室内热水供暖系统的水力计算.ppt

室内热水供暖系统的水力计算 第一节 热水供暖系统管路水力计算的基本原理 一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式 供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式表示： 计算管段 在管路的水力计算中，通常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。 比摩阻 每米管长的沿程损失 达西．维斯巴赫公式 式中 λ——管段的摩擦阻力系数； d——管子内径，m； v——热媒在管道内的流速，m／s； ρ——热媒的密度；kg／ms。 摩擦阻力系数λ 取决于管内热媒的流动状态和管壁的粗糙程度， 式中 Re——雷诺数。判别流体流动状态的准则数 Re＜2320时，流动为层流流动 Re＞2320时，流动为紊流流动 v ——热媒在管内的流速，m／s d ——管子内径，m； γ——热媒的运动粘滞系数，m’／s： K ——管壁的当量绝对粗糙度，m： ε ——管壁的相对粗糙度。 摩擦阻力系数λ公式 用实验方法确定。 根据实验数据整理的曲线，按照流体的不同流动状态，可整理出一些计算摩擦阻力系数λ值公式。 在热水供暖系统中推荐使用的λ计算公式如下 (一)层流流动 Re＜2320 流动呈层流状态。在此区域内，摩擦阻力系数入值仅取决于雷诺数Re值 在热水供暖系统中很少遇到层流状态，仅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，才会遇到层流流动状态。 (二)紊流流动 Re2320 流动呈紊流状态。 在整个紊流区中，分为三个区域 1.水力光滑管区 2．过渡区 3．粗糙管区(阻力平方区) 1).水力光滑管区 4000Re 100000 布拉修斯公式计算 2)．过渡区 定义 流动状态从水力光滑管区过渡到粗糙区(阻力平方区)的一个区域称为过渡区。 计算公式 洛巴耶夫公式 过渡区的范围确定： 式中 v1、Re1——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； v2、Re2——流动从过渡区转到粗糙区的临界速度和相应的雷诺数值。 3)．粗糙管区(阻力平方区) 摩擦阻力系数λ值仅取决于管壁的相对粗糙度。 尼古拉兹公式 对于管径等于或大于40mm的管子，可用希弗林松的计算公式 4).整个紊流区的统一计算公式 柯列勃洛克公式 阿里特苏里公式 3.当量绝对组糙度K 影响因数 管子的使用状况(流体对管壁腐蚀和沉积水垢等状况) 管子的使用时间等因素有关。 热水供暖系统，推荐采用下面的数值： 对室内热水供暖系统管路 K=0.2mm 对室外热水网路 K=0.5mm 4.热水供暖系统紊流流动判定 判定根据 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 60℃、90℃时相应K=0.2mm和K=0.5mm条件下的过渡区临界速度v1和v2值见表4-1 室内热水供暖系统 设计供回水温度多用95℃／70℃，整个采暖季的平均水温按60℃考虑 K=0.2mm时，过渡区的临界速度为 v1=0.026m/s，v2=1.066m/s 在设计热水供暖系统时，管段中的流速通常都不会超过v2值，也不大可能低于v1值。 在室内供暖系统管路内的流动状态 处于过渡区内 室外热水网路（K=0.5mm） 设计都采用较高的流速(流速常大于0．5mss) 水在热水网路中的流动状态，大多处于阻力平方区内。 5.管路热媒流速与流量的关系式 式中 G —管段的水流量，kg／h。 单位每米管长的沿程损失 将流速v代入式(4-2)，可得出更方便的计算公式 R=f(d,G) 附录4-1给出室内热水供暖系统的管路水力计算表。 管段的局部损失 式中 ——管段中总的局部阻力系数。 水流过热水供暖系统管路的附件(如三通、弯头、阀门等)的局部阻力系数值，可查附录4—2。 附录4—3给出热水供暖系统局部阻力系数 时的局部损失值。 二、当量局部阻力法和当量长度法 简化计算， 当量局部阻力法 当量局部阻力法的基本原理是将管段的沿程损失转变为局部损失来计算。 当量长度法 当量长度法的基本原理是将管段的局部阻力损失转变为沿程损失来计算。 1.当量局部阻力法(动压头法) 设管段的沿程损失相当于某一局部损失 △ Pj 式中 ζd——当量局部阻力系数。 管段的总压力损失 已知管段的水流量G( kg/h)时，则根据式(4-13)的流量和流速的关系式，管段的总压力损失 △ P可改写为： 式中 ζzh——管段的折算局部阻力系数。 附录4-4列出了各种不同管径的A值和λ/d值(水的平均温度t=60℃)。 附录4-5给出了当ζzh=1时，不同d不同G对应的△ P 值。 附录4-6和附录4-7 整根立管的ζzh值 2.当量长度法 当量长度法的基本原理是将