1、第一篇供 暖 工 程河北工業(yè)大學(xué)能源環(huán)境與工程學(xué)院建筑環(huán)境與設(shè)備工程系明確設(shè)計對象，由建筑和結(jié)構(gòu)提供相關(guān)的設(shè)計圖紙及甲方要求確立地點，查找相關(guān)氣象參數(shù)，熟悉圖紙，進(jìn)行負(fù)荷計算確立系統(tǒng)形式，設(shè)計系統(tǒng)進(jìn)行散熱器計算確定各個房間散熱器片數(shù)進(jìn)行水力計算，確定管徑，確定壓頭值選擇相關(guān)設(shè)備：水箱，集氣罐，閥門，水泵等，完成設(shè)計第四章 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+Z Pa (4-1)式中 PY計算管段的沿程阻力損失， Pa PJ、Z 計算

2、管段的局部損失，Pa R 每米管長的沿程損失，Pam L 管段長度，m。（一）沿程阻力損失比摩阻R Pa/m (4-2)式中 d 管子內(nèi)徑m； 熱媒在管道內(nèi)的流速，ms； 熱媒的密度，kgm3； 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，其表達(dá)式為： =(Re,) Re=d/ =K/d式中Re雷諾數(shù)(Re2320，流動為紊流) 熱媒的運(yùn)動粘滯系數(shù)m2/s； K管壁的當(dāng)量絕對粗糙度，m；管壁的相對粗糙度。.層流區(qū)（ Re 2320 ） Re 對于在熱水采暖系統(tǒng)中，很少遇到層流問題，僅僅在重力循環(huán)系統(tǒng)中個別的一些流量很小，管徑很細(xì)的管段中才有可能遇到層流的流動狀態(tài)

3、。 對于紊流區(qū)，整個系統(tǒng)區(qū)可以分為3個區(qū)域。（）水力光滑管區(qū)（布拉修斯公式） Re 2320 ）()紊流過度區(qū)（洛巴耶夫公式）在Re=11d/K Re=445d/K的范圍我們可以認(rèn)為是過度區(qū)，其計算可以應(yīng)用洛巴耶夫公式 （）紊流粗糙區(qū)（阻力平方區(qū)）尼古拉茲公式 Re445d/D當(dāng)管徑d40mm時，采用希弗林松推薦的公式=0.11(K/d)0.25（）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 阿里特舒里公式是布拉修斯公式和希弗林公式的綜合 當(dāng)量絕對粗糙度K對于室內(nèi)的熱水供暖系統(tǒng)K=0.2mm=0.0002m對于室外熱水系統(tǒng)K=0.5mm=0.0005m對于

4、流態(tài)的確定，工程人員可以直接根據(jù)已經(jīng)計算出來的表格來確定，而不需要自己計算室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的設(shè)計供回水溫度多用9570，整個采暖季的平均水溫如按t60考慮，從表4-1可見，當(dāng)K02mm時，過渡區(qū)的臨界速度為0.026m/s1.066m/s。在設(shè)計熱水供暖系統(tǒng)時，管段沖的流速通常都不會超過1.066m/s值，也不大可能低于0.026m/s。因此，熱水在室內(nèi)供暖系統(tǒng)管路岡的流動狀態(tài)，幾乎都處在過渡區(qū)內(nèi)。室外熱水同路(K0.5mm)，設(shè)計那采用較高的流速(流速常大于0.5m/s)，因此，水在熱水網(wǎng)路中的流動狀態(tài)，大多處于阻力平力區(qū)內(nèi)、.實用計算公式 把代入公式（），得出 Pa/m（）公式（4-3）反

5、映了比摩阻、管徑d、流量三者之間的關(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：a（）式中 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42。表中所給定的數(shù)值，都是用實驗方法確定的。附錄43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.一般方法 P= PY+PJ=RL+Z 其中值選擇計算有如下兩種方法：(1)預(yù)定壓頭法最不利環(huán)路平均比摩阻計算公式 a （）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

6、速法推薦常用流速（對應(yīng)比摩阻值為a/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。P=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（）可以得出從而有：（）如已知管段的水流量G(kgh)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（）把代入前式得出：P令則有P 式中為折算的局部阻力系數(shù)，于是P 令，則有 P a(4-7)式中 S-管段的阻力特性數(shù)(簡稱阻力數(shù)) /d、 值見附錄見附錄（）（） 3.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。P=RL+Z 其中的

7、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為校核計算第2種情況的水力計算，常用于校核計算，根據(jù)最不利循環(huán)環(huán)路各管段改變后的

