立管I-资用压力ΔP

第四章 室内热水供暖系统的水力计算主要内容：主要内容：水力计算的基本原理及常用方法水力计算的基本原理及常用方法水力计算例题分析水力计算例题分析4.1 水力计算的基本原理水力计算的基本原理一、热水供暖系统管路水力计算的基本原理1.热水供暖系统管路水力计算的目的：确定确定计算管段计算管段的管径，保证流量为设计值，保证散热器散热量。的管径，保证流量为设计值，保证散热器散热量。计算管段计算管段管路中水流量和管径都不变的一段管子。管路中水流量和管径都不变的一段管子。一、热水供暖系统管路水力计算的基本原理2.计算依据：计算公式：计算公式：用流量代替速度：用流量代替速度：得：得：（4-14）从上式得出：从上式得出：R，G，d已知任意两个，可求得第三个已知任意两个，可求得第三个。每米管长沿程损失：每米管长沿程损失：一、热水供暖系统管路水力计算的基本原理 3.管段的摩擦阻力系数：（1 1）.影响因素：影响因素：当当Re2320时，流动为时，流动为紊流紊流流动流动；雷诺数，相对粗糙度雷诺数，相对粗糙度一、热水供暖系统管路水力计算的基本原理 3.管段的摩擦阻力系数：（2 2）.计算公式：计算公式：（一）（一）层流层流流动流动：摩擦阻力系数值仅取决于雷诺数Re值。=64/Re (4-4)3.管段的摩擦阻力系数：（2 2）.计算公式：计算公式：（二）紊流流动（二）紊流流动 当当Re2320Re2320时，流动呈紊流状态。在整个紊流区中，还可以分为三时，流动呈紊流状态。在整个紊流区中，还可以分为三个区域：个区域：、水利光滑管区水利光滑管区：（4-5）一、热水供暖系统管路水力计算的基本原理可用布拉修斯公式计算，即3.管段的摩擦阻力系数：（2 2）.计算公式：计算公式：（二）紊流流动（二）紊流流动、过渡区过渡区：过渡区的：过渡区的值，用洛巴耶夫公式来计算，即值，用洛巴耶夫公式来计算，即一、热水供暖系统管路水力计算的基本原理（4-6）过渡区的范围，大致可用下式确定：过渡区的范围，大致可用下式确定：Re1=11d/K 或或 v1=11v/K m/s (4-7)Re2=445d/K 或或 v2=445v/K m/s (4-8)3.管段的摩擦阻力系数：（2 2）.计算公式：计算公式：（二）紊流流动（二）紊流流动、粗糙管区（阻力平方区）粗糙管区（阻力平方区）：可用尼古拉兹公式计算可用尼古拉兹公式计算一、热水供暖系统管路水力计算的基本原理（4-9）对于管径对于管径等于或大于等于或大于40mm40mm的管子，用希弗林松计算公式也可得出的管子，用希弗林松计算公式也可得出很接近的数值：很接近的数值：（4-10）一、热水供暖系统管路水力计算的基本原理目前管壁的当量绝对粗糙度目前管壁的当量绝对粗糙度K K值推荐采用下面的数值：值推荐采用下面的数值：对对室内热水供暖系统室内热水供暖系统管路管路 K=0.2mmK=0.2mm 对对室外热水网路室外热水网路 K=0.5mmK=0.5mm4.能量损失：一、热水供暖系统管路水力计算的基本原理沿程损失沿程损失(摩擦损失）摩擦损失）-当流体沿管道流动时，由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所损失的能量；于流体分子间及其与管壁间的摩擦所损失的能量；局部损失局部损失当流体流过管道的一些附件（如阀门、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弯头、三通、散热器等）时，由于流动方向或速度的变化，产生局部漩涡和撞击所损失的能量。的变化，产生局部漩涡和撞击所损失的能量。热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式表示：热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式表示：1.基本原理：基本原理：是将管段的是将管段的沿程损失转变为局部损失沿程损失转变为局部损失来计算。来计算。式中：式中：d 当量局部阻力系数。当量局部阻力系数。二、当量局部阻力法（动压头法）（4-16）2.总阻力计算公式：总阻力计算公式：管段的管段的总压力损失总压力损失P P可写为：可写为：二、当量局部阻力法（动压头法）（4-17）式中：式中：zh 管段的折算局部阻力系数。管段的折算局部阻力系数。式（式（4-17）还可改写为：）还可改写为：式中：式中：s 管段的管段的阻力特性数阻力特性数（简称阻力数），（简称阻力数），Pa/(kg/h)。它的数。它的数值表示当管段通过值表示当管段通过1kg/h水流量时的压力损失值。水流量时的压力损失值。1.1.基本原理：基本原理：是将管段的是将管段的局部损失折合为管段的沿程损失局部损失折合为管段的沿程损失来计算。来计算。如某一管段的总局部阻力系数为如某一管段的总局部阻力系数为，设它的压力损失设它的压力损失相当于流经管段相当于流经管段 Ld 米长度的沿程损失，则：米长度的沿程损失，则：式中：式中：Ld 管段中局部损失的当量长度，管段中局部损失的当量长度，m。三、当量长度法：2.2.总阻力计算公式：总阻力计算公式：管段的管段的总压力损失总压力损失P P可写为：可写为：三、当量长度法：P=RL+Pj=R(L+Ld)=R Lzh Pa （4-21）式中：式中：Lzh 管段的折算长度，管段的折算长度，m。当量长度法一般用在室外热力网路的水力计算上当量长度法一般用在室外热力网路的水力计算上1 1、按已知系统各管段的、按已知系统各管段的流量流量和系统的循环和系统的循环作用压力（压头）作用压力（压头），确定各管段的确定各管段的管径管径。2 2、按已知系统各、按已知系统各管段的流量管段的流量和各管段的和各管段的管径管径，确定系统所必，确定系统所必须的须的循环作用压力循环作用压力（压（压 头）。