室内热水供暖系统的水力计算于PPT课件.ppt

第四章室内热水供暖系统的水力计算 建筑环境与设备工程于涛 contents 4 1热水供暖系统管路水力计算的基本原理 4 2重力循环双管热水供暖系统水力计算方法和例题 4 3机械循环单管热水供暖系统水力计算方法和例题 4 4分户采暖热水供暖系统管路的水力计算原则与方法 2 大纲要求 掌握自然循环 机械循环系统水力计算的基本公式 方法和例题 掌握分户采暖热水供暖系统的水力计算原则和方法 重点与难点 传统机械循热水供暖系统和分户采暖热水供暖系统的水力计算和各环路的平衡 3 4 1热水供暖系统管路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公式 4 局部阻力损失 Notice 三通 四通的局部阻力系数 列入流量较小的管段上 5 乙字弯 6 括弯 7 局部阻力损失 8 达西公式 室内热水供暖系统管路K 0 2mm 室外热网K 0 5mm 比摩阻R 9 1 层流 Re 2320 自然循环热水供暖系统的个别小流量 小管径管段 2 紊流 Re 2320 a 水力光滑区 布拉休斯公式 b 过渡区 洛巴耶夫公式 室内管路 c 阻力平方区 尼古拉兹公式 室外管网 10 管路水力计算表的编制依据 11 12 二 当量阻力法和当量长度法 用于有标准连接图式的系统 用于室外热网 13 当量阻力法 14 15 16 17 当量长度法 18 三 管路阻力数 知识回顾 s为管段的阻力特性数 阻力数 表示管段流过单位流量时的压力损失 19 管段阻力数 continue 1 串联管段 a b S1 S2 S3 G1 G2 G3 20 管段阻力数 continue 2 并联管段 由 得 设通导数 21 四 室内热水供暖系统管路水力计算数学模型 22 数学模型的建立 23 Case1 G Pd Case2 G d P Case3 d PG 设计计算 校核循环水泵扬程 校核管段流量 五 室内热水供暖系统管路水力计算的主要任务和方法 24 相关基本知识点 1 从系统最不利环路开始计算 2 最不利环路的平均比摩阻 25 3 经济比摩阻 传统采暖方式 60 120Pa m 5 系统循环作用压力 1 1 热水供暖系统总计算压力损失 6 系统阻力 1 新建热源 由Rpj和管网平衡确定 2 既有热源 由资用压头和管网平衡确定 R 26 供暖系统各并联环路之间计算压力损失允许差值 六 室内热水供暖系统并联环路压力损失不平衡率和流速限制 27 室内热水供暖系统水的最大允许流速 民用建筑1 5m s生产厂房的辅助建筑物2m s生产厂房3m s 28 contents 4 1热水供暖系统管路水力计算的基本原理 4 2重力循环双管热水供暖系统水力计算方法和例题 4 3机械循环单管热水供暖系统水力计算方法和例题 4 4分户采暖热水供暖系统管路的水力计算原则与方法 29 4 2重力循环双管热水供暖系统水力计算 95 70 层高3m 锅炉中心距底层散热器中心3m 30 计算步骤 1 确定最不利环路 在轴侧图上给立管和管段编号 并注明各管段的热负荷和管长 2 计算最不利环路I1 1 求通过I1的作用压力 2 求平均比摩阻 3 求各管段流量kg h 31 计算步骤 continue 4 由G Rpj 查水力计算表 得各管段的d R v Ex 管段2 kg h 用内插法算得R 3 39Pa m v 0 08m s 32 计算步骤 continue 5 计算各管段沿程阻力损失 6 计算各管段局部阻力损失 Ex 管段1 33 7 计算环路总压力损失 3 计算I2环路 1 求通过I2的作用压力 2 求通过I2环路的管径 管段16 15与14 1并联 由节点压力平衡得 a 求Rpj 34 2 1 16 15 14 1 1 16 35 2 1 16 16 15 14 1 1 36 b 确定管段15 16的d R v 3 求通过底层与第二层并联环路的压降不平衡率 在允许范围之内 37 4 计算I3环路 管段15 17 18与13 14 1并联 不平衡率x13超过15 但管段17 18已选用最小管径 剩余压力用第三层散热器支管的阀门消除 38 2 1 16 16 1 1 3 18 17 18 15 14 13 39 2 1 13 16 15 1 3 18 17 15 13 14 40 5 确定通过立管II各层环路各管段的管径 1 计算通过II1的作用压力 选取管径 进行阻力计算 2 由节点压力平衡原理 