九章水力计算和水压图ppt课件.ppt
《九章水力计算和水压图ppt课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《九章水力计算和水压图ppt课件.ppt(118页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、供热工程,河北工业大学 建筑环境与设备工程系,第九章热水网路的水力计算和水压图,热水网路水力计算的主要任务是1按已知的热媒流量和压力损失,确定管道的直径,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。,根据热水网路水力计算成果,不仅能确定网路各管段的管径,而且还可确定网路循环水泵的流量和扬程。在网路水力计算基础上绘出水压图,可以确定管网与用户的连接方式,选择网路和用户的自控措施,还可进一步对网路工况,亦即对网路热媒的流量和压力状况进行分析,从而掌握网路中热媒流动的变化规律。,第九章热水网路的水力计算和水压图,第二节 热水网路水力计算方法
2、和例题,第三节水压图的基本概念,第四节 热水网路的水压图,第五节 补给水泵定压方式,第六节 其他定压方式,第七节 中继加压泵站,第一节 热水网路水力计算的基本功能,第一节 热水网路水力计算的基本公式,第四章第一节所阐述的室内热水供暖系统管路水力计算的基本原理,对热水网路是完全适用的。,如前所述,热水网路的水流速常大于0.5m/s,它的流动状况大多处于阻力平方区。并且绝大多数都是40mm采用希弗林松推荐的公式,可以根据查表来计算相关的数值,附录9-1,水力计算图表是在一定的管壁粗糙度和一定的热媒密度下编制而成的,如果使用条件与制表条件不符时,应对流速、管径、比摩阻进行相应的修正。(1)管道的实际
3、当量绝对粗糙度与制表的绝对粗糙度不符,应对比摩阻进行修正。式中、按附录9-1查出的比摩阻和规定的 值(表中=0.5mm),mm;,表9-3 值修正系数 和 值,水力计算时采用的实际当量绝对粗糙度,mm;相应情况下的实际比摩阻,Pa/m;修正系数。,(2)如果热媒的实际密度与制表的密度不同,但质量流量相同,则应对表中查出的速度和比摩阻进行修正。、附录9-1中采用的热媒密度(kg/m3)和在表中查出的比摩阻(Pa/m)和流速(m/s)值;水力计算中热媒的实际密度,kg/m3;、相应于实际 条件下的实际比摩阻(Pa/m)和流速(m/s)值。,(3)如欲保持表中的质量流量和比摩阻不变,而热媒密度不是而
4、是时,则应对管径进行修正。根据水力计算表的 条件下查出的管径值,m;实际密度 条件下的管径值,m。在热水管网的水力计算中,由于水的密度随温度变化很小,实际温度与编制图表时的温度值偏差不大时,可以不必考虑密度不同时的修正。但在蒸汽管网和余压凝结水管网中,流体在管中流动,沿程密度变化很大,需按上述公式进行不同密度的修正计算。,更为方便的方法是直接按照公式来确定利用计算机来编写简单程序,对于局部阻力的计算,经常采用当量长度法,即将局部阻力损失折合成相当的沿程损失。附录9-2给出了局部阻力系数和K0.5mm时候的局部阻力当量长度值。,一般来说,管网的设计常常采用估算法进行估算。当量长度可以按照实际长度
5、的百分数来计算:见附录9-3,第二节 热水网路水力计算方法和例题,在进行热水网路水力计算之前,通常应有下列已知资料。网路的平面布置图(平面图上应标明管道所有的附件和配件),热用户热负荷的大小,热源的位置以及热媒的计算温度等。,热水网路水力计算的方法及步骤如下。1确定热水网路中各个管段的计算流量管段的计算流量就是该管段所负担的各个用户的计算流量之和,以此计算流量确定管段的管径和压力损失。对只有供暖热负荷的热水供暖系统,用户的计算流量可用下式确定 t/h,t/h,在按式(9-14)确定计算管段的总设计流量时,由于整个系统的所有热水供应用户不可能同时使用,用户越多,热水供应的全天最大小时用水量越接近