头）。3 3、按已知系统各、按已知系统各管段的管径管段的管径和该和该管段的允许压降管段的允许压降，确定通过，确定通过该该管段的水流量管段的水流量。四、室内热水供暖系统管路水力计算的主要任务和方法第四章 室内热水供暖系统的水力计算第二节 自然循环双管系统计算其其循环循环作用压力为作用压力为:系统的计算应从系统的计算应从最不利循环环路最不利循环环路开始，即是通过最远立管开始，即是通过最远立管及最底层散热器的循环环路。及最底层散热器的循环环路。【例题4-1】确定重力循环双管热水供暖系统管路的管径（见图4-1）。热媒参数：供水温度tg=95,回水温度th=70。锅炉中心距底层散热器中心距离为3m，层高为3m，每组散热器的供水支管上有一截止阀。例题4-1图【解解】计算步骤如下：计算步骤如下：1 1、选择、选择最不利环路最不利环路最不利环路最不利环路：最不利环路是从散热器最不利环路是从散热器I I1 1顺序的经过管段顺序的经过管段、，进入锅炉，再经管段，进入锅炉，再经管段、进入散热器进入散热器I I1 1。2 2、计算最不利环路的、计算最不利环路的作用压力作用压力作用压力作用压力P P P P I I I I1 1 1 1，根据式（，根据式（4-4-2424）将已知数字带入上式，得将已知数字带入上式，得:P PI I1 1=9.81=9.81 3 3（977.81-961.92977.81-961.92）+350=818 Pa+350=818 Pa 3 3、确定最不利环路各管段的管径、确定最不利环路各管段的管径d d （1 1）求）求单位长度平均比摩阻单位长度平均比摩阻单位长度平均比摩阻单位长度平均比摩阻:根据式（根据式（4-234-23）Rpj=Rpj=P PI I1 1/L LI I1 1式中：式中：LI1=2+8.5+8+8+8+8+15+8+8+8+11+3+3 =106.5m 沿程损失占总压力损失的估计百分数；沿程损失占总压力损失的估计百分数；查附录查附录4-6，得，得=50%。代入上式，得代入上式，得:Rpj=3.84 Pa/mkg/h （3）根据）根据G、Rpj，选择最接近，选择最接近Rpj的的管径管径管径管径d d:并同时可查出与并同时可查出与d相对应的相对应的R、（2）根据各管段的热负荷，求出各管段的）根据各管段的热负荷，求出各管段的流量流量流量流量，计算，计算公式如下：公式如下：4、确定沿程压力损失、确定沿程压力损失Py=RLPy=RL，将每一管段，将每一管段R R与与L L相乘，相乘，5 5、确定局部阻力损失、确定局部阻力损失P Pj j 图图4 41 1（1 1）确定）确定局部损失系数局部损失系数局部损失系数局部损失系数 注意：注意：注意：注意：在统计局部阻力系数时，对于三通和四通管件的局在统计局部阻力系数时，对于三通和四通管件的局部阻力系数，应列在流量较小的管段上。部阻力系数，应列在流量较小的管段上。（2 2）根据管段流速）根据管段流速v,v,可查出动压头可查出动压头P Pd d值值 ，并可并可求出求出局部阻力损失局部阻力损失局部阻力损失局部阻力损失P P P Pj j j j6 6、求各、求各管段的压力损失管段的压力损失管段的压力损失管段的压力损失P P P P=Py+Py+PjPj7 7、求管路、求管路总压力损失总压力损失总压力损失总压力损失，即，即（Py+Py+PjPj）114114=712=712 PaPa8 8、计算、计算富裕压力富裕压力富裕压力富裕压力值值考虑施工的具体情况，可能增加一些计算中未加入的压力考虑施工的具体情况，可能增加一些计算中未加入的压力损失，因此，要求系统应有损失，因此，要求系统应有10%10%10%10%以上以上以上以上的富裕度。的富裕度。%=%=（818-712818-712）/818*100%=13%10%/818*100%=13%10%9 9、确定通过立管、确定通过立管第二层散热器第二层散热器第二层散热器第二层散热器环路中各管段的管环路中各管段的管径。径。（1 1）求平均比摩阻）求平均比摩阻RpjRpjRpjRpj 根据根据并联环路节点平衡并联环路节点平衡并联环路节点平衡并联环路节点平衡原理，通过第二层管段原理，通过第二层管段1515、1616的资用压力为的资用压力为=1285-818+32 =499 Pa平均比摩阻为平均比摩阻为Rpj=0.5P P15、16/L=0.5*499/5=49.9 Pa/m（3）求通过底层与第二层并联环路的）求通过底层与第二层并联环路的压降不平均率压降不平均率压降不平均率压降不平均率。（2）根据同样方法，按）根据同样方法，按15和和16管段的流量管段的流量G及及Rpj，确，确定管段的定管段的d d，并查得相应的，并查得相应的R R、v v值值=（499-524）/499*100%=-5%此相对差额在允许此相对差额在允许15%15%15%15%范围内范围内。10、确定通过立管、确定通过立管第三层散热器环路上各管段的管径，第三层散热器环路上各管段的管径，计算结果如下：计算结果如下：（1 1）通过立管）通过立管第三层散热器环路的作用压力为第三层散热器环路的作用压力为 P PI3=9.81*9(977.81-961.92)+350=1753 Pa=9.81*9(977.81-961.92)+350=1753 Pa （2 2）管段）管段1515、1717、1818与管段与管段1313、1414、1 1为并联管路。为并联管路。通过管段通过管段1515、1717、1818的资用压力为的资用压力为 P P15,17,18=P PI3-P PI I1 1+（P Py y+P Pj j）1、13、14 =976 Pa （3）管段）管段15、17、18的实际压力损失为的实际压力损失为459+159.1+119.7=738 Pa。