第3章液体输配管网水力特征与水力计算 3.1液体管网水力特征与水力计算 特点: 水的密度远远大于气体，能量 方程中的位压 转化为

3.1.1闭式液体管网水力特征 3.1.1.1重力循环液体管网的工作原理和作用压力 *一、工作原理（如图） *二、作用压力 注意: 作用力不大，重视排气

3.1.1.2重力循环液体管网的水力特征 一、重力循环热水供暖双管系统的的水力特征 如图所示：该双管系统中两个冷却中心分别产生的作用压力为：

结论： 在双管系统中，由于各层散热器与锅炉的高差不同，形成上层作用压力大，下层压力小的现象。使流量分配不均，必然要出现上热下冷的现象。 在同一竖向的各层房间出现上、下层冷热不匀的现象，使室温不符合设计要求的温度，而通常称作系统垂直失调。 垂直失调是由于通过各层的循环作用压力不同而出现的；层数越多，上下层的作用压力差值越大，垂直失调就会越严重。

二、重力循环热水供暖单管系统的水力特征 如图所示： 该单管系统中热水顺流依次进入多个散热器，两个冷却中心共同产生的作用压力为：

各层散热器进出口水温和密度计算： (1) 例如求第二层的出水温度t2 ，根据流量平衡 (2) 由式(1)和式(2)相等得: 通用公式为:

结论： 在双管系统中，各层散热器的进出水温度是相同的； 在单管系统中，各层散热器的进出口水温不相同，越在下层，进水温度越低。 单管系统，由于立管的供水温度不符合设计要求，也会出现垂直失调现象。 在单管系统垂直失调的原因，不是由于各层作用压力的不同，而是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的变化程度不同而引起的。 总重力循环作用力

3.1.1.3机械循环液体管网的工作原理 特点： 系统设置水泵，输入动力，外加附加作用力，共同克服循环阻力，维持循环流动。 实际工程中因重力作用引起的附加作用力相对于水泵动力较小，可忽略。上式变为：

其中：室内闭式管网K=0.2mm 其它管网K=0.5mm 3.1.2闭式液体管网水力计算 3.1.2.1基本公式与压力损失平衡 （1）水力计算的基本公式 一、沿程阻力 其中：室内闭式管网K=0.2mm 其它管网K=0.5mm

可采用莫迪公式计算图计算和查取： 图

二 局部阻力 （2）压力损失平衡与不平衡率 压力平衡：管网计算压力损失等于作用力 压力损失不平衡率： 并联管路压力损失平衡方法 ζ见p74表3-1-1～2 （2）压力损失平衡与不平衡率 压力平衡：管网计算压力损失等于作用力 压力损失不平衡率： 并联管路压力损失平衡方法 1）确定资用压力 2）确定共用管路的压力损失 3）计算独立管路的资用压力 4）定独立管路的管径和调节装置，使资用压力与计算压力相等 5）计算压力不平衡率，应满足要求

3.1.2.2液体管网水力计算的主要任务和方法 一、液体管网水力计算的主要任务 1、已知流量Q和系统作用压力ΔP，确定管径D； 2、已知流量Q和管径D ，确定系统作用压力ΔP； 3、已知流量Q，确定管径D和系统作用压力ΔP； 4、已知管径D和管段的允许压力降，确定流量Q。

二、液体管网水力计算方法 对第一种情况，可预先求出最不利环路和分支环路的比摩阻，再根据各管段的流量，利用水力计算表，选出最接近的管径，再求出实际压力损失值；

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； 用于确定管径D和水泵的型号，需要用到经济比摩阻，一般取60~120Pa/m； 用于校核已有系统某一管段的流通能力。 对于热水采暖系统最不利环路和各并联环路之间的计算压力损失相对差额不大于15%； 最大允许的水流速不大于下列数值： 民用建筑1.2m/s； 生产厂房的辅助建筑物2m/s； 生产厂房3 m/s。 (还与管径有关）

