第四章 水力计算

1、按已知系统各管段的流量和系统的循环作用压力(压头)。确定各管

段的管径；

2、按已知系统各管段的流量和各管段的管径，确定系统所必需的循环作用压力(压头)；

3、按已知系统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。

室内热水供暖管路系统是由许多串联或并联管段组成的管路系统，管路的水力计算从系统的最不利环路开始。当系统的最不利循环环路的水力计算完成后，即可进行其它分支循环环路的水力计算。《暖通规范》规定，热水供暖系统最不利循环环路与各并联环路之间(不包括共同管段)的计算压力损失相对差额，不应大于±15％。

在实际设计过程中，为了平衡各并联环路的压力损失，往往需要提高近循环环路分支管段的比摩阻和流速。但流速过大会使管道产生噪声。目前， 《暖通规范》规定，最大允许的水流速不应大于下列数值：

民用建筑 1.2m/s

生产厂房的辅助建筑物 2m/s

本次设计采用等温降水力计算方法计算步骤如下：

（1）根据供暖散热器、管道平面布置图绘制供暖系统轴测图草图。在图中以负荷不变为原则划分管段，把管段依次编号，标出散热器负荷，管段热负荷，管段长度。

（2）求热水流量G，根据设计的温差和管段的热负荷，用下面公式(2-6)求出各管段的流量：

G?0.86Q (2-6)

(tg'?th')式中： G——管段的热水流量，kg/h；

Q——管段的热负荷，W；

tg'——系统的设计供水温度，℃； th'——系统的设计回水温度，℃。

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例：以1-2管段为例

用户热负荷：Q=84200w

通过该用户的流量：G=0.86Q/Δt=2896.48kg/h

查《供热通风与空调工程设计资料大全》第17页，选DN70的管径。 比摩阻：R=（42.52-39.5）/10*5+39.5=95Pa/m 流速：v=(0.21-0.2)/10*5+0.2=0.205m/s

水管水力计算表

序号 流量(kg/h) 管径 管长(m) ν(m/s) R(Pa/m) △Py(Pa) △Pj(Pa) △Py+△Pj(Pa) 1-2 2896.48 DN70 12 0.205 95 1140 1140 2280 2-3 330.2317 DN50 22.8 0.3 3-4 330.2317 DN50 9.8 0.3 4-5 842.321 DN32 2.2 0.35 5-6 996.231 DN32 2.9 0.37 6-7 863.01 DN32 2.9 0.22 7-8 766.523 DN25 2.9 0.31 8-9 512.235 DN25 2.9 0.20 9-10 369.21 DN25 2.9 0.11 10-11 369.21 DN25 48.8 0.11 11-12 369.21 DN25 2.9 0.11 12-13 541 DN25 2.9 0.20 13-14 705 DN25 2.9 0.34 14-15 923 DN32 2.9 0.26 15-16 2024 DN32 2.9 0.34 16-17 1752 DN32 2.2 0.36 17-18 2203 DN50 9.8 0.31 18-19

15.23 26.35 26.35 74.23 35.21 24.21 75.23 35.12 35.12 35.12 32.54 69.82 32.15 46.21 56.23 27.31 33.21 654.23 271.87 165.55 130.52 95.12 201.31 102.85 45.32 712.24 37.24 121.38 201.32 72.31 106.32 132.52 265.34 284.21 654.23 271.87 165.55 130.52 95.12 201.31 102.85 45.32 712.24 37.24 121.38 201.32 72.31 106.32 132.52 265.34 284.21 1308.46 543.74 331.1 261.01 190.24 402.62 205.7 90.64 1424.48 74.48 242.76 402.64 144.62 212.64 265.04 530.68 2123.42 1953 DN50 9.8 0.41 11

总阻力

9471

其余管段见下表：

水管水力计算表 其他管道水力计算表 管段 负荷（W) 流量(kg/h) 管径 管长(m) ν(m/s) R(Pa/m) △Py(Pa) △Pj(Pa) △Py+△Pj(Pa) 5-16 20-31 6-15 21-30 7-14 22-29 8-13 23-28 9-12 24-27 10-11 25-26 1-2 4-20 20-21 21-22 22-23 23-24 24-25