（4）不平衡率）不平衡率X13=（976-738）/976=24.4%15%24.4%15%因因17、18管段已选用最小管径，剩余压力只能用第管段已选用最小管径，剩余压力只能用第三层散热器支管上的阀门消除。三层散热器支管上的阀门消除。11、确定通过立管、确定通过立管各层环路各管段的管径各层环路各管段的管径（1 1）确定通过立管）确定通过立管底层散热器的作用压力底层散热器的作用压力P P1 P P1=gH1(h-h-g)+g)+PfPf =9.81*3(977.81-961.22)+350 =9.81*3(977.81-961.22)+350 =818 Pa =818 Pa（2 2）确定通过立管）确定通过立管底层散热器环路各管段管径底层散热器环路各管段管径d d管段管段19231923与管段与管段1 1、2 2、1212、1313、1414为并联环路，从而求为并联环路，从而求出管段出管段19231923的资用压力的资用压力P P1923=（Py+Py+PjPj）1 1、2 2、1214-（P PI1-P P1）=132-（818-818）=132Pa（3）管段）管段1923的水利计算同前，的水利计算同前，总阻力损失总阻力损失（Py+Py+PjPj）1923=132Pa=132Pa。（4 4）与立管）与立管并联环路相比的不平衡率刚好为零。并联环路相比的不平衡率刚好为零。通过立管通过立管的第二、三层个环路的管径确定方法的第二、三层个环路的管径确定方法与立管与立管中的第二、三层环路计算相同，不再赘述。中的第二、三层环路计算相同，不再赘述。其计算结果列入表其计算结果列入表4-24-2中。中。表表4-24-2管段号 Q(W)G(kg/h)l(m)d(mm)v(m/s)R(Pa/m)Py=RL (Pa)Pd(Pa)Pj=Pd*(Pa)P=Py+Pj(Pa)123456789101112 立管I第一层散热器I1环路作用压力PI.1=818Pa11500522200.041.382.8250.7919.822.6279002728.5320.083.3928.843.1512.641.43151005198400.115.5844.615.955.9550.64223007678500.13.1825.414.924.9230.352950010158500.135.3442.718.318.3151.063740012878700.12.3919.12.54.9212.331.4774800257315700.28.69130.4619.66118.0248.483740012878700.12.3919.13.54.9217.236.392950010158500.135.3442.718.318.3151.010223007678500.13.1825.414.924.9230.311151005198400.115.5844.615.955.9550.612790027211320.083.3937.343.1512.649.91349001693320.051.454.441.234.99.3142700933250.041.955.8540.793.29.1 l=106.5m (Py+Py+Pj)Pj)1-141-14=712 Pa=712 Pa 系统作用压力富裕率系统作用压力富裕率%=%=P PI.1I.1-(Py+Py+Pj)/Pj)/P PI.1I.1=(818-712)/818=13%10%=(818-712)/818=13%10%BACK 管段号 Q(W)G(kg/h)l(m)d(mm)v(m/s)R(Pa/m)Py=RL (Pa)Pd(Pa)Pj=Pd*(Pa)P=Py+Pj(Pa)1234567891011121552001793150.2697.6292.85.033.23166.2459161200412150.065.1510.3311.7754.965 立管立管I第二层散热器第二层散热器I2 环路环路 作用压力作用压力PI2=1285PaPI2=1285Pa (Py+Py+Pj)15Pj)15、16=524Pa16=524Pa 不平衡百分率不平衡百分率XIXI2 2=（499-524499-524）/499=-5%/499=-5%BACK1730001033150.1534.6103.8511.0655.3159.1181600552150.0810.9822.0313.1597.7119.7立管立管I 第三层散热器第三层散热器I3环路环路 作用压力作用压力P PI.I.3 3=1753Pa=1753Pa (Py+Py+Pj)17Pj)17、18=524Pa18=524Pa不平衡百分率不平衡百分率XIXI3 3=P P1515、1717、18-18-(Py+Py+Pj)15Pj)15、1717、1818 /P P1515、1717、18=18=（976-738976-738）/976=24.4%/976=24.4%15%15%BACK立管立管II通过第一层散热器环路通过第一层散热器环路 作用压力作用压力P P19-23=132Pa19-23=132Pa管段号 Q(W)G(kg/h)l(m)d(mm)v(m/s)R(Pa/m)Py=RL (Pa)Pd(Pa)Pj=Pd*(Pa)P=Py+Pj(Pa)1234567891011121972002480.5320.072.871.432.417.28.6201200412150.065.1510.3271.7747.858.1212400833200.075.2215.742.419.625.32244001523250.074.7614.342.419.623.92372002483320.072.878.632.417.215.8 (Py+Py+Pj)19-23=132PaPj)19-23=132Pa不平衡百分率不平衡百分率xII.1=xII.1=P P19-23-19-23-(Py+Py+Pj)19-23/Pj)19-23/P P19-23=(132-132)/132=0%19-23=(132-132)/132=0%立管立管II通过第二层散热器环路通过第二层散热器环路 作用压力作用压力P PII.2=1285PaII.2=1285Pa2448001653150.2483.8251.4528.32141.6393251000342150.052.996.0271.2333.239.2BACK管段号 Q(W)G(kg/h)l(m)d(mm)v(m/s)R(Pa/m)Py=RL (Pa)Pd(Pa)Pj=Pd*(Pa)P=Py+Pj(Pa)123456789101112262800963150.1430.491.259.6448.2139.4271400482150.078.617.2272.4165.182.3立管立管II通过第三层散热器环路通过第三层散热器环路 作用压力作用压力P PII.3=1753PaII.3=1753PaBACK管段号 局部阻力个数 1散热器20、90弯头截止阀乙字弯分流三通合流四通1212112.02*2.0102*1.53.03.0 =25.0 232弯头直流四通闸阀乙字弯11111.51.00.51.0 =4 3 4 5直流三通11.0 =1.0 670、90煨弯直流三通闸阀2115*0.5=2.52*0.5=1.02.5 =2.5 770、90煨弯闸阀锅炉5215*0.5=2.52*0.5=1.02.5 =6管段号 局部阻力个数 870、90煨弯闸阀旁流三通3113*0.5=1.50.51.5 =3.591011直流三通11.0 =1.01232弯头直流三通闸阀乙字弯11111.51.00.51.0 =4.01314直流四通32或25括弯112.02.0 =4.015直流四通15括弯112.03.0 =5.0BACK管段号 局部阻力个数 1615，90弯头15乙字弯分合流四通截止阀散热器222112*2.02*1.52*3.0162.0 =31.017直流四通15括弯112.03.0 =5.01815弯头15乙字弯分流四通合流三通截止阀散热器2211112*2.02*1.53.03.016.02.0 =31.019旁流三通32闸阀32乙字弯1111.50.51.0 =3.0管段号 局部阻力个数 2015乙字弯截止阀散热器分流三通合流四通211112*1.516.02.03.03.0 =27.02122直流四通20或25括弯112.02.0 =4.023旁流三通32乙字弯闸阀1111.51.00.5 =3.02415括弯直流四通113.02.0 =5.02515乙字弯截止阀散热器分流四通21122*1.516.02.02*3.0 =27.0BACK管段号 局部阻力个数 2615括弯直流四通113.02.0 =5.02715乙字弯15截止阀散热器合流三通分流三通211112*1.516.02.03.03.0 =27.0BACK第四章第四章 室内热水供暖系统的水力计算室内热水供暖系统的水力计算第二节第二节 自然循环双管系统计算例题自然循环双管系统计算例题作业作业4P99页：确定例题页：确定例题4-1中立管中立管各管段的管径。各管段的管径。1、按已知系统各管段的流量和系统的循环作用压力（压头），确定各管段的管径。2、按已知系统各管段的流量和各管段的管径，确定系统所必须的循环作用压力（压 头）。3、按已知系统各管段的管径和该管段的允许压降，确定通过该管段的水流量。总结：室内热水供暖系统管路水力计算的主要任务和方法第四章第四章 室内热水供暖系统的水力计算室内热水供暖系统的水力计算第三节第三节 机械循环单管热水供暖系统管机械循环单管热水供暖系统管路的水力计算方法和例题路的水力计算方法和例题一、机械循环单管热水供暖系统的水力计算方法一、机械循环单管热水供暖系统的水力计算方法1.循环压力主要是由水泵提供，同时也存在着重力循环压循环压力主要是由水泵提供，同时也存在着重力循环压力。力。提示提示：机械循环系统的作用力大，路径长，机械循环系统的作用力大，路径长，Pf占机械循占机械循环总循环压力的比例很小，可环总循环压力的比例很小，可忽略不计忽略不计。重力循环系统作用压力重力循环系统作用压力:双管：双管：双管：双管：单管单管单管单管：PZh=gHi(i-i+1）+Pf 其中：其中：Pf-管道内水冷却产生的重力循环作用压力管道内水冷却产生的重力循环作用压力2.最不利循环环路的最不利循环环路的RPj选取选取:（1）若已知机械循环系统入口处的资用循环压力，可据）若已知机械循环系统入口处的资用循环压力，可据此值求出最不利循环环路的平均比摩阻此值求出最不利循环环路的平均比摩阻Rpj。3 3.机械循环双管机械循环双管系统：系统：水在各层散热器冷却所形成的重力循环作用压力不相等，水在各层散热器冷却所形成的重力循环作用压力不相等，在进行各立管散热器并联环路的水力计算时，应在进行各立管散热器并联环路的水力计算时，应计算在内计算在内，不可忽略。不可忽略。（2）若入口处资用压力较高时，一般按）若入口处资用压力较高时，一般按RPj=60120Pa/m选取，剩余的资用循环压力，由入口处的调压装置节流。选取，剩余的资用循环压力，由入口处的调压装置节流。其他环路各管段的管径：同自然循环热水供暖系统其他环路各管段的管径：同自然循环热水供暖系统如如建筑物各部分层数相同建筑物各部分层数相同建筑物各部分层数相同建筑物各部分层数相同时，每根立管所产生的重力循环时，每根立管所产生的重力循环作用压力近似相等，可作用压力近似相等，可忽略不计忽略不计忽略不计忽略不计；如如建筑物各部分层数不同时建筑物各部分层数不同时建筑物各部分层数不同时建筑物各部分层数不同时，高度和各层热负荷分配比不，高度和各层热负荷分配比不同的立管之间所产生的重力循环作用压力不相等，应将其同的立管之间所产生的重力循环作用压力不相等，应将其重力循环作用压力的差额重力循环作用压力的差额计算在内计算在内计算在内计算在内。