6、于全天的平均小时用水量。因此:对热水网路的干线。式(9-14)的热水供应设计热负荷Qr可按热水供应的平均小时热负荷Qrp计算,对热水网路的支线,当用户有储水箱时,按平均小时热负荷Qrp计算,对无储水箱的用户,按最大小时热负荷Qrmax计算。,对具有多种热用户的闭式热水供热系统,当供热调节不按供暖热负荷进行质调节,而采用其它调节方式-如在间接连接供暖系统中采用质量-流量调节,或采用分阶段改变流量的质调节,或采用两级串联或混联闭式系统时,热水网路计算管段的总设计流量,应首先绘制供热综合调节曲线,将各种热负荷的网路水流量曲线相叠加,得出某一室外温度tw下的最大流量值,以此作为计算管段的总设计流量,2
7、确定热水网路的主干线及其沿程比摩阻,热水网路水力计算是从主干线开始计算。网路中平均比摩阻最小的一条管线,称为主干线。在一般情况下,热水网路备用户要求预留的作用压差是基本相等的,所以通常从热源到最远用户的管线是主干线。,根据热网规范,在一般的情况下,热水网路主干线的设计平均比摩阻,可取3070Pam进行计算。热网规范建议的数值,主要是根据多年来采用直接连接的热水网路系统而规定的对于采用间接连接的热水网路系统,根据北欧国家的设计与运行经验,采用主干线的平均比摩阻值比上述规定的值高,有达到100Pam的。间接连接的热网主干线的合理平均比摩阻值,有待通过技术经济分析和运行经验进一步确定。,3确定管径和
8、比摩阻,根据网路主干线各管段的计算流量和初步选用的平均比摩阻R值利用附录9-1的水力计算表,确定主干线各管段的标准管径和相应的实际比摩阻。或者利用公式进行计算.,4.确定沿程阻力和局部阻力,根据选用的标准管径和管段中局部阻力的形式,查附录92,确定备管段局部阻力的当量长度ld的总和,以及管段的折算长度lzh。或者利用概算指标计算局部阻力,5根据管段的折算长度lzh以及由附录91查到的比摩阻(或计算出来),利用式(911),计算主干线各管段的总压降。,6主干线水力计算完成后,便可进行热水网路支干线,支线等水力计算。应按支干线、支线的资用压力确定其管径,但热水流速不应大于3.5m/s,同时比摩阻不
9、应火于300Pa/m(见热网规范规定)。规范中采用了两个控制指标,实质上是对管径DN400mm的管道,控制其流速不得超过3.5m/s(尚未达到300Pam),而对管径DN400mm的管道,控制其比摩阻不得超过300Pa/m(如对DN50的管子,当月=300Pa/m时,流速仅约为0.9m/s)。,为消除剩余压头,通常在用户引入口或热力站处安装调压板、调压阀门或流量调节器。用于热水网路的调压板,一般用不锈钢或铅合金制成。不锈钢制的调压板的厚度,一般为23mm。调压板通常安装在供水管上,也可装在回水管上。这取决于热水网路的水压图状况。,调压板的孔径较小时,易于堵塞,而且调压板不能随意调节。近年来,国
10、内一些厂家和科研单位生产手动式调节阀门,运行效果较好。手动调节阀门阀杆的启升程度,能调节要求消除的剩余压头值,并对流量进行控制。此外,装设自控型的流量调节器,自动消除剩余压头,保证用户流量的装置,目前在国内也开始得到应用,例9-1 某工厂热水供热管网平面布置如图9-1所示。管网中各管段长度、阀门的位置、方形补偿器的个数均已标注在图中。已知管网设计供、回水温度=130,=70。用户E、F、D的设计热负荷 分别为1200kW、1000kW、1300kW。各热用户内部的阻力损失为=50kPa。试进行该热水管网的水力计算。,某工厂热水供热管网平面布置图,解:(1)确定各用户和管网各管段的计算流量 热用
