故补水能力≮ΔV95-70+Gbs
事故补水时，软化除氧水量不足时，可补充工业水。
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2．补水泵变频调速定压
⑴定压原理
根据供热系统的压力变化，改变电源频率，平滑无级地调整补水泵转速，进而及时调节补水量，实现系统恒压点压力的恒定。
⑵关键设备：变频器
变频器的工作原理：通常50Hz的交流电先变为直流电，再经过逆变器把直流电变换为另一种频率的交流电。

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

第四章室内热水供暖系统的水力计算

例题【4-1】要求：确定重力循环双管热水供暖系统管路的管径。计算歩骤： 1.选定最不利的环路：为立管Ⅰ1的最底层散热器的环路。 2.计算通过最不利环路散热器Ⅰ1的作用压力∆P `Ⅰ1 根据公式（4-24），可查p319上附录3-2，得到:
p f 350pa
根据已知的供、回水温度t’g＝95℃，t`h=70℃ 查p319上附录3-1得到水的密度ρh=977.81kg/m3, ρg =961.92kg/m3 将上述已知数字带入（4-24）式得： ∆P `Ⅰ1＝9.81×3（977.81－961.92）＋350＝818pa
第二节
重力循环双管系统管路水力计算和例题
重力循环双管系统通过散热器环路的循环作用压力计算公式为： pa （4-24）
PZh P Pf gh( h g ) Pf
式中：∆P～重力循环系统中，水在散热器内冷却所产生的作用压力。 ∆Pf～水在循环环路中冷却的附加作用压力，通过不同立管和楼层的循环环路的附加作用压力值是不相等的，应按p319上的附录3-2选定。
三、室内热水供暖系统管路水力计算的主要任务和方法：主要任务： 1.按已知系统各管段的流量和系统的循环作用压力，确定各管段的管径（俗称设计计算） 2.按已知系统各管段的管径和各管段允许压降，确定通过该管段的水流量（“不等温降”的设计计算或用作校验已定型各管段的热水流量）注意事项： 1.供暖系统的水力计算一般从系统中最不利循环环路开始。 2.完成最不利环路之后，可以开始其他分支循环环路的水力计算，但是它们之间计算的压力损失相对差额（不包括各支路公用的管道）不应大于正负15％。 3.为了平衡各并联环路的压力损失，可适当提高某些近处支路的比摩阻和流速。但是《暖通规范》规定：最大允许水流速不应大于下列数据：民用建筑：1.2m/s 生产厂房的辅助建筑： 2m/s 生产厂房：3m/s 4.整个热水供暖系统总的计算压力损失，宜增加10％的附加值，以此确定系统必须的循环作用力。

供热热网的水力计算

（1）管道的实际当量绝对粗糙度与制表的绝对粗糙度不符，应对比摩阻进行修正。
Rsh

K sh Kb
0.25
Rb

mRb
(式9-17)
式中
Rb
、K
b——按附录9-1查出的比摩阻和规定的
K
值
b
（表中Kb =0.5mm理
Ksh ——水力计算时采用的实际当量绝对粗糙度，mm；
课题1 集中供热系统方案的确定
9.1.2 集中供热系统的年耗热量
集中供热系统的年耗热量是各类热用户年耗热量的总和，可按下述方法计算。
（1）采暖年耗热量
Qn,a

24Qn

tn tn

t pj twn
N

0.0864Qn

tn tn
t pj twn

(1) 热水供应热负荷热水供应热负荷是日常生活中用于洗脸、洗澡、洗衣服以
及洗刷器皿等所消耗的热量。热水供应热负荷取决于热水用量。
热水供应系统的工作特点是热水用量具有昼夜的周期性。每天的热水用量变化不大，但小时热水用量变化较大。
课题1 集中供热系统方案的确定
对于一般居住区，热水供应热负荷可按下式计算：
课题1 集中供热系统方案的确定
9.1.1.1采暖热负荷采暖热负荷的概算，可采用体积热指标法或面积热指标法
进行计算。
（1）体积热指标法建筑物的采暖热负荷可按下式进行概算。
Qn qvVw (tn twn ) 103
式中 Qn——建筑物的采暖热负荷，kW；

