液体输配管网水力特征与水力计算课件.pptx

1、v任意两个断面之间的能量方程212222122121112)(2PvPPgHHvPjaj21212211)(PPPgHHPjjv位压（水柱压力）大。要注意其对于液体管网运行的影响。v空气渗入会严重影响管内的正常流动，要重视“排气”。ihiqiPPPPPPhq来源：v来源于风机水泵等流体机械。v来源于压力容器。v来源于上级管网。性质：v在一个位置上提供，沿整个环路中起作用。v提供动力的位置在共用管段上，则共用该管路的所有环路都获得相同大小的全压动力。jjjihiHgldgP jjjhHgldgPihiqiPPP）（1-3 jjjihiHgldgPjljiPPljjjhPHgldgP hghhhh

2、ggPhghghghghghhg)()(0011忽略管道散热的影响：忽略管道散热的影响：v起循环作用的是散热器（冷却中心）和锅炉（加热中心）之间的水柱密度差与高差的乘积。如供水温度为95，回水70，则每米高差可产生的作用压力为156 Pa。重力循环的作用压力不大，环路中若积有空气，会形成气塞，阻碍循环。例如在下降的回水管中，有个充满回水管断面，高仅2cm的气泡，就可产生约192Pa的反循环力。因此要特别重视排气。v为了排气，系统的供水干管必须有0.51.0%向膨胀水箱方向上坡度，散热器支管的坡度一般取1%。在重力循环系统中，水的流速较低，空气能逆着水流方向，经过供水干管聚集到系统的最高处，通过

3、膨胀水箱排除。l环路a-S1-b-热源-a)(11ghghPl 环路a-S2-b-热源-a)()(21212ghghghPhhgPv当上下层环路的管道、散热器尺寸一致时，必然出现上层的流量大于下层的情况。在供热系统中，称为垂直失调。v解决办法：在设计时正确计算不同环路的循环动力，采用不同的管道与设备尺寸及调节措施。v共用管路是b-热源-a，独用管路a-S1-b和a-S2-b处于并联，它们的阻力分别为：abghbaSabghbaSPhhgPPghP热源热源)()(21121 并联的独用管路的阻力等于各自的资用动力。它们之间的流量分配：21211:1:SSLLv环路动力：)()(2211gghgh

4、ghPnigiihghP1)(。高差最小的散热器开始的排序是从与加热中心中心的高差。时，是散热中心与加热组散热中心的高差。组散热中心与第第iiiihi 1 1:各个散热中心处于同一环路，循环动力相同。需要计算从各个散热中心流出的流体的密度。)(86.0hgLttQG)(187.46.31hgnkknikkgLnikkgittQQtGQttti是第i组散热器出流流体的温度。根据温度，求取各个密度值。v在串联环路中，各层散热器循环作用压力是同一个，但进出口水温不相同，越在下层，进水 温度越低。v由于各层散热器的传热系数K随各层散热器平均计算温度差变化，在选择设备时没有正确考虑这一点，也会带来各个散

5、热器的散热量达不到设计要求。引起垂直失调。v上述分析，没有考虑水在管路中沿途冷却的因素。水的温度和密度沿循环环路不断变化，不仅影响各层散热器的进、出口水温，同时也影响到循环动力。由于重力作用形成的循环动力不大，在确定实际循环动力大小时，必须加以考虑。v精确计算：必须明确密度沿程变化的关系式。v在工程中，采用简化处理。首先只考虑水在散热器内冷却，然后根据不同情况，增加一个考虑水在循环管路中冷却的附加作用压力。它的大小与系统供水管路布置状况、楼层高度、所计算的冷却中心与加热中心之间的水平距离等因素有关。其数值可从采暖设计手册查取。fhzhPPPlfhPPPPizhqPPPfihzhPPPzhqPP