计算II2及II3 6 依次计算其它立管 41 管段19 23与12 14 1 2并联 由节点压力平衡可得 42 计算思路总结 重力双管 1 确定最不利环路 2 计算最不利环路I1 3 计算I2环路 并考察I2与I1的不平衡率 for垂直失调 4 同理完成I3 In环路的计算 5 同理 由一层至三层计算立管II 并考察各层的不平衡率以及立管II与立管I的不平衡率 for水平失调 43 计算方法总结 continue 对某一环路的计算步骤 1 求管段流量 kg h 2 求作用压力和平均比摩阻 3 查水力计算表 得实际管径及对应的R v 对并联管段不平衡率的计算方法 4 计算实际的压力损失 注 资用压力由并联环路节点压降相等原理计算 44 contents 4 1热水供暖系统管路水力计算的基本原理 4 2重力循环双管热水供暖系统水力计算方法和例题 4 3机械循环单管热水供暖系统水力计算方法和例题 4 4分户采暖热水供暖系统管路的水力计算原则与方法 45 4 3机械循环单管热水供暖系统水力计算 1 传统室内热水供暖系统的总压力损失约为多少 思考 2 实际工程中 为何要控制最不利环路的平均比摩阻 Rpj控制在多少 3 机械循环系统中 如何考虑水在管道内和散热器内冷却产生的重力循环作用压力 46 机械循环系统中 如何考虑水在散热器冷却产生的重力循环作用压力 双管系统 并联环路的水力计算 不可忽略 单管系统 建筑物各部分层数相同时 可忽略 单管系统 建筑物各部分层数相同时 计算自然循环作用压力的差额 按设计工况下最大值的2 3计算 约相当于采暖室外平均温度下对应的供回水温度下的作用压力值 47 第i层水平环路的自然循环压力 第i层散热器 冷却中心 至加热中心的垂直距离 48 一 机械循环单管顺流异程系统水力计算例题 95 70 层高3m 引入口外网资用压力30kPa 49 单管顺流异程系统水力计算步骤 1 确定最不利环路 2 在轴侧图上给立管和管段编号 并注明各管段的热负荷和管长 按最不利环路编号 3 计算最不利环路各管段管径 注 引入口处外网的供回水压差较大 为使系统中各环路的压力损失易于平衡 按推荐的经济比摩阻R确定管径 50 计算步骤 continue Ex 管段1 kg h R 60 120Pa m 用内插法算出R 116 41Pa m v 0 552m s Pa 闸阀0 5 弯头1 0 查教材P420附录4 3得 51 计算步骤 continue 总压损Pa 同理计算管段2 12 教材P107表4 4 最不利环路 管段1 12 的总压损为8633Pa 而入口处循环作用压力为30kPa 剩余压头用阀门节流 4 计算其它环路各管段管径 52 计算步骤 continue Ex 立管IV 1 求资用压力 立管 与管段6 7并联 根据并联环路节点压力平衡得 立管 的资用压力为 P Py Pj 6 7 P zh P zh 2719Pa 53 计算步骤 continue 2 求Rp j 3 选管径 计算阻力损失 不平衡率 由G和求得的Rp j 查水力计算表 确定管径DN15 查得v R 求出立管压力损失为2941Pa 与立管 的不平衡率为 在 15 以内 满足要求 54 计算步骤 continue 立管III 与管段5 8并联 同理 其资用压力 P Py Pj 5 8 2719Pa 55 解决水平失调的方法 阀门调节剩余压力 供回水干管采用同程式布置 异程系统 采用 不等温降 法进行水力计算 异程系统 采用首先计算最近立管环路的方法 56 由 PLQ t每个立管的温降都相等 d 不等温降法 review 等温降水力计算的思路 57 不等温降法 continue 等温降水力计算有何缺陷 设每根立管或每个散热器的水温降相等 预先确定流量 58 不等温降水力计算 continue 能否根据实际温降来设计散热器 变温降 前提 各立管温降不相等 思路 选定管径 59 不等温降水力计算 continue 如何确定实际温降 t 原理 并联环路节点间压力平衡 若 P确定 P 给定d 60 不等温降水力计算 continue 不等温降法有何优点 各立管间的流量分配完全遵守并联环路节点压力平衡的水力学规律 能使设计工况与实际工况基本一致 从设计角度解决系统的水平失调现象 61 不等温降水力计算 continue 具体步骤 1 假设最远立管温降 一般按设计温降增加2 5 由此求出最远立管的计算流量Gj 2 根据最远立管的Gj 在推荐R 或v 的范围内 