11、户E,由式(9-27)得 用同样的方法确定热用户F、D的计算流量分别为:=14.33t/h,=18.63t/h。,(t/h),水力计算表,(2)确定管网主干线并计算 因为各热用户内部的阻力损失相等,各热用户入口要求的压力差均为50kPa,所以从热源到最远用户D的管线为主干线。管网各管段编号及阀门、补偿器设置见图。首先,取主干线的平均比摩阻在=3070Pa/m范围内,确定主干线各管段的管径。如管段AB,计算流量=14.33+17.20+18.63=50.16(t/h),根据管段AB的计算流量和 值的范围,查附录9-1可确定管段AB的管径和相应的比摩阻值 以及流速 得:d=150mm,=58.19
12、 Pa/m,=0.82 m/s 管段AB中局部阻力的当量长度,可由附录9-2查得:闸阀 12.24=2.24(m)方形补偿器 415.4=61.6(m)局部阻力当量长度之和=2.24+61.6=63.84(m),管段AB的折算长度=230+63.84=293.84m 管段AB的压力损失=58.19293.84=17098.55(Pa)用相同的方法计算BC段和CD段,计算结果列于表9-4中。管段BC的局部阻力当量长度值如下:管段BC DN=125mm 直流三通 14.4=4.4m 异径接头 10.44=0.44m 方形补偿器 312.5=37.5m 总当量长度=42.34m 管段CD的局部阻力当
13、量长度=44.48m,过程略。通过计算可知,主干线的总压力损失为=+=17098.55+13362.53+16834.89=47295.97(Pa),(3)各分支线的计算 分支线BE与主干线BD并联,依据节点平衡原理,管段BE的资用压差为=+=13362.53+16834.89=30197.42 Pa 局部损失与沿程损失的估算比值=0.6(见附录9-3),则管线平均比摩阻大致可控制为 根据 和=17.20 t/h,由附录9-1查得=80mm,=168.68Pa/m,=0.95 m/s管段BE中局部阻力的当量长度,由附录9-2查得:,=222.04 Pa/m,(3)各分支线的计算 分支线BE与主
14、干线BD并联,依据节点平衡原理,管段BE的资用压差为=+=13362.53+16834.89=30197.42 Pa 局部损失与沿程损失的估算比值=0.6(见附录9-3),则管线平均比摩阻大致可控制为 根据 和=17.20 t/h,由附录9-1查得=80mm,=168.68Pa/m,=0.95 m/s管段BE中局部阻力的当量长度,由附录9-2查得:,=222.04 Pa/m,分流三通 13.82=3.82m 方形补偿器 27.9=15.8m 闸阀 21.28=2.56m 总当量长度=22.18m 管段BE的折算长度=85+22.18=107.18m 管段BE的压力损失=168.68107.18
15、=18079.12(Pa)剩余压差=30197.4218079.12=12118.3(Pa),剩余压力过大,可在用户入口处安装调压板、调压阀门等进行调节。用同样的方法计算管段CF,计算结果见表9-4。,第三节 水压图的基本概念,通过室内热水供暖系统和热水网路水力计算的阐述,可以看出:水力计算只能确定热水管道中各管段的压力损失(压差)值,但不能确定热水管道上各点的压力(压头)值。通过绘制水压图的方法,可以清晰地表示出热水管路中各点的压力。流体力学中的伯努和能量方程式是绘制水压图的理论基础。,式中 断面1、2处管中心至基准面00的垂直距离,m;断面1、2处的压强,Pa;断面1、2处的断面平均流速,