1）居住区采暖期生活热水平均热负荷

供热水力计算

第十三讲水暖系统水力计算原理
1.2、当量长度法
当量长度法的基本原理是将管段的局部损失
供折合为管段的沿程损失来计算。
热如某一管段的总局部阻力系数为，设它的压工力损失相当于流经管段ld米长度的沿程损失，则
程
22 Rdldld
2
2
.
20
第十三讲水暖系统水力计算原理
水力计算基本公式，可表示为：
工
当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其与管壁间的摩擦，就要损失能量；而当流体流
程过管道的一些附件(如阀门、弯头、三通、散热
器等)时，由于流动方向或速度的改变，产生局
部旋涡和撞击，也要损失能量。前者称为沿程
损失，后者称为局部损失。
.
2
第十三讲水暖系统水力计算原理
热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用
供和，即
热
工
ppypjRl22
程
.
15
第十三讲水暖系统水力计算原理
二、当量局部阻力法和当量长度法
供
在实际工程设计中，为了简化计算，也
热
有采用所谓“当量局部阻力法”或“当量长度法”进行管路的水力计算。
工
程
.
16
第十三讲水暖系统水力计算原理
1.1、当量局部阻力法
当量局部阻力法的基本原理是将管段的沿程
近的数值：
0.11 K0.25
d
.
9
第十三讲水暖系统水力计算原理
管壁的当量绝对粗糙度K值与管子的使用情
供况（流体对管壁腐蚀和沉积水垢等状况）和管热子的使用时间等因素有关。
工
对于热水供暖系统，根据运行实践积累的资
程

水力计算基本公式

D
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C
供热工程
三、闭式双管水压图图形
1、各用户水压不应超过允许值
P +Z Hp= ρ g
Hp一定，Z较小时，P较大；故着眼于各用户的各低点的承压
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供热工程
2、当水温 > 100 ℃ ,热网的水不应汽化 Hp一定，Z较大时，P较小，易汽化；故着眼于各用户的各高点的承压 3、回水管水压线应超过建筑物充水高度，故着眼于各用户的各高压点的承压
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§ 9-6 中继加压泵站
适用场合 1、大型热水网
供热工程
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供热工程
2、热网扩建
热网扩建水压图
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供热工程
3、地形高差悬殊场合
地形高差悬殊，热源在高处时，设置中继加压泵站的示意图
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供热工程
第九章热水网路的水力计算和水压图
1、设计计算 2、校核计算
水力计算水压图热水网路定压方式热水网路与热用户连接方式
供热工程
已知G、ΔP，求d
§ 9-1 水力计算基本公式
当量长度法
ΔP ＝ R（l＋ld）
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供热工程
§ 9-2 热水网路水力计算方法和步骤
1、确定热水网路中各个管段的计算流量 2、确定热水网路的主干线及其沿程比摩阻
地形高差悬殊，热源在低处时，设置中继加压泵站的示意图
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供热工程
§ 9-4 热水网路的水压图
一、作用

蒸汽供热管和凝结水管路的水力计算

供热蒸汽管路和凝结水管路水力计算（一）供热管网水力计算的基本原理蒸汽供热系统的管网由供汽管网和凝结水回收管网组成。

蒸汽供热系统管网水力计算的主要任务主要有以下三类：（1）按已知的热媒（蒸汽或凝结水）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，确定管路各进出口处的压力。