6、lPPv液体管网和气体管网在水力计算的主要目的、基本原理和方法上是相同的。只是因为液体的物性参数与气体有显著差别，液体管网的工作参数也与气体管网有一定区别，所以二者水力计算使用的计算公式和技术数据有所不同。（1）摩擦阻力：./1025.6528hkgGdGlRPmml管段流量，25.0Re6411.0Re51.271.3lg01.21dkdkl室内管网，常处于紊流过渡区：l室外管网，常处于阻力平方区：25.011.0dk22vPc%100PPPxl。管路计算压力损失，；管路资用压力，PaPPaPl任务（1）：已知管网各管段的流量和循环动力，确定各管段的管径。方法：压损平均法。预先求出管段的平均

7、比摩阻，作为选择管径的控制参数。lPRlpj损失的百分比。沿程损失占总阻力然后根据各管段流量和Rpj，用公式或图表计算管径，选择接近的标准管径，然后根据流量和选定管径计算阻力损失，并核算资用动力和计算阻力的不平衡率是否满足要求。v任务（2）：已知各管段的流量和管径，确定管网的需要压力。v方法：用于校核计算，当系统流量改变时，用于校核计算，当系统流量改变时，看水泵的扬程能否满足要求。看水泵的扬程能否满足要求。v任务（3）：已知各管段的流量，确定各管段的管径和管网的需用压力。v方法：首先用假定流速法计算最不利环路。根据管网的技术经济要求，选用经济流速或经济比摩阻，用公式或图表确定管径，计算各个管段

8、的阻力损失，进而确定管网的需用压力。类似于第二章的假定速度法的题目。室内采暖管网最大允许的水流速：v民用建筑 1.2m/sv生产厂房的辅助建筑物 2m/sv生产厂房 3m/s。室外供热管网最大允许的水流速：3.5m/s室内供热、空调水管网的经济比摩阻：60120Pa/m.室外供热管网的经济比摩阻：主干线：3070pa/m支线：300Pa/mv任务（4）：已知管网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。v方法：利用公式和图表计算。在用水流量携带热量（冷量）的工程中，实际上的已知量是散热量（吸热量）。它和换热设备有关。采用此方法是通过调整换热设备来满足已定的热量（冷量）需求。v事实

9、上该方法就是教材公式3-1-21求管段流量的方法或在类似图3-1-5中GRd、v例3-2计算准备：绘制管网图、管段编号、计算各个管段的设计流量。（1）选最不利环路：通过立管的最底层散热器1（1500W）的环路。这个环路从散热器1顺序地经过管段、，进入锅炉，再经管段、进入散热器1。（2）计算最不利环路循环动力：Pa818 350)92.96181.977(381.9 (1fghfhIPgHPPP）或供热工程。查简明供热设计手册:fP1）计算平均比摩阻。Pa/m 84.35.1068185.01lPRIpj2）根据各个管段的流量，用热水采暖水力计算表，选择接近Rpj的标准管径，并根据流量和管径，查

10、出实际比摩阻。如管段，流量272kg/h，Rpj3.84Pa/m，查表选DN32的管径，根据流量272kg/h和DN32的管径，查得流速0.08m/s，比摩阻3.39Pa/m。填入表中，并计算该管段的摩擦阻力。3）相同方法确定出最不利环路的所有管段的管径。（4）统计该管段的局部阻力系数，计算局部阻力。（5）求各管段的压力损失 沿程阻力损失局部阻力损失。（6）计算最不利环路的总阻力。Pa 712)(141jyPPP（7）核算压力富余值。%10%13%100712712818%100%11141IjyIPPPP 至此，最不利环路计算完成。l确定通过立管第二层散热器环路中各管段管径。Pa 1285)