16、m/s;水的密度,Kg/m3;重力加速度,m/s2;断面1、2间的水头损失,mH2O;断面1、2处的动能修正系数,取,(式10-1),设有一机械循环热水供暖系统(图9-4),膨胀水箱1连接在循环水泵2进口侧O点处。如设其基准面为O一O,并以纵坐标代表供暖系统的高度和测压管水头的高度,横坐标代表供暖系统水平干线的管路计算长度,利用前述方法,可在此坐标系统内绘出供暖系统供、回水管的水压曲线和纵断面图。这个图组成了室内热水供暖系统的水压图。,设膨胀水箱的水位高度为j一j。如系统中不考虑漏水或加热时水膨胀的影响,即认为系统已处于稳定状况,不再发生变化,因而在循环水泵运行时,膨胀水箱的水位是不变的。O点
17、处的压头(压力)就等于Hj。(mH2O)。当系统工作时,由于循环水泵驱动水在系统中循环流动,A点的测压管水头必然高于O点的测压管水头,其差值应为管段OA的压力损失值。根据系统水力计算结果或运行时的实际压力损失,同理就可确定B、C、D和E各点的测压管水头高度,亦即B、C、D和E各点在纵坐标上的位置。,如顺次连连各点的测压管水头的顶端,就可组成热水供暖系统的水压图。其中,线JA代表回水干线的水压曲线,线BCD代表供水干线的水压曲线。系统工作时的水压曲线,称为动水压曲线。如以HAj代表动水压曲线图上O、A两点的测压管水头的高度差,亦即水从A点流到O点的压力损失,同理 HBA水流经立管BA的压力损失
18、HDCB水流经供水管的压力损失;HED从循环水泵出口侧到锅炉出水管段的压力损失,HjE循环水泵的扬程。,利用动水压曲线,可清晰地看出系统工作对各点的压力大小。当系统循环水泵停止工作时,整个系统的水压曲线呈一条水平线。各点的测压管水头都相等,其值为HjO。系统中A、B、C、D、E和O点的压头分别为HiA、HjB、Hjc、HJD和HjO(mH2O)。系统停止工作时的水压曲线,称为静水压曲线。,通过上述分析可见,当膨胀水箱的安装高度超过用户系统的充水高度,而膨胀水箱的膨胀管又连接在靠近循环水泵进口侧时,就可以保证整个系统,无论在运行或停运时,各点的压力都超过大气压力。这样,系统中不会出现负压,以致引
19、起热水汽化或吸入空气等,从而保证系统可靠地运行。,由此可见,在机械循环热水供暖系统中,膨胀水箱不仅起着容纳系统水膨胀体积之用,还起着对系统定压的作用。对热水供热(暖)系统起定压作用的设备,称为定压装置。膨胀水箱是最简单的一种定压装置。热水供热(暖)系统水压曲线的位置,取决于定压装置对系统施加压力的大小和定压点的位置。采用膨胀水箱定压的系统各点压力,取决于膨胀水箱安装高度和膨胀管与系统的连接位置。,如将膨胀水箱连接在热水供暖系统的供水干管上(见图95),则系统的水压曲线位置与图94不同,而成为图95所示的位置。此时,整个系统各点的压力都降低了。同时,如供暖系统的水平供水干管过长,阻力损失较大,则
20、有可能在千管上出现负压,由于这个原因,从安全运行角度出发,在机械循环热水供暖系统中,应将膨胀水箱的膨胀管连接在循环水泵吸入口侧的回水千管上。,对于自然循环热水供暖系统,由于系统的循环作用压头小,水平供水干管的压力损失只占一部分,膨胀水箱水位与水平供水干线的标高差,往往足以克服水平供水千管的压力损失,不会出现负压现象,所以可将膨胀水箱连接在供水千管上。,利用膨胀水箱安装在用户系统的最高处来对系统定压的方式,称为高位水箱定压方式。高位水箱定压方式的设备简单,工作安全可靠。它是机械循环低温水供暖系统最常用的定压方式。对于工厂或街区的集中供热系统,特别是采用高温水的供热系统,由于系统要求的压力高,以及