当供汽管路输送过热蒸汽时，还应计算用户入口处的蒸汽温度。

（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。

根据水力计算的结果，不仅能分别确定蒸汽供热系统的管径、流量、压力以及温度，还可进一步确定汽源的压力和温度、凝结水回收系统的型式以及凝结水泵的扬程等。

本指导书主要阐述水力计算的基本原理、凝结水管网的水力工况、上述第一类计算的基本方法、基本步骤及典型计算示例。

至于上述第二类和第三类计算，由于与第一类计算原理相同、方法相似，因此未作详细说明。

1. 供热管网水力计算的基本公式在管路的水力计算中，通常把管路中流体流量和管径都没有改变的一段管子称为一个计算管段。

任何一个供热系统的管路都是由许多串联或并联的计算管段组成的。

当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其与管壁间存在摩擦，因而造成能量损失，使压力降低，这种能量损失称为沿程损失，以符号“Δp y ”表示；而当流体流过管道的一些附件（如阀门、弯头、三通、散热器等）时，由于流动方向或速度的改变，产生局部旋涡和撞击，也要损失能量使压力降低，这种能量损失称为局部损失，以符号“Δp j ”表示。

因此，管路中每一计算管段的压力损失，都可用下式表示：Δp = Δp y +Δp j = Rl + Δp j Pa (2—1)式中:Δp —— 计算管段的压力损失，Pa ；Δp y —— 计算管段的沿程损失，Pa ；Δp j —— 计算管段的局部损失，Pa ；R —— 每米管长的沿程损失，又称为比摩阻，Pa/m ；L —— 管段长度，m 。

比摩阻可用流体力学的达西·维斯巴赫公式进行计算：22v d R ρλ= Pa/m (2—2)式中：λ —— 管段的摩擦阻力系数；d —— 管子内径，m ；v —— 热媒在管道内的流速，m/s ；ρ—— 热媒的密度，kg/m 3。