11、(22fghIPgHPl 不与最不利环路共用的管段是15、16，共用的管段是2-13。管段15、16的资用动力：499Pa32)-(818-128514,113216,15122jyIIiijyIPPPPPPPPPa/m 9.495/4995.0/5.016,15lPRpjl用同样的方法，根据管段15和16的流量G及平均比摩阻，确定管径d，Rm并计算摩擦阻力、局部阻力。管段15和16的总阻力为524Pa。l核算资用动力与计算阻力的不平衡率。%5%100499524499%100)(16,1516,1516,152PPPPxjyIl 用同样的方法，依次计算I立管第3层、II、III、IV、V各立

12、管各层的管路。v确定通过立管确定通过立管第三层散热器环路中各管段直径第三层散热器环路中各管段直径v计算通过立管第三层散热器环路的作用压力 PaPgHPfgh1753350)92.96181.977(981.9)(33并联环路节点平衡原理，通过15、17、18管段的资用压力 PaPPpPPjy976418181753)(14.13.118.17.1513 管段15、17、18的实际压力损失为459+159.1+119.7=738Pa 不平衡率%15%4.249767389763x 不平衡率 因17、18管段已选用最小直径，剩余压力只能用第三层散热器支管上的阀门消除。v确定通过立管各层环路管段直径

13、 确定通过立管低层散热器环路的作用压力 PaPgHPfgh818350)92.96181.977(381.9)(11 确定通过立管低层散热器环路各管段管径管段1923与管段1、2、12、13、14为并联环路，对立管与立管利用并联平衡原理，管段1923资用压力为 PaPPPPPjy132)818818(132)()(1412.2.1231911管段1923总阻力损失 PaPPjy132)(2319与立管并联环路相比不平衡率刚好为0 其他计算同前。v有的环路中，管段已选用了最小管径，仍不能实现允许的不平衡率，可通过调节装置在运行时进行调节。v离热源较远的立管、各层支管及共用管段选用较大的管径，便于

14、离热源较近立管各个环路实现平衡。（1）室内热水采暖管网v与上级管网采用直接连接的管网与上级管网采用直接连接的管网 循环动力由上级管网提供。室内管网的资用压力往往比较大，特别是距离循环动力比较近的建筑物。此时，按资用压力计算得出的最不利环路的平均比摩阻较大，按此选用管径，造成管内流速高、噪音大，且其他环路难于平衡。故一般按控制比摩阻60120Pa/m进行计算，剩余压力靠入口减压装置消耗。v与上级管网采用间接连接的室内管网与上级管网采用间接连接的室内管网 水力计算的目的是确定管网的需用压力和各管段管径。仍按控制比摩阻进行计算。v关于重力循环动力关于重力循环动力 水在管道内冷却的附加作用压力可不考虑

15、。对双管系统，要考虑水在散热器冷却的重力循环动力；单管系统，若各立管楼层数相同，可不考虑，若不同，要考虑。v一般是建筑物自成系统（现在也有区域供冷，如北京的中关村）。水力计算目的是确定管网的需用压力。按照推荐流速和控制比摩阻选择最不利环路的管径，再对其他环路进行压损平衡。v供回水温差小，不考虑重力作用形成的循环动力。v当管网较大时，常采用同程式管网。v按控制比摩阻，先计算最远立管，再计算最近立管。这样，就所有干管管径即被确定。校核二者的不平衡率。然后计算其他立管，确定其管径。按压损平衡方法进行。最后计算管网的需用压力。3142v注意阻力计算公式的选用及修正。v注意粗糙度等基础参数的取值。v灵活

16、应用各种计算参考资料（图表）。v阅读规范的相关条文。v采暖通风与空气调节设计规范GB50019-2003!城市热力网设计规范CJJ34-2002水力计算任务：根据已知流量，确定各个管段的管径。计算管网的需用压力。计算的基本方法：l 先按控制比摩阻计算最不利环路，再对其他环路进行压损平衡。l 不考虑重力作用形成的动力。v流量的单位是t/h；K=0.5mm.；1025.652t2mdGR25.0)(11.0dK25.5225.03m1088.6dGKRt；dld25.025.11.9KdldzhdlRllRPmm)(可查图表得到。、dlv管网图绘制、标注管段编号、长度、管件，计算设计流量，填入绘制

