第四章供暖系统水力计算课件.ppt

第四章 供暖系统水力计算 第一节 热水供暖系统管路水力计算基本原理 一.水力计算的目的： 选择适当的管径，使系统中各管段的水流量符合设计 要求，以保证流进各散热器的水流量符合要求。进而确定 出各管路系统的阻力损失。 二.水力计算的原理： 热水供暖系统中，计算管段的总压力损失，可用下式表示： —— 计算管段的压力损失，Pa； ——计算管段的沿程损失，Pa； —— 计算管段的局部损失，Pa； —— 每米管长的沿程损失，Pa／m ——管段长度，m。 （一）沿程损失 在管路的水力计算中，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都是由许多串联与并联的计算管段组成．每米管长的沿程损失(也称为比摩阻，比压降)。其值可用流体力学中的达西·维斯巴赫公式进行计算 Pa／m （4-1） 式中 ——管段的摩擦阻力系数； ——管道内径，m； ——热媒在管道内的流速，m/s； ——热媒的密度，kg／m3。 1. λ值的确定： 摩擦阻力系数，取决于热媒在管道内的流动状态和管壁的粗糙程度，即 λ＝?(Re，ε) ， ，ε=K／d Re——雷诺数，流动状态的准则数，当Re2320时，流动为层流流 动，当Re＞2320时，流动为紊流流动； ?——热媒的运动粘滞系数，㎡/s； K ——管壁的当量绝对粗糙度； ε——管壁的相对粗糙度；其它同前． 管壁的当量绝对粗糙度K与管子的使用情况(流体对管壁的腐蚀和沉积水垢等)，和管子使用时间等因素有关。对于热水供暖统，推荐采用下列数值： 室内热水供暖系统管道 K=0.2mm 室外热水管网管道 K=0.5mm 摩擦阻力系数λ值是用实验方法确定的。根据实验数据 整理的曲线，按照流体的不同流动状态，可整理出计算λ 值的公式。在热水供暖系统中，推荐如下计算公式： a.层流流动 当Re2320时，流动为层流流动状态，λ值仅取决于Re值。 ? 在自然循环热水供暖系统的个别水流量很小、管径很小的 管段内，可出现层流的流动 b.紊流流动 当Re＞2320时，流动为紊流流动。在该区内，又分为水力 光滑管区、过渡区及粗糙管区（阻力平方区）。 1)水力光滑管区 λ值可用布拉修斯公式计算： ? 2)过渡区 流动状态从水力光滑管区过渡到粗糙管区（阻力平方区） 的一个区域，称为过渡区．该区的摩擦阻力系数值，可用洛巴耶夫公 式计算，即 过渡区的范围，可用下式判断： 式中 ——流动从水力光滑管区转到过渡区的临界速度和相 应的雷诺数值； ——流动从过渡区转到粗糙管区的临界速度和相应的 雷诺数值； 3)粗糙管区(阻力平方区)该区的摩擦阻力系λ值仅取决于管壁的相对粗糙度，用尼古拉兹公式计算 对于管径DN≥40㎜㎜的管子，可用更简单的希弗林松公式： 根据过渡区范围的判别式和推荐使用的当量绝对粗糙度K值，下表列出了水温60℃、90℃时，相应于K＝0.2mm和K=0.5mm时的过渡区临界速度v1和v2值。 从表中可见，设计室内热水供暖系统时，管中流速一般在v1和v2值之间。因此，热水在室内供暖系统管路内的流动状态，几乎都处在过渡区内。 室外热水供热管网(K=0.5mm)，设计都采用较高的流速(通常大于0.5m／s)，因此，水在室外热水管网中的流动状态，大多处于阻力平方区内。 2. 水力计算表： 管道内的流速、流量和管径的关系表达式为： 式中 G——管段中的水流量，kg／h；其它符号同前。 将式（4-2）的流速v代入式(4—1)，整理成更方便的计算 公式： 在给定热媒状态参数及其流动状态的条件下，λ和ρ值均 为已知，则式（4-1）就表示为R＝?(d，G)的函数式。只 要已知R、G、d中任意两个数，就可确定第三个数值。根 据这种关系利用公式（4—3）而编制出室内热水供暖管道 水力计算表。 （二）局部损失 计算公式： （三）阻力损失的计算方法 1. 2.当量局部阻力法（动压头法）： 基本原理是将管段的沿程损失转变为等量的局部损失计算。