暖通教研室室内热水供暖系统的水力计算.pptx

《暖通教研室室内热水供暖系统的水力计算.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《暖通教研室室内热水供暖系统的水力计算.pptx（67页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、学院大厦设计 第三节第三节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第1页/共67页 工程名称供回水城 市工程设计参数供水温度95.00 管网形式*1060.478 设计温度回水温度70.00 粗糙度K0.20:kg/m3983.284 温 差25.00 平均温度64.50 修正系数1.600 管段号Q （W）G kg/hL md mmV m/sRe R Pa/mR修正 Pa/mPy PaPd PaPj PaP Pa起点到末端压力损失Pa124591011121314151617181920最近环路（中间-东）1558400 19208.96 241000.

2、69 144545.510.025 57.52 92.03 2208.65 3234.70 704.10 2912.7 2913 2219828 7562.08 2.4700.56 81291.3170.027 58.65 93.84 225.21 8151.49 1211.96 1437.2 4350 319558 672.80 1.4250.39 20250.8670.036 105.80 169.28 236.99 173.71 73.71 310.7 4661 415158 521.44 2250.30 15694.9920.037 64.87 103.80 207.59 1.544.

3、27 66.41 274.0 4935 512070 415.21 2250.24 12497.5950.037 42.03 67.24 134.49 128.07 28.07 162.6 5097 68982 308.98 2.1200.28 11625.2490.039 74.01 118.42 248.68 137.95 37.95 286.6 5384 75894 202.75 2.1200.18 7628.50310.041 33.31 53.30 111.92 116.34 16.34 128.3 5512 82806 96.53 2.1200.09 3631.75770.045

4、8.38 13.41 28.16 13.70 3.70 31.9 5544 94400 151.36 2200.14 5694.84450.042 19.27 30.82 61.65 19.11 9.11 70.8 5615 第三节第三节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第2页/共67页热负荷计算 第三节第三节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第3页/共67页 第三节第三节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第4页/共67页 第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计

5、算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第5页/共67页 第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第6页/共67页 第7页/共67页 第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第8页/共67页一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式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，就要损失能量；而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的改变，产生局部旋涡和撞击，也要损失能量。前者称为沿程损失，后者称为局部损失。第一节第一节 热水供暖系统管路水力计

6、算的基本原理热水供暖系统管路水力计算的基本原理第9页/共67页热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式表示:PPy+PiRl+Pi Pa 第一节第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理热水供暖系统管路水力计算的基本原理第10页/共67页每米管长的沿程损失(比摩阻)，可用流体力学的达西维斯巴赫公式进行计算 Pa/m式中管段的摩擦阻力系数；d管子内径，m；第一节第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理热水供暖系统管路水力计算的基本原理第11页/共67页 第一节第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理热水供暖系统管路水力计算的基本原理式中d当量局部阻力系数 式中d当量局部阻力系数第12页/共

7、67页流速（m/s）水 温t=60水 温t=90K=0.2mmK=0.5mmK=0.2mmK=0.5mmV1V20.0261.0660.010.4660.0160.7250.0070.29 第一节第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理热水供暖系统管路水力计算的基本原理第13页/共67页一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式在管路的水力计算中，通常把管路中水流量和管径都没有改变的一段管子称为一个计算管段。任何一个热水供暖系统的管路都是由许多串联或并联的计算管段组成的。第一节第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理热水供暖系统管路水力计算的基本原理第14页/共67页二、当量局部阻力法和当量长

8、度法在实际工程设计中为了简化计算，也有采用所谓“当量局部阻力法”或“当量长度法”进行管路的水力计算。当量局部阻力法(动压头法)当量局部阻力法的基本原理是将管段的沿程损失转变为局部损失来计算。第一节第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理热水供暖系统管路水力计算的基本原理第15页/共67页 第一节第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理热水供暖系统管路水力计算的基本原理第16页/共67页当量长度法当量长度法的基本原理是将管段的局部损失折合为管段的沿程损失来计算。第一节第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理热水供暖系统管路水力计算的基本原理二、当量局部阻力法和当量长度法第17页/共67页三