5467.1 168.54 3326.5 174.327 3012.8 168.54 5024.3 174.327 3006.2 168.54 3453.5 174.327 3006.2 168.54 4210 256.231 4159 284.321 84200 531.035 4210 256.231 4159 284.321 84200 531.035 18461.2 1500.237 17254.1 1230.3523 12891.3 263.471 11230.1 659.5213 5423.1 561.231 445.0.6 365.313 20 20 20 20 20 20 20 25 25 70 25 25 70 32 32 32 25 25 25 0.13 69 20.85 20.85 2.9 0.15 46 22.54 22.54 2.9 0.13 119 20.85 20.85 2.9 0.15 61 22.54 22.54 2.9 0.13 75 20.85 20.85 42.8 0.15 75 22.54 22.54 2.9 0.13 75 20.85 20.85 2.9 0.12 61 11.32 11.32 2.9 0.11 119 9.21 9.21 2.9 0.13 46 11.32 11.32 2.9 0.12 69 9.21 9.21 1.75 0.11 72 15.23 15.23 2.9 12 19.8 0.26 95 98 55 60 52 52 67 1140 1140 64.12 41.7 45.08 41.7 45.08 41.7 45.08 41.7 22.64 18.42 22.64 18.42 30.46 2280 128.24 64.84 43.7 130.46 50.26 20.46 0.3 23.5 0.22 2.9 0.2 2.9 0.27 2.9 0.2 2.9 0.11 64.12 32.42 21.35 65.23 25.13 10.23 32.42 21.35 65.23 25.13 10.23 4.（1）确定最不利环路。对异程式系统即取最远立管环路为最不利环路。同

程式系统一般亦取最远立管环路，但最远立管热负荷特殊少者除外。

2）计算最不利环路各管段管径及相应管段的阻力，最后求出系统的总阻力。来确定最不利环路各管段的管径。根据各管段的热负荷，求出各管段的流量，

3）首先求出最不利循环环路或分支环路的平均比摩阻Rpj，即：

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Rpj?a?P (2-7)

?L式中: ΔP——最不利循环环路或分支环路的循环作用压力，Pa； ∑L——最不利循环环路或分支环路的管路总长度，m； a ——沿程损失约占总压力损失的估计百分数。

根据式中算出的及环路中各管段的流量．利用水力计算图表，可选出最接近的管径．并求出最不利循环环路或分支环路中各管段的实际压力损失和整个环路的总压力损失值。选用多大的R值(或流速?值)来选定管径，是一个技术经济问题。如选用较大的R值(?值)，则管径可缩小，但系统的压力损失增大，水泵的电能消耗增加。同时，为了各循环环路易于平衡．最不利循环环路的平均比摩阻Rpj不宜选得过大。目前在设计实践中，Rpj值一般取60～120Pa/m为宜。

3）确定其他立管管径，平衡并联环路的总阻力损失。构成并联环路的

各分支环路的总阻力损失值都应该是接近相等的（计算阻力损失相对差额应不大于15%）。否则，应当重新调整管径，直到计算各分之环路的阻力损失值，在允许范围之内。

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水管水力计算表 最不利环路.

序号 流量(kg/h) 管径 管长(m) ν(m/s) R(Pa/m) △Py(Pa) △Pj(Pa) △Py+△Pj(Pa) 2-3 330.2317 DN50 22.8 3-4 330.2317 DN50 9.8

0.3 0.3 13

15.23 26.35 654.23 271.87 654.23 271.87 1308.46 543.74 4-5 842.321 5-6 996.231 6-7 863.01 7-8 766.523 8-9 512.235 9-10 369.21 10-11 369.21 11-12 369.21 12-13 541 13-14 705 14-15 923 15-16 2024 16-17 1752 17-18 2203 总阻力 2-A A-B B-C C-D D-E E-18 总阻力

DN32 2.2 0.35 26.35 165.55 165.55 DN32 2.9 0.37 74.23 130.52 130.52 DN32 2.9 0.22 35.21 95.12 95.12 DN25 2.9 0.31 24.21 201.31 201.31 DN25 2.9 0.20 75.23 102.85 102.85 DN25 2.9 0.11 35.12 45.32 45.32 DN25 48.8 0.11 35.12 712.24 712.24 DN25 2.9 0.11 35.12 37.24 37.24 DN25 2.9 0.20 32.54 121.38 121.38 DN25 2.9 0.34 69.82 201.32 201.32 DN32 2.9 0.26 32.15 72.31 72.31 DN32 2.9 0.34 46.21 106.32 106.32 DN32 2.2 0.36 56.23 132.52 132.52 DN50 9.8 0.31 27.31 265.34 265.34 最有利环路

2563 DN50 9.8 0.29 24.63 274.12 274.12 1023 DN32 2.2 0.29 48.23 115.21 115.21 199 DN20 48.8 0.16 31.52 1624.51 1624.51 1023 DN32 2.2 0.29 48.23 24.63 24.63 120.31 294.01 614.21 120.31 294.01 614.21 2563 DN50 9.8 0.29 2563 DN50 22.8 0.29 331.1 261.01 190.24 402.62 205.7 90.64 1424.48 74.48 242.76 402.64 144.62 212.64 265.04 530.68 6623 548.24 230.42 3249.02 240.62 588.02 1228.42 6084 最不利环路的阻力损失P1 =6623.85pa，最近环路的阻力损失P2=6084.74pa。计算结果为：

X=(P1-P2)/P1 =8.14%<10%

二者阻力满足规范要求，管路平衡。

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