8、流量和已知各管段的管徑，利用水力計算圖表，確定該循環(huán)壞環(huán)路各管段的壓力損失以及系統(tǒng)必需的循環(huán)作用壓力，以檢查循環(huán)水泵揚(yáng)程是否滿足要求。進(jìn)行第3種情況的水力計算，就是根據(jù)管段的管徑d和該管段的允許壓降，來確定通過該管段(例如通過系統(tǒng)的某一立管)的流量。對已有的熱水供暖系統(tǒng)，在管段已知作用壓頭下，校該各管段通過的水流量的能力；以及熱水供暖系統(tǒng)采用所謂“不等溫降” 水力計算方法，就是按此方法進(jìn)行計算的。這個問題將在本章第五節(jié)“不等溫降”計算方法和例題中詳細(xì)闡述。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

9、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3-3）；機(jī)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

10、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。第二節(jié) 重力循環(huán)雙管系統(tǒng)管路水力計算方法和例題【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（見圖4-7）。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。第三節(jié) 機(jī)械循環(huán)單管熱水供暖系統(tǒng)管路的水力計算方法和例題【例題42】確定圖42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、回水溫度為95/70。系統(tǒng)與外網(wǎng)連接。在引入口處外網(wǎng)的供回水壓差為30kP

11、a。圖42表示出系統(tǒng)兩個支路中的一個支路。散熱器內(nèi)的數(shù)表示散熱器的熱負(fù)荷。解:(1)確定最不利環(huán)路為最遠(yuǎn)立管環(huán)路，包括管段-。 (2)確定最不利環(huán)路比摩阻，由于入口作用壓力過大 （30000Pa）因此不采用預(yù)定壓頭法，而采用推薦的平均 比摩阻60-120Pa/m。 （3）確定最不利環(huán)路管徑 各管段流量G=0.86Q/（tg-th）,依據(jù)各管段流量G、比摩阻RP查附表4-1，詳細(xì)的計算結(jié)果見水力計算表主干線總阻力損失為8638Pa 。 （4）計算分支環(huán)路的管徑立管管段，資用壓力為（RL+Z）6-7=1312+1408=2720平均比摩阻 查附表4-1選取管徑15-15，總阻力損失2941。不平衡

12、率為：（2720-2941）/2720=-8.2%。在允許的15%之內(nèi)。計算立管管段，其與管段-并聯(lián)。資用壓力為: （RL+Z）5-8=2720+2403=3526。選擇管徑15-15，總阻力損失2941。不平衡率為（3526-2941）/3526=16.5%15%。用閥門節(jié)流。計算立管管段，其與管段-并聯(lián)。資用壓力為: （RL+Z）5-8=3526+2207=3941。選擇管徑15-15，總阻力損失2940。不平衡率為（3940-2941）/3940=25.3%15%。用閥門節(jié)流。 計算立管管段，其與管段-并聯(lián)。資用壓力為: （RL+Z）5-8=3940+2354=4648。選擇管徑15-1

13、5，總阻力損失3517。不平衡率為（4648-3517）/4648=24.3%15%。用閥門節(jié)流。4.3 散熱器的進(jìn)流系數(shù)一、定義:進(jìn)入散熱器的水流量與連接散熱器立管水流量之比稱為該散熱器的進(jìn)流系數(shù)二、影響因素 1.兩側(cè)散熱器熱負(fù)荷不相等-出口水溫度不相等-重力循環(huán)作用壓力不相等，從而引起兩側(cè)流量不相等。2.兩側(cè)管道及附件阻力不相等-在相同的作用壓力下，由于阻力不相等，其流量分配必然不相等。對于機(jī)械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)，其作用壓力遠(yuǎn)大于自然循環(huán)系統(tǒng)的作用壓力，因此由兩側(cè)熱負(fù)荷不相等造成的重力循環(huán)作用壓力不相等的因素可以忽略。 因此，可以認(rèn)為：影響散熱器進(jìn)流系數(shù)的主要因素就是連接散熱器的管道及其附件

14、的阻力大小。三、進(jìn)流系數(shù)公式 由并聯(lián)環(huán)路節(jié)點壓力平衡有P1 = P2 即（R1L1+Z1）=（R2L2+Z2）整理后 R1（ L1+Ld1）=R2（ L2+Ld2）當(dāng)兩側(cè)管徑相等、流動狀態(tài)相同時，d1=d2; 1=2。此時比摩阻R與流量G的平方成正比，上式可改寫為：開方后： 令：進(jìn)流系數(shù) 則 （4-9） 當(dāng) 1.4時，近似認(rèn)為進(jìn)流系數(shù) =0.5 第四節(jié) 機(jī)械循環(huán)同程式熱水供暖系統(tǒng)管路的水力計算方法和例題【例題4-3】將例題42的異程式系統(tǒng)改為同程式系統(tǒng)。已知條件與例題4-2相同。管路系統(tǒng)圖見下圖第五節(jié) 不等溫降的水力計算原理和方法不等溫降的水力計算：在單管系統(tǒng)中各立管的溫降各不相等的前提下進(jìn)行

