哈工大-供熱工程-第4章__熱水供暖系統(tǒng)水力計算

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1、第四章室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)水力計算目的選擇合適的管徑d,通過阻力計算,使進(jìn)入各立管、散熱器的水流量符合設(shè)計要求4-1熱水供暖系統(tǒng)管道水力計算基本原理一、水力計算基本公式流體流動阻力△P=△PY+△PJ=RL+ZPa(4-1)式中△PY–計算管段的沿程阻力損失,Pa△PJ、Z–計算管段的局部損失,PaR–每米管長的沿程損失,Pa/mL–管段長度,m。(一)沿程阻力損失比摩阻RPa/m(4-2)式中d–管子內(nèi)徑m;υ–熱媒在管道內(nèi)的流速,m/s;ρ–熱媒的密度,kg/m3;λ–管段的摩擦阻力系數(shù)。摩擦阻力系數(shù)值取決于管內(nèi)熱媒的流動狀態(tài)和管壁的粗糙程度,其表

2、達(dá)式為:λ=?(Re,ε)Re=υd/γε=K/d式中Re–雷諾數(shù)(Re<2320,流動為層流;Re>2320,流動為紊流)γ–熱媒的運動粘滯系數(shù)m2/s;K–管壁的當(dāng)量絕對粗糙度,m;ε–管壁的相對粗糙度。1.層流區(qū)(Re<2320)λ=64/Re2.紊流區(qū)(Re<2320)(1)紊流光滑區(qū)(布拉修斯公式)(2)紊流過度區(qū)(洛巴耶夫公式)(3)紊流粗糙區(qū)(阻力平方區(qū))尼古拉茲公式當(dāng)管徑d≥40mm時,采用希弗林松推薦的公式λ=0.11(K/d)0.25(4)流態(tài)判別臨界流速m/s臨界雷諾數(shù)(5)紊流區(qū)統(tǒng)一公式柯列勃洛克公式阿里特舒里公式3.實用計

3、算公式把代入公式(4-2),得出Pa/m(4-3)公式(4-3)反映了比摩阻R、管徑d、流量G三者之間的關(guān)系。只要已知其中的兩個,便可求出第三個參數(shù)。利用公式(4-3)制成的熱水管道水力計算表詳見附表4-1局部阻力損失公式:Pa  ?。ǎ矗矗┦街楔C局部阻力系數(shù)之和水流過熱水供暖系統(tǒng)管路的附件(如三通、彎頭、閥門等)的局部阻力系數(shù)值,可查附錄4-2。表中所給定的數(shù)值,都是用實驗方法確定的。附錄4-3給出熱水供暖系統(tǒng)局部阻力系數(shù)  =1時的局部損失△P值。(二)局部阻力損失二、水力計算方法1.一般方法△P=△PY+△PJ=RL+Z其中R值選擇計算有如

4、下兩種方法:(1)預(yù)定壓頭法最不利環(huán)路平均比摩阻RP計算公式Pa(4-5)式中△P-預(yù)定的作用壓頭-沿程阻力占總阻力百分比-最不利環(huán)路總長,m(2)推薦流速法推薦常用流速(對應(yīng)比摩阻值為60-120Pa/m)2.當(dāng)量阻力法(動壓頭法)當(dāng)量局部阻力法當(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失來計算?!鱌=RL+Z其中的沿程損失RL寫成局部阻力損失形式有:RL=,而依據(jù)公式(4-2)       可以得出   ?。蹋健      亩校海ǎ矗叮┤缫阎芏蔚乃髁縂(kg/h)時,則根據(jù)有關(guān)公式管段的總壓力損失△P可改寫為△P=RL+Z

5、=( ?。 。┌选       〈肭笆降贸觯骸鱌令   ?。剑羷t有△P=A式中為折算的局部阻力系數(shù),于是△P=A ?。牵擦睿樱剑痢 ?,則有△P=SG2Pa(4-7)式中S-管段的阻力特性數(shù)(簡稱阻力數(shù))λ/d、A值見附錄4-4見附錄(4-6)?。ǎ矗罚?.當(dāng)量長度法當(dāng)量長度法的基本原理是將管段的局部阻力損失折合為管段的沿程損失來計算?!鱌=RL+Z其中的沿程損失Z寫成局部阻力損失形式有:Z=RLd而局部阻力依據(jù)公式(4-2)從而可得出Ld,整理后得到局部阻力當(dāng)量長度Ld:m(4-8)于是△P=RL+RLd=R(L+Ld)=RLZhLzh稱為折

6、算長度m。二、水力計算任務(wù)1.已知系統(tǒng)各管段的流量G和系統(tǒng)的循環(huán)作用壓力(壓頭)△P,確定各管段的管徑d;2.已知系統(tǒng)各管段的流量G和各管段的管徑d,確定系統(tǒng)所必需的循環(huán)作用壓力(壓頭)△P;3.按已知系統(tǒng)各管段的管徑G和該管段的允許壓降△P,確定通過該管段的水流量G。其中任務(wù)1、2為設(shè)計計算,任務(wù)3為校核計算四、水力計算步驟首先畫出管路系統(tǒng)圖,并在圖上劃分管段(流量和管徑都相等的),標(biāo)注管段號、熱負(fù)荷Q、流量G和管段長L1.確定最不利環(huán)路。指允許比摩阻最小的環(huán)路,一般為最遠(yuǎn)立管環(huán)路。2.確定最不利環(huán)路作用壓力。自然循環(huán)系統(tǒng)按有關(guān)公式計算得出(式3

7、-3);機械循環(huán)系統(tǒng)一般取10000Pa。3.計算最不利環(huán)路平均比摩阻,采用預(yù)定壓頭法(式4-5)或推薦比摩阻60-120Pa/m。4.利用附表4-1,已知G、RP查表選擇合適的管徑d,并得出相應(yīng)d條件下的比摩阻R、流速u5.根據(jù)管道布置,利用附表4-2查出管徑d對應(yīng)下的局部阻力損失系數(shù)。6.根據(jù)上述數(shù)據(jù)和有關(guān)公式計算管段的阻力損失沿程損失RL、局部損失Z,總損失RL+Z7.計算最不利環(huán)路各管段總阻力損失∑(RL+Z)8.按照并聯(lián)環(huán)路阻力損失相等的原則計算分支環(huán)路各管段。各并聯(lián)環(huán)路(不包括共同管段)阻力不平衡率為15%。各支路在平衡計算時,應(yīng)注意管

8、內(nèi)流速的限制:民用建筑1.2m/s;生產(chǎn)廠房輔助建筑2m/s;生產(chǎn)廠房3m/s。4-2機械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)水力計算例題【例

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