空调水管水力计算
空调管道的水力计算
Summary of work performed during the quarter considered important and convering what was learned from these experiences, including as necessary examples of detailed analysis or the presentation of a particular aspect of the training undertaken during the period.Engineering Supervisor Comments: 管道的阻力计算流体在管内流动时，由于其黏性剪切力及涡流的存在，不可避免的会消耗一定的机械能，这种机械能的消耗不仅包括了流体流经直管段的沿程阻力，还包括了因流体运动方向改变而引起的局部阻力。
一、阻力的基本知识(一)沿程阻力流体流经一定管径的直管时，由于流体内摩擦力而产生的阻力，阻力的大小与路程长度成正比的叫做沿程阻力。
流体在水平等径管中稳定流动时，阻力损失表现为压力降低，即h f=p1−P2ρg =∆pγ(1-1)式中λ——摩擦系数，它与流体的性质、流速、流态以及管道的粗糙度有关。
与雷诺数Re和管壁粗糙度ε有关，可实验测定，也可计算得出。
影响阻力损失的因素很多，比如流体的密度ρ及黏度μ；管径d，管长l，管壁粗糙度ε；流体的流速u等。
利用公式可表示为：∆p=f(d,l,μ,ρ,u,ε) (1-2)利用这些因素之间的关系，可以将公式(1-1)变成：h f=∆pγ=λldu,2g(1-3)该公式的特点是将求阻力损失问题转化为求无量纲阻力系数问题，比较方便。
同时将沿程损失表达为流速水头的倍数形式比较恰当。
因此，该公式适用于计算各种流态下的管道沿程阻力。
流体为层流时，λ=64/Re；湍流时λ是Re及相对粗糙度的函数，由实验或查表得到。
空调管道水力计算
2.3.1.4 并联管路旳阻力平衡
为了确保各管路到达预期旳风量，使并联支管 旳计算阻力相等，称为并联管路阻力平衡。对
一般旳通风系统，两支管旳计算阻力差应不超 出15%；含尘风管应不超出10%。若过上述要 求，采用下述措施进行阻力平衡。
（1）调整支管管径
这种措施经过变化支管管径来调整支管阻力， 到达阻力平衡。调整后旳管径按下式计算：
上述公式表白，管网中任一管段旳有关参数变
化，都会引起整个管网特征曲线旳变化，从
而变化管网总流量和管段旳流量分配，这决
定了管网调整旳复杂性。进一步从理论上能
够证明，
管网设计时不作好阻力平衡，完全依托阀门
调整流量旳作法难以奏效，尤其是并联管路 较多旳管网。
取得管网特征曲线后即可结合动力设备（风 机）旳性能曲线匹配动力设备，详细匹配措 施在第7章简介。
Rm Kt Rm0
Pa/m
(2-3-8)
Kt KV 0.25
Kt—管壁粗糙度修正系数； K---管壁粗糙度，mm。 V---管内空气流速，m/s。
(2-3-9)
矩形风管摩阻按当量直径计算单位长度摩擦
阻力。分流速当量直径和流量当量直径两种。
1）流速当量直径
假设某一圆形风管中旳空气与矩形风管中旳 空气流速相等，而且两者旳单位长度摩阻力 也相等，则该圆管旳 直径就称为流速当量直 径，以DV表达。据此定义可推得为：
2.3.1.3 风管局部阻力计算
首先拟定局部阻力系数 和它相应旳特征速 度V ，然后代入（2-2-3）式计算局部阻力。
各种局部阻力系数 通常查设计手册等拟定。 各种设备旳局部阻力或局部阻力系数，由设 备生产厂提供。
各管段摩擦阻力和局部阻力之和即为该管段 旳阻力。各管段阻力计算完毕后，应进行并 联管路旳阻力平衡，以保证明际流量分配满 足要求。
空调管道水力平衡计算表2#立管
2.70
0.5
39.1
2.70
3.3
46.0
2.70
0.5
53.4
2.70
3.6
61.4 3.50
0.5
70.0 3.50
3.6
79.1 3.50
0.5
90.7 21.40
2.4
169.6 20.70
37
169.6 22.40 8.35
169.6 24.40 14.01
39.3 3.50
3.3
55.6 4.50
15.2 DN80
96330 1