4.机械循环机械循环单管单管系统：系统：【例题例题4-24-2】确定图中机械循环垂直单管顺流式热水供确定图中机械循环垂直单管顺流式热水供暖系统管路的管径。热媒参数：供水温度暖系统管路的管径。热媒参数：供水温度t tg=95=95，t th=70=70。系统与外网连接。在引入口处外网的供回。系统与外网连接。在引入口处外网的供回水压差为水压差为30kPa30kPa30kPa30kPa，图，图4-24-2表示出系统两个支路中的一个表示出系统两个支路中的一个支路，散热器内的数字表示散热器的热负荷。楼层高支路，散热器内的数字表示散热器的热负荷。楼层高为为3m3m。二、机械循环单管热水供暖系统管路二、机械循环单管热水供暖系统管路的水力计算例题的水力计算例题图 计算步骤：计算步骤：1 1、管段编号管段编号管段编号管段编号，如，如图图4-24-2所示。所示。5.5.计算最不利环路各管段的计算最不利环路各管段的管径管径管径管径d d d d:查附录表查附录表4-14-14.4.计算最不利环路各管段的计算最不利环路各管段的流量流量流量流量G G G G:3 3、计算最不利环路的计算最不利环路的计算最不利环路的计算最不利环路的R R R RPJPJPJPJ:Rpj=Rpj=P P /L L0.50.530000/114.730000/114.7130.78 130.78 Pa/m/m采用推荐的采用推荐的Rpj=Rpj=60120Pa/m/m来确定最不利环路各管段的来确定最不利环路各管段的管径。管径。2 2、确定最不利环路确定最不利环路确定最不利环路确定最不利环路。最不利环路是从入口到立管。最不利环路是从入口到立管。这个环路包括管段这个环路包括管段1 1到管段到管段1212。解8.8.计算最不利环路计算最不利环路1 112的的总压力损失总压力损失总压力损失总压力损失P P P P：（Py+Pj）112=8633Pa=8633Pa。最后算出最不利环路入口处的剩余循环压力后，用调节阀最后算出最不利环路入口处的剩余循环压力后，用调节阀节流消耗掉。节流消耗掉。6.6.计算最不利环路各管段的计算最不利环路各管段的实际实际实际实际R R R R、速度、速度、速度、速度v v v v:7.7.计算最不利环路各管段的计算最不利环路各管段的PyPyPyPy、PjPjPjPj及及及及P P P P9.确定立管确定立管确定立管确定立管IVIV的管径的管径的管径的管径：（1）确定立管确定立管确定立管确定立管IVIV的的的的R RPjPj:根据并联环路节点压力平衡原理，立管根据并联环路节点压力平衡原理，立管IV的资用压力的资用压力P PIVIV,由下式确定：由下式确定：P PIV=（P PIV P PV）（Py+Py+PjPj）67 PaPa由于两根立管各层热负荷的分配比例大致相等，水在立由于两根立管各层热负荷的分配比例大致相等，水在立管管、立管、立管所产生的重力循环作用压力相等，所产生的重力循环作用压力相等，P PIVIV=P PV V，因而因而P PIVIV=（Py+Pj）6、7=2719=2719 立管立管IVIV的平均比摩阻为的平均比摩阻为(2)确定立管确定立管确定立管确定立管IVIV立、支的管径立、支的管径立、支的管径立、支的管径：根据根据Rpj和和G值，选值，选13、14的管径的管径 立管立管与管段与管段5 58 8并联，同理，资用压力并联，同理，资用压力P P =（Py+Py+PjPj）5 58=3524Pa8=3524Pa，立管管径选用，立管管径选用DN15x15DN15x15，计算结果，立管，计算结果，立管总压力损失为总压力损失为2941Pa2941Pa，不平衡百分率，不平衡百分率X =16.5%,X =16.5%,稍稍超出平均值。稍稍超出平均值。10.计算立管计算立管计算立管计算立管IVIV的总压力损失的总压力损失的总压力损失的总压力损失：（Py+Pj）13、14=2941Pa。与立管与立管V的并联环路相比，其不平衡百分率的并联环路相比，其不平衡百分率XIV=-8.2%,在在允许值允许值15%15%范围之内。范围之内。11.11.确定立管确定立管确定立管确定立管的管径的管径的管径的管径及压力损失及压力损失及压力损失及压力损失:12.确定立管确定立管确定立管确定立管的管径的管径的管径的管径及压力损失及压力损失及压力损失及压力损失：立管立管与管段与管段4 49 9并联。同理，资用压力并联。同理，资用压力P=（Py+Py+PjPj）4 49 9=3937Pa=3937Pa，立管，立管选用最小管径用最小管径DN15x15DN15x15，计算算结果，立管果，立管总压力损失为总压力损失为2941Pa。不平。不平衡百分率衡百分率X=25.3%，超出允许值。，超出允许值。剩余压头用立管阀门剩余压头用立管阀门消除。消除。13.确定立管确定立管确定立管确定立管I I I I的管径的管径的管径的管径及压力损失及压力损失及压力损失及压力损失：立管立管I与管段与管段310并联，同理，资用压力并联，同理，资用压力PI=（Py+Py+PjPj）3 31010=4643Pa=4643Pa。立管选用最小管径立管选用最小管径DN15x15DN15x15，计算结果，立管，计算结果，立管I I的总压力损失为的总压力损失为3517Pa3517Pa，不平，不平衡百分率衡百分率X XI I=24.3%=24.3%，超出允许值，剩余压头用立管阀门，超出允许值，剩余压头用立管阀门消除。