15、水力計算。它以并聯(lián)環(huán)路節(jié)點壓力平衡的基本原理進(jìn)行水力計算。在熱水供暖系統(tǒng)的并聯(lián)環(huán)路上，當(dāng)其中一個并聯(lián)支路節(jié)點壓力損失確定以后，對于另一個并聯(lián)支路預(yù)先給定管徑，從而確定通過該立管的流量以及該立管的實際溫降優(yōu)點：對各立管間的流量分配完全遵循并聯(lián)環(huán)路節(jié)點壓力平衡的水力學(xué)規(guī)律，能使設(shè)計工況與實際工況基本一致。在設(shè)計時就解決了水平失調(diào)的問題缺點：工作量比較大應(yīng)用：計算機(jī)軟件常常選用這種方法。一.熱水管路的阻力數(shù)P a(4-19)式中 S-管段的阻力特性數(shù)(簡稱阻力數(shù))其物理意義：表示當(dāng)管段通過1kg/h水流量時的壓力損失值。對于一個熱水系統(tǒng)的阻力數(shù)稱為熱水管路的總阻力數(shù)。對于一個系統(tǒng)中會有管路的串聯(lián)和并

16、聯(lián)現(xiàn)象，向?qū)?yīng)的S的計算方法也有不同。二.不等溫降水力計算方法和步驟1.給出最遠(yuǎn)立管的溫降（一般是最不利環(huán)路上的立管），一般按照設(shè)計溫降增加25。求出最遠(yuǎn)立管的計算流量Gj。根據(jù)該立管流量，選用R和v，確定最遠(yuǎn)立管的管徑和環(huán)路末端供回水干管的管徑及相應(yīng)得壓力損失值。2.確定環(huán)路最末端的第二根立管的管徑。該立管的與上述計算管段為并聯(lián)立管。根據(jù)已知節(jié)點的壓力損失給定該立管的管徑，從而確定通過環(huán)路的最末端的第二根立管的計算流量及其計算溫降。3.按照上面的方法，有遠(yuǎn)到近，依次確定出該環(huán)路上供回水干管個管段的管徑及其相應(yīng)的壓力損失以及各立管的管徑、計算流量、計算溫降。4.系統(tǒng)中有多個分支循環(huán)環(huán)路時，按照

17、上述方法計算各分支循環(huán)環(huán)路。計算得出的各循環(huán)環(huán)路在節(jié)點壓力平衡狀況下的流量總和，一般都不會等于設(shè)計要求的總流量，最后需要根據(jù)并聯(lián)環(huán)路流量分配和壓降變化的規(guī)律，對初步設(shè)計出的各循環(huán)環(huán)路的流量、溫降和壓降進(jìn)行調(diào)整。整個水力計算才告結(jié)束。最后確定各立管散熱器所需面積?！纠}42】確定圖42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、回水溫度為95/70。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42表示出系統(tǒng)兩個支路中的一個支路。散熱器內(nèi)的數(shù)表示散熱器的熱負(fù)荷。第四節(jié) 分戶采暖熱水供暖系統(tǒng)管路的水力計算原則與方法建筑非生產(chǎn)性民用建筑住宅建筑公共建筑生產(chǎn)性工業(yè)建筑農(nóng)業(yè)建

18、筑一、分戶采暖系統(tǒng)水力工況特點1、室內(nèi)有人，散熱器正常，室溫18；室內(nèi)無人，按值班溫度2、不同環(huán)路不同室溫要求，甚至同一環(huán)路不同房間室溫要求3、用戶環(huán)路還有被調(diào)節(jié)與關(guān)閉的可能若戶內(nèi)阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于供回水干管阻力，則系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性越好，即某用戶所做的任何調(diào)節(jié)對于其他用戶影響越小。分戶采暖系統(tǒng)的戶內(nèi)水平管的平均比摩阻應(yīng)取得可能大一些：一般取100-120Pa，亦可以通過閥門等局部阻力的方法來實現(xiàn)。供水立管的平均比摩阻取小一些，盡可能的抵消重力循環(huán)自然附加壓頭的影響，一般取40-60Pa。二、戶內(nèi)水平采暖系統(tǒng)的水力計算原則與方法水平跨越管式的進(jìn)流系數(shù)例題4-5三、單元立管與水平干管采暖系統(tǒng)的水力計算應(yīng)考慮的原則與方法（一）單元立管的水力計算必須要考慮重力循環(huán)自然附加壓頭的影響1、重力循環(huán)自然附加壓頭產(chǎn)生的原因成因；大?。?56Pa/m；方向：向上。2、重力循環(huán)自然壓力在分戶采暖系統(tǒng)中不可忽略3、運(yùn)行中減小重力循環(huán)自然壓力影響的方法（二）水平干管的水力計算的方法（三）分戶采暖的最大允許不平衡率的控制例題4-6：Your Topic Goes HereYour subtopic goes her