21、往往难以在热源或靠近热源处安装比所有用户都高并保证高温水不汽化的膨胀水箱来对系统定压,因此往往需要采用其它的定压方式。最常用的方式是利用压头较高的补给水泵来代替膨胀水箱定压。,首页,第四节 热水网路的水压图,水压图的作用:在设计阶段必须对整个网路的压力状况有个整体的考虑。因此,通过绘制热水网路的水压图,用以全面地反映热网和各热用户的压力状况,并确定保证使它实现的技术措施。在运行中,通过网路的实际水压图,可以全面地了解整个系统在调节过程中或出现故障时的压力状况,从而揭露关键性的矛盾和采取必要的技术措施,保正安全运行。此外,各个用户的连接方式以及整个供热系统的自控调节装置,都要根据网路的压力分布或
22、其波动情况来选定,即需要以水压图作为这些工作的决策依据。,一、热水网路压力状况的基本技术要求,热水供热系统在运行或停止运行时,系统内热媒的压力必须满足下列基本技术要求:1.不超压2.不倒空3.不汽化4.网路回水管内任何一点的压力,都应比大气压力至少高出5mH2O,以免吸入空气 5.在热水网路的热力站或用户引入口处,供、回水管的资用压差,应满足热力站或用户所需的作用压头,二.绘制热水网路水压图的步骤和方法,根据上面对水压图的基本要求,下面以一个连接着四个供暖热用户的高温水供热系统为例,阐明绘制水压图的步骤和方法。,1.建立坐标轴:以网路循环水泵的中心线的高度(或其它方便的高度)为基准面,在纵坐标
23、上按一定的比例尺作出标高的刻度(如图9-6上的0-y)。沿基准面在横坐标上按一定的比例尺作出距离的刻度(如图9-6上的0-x)。按照网路上的各点和各用户从热源出口起沿管路计算的距离,在o-x轴上相应点标出网路相对于基准面的标高和房屋高度。各点网路高度的连接线就是图9-6上带有阴影的线,表示沿管线的纵剖面。,2.选定静水压曲线的位置。静水压曲线是网路循环水泵停止工作时,网路上各点的测压管水头的连接线。它是一条水平的直线。静水压曲线的高度必须满足下列的技术要求。(1)与热水网路直接连接的供暖用户系统内,底层散热器所承受的静水压力应不超过散热器的承压能力。(2)热水网路及与它直接连接的用户系统内,不
24、会出现汽化或倒空。,3选定回水管的动水压曲线的位置。在网路循环水泵运转时,网路回水管各点的测压管水头的连接线,称为回水管动水压曲线。在热水网路设计中,如预先分析在选用不同的主干线比摩阻情况下网路的压力状况时,可根据给定的比摩阻值和局部阻力所占的比例,确定一个平均比压降(每米管长的沿程损失和局部损失之和),亦即确定回水管动水压的坡度,初步绘制回水管动水压线。如已知热水网路水力计算结果,则可按各管段的实际压力损失,确定回水管动水压线。,回水管的动水压线的位置,应满足下列要求。1.回水管动水压曲线应保证所有直接连接的用户系统不倒空和网路上任何一点的压力不应低于50kPa(5mH2O)的要求。这是控制
25、回水管动水压曲线最低位置的要求。2.认为用户系统底层散热器所承受的压力就是热网回水管在用户引入口的出口处的压力,4选定供水管动水压曲线的位置:在网路循环水泵运转时,网路供水管内各点的测压管水头连接线,称为供水管动水压曲线。同理,供水管动水压曲线沿着水流方向逐渐下降,它在每米管长上降低的高度反映了供水管的比压降值。供水管动水压曲线的位置,应满足下列要求。(1)网路供水干管以及与网路直接连接的用户系统的供水管中,任何一点都不应出现汽化。(2)在网路上任何一处用户引入口或热力站的供、回水管之间的资用压差,应能满足用户引入口或热力站所要求的循环压力。这两个要求实质上就是限制着供水管动水压线的最低位置,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 水力 计算 水压 ppt 课件
链接地址:https://www.31ppt.com/p-5315193.html