第4章 供热管网的水力计算

n
11
4.2 管网系统压力分布

4.2.1管流能量方程及压头表达式
12
2 p2 Z 2 g
2 2
p1 Z1 g
2
p12
2 p1 12 p2 2 H Z1 Z2 H12 g 2g g 2g

4.2.2管网的压力分布图
总水压线与测压管 水头线
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4.2.2管网的压力分布图

利用水压图分析热水供热（暖）系统中管路的水力工况时，以下几方面
是很重要的
： （1）利用水压曲线，可以确定管道中任何一点的 压力（压头）值。 （2）利用水压曲线，可表示出各段的压力损失值。 （3）根据水压曲线的坡度，可以确定管段的单位 管长的平均压降的大小 （4）由于热水管路系统是一个水力连通器，
水管网的水力计算。
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4.1.1.2热水管网局部损失 局部损失的当量长度ιd

Pj
d
2
2
d1.25 ld 9.1 0.25 K
K lsh.d sh K bi
0.25
修正 ： 估算 ：ld=αj· l

热介质
蒸汽 热水、凝结水 套管及波形补偿器 0.3~0.4 0.2~0.3
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4.3.2 蒸汽供热管网水力计算步骤与例题
【例题4-3】如下图所示，试进行蒸汽管网水
力计算。已知热源为1MPa表压的饱和蒸汽， 各用户用汽参数及管网构造注于图中。
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4.4凝结水管网水力计算
4.4.1凝结水回收系统
分类：
凝结水回收系统按其是否与大气相通，可分为开
式凝结水回收系统和闭式凝结水回收系统。 按凝结水流动形式不同分为，单相凝水满管流、 非满管流和蒸汽与凝结水两相混合物流动形式 按驱动凝结水流动的动力不同，可分为机械回水、 重力回水和余压回水

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4.1.2室外热水管网水力计算的方法

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4.1.2室外热水管网水力计算的方法

【例题4-1】某工厂厂区热水供热系统，其网路平面布置图（各管段的长 度、阀门及方形补偿器的布置）如图4-3所示。网路设计供水温度 =130℃，设计回水温度=70℃。用户E、F、D的设计热负荷Q分别为 3.518 GJ/h、2.513 GJ/h和5.025GJ/h。热用户内部的阻力损失为 ΔPn=5×104Pa。试进行该热水网路的水力计算。
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4.4.2凝结水管网水力计算的基本原则



（1）单相凝水满管流动的凝结水管路，其流动规律与热水 管路相同，水力计算公式与热水管路相同。因此，水力计算 可按热水管路的水力计算方法和图表进行计算。 （2）汽水两相乳状混合物满管流的凝水管路，近似认为流 体在管内的流动规律与热水管路相同。因此，在计算压力损 失时，采用与热水管网相同的公式，只需将乳状混合物的密 度代入计算式即可。 （3）非满管流动的管路，流动复杂，较难准确计算，一般 不进行水力计算，而是采用根据经验和实验结果制成的管道 管径选用表，直接根据热负荷查表确定管径。如表4-11
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4.4.3凝结水管网水力计算方法及例题

【例题4-4】下图所示为一闭式满管流凝结水回收系统示意图。用热设备 的凝结水计算流量Gt1=2.0t/h。疏水器前凝结水表压力P1=2.0bar，疏水 器后凝结水表压力P2=1.0bar，二次蒸发箱的最高蒸汽表压力P3=0.2bar， 闭式凝水箱的蒸汽垫层压力P4=5kPa.。管段的计算长度L1=120m，外网 的管段长度L2=120m。疏水器后凝结水的提升高度h1=4.0m。二次蒸发 箱下面减压水封出口与凝水箱的回形管标高差h2=2.5m。试进行该凝结
水力计算表见附录4-1。 修正：
K值修正系数m和β值
K(mm) m β 0.1 0.669 1.495 0.2 0.795 1.26 0.5 1.00 1.00
K Rsh sh K bi
1.0 1.189 0.84
0.25
Rbi mRbi
3
4.1.1 热水管网水力计算公式
P Rm l 1 j
热网资用比摩阻估算式为：
5
4.1.2室外热水管网水力计算的方法
4.1.2.1热水网路水力计算的方法及步骤 （1）确定热水网路中各管段的计算流量 Qn Qn 只有供暖热负荷的热水供热系统 ： Gn A t2 t2 c t1 t1
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4.1.2室外热水管网水力计算的方法

（2）确定热水网路的主干线及其沿程比摩阻
管网中平均比摩阻最小的一条管线 经济比磨阻：可取40~80Pa/m （3）根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Rm值，利用附录4-1的水力计算表，确定主干线各管 段的标准管径和相应的实际比摩阻。
室外热水网路的限定流速 公称直径mm 15 20 25 32 40 50 100 200以上
lbi.d lbi .d
热网允许比压降概算时管线当量长度占直管线长度的百分数αj值
管道补偿器型式 光滑的方形补偿器 0.5~0.6 0.3~0.4 焊接的方形补偿器 0.7~0.8 0.5~0.7
4
4.1.1 热水管网水力计算公式