9、、室内热水供暖系统管路水力计算的主要 任务和方法1、已知系统各管段的流量和系统的循环作用压力，确定各管段的管径。2、已知系统各管段的流量和各管段的管径，确定系统的循环作用压力。3、已知系统各管段的管径和系统的循环作用压力，确定各管段的流量。第一节第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理热水供暖系统管路水力计算的基本原理第18页/共67页室内热水管路系统是由许多串联或并联的管路组成的管路系统。由n个串联管段组成的最不利环路，它的总压力损失为n个串联管段压力损失的总和。第一节第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理热水供暖系统管路水力计算的基本原理第19页/共67页最不利循环环路或分支环路的平

10、均比摩阻 第一节第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理热水供暖系统管路水力计算的基本原理第20页/共67页注意事项目前设计实践中，经济比摩阻一般取60120Pa/m为宜。热水供暖系统最不利循环环路余个并联环路的计算压力损失相对差额，不应大于正负15%。整个热水供暖系统总的计算压力损失，宜增加10%的附加值，已确定系统必须的循环作用压力。第一节第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理热水供暖系统管路水力计算的基本原理第21页/共67页重力循环异程式双管系统的最不利循环环路是通过最远立管底层散热器的循环环路，计算应由此开始。第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统

11、管路水力计算方法和例题第22页/共67页重力循环双管系统通过散热器环路的循环作用压力的计算公式重力循环系统中，水在散热器内冷却所产生的作用压力，Pa；g重力加速度，g9.81m/s2；H所计算的散热器中心与锅炉中心的高差，m；第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第23页/共67页例题4-1确定重力循环双管热水供暖系统的管径。已知：供回水温95/70度。锅炉中心距底层散热器中心的距离时3米。层高为3米，每组散热器的供水支管上有截止阀一个。第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第24页/共67

12、页 第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第25页/共67页 选择最不利环路 第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第26页/共67页 选择最不利环路 最不利环路是通过立管I的最底层散热器I(1500W)的环路。这个环路从散热器Il顺序地经过管段1、2、3 3、4、5 5、6，进入锅炉，再经管段7 7、8 8、9、1010、11、12、13、14、15、16进入散热器1。第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第27页/共67页管段号Q(W)

13、G(Kg/h)L(m)D(mm)e(m/s)R(Pa/m)P-RL(Pa)1P0(Pa)P=P-(Pa)1P=Pj+P1(Pa)备注12345678910111213立 管1 第一层散热器1的环路 作用压为11500522300.041.382.8250.7919.822.6279002728.5320.083.3928.843.1512.841.43151005198400.115.5841.515.955.9550.64228007878500.13.4825.414.924.9230.352950010158500.185.3442.718.318.3151.06374001287870

14、0.18.3418.12.54.9212.331.4774800267915700.28.69130.0619.06118.9248.488740013874780.12.3919.13.51.8217.830.392950010158500.135.3442.718.318.3151.010223007678300.13.1825.414.924.9230.311151005198400.115.5841.615.955.8660.512790027211320.393.3937.343.15120.649.91349001093320.051.454.441.334.89.31427008

15、23200.041.955.8510.793.29.1=106.5m (Py+P1)1-04=718Pa 第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第28页/共67页2计算通过最不利环路散热器Il的作用压力Pd。第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第29页/共67页立管 第二层散热器I2的环路 作用压力P=1285Pa1552001793150.2697.6292.85.033.23186.2458161200432150.055.1510.33.11.7754.965 （Py+Pj）=524

16、Pa 不平衡百分率X13=P供-(P+P)回PI供-I回=(499-524)/499 第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第30页/共67页3确定最不利环路各管段的管径d。(1)求单位长度平均比摩阻(2)根据各管段的热负荷，求出各管段的流量(3)根据G、Rpj，查附录表41，选择最接近Rpj的管径。对管段2，Q7900W，当25时，G0.867900(9570)272kgh 第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第31页/共67页 4确定长度压力损失。5确定局部阻力损失z。6求各管段的压力

17、损失7求环路总压力损失。即712pa。8计算富裕压力值。考虑由于施工的具体情况，可能增加一些在设计计算中未计入的压力损失。因此，要求系统应有10以上的富裕度。第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第32页/共67页9确定通过立管第二层散热器环路中各管段的管径。9816(9778196192)十3501285Pa10确定通过立管I第三层散热器环路上各管段的管径，计算方法与前相同。计算结果如下：（1）通过立管I第三层散热器环路的作用压力 第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第33页/共67页（

