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1、第四章室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的水力計(jì)算第一節(jié)熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算的基本原理一、目的確定各管段的管徑管段：流量、管徑都不變的一段管子節(jié)點(diǎn)：進(jìn)出口流量之和為0的分支點(diǎn)二、熱水供暖系統(tǒng)管路水力計(jì)算的基本公式沿程損失：當(dāng)流體沿管道流動(dòng)時(shí)，由于流體分子間及其與管壁間的摩擦，損失的能量。局部損失：當(dāng)流體流過(guò)管道的一些附件(如閥門(mén)、彎頭、三通、散熱器等)時(shí)，由于流動(dòng)方向或速度的改變，產(chǎn)生局部旋渦和撞擊，也要損失能量ΔP＝ΔPy+ΔPj＝Rl+ΔpjΔP——計(jì)算管段的壓力損失ΔPy——計(jì)算管段的沿程損失ΔPj——計(jì)算管段的局部損失R——每米管長(zhǎng)的沿程損失l——管段長(zhǎng)度每米
2、管長(zhǎng)的沿程損失(比摩阻)，可用流體力學(xué)的達(dá)西．維斯巴赫公式進(jìn)行計(jì)算比摩阻注：熱水供暖系統(tǒng)中很少遇到層流狀態(tài)，僅在自然循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的個(gè)別水流量極小、管徑很小的管段內(nèi)，才會(huì)遇到層流的流動(dòng)狀態(tài)。Re＜2320時(shí)，可按下式計(jì)算:層流流動(dòng)當(dāng)Re＞2320時(shí)，流動(dòng)呈紊流狀態(tài)。在整個(gè)紊流區(qū)中，還可以分為三個(gè)區(qū)域：1、水力光滑管區(qū)摩擦阻力系數(shù)值可用布拉修斯公式計(jì)算，即紊流流動(dòng)2、過(guò)渡區(qū)流動(dòng)狀態(tài)從水力光滑管區(qū)過(guò)渡到粗糙區(qū)(阻力平方區(qū))的一個(gè)區(qū)域稱(chēng)為過(guò)渡區(qū)。過(guò)渡區(qū)的摩擦阻力系數(shù)值，可用洛巴耶夫公式來(lái)計(jì)算，即3.粗糙區(qū)在此區(qū)域內(nèi)，摩擦阻力系數(shù)值僅取決于管壁的相對(duì)粗糙度。粗
3、糙管區(qū)的摩擦阻力系數(shù)值，可用尼古拉茲公式計(jì)算對(duì)于管徑等于或大于40mm的管子，用希弗林松推薦的、更為簡(jiǎn)單的計(jì)算公式也可得出很接近的數(shù)值：室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的水流量G，通常以kg／h表示。熱媒流速與流量的關(guān)系式管段的局部損失，可按下式計(jì)算：三、當(dāng)量局部阻力法和當(dāng)量長(zhǎng)度法當(dāng)量局部阻力法的基本原理是將管段的沿程損失轉(zhuǎn)變?yōu)榫植繐p失來(lái)計(jì)算當(dāng)量長(zhǎng)度法當(dāng)量長(zhǎng)度法的基本原理是將管段的局部損失折合為管段的沿程損失來(lái)計(jì)算。四、水力計(jì)算的主要任務(wù)△p=f(G,d)1、已知各管段的流量和系統(tǒng)的循環(huán)作用壓力，確定各管段的管徑2、已知流量和管徑，確定系統(tǒng)所必須的循環(huán)作用壓力3、已知管