热水网路DN≤100mm时，αj值可取0.15；当管径在 DN125mm~DN200mm之间时，αj=0.25~0.3；DN ＞200mm时按上表内数值选用。
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4.2.3.2绘制热水网路水压图的方法与步骤

【例题4-2】如图4-7所示为一个 连接着四个供暖热用户的高温 水供热系统。图中，下部是网 路的平面图，上部是它的水压 图。网路设计供、回水温度为 130℃/70℃。用户1、2采用低 温水供暖，用户3、4直接采用 高温水供暖。用户楼高分别为 15、33、13、12ｍ，地面标高 分别为+1、+7、-5、+1ｍ。试 绘制该小区的热水网路水压图。
2
4.1.1 热水管网水力计算公式
2 G 2 t R 6.25 10 4.1.1.1热水管网的沿程损失 m d 5 d 2 0.25 (1.14 2 lg ) K 0.11 K d≥40mm
d
Rm 6.88 103 K 0.25

G2 t d5.25
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4.2.3.2绘制热水网路水压图的方法与步骤
（1）建立坐标系
（2）选定静水压曲线位置：不超压、不气化、
不到空 （3）选定回水管的动水压曲线位置 （4）选定供水管动水压曲线的位置
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4.2. 3.3 用户 系统 的压 力状 况和 与热 网连 接方 式的 确定
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4.2.4管网系统的定压

限定流速(m/s)
0.6
0.8
1.0
1.3
1.5
2.0
2.3
2.50~3.00
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4.1.2室外热水管网水力计算的方法
（4）根据选用的标准管径和管段中局部阻力形式， 由附录4-2查出各管段局部阻力的当量长度ιd，并求 出各管段的折算长度ιzh。 （5）根据管段的折算长度ιzh和实际的比摩阻，计算 出各管段的压力损失及主干线总压降。 （6）主干线水力计算完成后，进行热水网路支干 线、支线的水力计算。DN≥400mm，流速不应大于 3.5m/s；DN＜400mm，Rm不应大于300Pa/m

采用不同单位计算的系数
Qn
采用的计 算单位
A
—GJ/h=109J/h c—kJ/(kg· ℃) 238.8
Qn
—MW=106W c—kJ/(kg· ℃) 860
6
4.1.2室外热水管网水力计算的方法

具有多种热用户的并联闭式热水供热系统 ：
Q Qt Qr Gn Gt Gr A n Gzh t t t t t t 1 2 1 2t 1 2r
第4章 供热管网的水力计算
1
4.1 热水管网水力计算
热水供热管网水力计算的主要任务是： 1）按已知的热媒流量和允许压力降，确定管道的 直径； 2）按已知的热媒流量和管道直径，计算管道的压 力损失； 3）按已知的管道直径和允许压力损失，计算或校 核管道中的流量； 4）根据管网水力计算结果，确定管网循环水泵的 流量和扬程。
4.2.4.1补给水泵定压方式
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4.2.4.2气体定压
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4.3蒸汽管网水力计算
室外蒸汽管网水力计算的任务:在保证各热用户 要求的蒸汽流量和用汽参数前提下，选定蒸汽管 网各管段管径。 散热、沿程阻力：分段平均密度 4.3.1 蒸汽供热管网水力计算方法 2 3 0.25 G t Rm 6.88 10 K 4.3.1.1沿程损失计算 d5.25 修正：粗糙度、密度（比摩阻、管径） 4.3.1.2局部损失计算：常采用当量长度法计算

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4.3.1.3蒸汽在管道内的最大允许流速
过热蒸汽：
公称直径DN＞200mm时， 80m/s；公称直径DN≤200mm时，50m/s； 饱和蒸汽： 公称直径DN＞200mm时， 60m/s；公称直径DN≤200mm时，35m/s。
限制蒸汽流速表
管径（mm） 蒸汽性质 饱和蒸汽 过热蒸汽 ＞200 30~40 40~60 100~200 25~35 30~50 ＜100 15~30 20~30
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室内热水供暖管网的水压图
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4.2.3水压图在热水管网设计中的重要作用





4.2.3.1热水网路压力状况的基本技术要求 1）与热水网路直接连接的各用户系统内的压力，都不得超 过该用户系统用热设备及其管道构件的承压能力 （2）为保证高温水网路和用户系统内不发生汽化现象，在 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 （3）为了保证用户系统不发生倒空现象，破坏供热系统正 常运行和腐蚀管道 （4）为保证循环水泵不发生汽蚀现象，一般循环水泵吸入 口侧的压力不低于3~5mH2O，回水高5mH2O （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要的作用压头。