消除。计算结果见计算结果见表表4-44-4作业作业5先将右图中各计先将右图中各计算管段编号，算管段编号，再详细计算各再详细计算各计算管段局部计算管段局部阻力系数阻力系数。重力与机械循环计算之比较重力与机械循环计算之比较重力循环（例题重力循环（例题4 41 1）：）：n、最不利环路的作用压力、最不利环路的作用压力P P P P I I I I1 1 1 1：nP PI I1 1=9.81=9.81 3 3（977.81-961.92977.81-961.92）+350=+350=818 Pa818 Pa818 Pa818 Pan、最不利环路的最不利环路的Rpj：nRpj=Rpj=P PI I1 1/L LI I1 1 0.50.5818/106.5818/106.5=3.84 3.84 3.84 3.84 Pa/mPa/mPa/mPa/mn、最不利环路总压力损失：、最不利环路总压力损失：n （Py+Py+PjPj）1 11414=712 Pa712 Pa712 Pa712 Pa。n、最不利环路的作用压力、最不利环路的作用压力P P P P I I I I1 1 1 1，n系统与外网连接的引入口处外网的供回水压差为系统与外网连接的引入口处外网的供回水压差为30kPa30kPa30kPa30kPan、最不利环路的、最不利环路的R R R RPJPJPJPJ:Rpj=Rpj=P P /L L0.50.530000/114.730000/114.7130.78 130.78 Pa/m/m 采用推荐的采用推荐的Rpj=Rpj=60120Pa/m/m来确定最不利环路各管段的来确定最不利环路各管段的管径。管径。n、最不利环路最不利环路1 11212的的总压力损失总压力损失总压力损失总压力损失P P P P：（PyPy+PjPj）112=8633Pa8633Pa8633Pa8633Pa。重力与机械循环计算之比较重力与机械循环计算之比较机械循环（例题机械循环（例题42）：）：管段号 Q(W)G(kg/h)l(m)d(mm)v(m/s)R(Pa/m)1234567 立管I第一层散热器I1环路11500522200.041.38279002728.5320.083.393151005198400.115.584223007678500.13.1852950010158500.135.3463740012878700.12.39774800257315700.28.6983740012878700.12.3992950010158500.135.3410223007678500.13.1811151005198400.115.5812790027211320.083.391349001693320.051.45142700933250.041.95174800257315400.55116.4123740012878320.3661.9532950010158320.2839.324223007678320.2123.095151005198250.2646.196790027223.7200.2246.317 _1369150.2058.088151005198250.2646.199223007678320.2123.09102950010158320.2839.32113740012878320.3661.95127480025733400.55116.41管段号 Q(W)G(kg/h)l(m)d(mm)v(m/s)R(Pa/m)1234567例题41例题42表1 1、例题、例题4-14-1与例题与例题4-24-2的系统热负荷、立的系统热负荷、立管数、热媒参数和供热半径都相同，机械管数、热媒参数和供热半径都相同，机械循环系统的作用压力比重力循环系统大得循环系统的作用压力比重力循环系统大得多，系统的多，系统的管径就细很多管径就细很多。例题例题4-1与与4-2比较之结论：比较之结论：2 2、由于机械循环系统供回水干管的、由于机械循环系统供回水干管的R R值选用较大，值选用较大，系统中各立管之间的系统中各立管之间的并联环路压力平衡较难并联环路压力平衡较难并联环路压力平衡较难并联环路压力平衡较难.只能只能靠立管上的阀门进行调节。靠立管上的阀门进行调节。通常机械循环系统的作用半径较大，同时又采通常机械循环系统的作用半径较大，同时又采用异程式布置管道，则用异程式布置管道，则近热远冷的水平失调近热远冷的水平失调近热远冷的水平失调近热远冷的水平失调现象难现象难以避免。以避免。例题例题4-1与与4-2比较之结论：比较之结论：避免环路不平衡的方法：避免环路不平衡的方法：为了避免例题为了避免例题4-24-2立管之间环路压力不易平衡立管之间环路压力不易平衡的问题，工程设计中，可采用的方法如下：的问题，工程设计中，可采用的方法如下：（1）供、回水干管采用）供、回水干管采用同程式同程式布置；布置；（2）仍采用异程式系统，但采用）仍采用异程式系统，但采用“不等温降不等温降”方法进行水力计算；方法进行水力计算；（3）仍采用异程式系统，采用）仍采用异程式系统，采用首先计算最近首先计算最近立管环路立管环路的方法。的方法。作业作业6（选作题）（选作题）：请将例题请将例题42采用采用首先计算最近立管环路首先计算最近立管环路的方的方法进行水力计算。法进行水力计算。步骤：步骤：1.1.首先计算最近立管首先计算最近立管环路上各管段管径环路上各管段管径2.2.以最近立管以最近立管的总阻力损失为基准，在允许的的总阻力损失为基准，在允许的不平衡率范围内，确定该立管后面的供、回水不平衡率范围内，确定该立管后面的供、回水干管和其他立管的管径。干管和其他立管的管径。参见参见P107P107页：从中间内容开始。页：从中间内容开始。