96330 5
16.6 DN100
104475 1
104475 5
18.0 DN100
114225 1
114225 5
19.6 DN100
122370 1
122370 5
21.0 DN100
132120 1
132120 5
22.7 DN100
140265 1
140265 5
199658 1
199658 5
34.3 DN100
199658 1
199658 5
34.3 DN100
199658 1
199658 5
34.3 DN100
199658 1
199658 5
34.3 DN125
199658 1
199658 5
34.3 DN150
199658 1
199658 5
34.3 DN200
24.1 DN100
150015 1
150015 5
25.8 DN100
158160 1
158160 5
空调冷热水和冷却水管道水力计算
1 电算表编制说明
1.1 空调冷水和冷却水系统管道沿程阻力采用海澄－威廉公式：
Pm 105 Ch
1.85
dj
4.87
qg
1.85
L （1.1.1）
式中 △Pm——计算管段的沿程水头损失（kPa） ； dj——钢管计算内径（m） ，按本院技术措施表 A.1.1-2 编制取值； 3 qg——流量（m /s）,根据冷热量和供回水温差计算确定； L——计算管段的长度（m） ； Ch——海澄－威廉系数，闭式系统取 Ch＝120,开式系统取 Ch＝100。 1.2 四管制空调热水的沿程损失采用以下计算公式：
Pm L
v2
dj 2
（1.2.1）
式中 △Pm ——计算管段的沿程水头损失（Pa） ； L ——计算管段长度（m） ； λ ——管段的摩擦阻力系数； dj ——水管计算内径（m） ，按本院技术措施表 A.1.1-2～A.1.1-9 编制取值； 3 ρ ——流体的密度（kg/m ）,水的密度按本院技术措施表 A.2.3 编制取值； 。 v ——流体在管内的流速，根据水量、管径计算确定（m/s） 1.3 管道摩擦阻力系数λ 采用钢管的空调热水管道摩擦阻力系数λ 采用以下计算公式： 1） 层流区（Re≤2000）
3
表1
冷却塔类型 H2（MPa）
冷却塔布水管处所需自由水头 H2
喷射式冷却塔 0.1～0.2 横流式冷却塔 ≤0.05 0.1
配置旋转布水器的逆流式冷却塔
2 各工作表适用范围 2.1 表 1 适用于采用钢管的闭式或开式空调冷冻水系统（闭式、开式系统对应的海澄-威廉系数 Ch 值分别为 120,100） ，下列系统也可参考采用： 1) 冷热水合用的空调双管系统，按表 1 进行夏季冷水水力计算并确定管径，冬季热水总 阻力可按表 4-4 进行估算。 2) 水环热泵水系统按夏季冷水工况采用表 1 计算。 2.2 表 2 适用于采用钢管的开式或闭式冷却水系统， （闭式、开式系统对应的海澄-威廉系数 Ch 值 分别为 120,100） ，租户冷却水系统的二次水等，也可采用表 2 计算，由设计人对计算表格式进行 必要的增删。 2.3 表 3 适用于四管制的闭式空调热水系统。 2.4 表 4 适用于空调冷冻水系统、空调热水系统、空调冷却水系统水泵扬程的计算，计算方法及公 式详“0.1 设备专业常用计算内容和方法汇总”6.5 节。 2.5 表 5 适用于冷凝水管径计算。 3 电算表使用说明 3.1 表中蓝底填充单元格内为必须输入的已知数据； 字体为蓝色的格表示其中数据使用者可以根据实际情况修改，其中管道局部阻力系数或当量 长度根据院技术措施填写，计算人可自行增加局部阻力种类，需修改“阻力系数和”或“当量长 度和”项计算公式。 字体为粉色的单元格为中间计算结果，一般情况下使用者不必改动； 红色斜体字为最终计算结果。 3.2 计算、参数宏表为计算使用的参数或编制的计算函数，如无特殊需要一般不要改动。 3.3 表中空调末端和自控阀等阻力应根据生产厂提供的数据输入。 3.4 表 1~3 管道阻力计算仅计算到分集水器，水泵扬程计算在表 4，冷水机组蒸发器、冷凝器、热 交换器、冷却塔等设备的阻力应根据生产厂提供的数据输入，估算时可参考“参数”工作表中的 设备压力损失参考值。 3.5 实际工程中管道分支情况与示例计算表不同时，计算人应修改各并联环路“不平衡率”项计 算公式。