查表求最远立管的管径及压力损失 3 根据立管环路之间压力平衡原理 依次由远至近计算出其他立管的计算流量 温降及压力损失 4 对各立管乘以调整系数 最后得出立管实际流量 温降和压力损失 62 不等温降水力计算 continue 各调整系数 温差调整系数 流量调整系数 压力调整系数 63 例题设计供回水温度为95 70 用户入口处外网的资用压力为10kPa 采用不等温降法进行水力计算 64 例题 1 求最不利环路的平均比摩阻Rp j Pa m 2 计算立管V 设立管温降为25 5 30 则流量kg h 根据Gv j 参照Rp j 选用立 支管管径为20 15 当量局部阻力法计算压力损失 计算相应的供回水干管管径及压力损失 65 例题 continue 3 计算立管IV a 根据并联环路压力平衡 b 初定管径 求流量 思考 如何选定管径 迭代求解 或用等温降法先求一个初步的d 温降不应过多偏离外网的供回水温差 c 由热负荷和计算流量求立管的计算温降 4 按上述步骤由远至近计算其他水平供回水干管和立管 66 例题 continue 5 调整各循环环路的流量 压降和各立管的温降 a 计算各并联环路通导数a右侧环路 b 计算分配到各环路的流量 根据下式求Gt 1和Gt 2 c 计算各环路的流量 温降调整系数 左侧环路 67 例题 continue 右侧流量调整系数温降调整系数 左侧流量调整系数温降调整系数 各支路计算流量和温降 调整系数 最终流量和温降 d 计算各环路压力损失 6 确定系统供 回水总管管径和总压力损失 68 二 散热器的进流系数 Gl Gs 69 散热器进流系数的推导 由并联环路节点压力平衡 得 1 2 若d1 d2 且摩擦阻力系数近似相等 则 式 可改写成 70 散热器的进流系数 continue case1 单管顺流系统 散热器单侧连接 a 1 双侧连接 且支管管径及管长相等 a 0 5 双侧连接 且支管管径及管长不等 当 1 4时 近似认为进流系数 0 5 71 进流系数 continue case2 单管跨越式系统 72 三 单管顺流同程系统水力计算 73 计算步骤 1 计算通过最远立管V的环路 确定供水干管各管段 立管V和回水总干管的管径及压力损失 2 计算通过最近立管I的环路 确定出立管I和回水干管各管段的管径及其压力损失 3 求立管I V的压力损失不平衡率 5 4 由水力计算结果 绘制管路压力平衡分析图 表示出系统总压力损失及各立管供 回水节点间资用压力 5 计算其它各立管 求各立管的Rp j 根据流量和比摩阻选择管径 并计算各立管不平衡率 10 74 75 76 77 78 Notice 若个别立管供 回水节点间的资用压力过小或过大 表明设计不合理 应适当改变个别供回水干管管径 使其易于选择各立管的管径并满足并联环路不平衡率的要求 各立管资用压力值不要变化太大 以便于合理选择各立管管径 水力计算中 管路系统前半部供水干管的比摩阻 宜选用稍小于回水干管的R值 而管路系统后半部供水干管的R值 宜选用稍大于回水干管的 79 contents 4 1热水供暖系统管路水力计算的基本原理 4 2重力循环双管热水供暖系统水力计算方法和例题 4 3机械循环单管热水供暖系统水力计算方法和例题 4 4分户采暖热水供暖系统管路的水力计算原则与方法 80 4 4分户采暖热水供暖系统管路的水力计算原则与方法 R户内 100 120Pa m R立管 40 60Pa m 81 户内水平采暖系统水力计算原则与方法 Ex 水平跨越式 Next 进流系数a 82 忽略重力作用压头影响 83 常用管径的分流系数a 84 Next 户内系统阻力计算 1 管段编号 含水平管与跨越管 并标注热负荷 管长 2 分别确定水平管和跨越管的流量和管径 3 计算阻力损失 85 单元立管与水平干管采暖系统的水力计算原则与方法 例题4 6分户采暖系统水力计算 86 Notice 考虑用户引入装置的阻力损失后 便于水力平衡和提高稳定性 热力引入口和入户处均设有热量表 阀门等 其损失均为25kPa 2 5m 左右 若共用立管管径设计合理 可将约300Pa的自然循环压力消耗于层间公共立管上 87 以往学生关于水力计算的问题 为什么说最不利环路是允许的比摩阻最小的一个环路 最不利环路不应该是阻力损失最大的一个环路 重力循环双管系统为什么要以最远立管最底层散热器所在环路为最不利环路 而不是最远立管最高层 水力计算时 局部阻力系数从哪能看出来都接了什么部件 88 以往