18、2）管段15、17、18与管段13、14、l为并联管路。（3）管 段 15、17、18的 实 际 压 力 损 失 为459+1591+1197738Pa。（4）不平衡率x13(976738)9762441517、18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。第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第34页/共67页11确定通过立管各层环路各管段的管径。作为异程式双管系统的最不利循环环路是通过最远立管I底层散热器的环路。对与它并联的其它立管的管径计算同样应根据节点压力平衡原理与该环路进行压力平衡计算确定。（1）确定通过立管底

19、层散热器环路的作用压力 第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第35页/共67页(2)确定通过立管底层散热器环路各管段管径d。通过该双管系统水力计算结果，可以看出，第 三 层 的 管 段 虽 然 取 用 了 最 小 管 径(DN15)，但它的不平衡率大于15。这说明对于高于三层以上的建筑物，如采用上供下回式的双管系统，若无良好的调节装置(如安装散热器温控阀等)，竖向失调状况难以避免。第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第36页/共67页 立管 第三层散热器环路 作用压力p=1753Pa=1

20、753Pa1730001033150.1534.6103.8511.0655.3159.1181600552150.0810.9822.0313.1597.7119.7(Py+Pj)17.18=279Pa不平衡百分率x3 3=pp151718151718-(-(Py+Pj)151718151718/pp151718151718=(976-738=(976-738）/976/976=24.4%15%=24.4%15%第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第37页/共67页立管 通过第一层散热器环路 作用压力p1923=132Pa19720024

21、80.5320.072.871.432.417.28.620 1200412150.065.1510.3271.7747.858.121 2400833200.075.2215.742.419.625.122 44001523250.074.7614.342.419.623.923 72002483320.072.878.632.417.215.8(Py+Pj)19231923=132=132 不平衡百分率x x11=p p19231923-(-(Py+Pj)19231923/P P19231923=132-132/132=0%=132-132/132=0%第二节第二节 重力循环双管系统管路水

22、力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第38页/共67页立管 通过第二层散热器环路 作用压力P2=1285Pa2448001653150.2483.8251.4528.32141.6393251000342150.052.996.0271.2333.239.2(Py+Pj)24.25=432Pa 不平衡百分率X2=X100%=21.5%15%第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第39页/共67页立管 通过第三层散热器环路 作用压力P=1753Pa262860963150.1430.491.259.6448.2139.4271

23、450482150.078.617.2272.4165.182.3(Py+Pj)=222Pa 不平衡百分率x3=X100%=41%15%第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第40页/共67页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1212112.022.01021.53.03.025.0 第二节第二节 重力循环双管系统管路水力计算方法和例题重力循环双管系统管路水力计算方法和例题第41页/共67页与重力循环系统相比，机械循环系统的作用半径大，其室内热水供暖系统的总压力损失一般约为10-20kPa，对水平式或较大型

24、的 系 统，可 达 20一50kPa。进行水力计算时，机械循环室内热水供暖系统多根据入口处的资用循环压力，按最不利循环环路的平均比摩阻来选用该环路各管段的管径。当入口处资用压力较高时，管道流速和系统实际总压力损失可相应提高。第三节第三节 机械循环单管热水供暖系统管路的水力计算方法和例题第42页/共67页在机械循环系统中，循环压力主要是由水泵提供，同时也存在着重力循环作用压力。管道内水冷却产生的重力循环作用压力，占机械循环总循环压力的比例很小，可忽略不计。对机械循环双管系统，水在各层散热器冷却所形成的重力循环作用压力不相等，在进行各立管散热器并联环路的水力计算时，应计算在内，不可忽略。第三节 机

25、械循环单管热水供暖系统管路的水力计算方法和例题第43页/共67页对机械循环单管系统，如建筑物各部分层数相同时，每根立管所产生的重力循环作用压力近似相等，可忽略不计；如建筑物各部分层数不同时，高度和各层热负荷分配比不同的立管之间所产小的重力循环作用压力不相等，在计算各立管之间并联环路的压降不平衡率时，应将其重力循环作用压力的差额计算在内。重力循环作用压力可按设计工况下的最大值的23计算(约相应于采暖平均水温下的作用压力值)。第三节第三节 机械循环单管系统管路水力计算方法和例题机械循环单管系统管路水力计算方法和例题第44页/共67页一、机械循环单管顺流式热水供暖系统管路水力计算例题第45页/共67

