第3章  液体输配管网水力特征与水力计算 基本水力特征 任意两个断面之间的能量方程 动力的来源 全压的来源与性质 来源： 来源于风机水泵等流体机械。 来源于压力容器。 来源于上级管网。 性质： 在一个位置上提供，沿整个环路中起作用。 提供动力的位置在共用管段上，则共用该管路的所有环路都获得相同大小的全压动力。 重力的来源 max.book118.com 闭式液体管网水力特征 max.book118.com.1 重力循环液体管网的工作原理与水力特征 起循环作用的是散热器（冷却中心）和锅炉（加热中心）之间的水柱密度差与高差的乘积。如供水温度为95℃，回水70℃，则每米高差可产生的作用压力为156 Pa。重力循环的作用压力不大，环路中若积有空气，会形成气塞，阻碍循环。例如在下降的回水管中，有个充满回水管断面，高仅2cm的气泡，就可产生约192Pa的反循环力。因此要特别重视排气。 为了排气，系统的供水干管必须有0.5～1.0%向膨胀水箱方向上坡度，散热器支管的坡度一般取1%。在重力循环系统中，水的流速较低，空气能逆着水流方向，经过供水干管聚集到系统的最高处，通过膨胀水箱排除。   （1）并联管路的水力特征 环路a-S1-b-热源-a 双管系统的垂直失调 当上下层环路的管道、散热器尺寸一致时，必然出现上层的流量大于下层的情况。在供热系统中，称为垂直失调。 解决办法：在设计时正确计算不同环路的循环动力，采用不同的管道与设备尺寸及调节措施。 并联管路的阻力与流量分配 共用管路是b-热源-a，独用管路a-S1-b和a-S2-b处于并联，它们的阻力分别为： （2）串联管路的水力特征 环路动力： 密度推算 单管系统的垂直失调 在串联环路中，各层散热器循环作用压力是同一个，但进出口水温不相同，越在下层，进水 温度越低。  由于各层散热器的传热系数K随各层散热器平均计算温度差变化，在选择设备时没有正确考虑这一点，也会带来各个散热器的散热量达不到设计要求。引起垂直失调。  （3）水在管路中沿途冷却的影响 上述分析，没有考虑水在管路中沿途冷却的因素。水的温度和密度沿循环环路不断变化，不仅影响各层散热器的进、出口水温，同时也影响到循环动力。由于重力作用形成的循环动力不大，在确定实际循环动力大小时，必须加以考虑。 精确计算：必须明确密度沿程变化的关系式。 在工程中，采用简化处理。首先只考虑水在散热器内冷却，然后根据不同情况，增加一个考虑水在循环管路中冷却的附加作用压力。它的大小与系统供水管路布置状况、楼层高度、所计算的冷却中心与加热中心之间的水平距离等因素有关。其数值可从采暖设计手册查取。  max.book118.com.2 机械循环液体管网的工作原理与水力特征 max.book118.com 闭式液体管网水力计算  液体管网和气体管网在水力计算的主要目的、基本原理和方法上是相同的。只是因为液体的物性参数与气体有显著差别，液体管网的工作参数也与气体管网有一定区别，所以二者水力计算使用的计算公式和技术数据有所不同。  max.book118.com.1 液体管网水力计算的基本公式  （1）摩擦阻力： （2）局部阻力 压力损失平衡 压力损失不平衡率如下  max.book118.com.2 液体管网水力计算的主要任务和方法  任务（1） ：已知管网各管段的流量和循环动力，确定各管段的管径。 方法：压损平均法。预先求出管段的平均比摩阻，作为选择管径的控制参数。 任务（2） ： 已知各管段的流量和管径，确定管网的需要压力。 方法：用于校核计算，当系统流量改变时，看水泵的扬程能否满足要求。 任务（3）：已知各管段的流量，确定各管段的管径和管网的需用压力。 方法：首先用假定流速法计算最不利环路。