空调水系统水力计算 异程式
不平衡百分率为
P3,4,5,6 P11,12 100 % P3,4,5,6
局部阻力统计表
管段号
局部阻力 部件名称 及个数
局部阻力 当量长度
备注
说明 电动二通阀记在风机盘管的回水支管上 风机盘管进出水管上需设起关闭作用的阀门 风机盘管水侧阻力只能计算一次，记在进水管上或出水管上
风机盘管进水管入口前需设过滤器，沿水流方向设在阀门之后 三通管件的局部阻力算在小流量管段上
空调水系统的水力平衡应符合下列要求： 1． 应通过系统布置和管径选择，减少并联环路之间的压力损失值 2． 因温差引起的重力水头，计算中可忽略不计 3． 当异程式系统并联环路的计算不平衡率大于15%时，应设置必要的流量调节或水力平衡装置
相关的计算公式与说明
流量 G Q 1.163t
m3 / h
t 冷冻水供回水温差
不平衡率 Pz P 100% Pz Pz 资用压力（与最不利环路上与计算
P－－计算管路压力损失
方法
qs Hi
G 0.1
~
0.3
由比摩阻计算公式
d（i 估算管径）
取定管径后，计算 H i
qs
di
G
由比摩阻计算公式
Hi
45 3
11 12 2
3 6
2 7
采用比摩阻法）
路水力计算表） 通风与空气调节设计规范》）
100
1
接分水器
8 接集水器
摩擦阻力 py 损失
（Pa）
局部阻力 当量长度 Lj（m）
风机盘管
局部阻力 局部阻力 总阻力损 pj损失 及电动二 失p （Pa） 通阀阻力 （Pa）
pFCU
力损失为
Pa 流量为
空调水系统水力计算方法与步骤
空调冷冻水系统的水ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ计算
空调冷冻水系统的水力计算方法与步骤：
通常按推荐的流速或比摩阻确定管径 计算最不利环路阻力损失 然后进行并联环路的阻力平衡 确定系统总阻力 结合水泵特性曲线选择水泵型号
由于空调冷冻水系统供回水温差小，末端换热盘管阻力大，在计算系统总循 环阻力时，可以不计供回水密度引起的作用压力；在并联环路平衡时，一般 也可忽略不计。
空调冷冻水系统一般一般为闭式系统，泵的流量按空调系统夏季最大计算冷负 荷确定，即
qm
c t
8.5 空调水系统的水力计算
空调冷冻水系统的水力计算
2. 空调冷冻水循环水泵的选择
泵的扬程应能克服冷冻水系统最不利环路的总阻力（包括用冷设备、产冷设备、 管道、阀门等阻力）
沿程
8.5 空调水系统的水力计算
8.5 空调水系统的水力计算
空调冷冻水系统的水力计算
【例题】如下图所示的空调冷冻水二次泵循环系统(一级循环略去)，此系统计 算冷负荷为48.8kW，冷冻水供水温度为7 ℃ ，回水温度为12 ℃ ，空调机组 表冷器水侧阻力为50kPa，各管段的长度见表3-20，求各管段的管径及二次
水泵的流量和扬程。
8.5 空调水系统的水力计算
空调冷冻水系统的水力计算
1. 管径的确定
空调水系统的管内流速按下表9-6推荐值采用，或依据表9-7根据流量确定管径。
8.5 空调水系统的水力计算
空调冷冻水系统的水力计算
8-8
1. 管径的确定
8.5 空调水系统的水力计算
空调冷冻水系统的水力计算
2. 空调冷冻水循环水泵的选择
A
B
暖通、空调水管管径水力计算
比摩阻 摩擦阻力 R H=R*L
闸阀
局部阻力名称及当量长度(L')
当量长 度和
局部阻 空调器 力 阻力
自控阀阻力
管段总阻力
弯头
直通三通 分合流三通 ∑L' Z=R*L' Z1
Z2
H+Z+Z1+Z2
Pa/m Pa 个数 当量 个数 当量 个数 当量 个数 当量 m
Pa Pa
Pa
Pa
185.2 1111.1 2 0.5 0 0.8 2 1.5 0 0.7 4 740.7 26000
环路阻力叠 加
不平衡率
Pa
%
27624.6
29443.2
31987.5
32737.7
36119.3
37993.7
40512.1
43275.4
46850.1
备注
供水温度： 7.0 ℃
环路编号
冷负荷 FC冷量 管段名
kw 称编号 Q
W
3.26 1
3260
3.26 2
6520
3.26 3
9780
22.4 4 32180
0
27851.8