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• （１）管道的实际绝对粗糙度与制表的绝对粗糙度不符，则 • （２）如果流体的实际密度与制表的密度不符，将会导致流速、比摩
阻及管径的不同，则
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任务一供热网路水力计算基本原理
• 二、局部压力损失的计算
•段的局部损失折合成相当量的沿程损失。流体力学基本原理告诉我们，局部损失Z＝ Σξ×ρV２/２，假设某一管件的局部阻力恰好相当于某一管段的沿程损失，则可表示为
• 对于热水网路，还可以根据水力计算结果、沿管线建筑物的分布情况和地形变化等绘制管网水压图，进而控制和调整供热管网的水力工况，并为确定管网与用户的连接方式提供依据。
• 根据流体力学的基本原理可知，水在管道内流动，必然要克服阻力产生能量损失。
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任务一供热网路水力计算基本原理
• 流体在管道内流动有两种形式的阻力和损失，即沿程阻力与沿程损失，局部阻力与局部损失。
• 热水供热管网水力计算方法及步骤如下。 • １.确定各管段的设计流量 • 各管段的设计流量可根据管段热负荷和管网供水、回水温差来确定：
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任务二热水网路的水力计算
• ２.确定主干线并选择管径 • 热水管网的水力计算应从主干线开始计算，所谓主干线，是指热水管
网中允许平均比摩阻最小的管线。一般情况下，若管网中各热用户均为中、小型供暖热用户，则各用户要求的作用压差基本相同，这时从热源到最远用户的管线为主干线。 • 按城市热力网设计规范规定，主干线的管径宜采用经济比摩阻。经济比摩阻数宜根据工程具体条件计算确定。一般情况下，主干线经济比摩阻可采用３０ ~７０Ｐａ／ｍ。当管网设计温差较小或供热半径大时取较小值，反之，取较大值。 • 依据各管段设计流量和经济比摩阻即可按附录９-１选择管段管径。
• 流量G的单位为国际单位ｋｓ／ｈ；将式（９-２）代入式（９-１），经整理后，可得
• 由于室外供热管网的水流量很大，一般工程上通常以ｔ／ｈ为单位，这样上式可改写为
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任务一供热网路水力计算基本原理
• 由于室外热水管网的水的流动速度通常大于０．５ｍ／ｓ，蒸汽的流动速度通常大于７ｍ／ｓ，因此，管网内流体的流动状态大多处于紊流的阻力平方区，其摩擦阻力系数λ 多按下式计算：
项目九供热网路水力计算
• 任务一供热网路水力计算基本原理 • 任务二热水网路的水力计算
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任务一供热网路水力计算基本原理
• 供热管网水力计算的主要任务是根据热媒和允许比摩阻，选择各管段的管径，或者根据管径和允许压降，校核系统需要输送带热体的流量，或者根据流量和管径计算管路压降，为热源设计和选择循环水泵提供必要的数据。
• 由此可得
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任务一供热网路水力计算基本原理
• 将式（９-５）代入上式得
• 附录９-２为K＝０．５ｍｍ条件下热水网路一些配件（附件）的当量、长度和局部阻力系数值。若使用条件中犓值与制表条件不符时，应用下式对当量长度进行修正：
• 三、计算管段总压力损失的计算
• 通常把流量和管段均不变化的一段管子叫作计算管段，简称管段。
• 一、沿程压力损失的计算
• 沿程压力损失是由沿程阻力而引起的能量损失，而沿程阻力是流体在断面和流动方向不变的直管道中流动时产生的摩擦阻力。
• 单位长度沿程损失，可根据达西—维斯巴赫公式计算：
• 实际工程计算中往往已知流量，则流速可用流量来表示：
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任务一供热网路水力计算基本原理
• 对选用d／DN＜０．２的孔板，调压板的孔径可近似按下式计算：
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任务二热水网路的水力计算
• 对选用d／DN ＞０．２的调压板，宜根据有关节流装置的专门资料，利用计算公式或线算图来选择调压板的孔径。
• 调压板的孔径较小时，易于堵塞，而且调压板不能随意调节，手动调节阀门，运行效果较好。手动调节阀门阀杆的启升程度，能调节要求消除的剩余压头值，并对流量进行控制。此外，装设自控型的流量调节器，自动消除剩余压头，保证用户的流量。
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任务一供热网路水力计算基本原理
• 每个管段的压力损失应为沿程损失与局部损失之和。即
• 供热管网的总损失，按阻力叠加方法，就应等于各串联管段总损失之和。即
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任务二热水网路的水力计算
• 室外热水供热管网的水力计算是在确定了各用户的热负荷、热源位置及热媒参数，并且绘制出管网平面布置计算图后进行的。绘制管网平面布置图时，须标注清楚热源与各热用户的热负荷（或流量）等参数，计算管段长度及节点编号、管道附件、补偿器以及有关设备位置等。
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任务二热水网路的水力计算
• ３.计算主干线的压力损失 • 由上一步骤已知各管段的管径和实际比摩阻，依据各管段的局部阻力
形式、数量，查附录９-２确定相应的局部阻力当量长度，按式（９１４）计算主干线各管段的压降，按式（９-１５）计算主干线总压降。 • ４.计算各分支干线或支线 • 主干线水力计算完成后，便可以进行热水管网分支线的水力计算。分支线应按管网各分支线始末两端的资用压力差选择管径，并尽量消耗剩余压力，以使各并联环路之间的压力损失趋于平衡。但应控制管内介质流速不应大于３．５ｍ／ｓ。也可以按下式计算：
• 将式（９-５）代入式（９-４）得
• 按上式中各变量之间的函数关系制成不同形式的计算图表供计算使用，可以大大简化计算工作。
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任务一供热网路水力计算基本原理
• 附录９-１为热水网路水力计算表，它们都是在一定的管壁粗糙度和一定的热媒密度下编制而成的，若使用条件与制表条件不同时，应注意对有关数值进行修正。
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任务二热水网路的水力计算
• 同时比摩阻不应大于３００Ｐａ／ｍ，对于只连接一个用户的支线，比摩阻可大于３００Ｐａ／ｍ。
• 在实际计算中由于各环路长短往往差别很大，势必会造成距热源较近的用户剩余压差过大的情况，因此，还需要根据剩余压差的大小在用户入口处设置调压板、调节阀门或流量调节器。