根据管网的技术经济要求，选用经济流速或经济比摩阻，用公式或图表确定管径，计算各个管段的阻力损失，进而确定管网的需用压力。类似于第二章的假定速度法的题目。 室内采暖管网最大允许的水流速： 民用建筑    1.2m/s 生产厂房的辅助建筑物   2m/s 生产厂房   3m/s。 室外供热管网最大允许的水流速： 3.5m/s 室内供热、空调水管网的经济比摩阻： 60~120Pa/m. 室外供热管网的经济比摩阻： 主干线：30~70pa/m 支线： 300Pa/m 任务（4）：已知管网各管段的管径和该管段的允许压降，确定通过该管段的水流量。 方法：利用公式和图表计算。        在用水流量携带热量（冷量）的工程中，实际上的已知量是散热量（吸热量）。它和换热设备有关。采用此方法是通过调整换热设备来满足已定的热量（冷量）需求。 事实上该方法就是教材公式3-1-21求管段流量的方法或在类似图3-1-5中 水的管路比摩阻计算图 max.book118.com.3 重力循环双管系统管网水力计算  〔例3-2〕 计算准备：绘制管网图、管段编号、计算各个管段的设计流量。  （1）选最不利环路：通过立管Ⅰ的最底层散热器Ⅰ1（1500W）的环路。这个环路从散热器Ⅰ1顺序地经过管段①、②、③、④、⑤、⑥，进入锅炉，再经管段⑦、⑧、⑨、⑩、⑾、⑿、⒀、⒁进入散热器Ⅰ1。 （2）计算最不利环路循环动力：   （3）确定最不利环路各管段的管径 1）计算平均比摩阻。 （4）统计该管段的局部阻力系数，计算局部阻力。 （5）求各管段的压力损失 ＝沿程阻力损失＋局部阻力损失。 （6）计算最不利环路的总阻力。 （8）其他环路计算 确定通过立管Ⅰ第二层散热器环路中各管段管径。  用同样的方法，根据管段15和16的流量G及平均比摩阻，确定管径d，Rm并计算摩擦阻力、局部阻力。管段15和16的总阻力为524Pa。 核算资用动力与计算阻力的不平衡率。  （8）其他环路计算 确定通过立管Ⅰ第三层散热器环路中各管段直径 ①计算通过立管Ⅰ第三层散热器环路的作用压力   （8）其他环路计算 确定通过立管Ⅱ各层环路管段直径  说 明 有的环路中，管段已选用了最小管径，仍不能实现允许的不平衡率，可通过调节装置在运行时进行调节。  离热源较远的立管、各层支管及共用管段选用较大的管径，便于离热源较近立管各个环路实现平衡。 max.book118.com.4 机械循环液体管网的水力计算方法  （1）室内热水采暖管网 与上级管网采用直接连接的管网        循环动力由上级管网提供。室内管网的资用压力往往比较大，特别是距离循环动力比较近的建筑物。此时，按资用压力计算得出的最不利环路的平均比摩阻较大，按此选用管径，造成管内流速高、噪音大，且其他环路难于平衡。故一般按控制比摩阻60～120Pa/m进行计算，剩余压力靠入口减压装置消耗。 与上级管网采用间接连接的室内管网        水力计算的目的是确定管网的需用压力和各管段管径。仍按控制比摩阻进行计算。 关于重力循环动力        水在管道内冷却的附加作用压力可不考虑。对双管系统，要考虑水在散热器冷却的重力循环动力；单管系统，若各立管楼层数相同，可不考虑，若不同，要考虑。  （2）空调冷冻水管网 一般是建筑物自成系统（现在也有区域供冷，如北京的中关村）。水力计算目的是确定管网的需用压力。按照推荐流速和控制比摩阻选择最不利环路的管径，再对其他环路进行压损平衡。 供回水温差小，不考虑重力作用形成的循环动力。 （3）关于同程式系统管网 当管网较大时，常采用同程式管网。 按控制比摩阻，先计算最远立

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