53.0 477.431 2 0.5 0 1.2 2 2.4 0 1.1 5.8 307.7 0
0
785.1
112.4 438.383 2 0.5 0 1.2 2 2.4 0 1.1 5.8 652.0 0
0
1090.3
149.9 299.793 2 0.9 0 1.8 2 3.7 0 1.7 9.2 1379.0 0
1
0
3 2 6.4 0 2.7 14.8 2065.5 0
空调水系统水力计算方法与步骤
空调冷冻水系统的水力计算
2. 空调冷冻水循环水泵的选择
空调冷冻水系统一般一般为闭式系统，泵的流量按空调系统夏季最大计算冷负 荷确定，即
qm
c
t
精选2021版课件
4
8.5 空调水系统的水力计算
空调冷冻水系统的水力计算
2. 空调冷冻水循环水泵的选择
泵的扬程应能克服冷冻水系统最不利环路的总阻力（包括用冷设备、产冷设备、 管道、阀门等阻力）
8.5 空调水系统的水力计算
空调冷冻水系统的水力计算
空调冷冻水系统的水力计算方法与步骤：
✓ 通常按推荐的流速或比摩阻确定管径 ✓ 计算最不利环路阻力损失 ✓ 然后进行并联环路的阻力平衡 ✓ 确定系统总阻力 ✓ 结合水泵特性曲线选择水泵型号
由于空调冷冻水系统供回水温差小，末端换热盘管阻力大，在计算系统总循 环阻力时，可以不计供回水密度引起的作用压力；在并联环路平衡时，一般 也可忽略不计。
沿程
精选2021版课件
5
8.5 空调2. 空调冷冻水循环水泵的选择
当空调冷冻水系统为二次泵系统时，泵的选择：
（1）一次泵
✓ 泵的流量等于冷水机组蒸发器的额定流量。
✓ 泵的扬程为克服一次环路的总阻力损失。
✓ 一次泵台数与冷水机组相同
选泵时，
（2）二次泵
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一、空调水系统的设计原则：
1、力求水力平衡；
2、防止大流量小温差；
3、水输送符合规范要求；
4、变流量系统宜采用变频调节；
5、要处理好水系统的膨胀与排气；
6、解决好水处理与水过滤；
7、切勿忽视管网的保冷与保温效果。
二、冷冻水、冷却水管的计算
1、压力式水管道管径计算
D=103πνL
4（mm ）
公式中 L------水流量（m 3/s ）
v-------计算流速（m/s ）
一般水管系统的管内水流速可参考表13-12的推荐值取用
表13-13选择。
2、直线管段的阻力计算
Δh=d l λ×2
2v ρ=R ×l 式中Δh---长度为l （m ）的直管段的摩擦阻力（Pa ）
λ---水与管内壁间的摩擦阻力系数；
l----直管段的长度（m ）；
d----管内径（m ）；
ρ----水的密度（kg/m 3），当4℃时为1000kg/m 3
R-----长度为1m 直管段的摩擦阻力（Pa/m ）
三、空调设备流量计算
由Q=CM ΔT 可得出：M=Q/C*ΔT （Kg/S ）
Q-----空调制冷或制热量（Kw ）
C-----水的比热容，4.2KJ/Kg*℃
ΔT---进出空调设备的供回水温差，ΔT =T G -T H
四、风机盘管选择
1、计算室内空调冷负荷Q （W ），简单依单位面积指标及经验估算。
2、考虑机组的盘管用后积垢积尘对传热的影响，对空调冷负荷要进行修正，冷负荷应乘以系数a
仅冷却使用 a=1.10
作为加热、冷却两用 a=1.20
仅作为加热用 a=1.15
3、依据空调冷负荷选择风机盘，一般按中档运行能力选择。
4、校核风量：L=)
(3600s n h h Q -ρ L-----风机盘管名义风量（m 3/h ）
Q-----室内空调冷负荷（KW）
h n-----室内空气计算温度下空气焓值（KJ/Kg）
h s------室内空气送风温度下空气焓值（KJ/Kg）
ρ-----空气密度，取标态下1.2Kg/m3
五、送风温差
1、一般舒适性空调送风温差：
送风高度≤5m 送风温差Δt s≤10℃
送风高度＞5m 送风温差Δt s≤15℃
2、工艺性空调的送风温差：
六、集水器的选择：
1、通常用到集水器及分水器时水系统至少要分为三个子系统以上才会考虑用之！集水器与分水器的管径，接其中水的流速大致控制在通常情况下0.5~0.8m/s，并应大于最大接管开口直径的二倍。
2、作用：a、方便分区控制。
b、方便调节水压平衡。