4、徑和作用壓力，確定各管段的流量五、一些說(shuō)明1、最不利環(huán)路：允許比摩阻最小的環(huán)路2、流速的限制：民用建筑小于1.2m/s;生產(chǎn)廠房小于3m/s3、局部損失的計(jì)算位置：應(yīng)列在流量較小的管段上。第二節(jié)計(jì)算方法和計(jì)算例題一、重力循環(huán)雙管系統(tǒng)管路水力計(jì)算方法和例題[例題4-1]確定重力循環(huán)雙管熱水供暖系統(tǒng)管路的管徑(見(jiàn)圖4—1)。熱媒參數(shù)：供水溫度=95℃，回水溫度＝70℃。鍋爐中心距底層散熱器中心距離為3m，層高為3m。每組散熱器的供水支管上有一截止閥。1．選擇最不利環(huán)路重力循環(huán)異程式雙管系統(tǒng)的最不利循環(huán)環(huán)路是通過(guò)最遠(yuǎn)立管底層散熱器的循環(huán)環(huán)路，計(jì)算應(yīng)由此開(kāi)始。2
5、．計(jì)算通過(guò)最不利環(huán)路散熱器的作用壓力計(jì)算步驟：3．確定最不利環(huán)路各管段的管徑d（1）、求單位長(zhǎng)度平均比摩阻(2)求各管段的流量（3）根據(jù)平均比摩阻、流量查管徑4．確定沿程損失5．確定局部阻力損失6．求各管段的壓力損失7．求環(huán)路總壓力損失8．計(jì)算富裕壓力值?？紤]到施工的具體情況，可能增加一些在設(shè)計(jì)中未計(jì)入的壓力損失，因此要求留有10％的富裕度9．確定通過(guò)立管Ⅰ第二層散熱器環(huán)路中各管段的管徑。計(jì)算步驟：10．確定通過(guò)立管I第三層散熱器環(huán)路上各管段的管徑11．確定通過(guò)立管Ⅱ各層環(huán)路各管段的管徑通過(guò)計(jì)算結(jié)果可知，第三層管段雖然采用了最小管徑，但它的壓降不平衡率仍
6、大于15％，這說(shuō)明對(duì)于三層以上建筑物，如采用上供下回式的雙管系統(tǒng)，垂直失調(diào)狀況難以避免。二、機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)管路的水力計(jì)算方法和例題[例題4—2]確定圖4—2機(jī)械循環(huán)垂直單管順流式熱水供暖系統(tǒng)管路的管徑。熱媒參數(shù)：供水溫度＝95℃，回水溫度＝70℃。系統(tǒng)與外網(wǎng)連接。在引入口處外網(wǎng)的供回水壓差為30Kpa。圖4—2表示出系統(tǒng)兩個(gè)支路中的一個(gè)支路。散熱器內(nèi)的數(shù)字表示散熱器的熱負(fù)荷。樓層高為3m。1．在軸測(cè)圖上，進(jìn)行管段編號(hào)、立管編號(hào)并注明各管段的熱負(fù)荷和管長(zhǎng)。2．確定最不利環(huán)路和最不利環(huán)路的平均比摩阻如果系統(tǒng)入口處作用壓力較高，必然要求環(huán)路的總壓力損失也
7、較高，這會(huì)使系統(tǒng)的比摩阻、流速相應(yīng)提高。對(duì)于異程式系統(tǒng)，如果最不利環(huán)路各管段比摩阻定的過(guò)大，其他并聯(lián)環(huán)路的阻力損失將難以平衡。而且設(shè)計(jì)中還需考慮管路和散熱器的承壓能力問(wèn)題。3．計(jì)算最不利環(huán)路各管段的管徑4．確定立管Ⅳ的管徑5．確定立管Ⅲ的管徑6．確定立管Ⅱ的管徑7．確定立管I的管徑計(jì)算步驟：分析機(jī)械循環(huán)異程式熱水供暖系統(tǒng)的水力計(jì)算結(jié)果，可以看出：（1）、自然循環(huán)系統(tǒng)和機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)雖然系統(tǒng)熱負(fù)荷、立管數(shù)、熱媒參數(shù)、供熱半徑都相同但由于機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)比摩阻、循環(huán)作用壓力比自然循環(huán)系統(tǒng)大很多，所以機(jī)械循環(huán)系統(tǒng)的管徑比自然循環(huán)系統(tǒng)小很多。（2）、有時(shí)機(jī)械循環(huán)異程式
8、系統(tǒng)的最近立管已選擇了最小管徑15mm，可仍無(wú)法與最不利環(huán)路平衡，仍有過(guò)多的剩余