26、页计算步骤1在轴测图上，与例题4-1相同，进行管段编号，立管编号并注明各管段的热负荷和管长。2确定最不利环路。本系统为异程式单管系统，一般取最远立管的环路作为最不利环路。一、机械循环单管顺流式热水供暖系统管路水力计算例题第46页/共67页管段号Q(w)G(kg/h)t(m)d(mm)v(m/s)R(Pa/m)7Pr=Rt(Pa)tPd(Pa)Pj=Pd*t(Pa)P=Py+Pj(Pa)备注12345678910111213 立管 V1234567891011127480037400295002230015100700015100223002860037400748002573128710157

27、6751927218851976710151287357315888823.79888834032323225201525323232400.550.360.280.210.260.220.200.250.210.280.360.55116.4161.9539.3223.0946.1948.3158.0846.1923.0939.3261.86118.111746.3495.8314.6184.7369.51007.6522.7989.5184.7844.6495.6349.22.54.51.01.01.09.04523150.5148.7269.7138.5421.6893.2323.791

28、9.6633.2321.6838.5463.7118.72223.1286.738.524.733.2214.6884.733.221.738.5318.674.41969.3782.3359.1206.4402.71311.01407.4402.7206.4353.1841.2423.6包括管段6，6 t=114.7m (Py+Pj)10-14=8633Pa 入口处的剩余循环作用压力，用阀门节流第47页/共67页3计算最不利环路各管段的管径虽然本例题引人口处外网的供回水压差较大，但考虑系统中各环路的压力损失易于平衡，本例题采用推荐的平均比摩阻Rpj大致为60-120Pam来确定最不利环路各管

29、段的管径。4确定立管的管径立管与最末端供回水干管和立管V、即管段6、7为并联环路。根据并联环路节点压力平衡原理，立管的资用压力。第48页/共67页立管 资用压力Pw=(Py+Pj)6、7=2719Pa1372002487.7150.36182.071401.9953.71573.41975.314-1249150.1848.84439.63316.93525.7965.3（Py+Pj）=2041Pa不平衡百分 x=（2719-2941)x100%/8719=-8.2%（在15%以内）第49页/共67页5确定立管、I的管径为避免立管之间环路压力不易平衡的问题，在工程设计中，可采用下面的一些设计方

30、法，来防止或减轻系统的水平失调现象。(1)供、回水干管采用同程式布置；(2)仍采用异程式系统，但采用“不等温降”方法进行水力计算；(3)仍采用异程式系统，采用首先计算最近立管环路的方法。第50页/共67页第51页/共67页机械循环同程式热水供暖系统管路的水力计算方法和例题第52页/共67页第53页/共67页第54页/共67页 1.首先计算通过最远立管的环路。确定出供水干管各个管段、立管和回水总干管的管径及其压力损失。2.用同样方法，计算通过最近立管的环路，从而确定出立管、回水干管各管段的管径及其压力损失。第55页/共67页 3.求并联环路立管和立管的压力损失不平衡率，使其不平衡率在5%以内。4

31、.根据水力计算结果，利用图示方法，表示出系统的总压力损失及各立管的供、回水节点间的资用压力值。第56页/共67页5.确定其它立管的管径。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4-2的方法相同。6.求各立管的不平衡率。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10%以内。通过同程式系统水力计算例题可见，虽然同程式系统的管道金属耗量，多于异程式系统，但它可以通过调整供、回水干管的各管段的压力损失来满足立管间不平衡率的要求。第57页/共67页 地板辐射采暖计算低温热水地面辐射计算一般规定1、按采暖通风与空气调节设计规范(GBJ19)的

32、有关规定,应进行房间采暖热负荷计算,但与常规对流采暖方式热负荷计算有以下区别:1)建筑物地面敷设加热管时，采暖热负荷中不计算地面的热损失。2）采暖热负荷计算宜将室内计算温度降低2C，或取常规对流采暖方式计算采暖热负荷的9095%。2、采用集中热源分户热计量或分户独立热源的住宅，在计算房间热负荷时，应考虑间歇采暖和户间传热等因素。第58页/共67页 地板辐射采暖计算低温热水地面辐射计算一般规定3、房间局部区域采用地板辐射采暖，其他区域不采暖时，地板辐射所需散热量可按全部辐射采暖所需散热量，乘以下表中的计算系数确定。局部区域辐射采暖耗热量的计算系数采暖区面积与房间总面积之比0.800.550.40