管段号 Q(W)G(kg/h)l(m)d(mm)v(m/s)R(Pa/m)Py=RL (Pa)Pd(Pa)Pj=Pd*(Pa)P=Py+Pj(Pa)123456789101112 立 管 V174800257315400.55116.411746.21.5148.72223.11969.323740012878320.3661.95495.64.563.71286.7782.332950010158320.2839.32314.61.038.5438.5353.14223007678320.2123.09184.71.021.6821.7206.45151005198250.2646.19369.51.033.2333.2402.76790027223.7200.2246.311097.59.023.79214.11311.67 _1369150.2058.08522.74519.66884.71407.48151005198250.2646.19369.5133.2333.2402.79223007678320.2123.09184.7121.6821.7206.4102950010158320.2839.32314.6138.5438.5353.1113740012878320.3661.95495.6563.71318.6814.2127480025733400.55116.41349.20.5148.7274.4423.6 l=114.7 m (Py+Py+Pj)Pj)1 112=8633Pa 入口处的剩余循环作用压力，用阀门节流入口处的剩余循环作用压力，用阀门节流BACK立管立管IV 资用压力资用压力P PIVIV=(Py+Py+Pj)Pj)6 6、7 7=2719Pa=2719Pa管段号 Q(W)G(kg/h)l(m)d(mm)v(m/s)R(Pa/m)Py=RL (Pa)Pd(Pa)Pj=Pd*(Pa)P=Py+Pj(Pa)1234567891011121372002487.7150.36182.071401.9963.71573.41975.314 _1249150.1848.84439.63316.93525.7965.31572002487.7150.36182.071401.9963.71573.41975.316 _1249150.1848.84439.63315.93525.7965.3立管立管III 资用资用A压力压力P PIIIIII=(Py+Py+Pj)58=3524PaBACKBACK立管立管II 资用压力资用压力P PIIII=(Py+Py+Pj)49=3937Pa管段号 Q(W)G(kg/h)l(m)d(mm)v(m/s)R(Pa/m)Py=RL (Pa)Pd(Pa)Pj=Pd*(Pa)P=Py+Pj(Pa)1234567891011121772002487.7150.36182.071401.9963.71573.41975.318 _1249150.1848.84439.63316.93525.7965.31979002727.7150.39217.191672.4974.78673.02345.420 _1369150.2058.08522.73319.66648.81171.5立管立管I 资用压力资用压力P PI I=(Py+Py+Pj)310=4643PaBACKBACK第四节第四节 机械循环同程式热水供暖系统机械循环同程式热水供暖系统例题例题4-3 ：将例题将例题4-2的异程式的异程式系统改为同程式系系统改为同程式系统，其他条件相同。统，其他条件相同。图同程式系统的特点：同程式系统的特点：各个并联环路的总各个并联环路的总长度都相等。长度都相等。【解解】1 1、首先计算最远立管首先计算最远立管V V的环路的环路，确定出供水干管各个管，确定出供水干管各个管段、立管段、立管V V和回水总干管的管径及其压力损失。计算方和回水总干管的管径及其压力损失。计算方法与例题法与例题4-24-2相同，见水力计算相同，见水力计算表表4-54-5。2 2、用同样方法，、用同样方法，计算通过最近立管计算通过最近立管I I的环路的环路，从而确定，从而确定出出立管立管I I、回水干管各管段、回水干管各管段的管径及其压力损失。的管径及其压力损失。3 3、求立管、求立管I I和立管和立管V V的压力损失不平衡率，使的压力损失不平衡率，使不平衡率不平衡率在在5%5%以内以内。解：解：计算方法和步骤如下计算方法和步骤如下4 4、根据水力计算结果，借助水压图（、根据水力计算结果，借助水压图（图图4-64-6），确定），确定各立管资用压力。各立管资用压力。例如：立管例如：立管IVIV的资用压力的资用压力P PIV（Py+Py+PjPj）1，2，10，11，12，13-（Py+Py+PjPj）15 6461-4359=2102Pa6461-4359=2102Pa。其他立管的资用压力确定方法相同，数值见表其他立管的资用压力确定方法相同，数值见表4-54-5。应注意应注意：如果个别立管供、回水节点间的资用压力过小或过大，如果个别立管供、回水节点间的资用压力过小或过大，则会使选用立管的管径过粗或过细，设计不合理。则会使选用立管的管径过粗或过细，设计不合理。方法：方法：调整第一、二步骤的水力计算，改变个别供、回水干调整第一、二步骤的水力计算，改变个别供、回水干管的管段直径，及各立管的管径。管的管段直径，及各立管的管径。5、确定其它确定其它立管的管径立管的管径。根据各立管的资用压力和立管。根据各立管的资用压力和立管各管段的流量，选用合适的立管管径，计算方法与例题各管段的流量，选用合适的立管管径，计算方法与例题4-2相同。相同。6、求各立管的不平衡率求各立管的不平衡率。根据立管的资用压力和立管的。