3.1.2.3重力循环双管系统管路水力计算方法和例题 循环作用压力计算公式为： 例题3-2： 确定重力循环双管热水供暖系统管路的管径（如图）热媒参数：供水温度tg＝95℃，回水温度th=70℃。锅炉中心距底层散热器中心距离为3m，层高为3m。每组散热器的供水支管上有一截止阀。

返回

2 7900 8.5 5200 3 3000

[解]： 返回 继续 1．选择最不利环路。 2．计算最不利环路的作用压力（包括沿管路冷却产 生的作用压力）。 3．确定最不利环路的直径： 1）求单位长度的平均比摩阻 2）求各管段的流量 3）由流量和比摩阻查取管径，将查取的d、R、 v、 G列入水力计算表中 4． 确定沿程阻力 5. 确定局部阻力 6. 求各管段的压力损失 7. 求环路的总压力损失 返回 继续

8．计算富裕压力值，应大于10%。 9 确定通过立管1第二层散热器环路中各管段 的管径。 10. 确定通过立管1第三层散热器环路中各管段 <流体输配管网> 8．计算富裕压力值，应大于10%。 9 确定通过立管1第二层散热器环路中各管段 的管径。 10. 确定通过立管1第三层散热器环路中各管段 11. 确定通过立管2第一层散热器环路中各管段 12. 依次类推。

3.1.2.4机械循环室内水系统管路水力计算方法 一、异程式系统的水力计算 方法同自然循环管路系统，根据资用压力和平均比模阻选管径，但要控制Rpj=60~120Pa/m。 二、同程式系统的水力计算 通过控制Rpj=60~120Pa/m计算最远和最近立管环路的管径，二者不平衡率应小于15%；对不同立管间的不平衡率要小于10%。

（l）选择最不利环路，确定各个管段管径及其压力 损失。计算方法与例题3－2相同。 （2）计算通过最近立管的环路，从而确定出各管段 的管径及其压力损失。 （3）求最远立管和最近立管的压力损失不平衡率， 应使其在土15％以内。 （4）计算总压力损失及其他各立管的资用压力值。 （5）确定其他立管的管径。根据各立管的资用压力 和立管各管段的流量，选用合适的立管管径。 （6）求各立管的不平衡率。不平衡率应在± 10％ 以内。 （7）计算系统总阻力，获得管网特性曲线，为选水 泵作准备。

室内热水供暖系统不等温降的水力计算方法 1）给定最远立管的温降。一般按设计温降增加2～5℃。由此求出最远立管的计算流量。根据该立管的流量，选用R（或v）值，确定最远立管管径和环路末端供、回水干管的管径及相应的压力损失值。 2）确定环路最末端的第二根立管的管径。该立管与上述计算管段为并联管路。根据已知节点的压力损失△P，给定该立管管径，从而确定通过环路最末端的第二根立管的计算流量及其计算温度降。

按照上述方法，由远至近，依次确定出该环路上供、回水干管各管段的管径及其相应的压力损失以及各立管的管径、计算流量和计算温度降。 系统中有多个分支循环环路时，计算的流量总和一般都不会等于设计要求的总流量，最后需要对初步计算出的各循环环路的流量、温降和压降进行调整。最后确定各立管散热器所需的面积。 使用不等温降法的前提条件是散热器的传热面积可随意调节。

3.1.2.5室外热水供热管网的水力计算 *一、计算任务： （1）按已知的热媒流量，确定管道的直径，计算压力损失。 （2）按已知热媒流量和管道直径，计算管道的压力损失。 （3）按已知管道直径和允许压力损失，计算或校核管道中的流量。 二、计算公式

*供热管网主干线的设计平均比摩阻，可取40～80Pa／m。 [例3-3] 某工厂厂区热水供热系统，其网路平面布置图（各管段的长度、阀门及方形补偿器的布置）见图，网路的计算供水温度 t1’=130度，计算回水温度 t2’=70度。用户 E、 F、 D的设计热负荷 Qn’分别为： 3.518 GJ/h、 2.513 GJ/h和 5.025 GJ/h。热用户内部的阻力为 ΔP=5 ×104 Pa。试进行该热水网路的水力计算。

<流体输配管网> [解] （1）确定各用户的设计流量Gn’