33、0.250.20计算系数10.720.540.380.30第59页/共67页 地板辐射采暖计算低温热水地面辐射计算一般规定4、进深大于6m的房间,宜以距外墙6m为界分区,视为不同的单独房间,分别计算采暖热负荷和进行地板辐射采暖设计。5、采用集中热源时的热媒工作压力不应大于0.8Mpa。当工程条件必须突破时，应选择采用适当的管材，并采取相应的系统补强措施。6、无论采用何种供水热源，地板辐射采暖热媒的温度、流量和资用压差等参数，都应与热源系统相匹配，并设置可靠的控制装置。第60页/共67页 地板辐射采暖计算低温热水地面辐射计算一般规定7、辐射采暖地板的散热量，包括地板向房间的有效散热量和向下层（包

34、括地面层向土壤）传热的热损失量。设计计算应考虑下列因素:1)相邻各层房间均采用地板辐射采暖时,除顶层以外的各层,均按房间采暖热负荷,扣除来自上层的热量,确定房间所需有效散热量.2)热媒的供热量,应包括地板向房间的有效散热量和向下层（包括地面层向土壤）传热的热损失量.注:垂直相邻各层房间均采用地板辐射采暖时,除顶层以外的各层,向下层的散热量,可视作与来自上层的得热量相互抵消。8、单位地板面积所需散热量,应根据房间所需散热量和可供敷设加热管道的地板有效面积确定。第61页/共67页 地板辐射采暖计算低温热水地面辐射供暖系统的地面散热量计算1、单位地面面积的散热量q（W/）应按下式计算：q=qf+qd

35、2、单位地面面积辐射传热量：qf=5x1083、单位地面面积对流传热量：qd=(tpj-tn)n式中：tpj地面的表面平均温度（）；AUST室内非加热表面的面积加权平均温度（）；常数，向上传热时，2.17；向下传热时,=0.14；n指数，向上传热时，n1.31；向下传热时,n=1.25；tn室内计算温度（）。第62页/共67页 地板辐射采暖计算4、单位地面面积所需的散热量应按下式计算：qxQF式中:qx单位地面面积所需的散热量（W/）；Q房间所需的地面散热量（W）；F敷设加热管的地面面积（）。5、确定地面散热量时,必须校核地面的表面平均温度,确保其不高于最高限值；否则应改善建筑热工性能或设置其

36、它辅助供暖设备，减少低温热水地面辐射供暖系统负担的热负荷。tpj与单位地面面积所需散热量之间，近似关系为：tpj=tn+9(qx/100)0.909式中：tn室内计算温度（）；qx单位地面的散热量，W/。6、单位地面面积的散热量和向下传热的热损失，均应通过计算确定。注：当加热管采用PE-X管或PB管、外径为20mm、填充层厚度为50mm、绝热层厚度20mm和供回水温差10时，不同加热管间距、平均水温和室内空气温度条件下，单位地面面积散热量及向下传热的热损失。第63页/共67页 地板辐射采暖计算加热管水力计算1、加热管的压力损失P（Pa），可按下式计算：P=Pm+Pj沿程压力损失Pm：Pm=Pa局部压力损失Pj：PjPa式中：管道摩擦系数；d管道内径（m）；管道长度（m）；水的密度（m3）；水的流速（m/s）；局部阻力系数。2、加热管的局部压力损失应通过计算确定。3、每套分、集水器环路（自分水器总进水管阀门起，至集水器总出水管阀门为止）的总压力损失（不包括热量表和恒温阀的局部阻力），不宜超过30kPa。第64页/共67页 地板辐射采暖计算工程实例工程概况：1、本工程为某小区1-1A供暖工程的设计。2、该项目总面积为7156.17平方米，总高度为18.98米。平面图见下一幻灯片第65页/共67页 地板辐射采暖地板辐射采暖平面图第66页/共67页感谢您的观看。第67页/共67页