根据立管的资用压力和立管的计算压力损失，求各立管的不平衡率，不平衡率应在计算压力损失，求各立管的不平衡率，不平衡率应在10%10%以内。以内。计算结果见表计算结果见表4-54-5 （1 1）同程式系统的）同程式系统的管道金属耗量多管道金属耗量多于异程式系统。于异程式系统。（2 2）同程式系统）同程式系统可可通过调整供、回水干管的各管通过调整供、回水干管的各管段的压力损失段的压力损失满足立管间不平衡率满足立管间不平衡率的要求。的要求。提示：提示：管段管段号号 Q(W)G(kg/h)l(m)d(mm)v(m/s)R(Pa/m)Py=Py=RLRL (Pa)(Pa)PdPd(Pa)(Pa)Pj=Pj=P Pd*d*(Pa)(Pa)P=P=PyPy+Pj(PaPj(Pa)供水管起供水管起点到计算点到计算管段末端管段末端的压力损的压力损失（失（PaPa）12345678910111213 通过立管通过立管V的环路的环路174800257315400.55116.411746.21.5148.72223.11969.3196923740012878320.3661.95495.64.563.71286.7782.3275232950010158320.2839.32314.61.038.5438.5353.131054223007678250.3897.51780.11.070.9971.0851.139565151005198250.2646.19369.51.033.2333.2402.74359679002728200.2246.31370.51.023.7923.8394.34753679002729.5200.2246.31439.97.023.79166.5606.453597 _1369150.2058.08522.74519.66884.71407.46767837400128740320.3661.952478.0863.71509.72987.7975497480025733400.55116.41349.20.5148.7274.4423.610178(Py+Py+Pj)Pj)1 19=10178PaBACK表4-5管段管段号号 Q(W)G(kg/h)l(m)d(mm)v(m/s)R(Pa/m)Py=Py=RLRL (Pa)(Pa)PdPd(Pa)(Pa)Pj=Pj=P Pd*d*(Pa)(Pa)P=P=PyPy+Pj(PaPj(Pa)供水管起供水管起点到计算点到计算管段末端管段末端的压力损的压力损失（失（PaPa）12345678910111213 通过立管通过立管 I 的环路的环路1079002729200.2246.31416.85.023.79119.0535.8328711 _1369150.2058.08522.74519.66884.71407.746951079002728.5200.2246.31393.65.023.79119.0512.6520712151005198250.2646.19369.51.033.2333.2402.7561013223007678250.3897.51780.11.070.9971.0851.16461142950010158320.2839.32314.61.038.5438.5353.16814管段管段37与管段与管段1014并联并联 (Py+Py+Pj)1014=4063PaP P37=3931Pa =3931Pa (Py+Py+Pj)1Pj)1、2、8、9、1014=10226Pa系统总压力损失为系统总压力损失为10226Pa，剩余作用压力，在引入口处用阀门节流，剩余作用压力，在引入口处用阀门节流BACK管段管段号号 Q(W)G(kg/h)l(m)d(mm)v(m/s)R(Pa/m)Py=Py=RLRL (Pa)(Pa)PdPd(Pa)(Pa)Pj=Pj=PdPd*(Pa)(Pa)P=P=PyPy+Pj(PaPj(Pa)供水管起供水管起点到计算点到计算管段末端管段末端的压力损的压力损失（失（PaPa）12345678910111213 立管立管IV 资用压力资用压力 PIV=6461-4395=2102PaPIV=6461-4395=2102Pa1572002486200.2038.92233.53.519.6668.8302.316 _1249150.1848.84439.633.015.93525.7965.31572002483.5150.36182.07637.24.583.71286.7923.9 立管立管III 资用压力资用压力 PIII=5610-3956=1654PaPIII=5610-3956=1654Pa1772002489200.2038.92350.33.519.6668.8419.118 _1249150.1848.84439.633.015.93525.7965.31872002480.5200.2038.9219.54.519.6688.5108.0BACK立管立管II 资用压力资用压力 PII=5207-3105=2102PaPII=5207-3105=2102Pa管段管段号号 Q(W)G(kg/h)l(m)d(mm)v(m/s)R(Pa/m)Py=Py=RLRL (Pa)(Pa)PdPd(Pa)(Pa)Pj=Pj=PdPd*(Pa)(Pa)P=P=PyPy+Pj(PaPj(Pa)供水管起供水管起点到计算点到计算管段末端管段末端的压力损的压力损失（失（PaPa）123456789101112131972002486200.2038.92233.53.519.6668.8302.320 _1249150.1848.84439.633.015.93525.7965.32172002483.5150.36182.07637.24.563.71286.7923.9BACK