17、的计算表格。v例管段B-E的设计流量计算如下：t/h14kg/h 00314C 70-130)Ckg/(kJ 187.4kJ/h 10 10518.3o39）（EBG说明：室外热水管网的回水管路沿供水管路相同的路径布置，管径、管内流量与对应的供水管段相同，故只进行供水管路的计算。一般是闭式管网（即不从管网取出热水）。但只计算供水供水管路，因此，也称最不利环路的管线为“主干线”。本例选A-B-C-D为主干线。比摩阻3070Pa/m。v流量44t/h。查表，取d=150mm，R=44.8Pa/mv闸阀1个，方形补偿器3个，当量长度：Pa 1113048.44244.8m 44.24844.4820

18、0m 44.4834.15124.2总压力损失折算长度dl相同方法计算管段BC、CD。v对其他环路进行压损平衡。v管段BE：Pa 209224675-26767Pa24675m6.886.1870Pa/m 278.5R70mmdPa/m 239)6.01(7026767R 60%Pa 26767 0 pj富余压力，则查表取，则：的设局部阻力是沿程阻力资用动力BEzhABCDBCABGGzblzblPLPPPPPPP同理计算管段CF。112)(HhHHghH方程：进口与出口之间的能量v水泵扬程需要克服进出口的高差。3.2.1.1 确定设计流量与管径 v流量的确定流量的确定 要考虑末端用水器具的同

19、时用水系数（即同时给水百分数），分两种情况采用不同的计算公式。（1）用水时间集中，用水设备使用集中，同时给水百分数高的建筑，如工业企业生活间、公共浴室、洗衣房、食堂餐厅、实验室、影剧院、体育场等。iiigbnqq（2）用水时间长，用水设备使用不集中，同时给水百分数随用水器具数量增加而减少的建筑，如住宅、宾馆、医院、学校、办公楼等，用水器具种类多，且各种用水器具的额定流量又不尽相同，为简化计算，将安装在污水盆上，管径为15mm的配水龙头的额定流量0.2L/s作为一个当量，其它用水器具的额定流量对它的比值，即为该用水器具的当量值。用下式计算管段的给水设计秒流量qg：gggkNNq2.0 按控制流速

20、范围来确定。设计时给水管道流速应控制在正常范围内：生活或生产给水管道，不宜大于2.0m/s，当有防噪声要求，且管径小于或等于25mm时，生活给水管道内的水流速度，可采用0.81.0m/s；消火栓系统，消防给水管道，不宜大于2.5m/s；自动喷水灭火系统给水管道，不宜大于5.0m/s，但其配水支管在个别情况下，可控制在10m/s以内。按流量和流速确定管径规格后，需按确定的管径核算实际流速。（1）沿程阻力 选用公式或图表计算。注意它们的使用条件。参考书建筑给水排水工程（第四版）王增长 主编（2）局部阻力 一般不作详细计算，可按下列管网沿程水头损失的百分数采用:生活给水管网为25%30%；生产给水管

21、网；生活、消防共用给水管网；生活、生产、消防共用给水管网为20%；消火栓系统消防给水管网为10%；自动喷水灭火系统消防给水管网为20%；生产、消防共用给水管网为15%。沿程阻力局部阻力2H 是较为特殊的局部阻力。bgKqH23出水头。配水最不利点的流44321HHHHHH【例3-4】总水表水头损失 kPaqqKqhgbgd67.161001290.4100222max22水表总水头损失 kPahhHdd31.3467.1664.173给水系统所需压力kPakPaHHHHH27084.2652031.3453.40101.17432160写在最后写在最后成功的基础在于好的学习习惯成功的基础在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habits谢谢大家荣幸这一路，与你同行ItS An Honor To Walk With You All The Way讲师：XXXXXX XX年XX月XX日