供热给排水的热水网路水力计算方法及步骤

在进行热水管网水力计算之前，需要完成的前期工作包括确定各用户的热负荷、热源位置及热媒参数、绘制管网平面布置计算图、在管网平面布置图上标注热源与各热用户的流量等参数、标注管段长度及节点编号、标注管道附件、伸缩器及有关设备位置等。

热水供热管网水力计算的方法步骤如下。

（一）确定热用户的设计流量

（1）采暖、通风、空调热用户及闭式热水供热系统生活热水热用户

（2）开式热水供热系统生活热水热用户

（二）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，以此确定管段的管径和压力损失。

对只有供热热负荷的热水供热系统，用户的计算流量可用下式确定

式中　Qn——供热用户系统的设计热负荷，通常可用GJ/h、MW或Mkcal表示；

、——网路的设计供、回水温度，℃；

c——水的质量比热，c=4.186 8 kj/kg·℃=1 kcaI/kg·℃；

A——采用不同计算单位的系数，见附录表15。

对具有多种热用户的并联闭式热水供热系统，采用按供热热负荷进行集中质调节时，网路计算管段的设计流量应按下式计算

式中　——计算管段的设计流量，t/h；

、、′——计算管段担负供热、通风、热水供应热负荷的设计流量t/h；

、、——计算管段担负的供热、通风和热水供应的设计热负荷，通常可以GJ/h、MW或M kcal/h表示；

A——采用不同计算单位时的系数，见附录表15；

——在冬季通风室外计算温度、t时的网路供水温度，℃；

——在冬季通风室外计算温度 时，流出空气的加热器的网路回水温度，采用与供热热负荷质调节时相同的回水温度，℃；

——供热开始（tw=+5 ℃）或开始间歇调节时的网路供水温度（一般取70 ℃），℃；

——供热开始（tw=+5 ℃）或开始间歇调节，流出热水供应的水水换热器的网路回水温度，℃。

（三）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，热水网路各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。主干线的平均比摩阻R值，对确定整个管网的管径起着决定性作用。

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40～80 Pa/m进行计算。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l00 Pa/m的。

报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，利用附录表19，确定主干线各管段的标准管径和相应的实际比摩阻。

根据选用的标准管径和管段中局部阻力的形式，确定各管段局部阻力的当量长度ld总和，以及管段的折算长度lzh。

根据管段的折算长度lzh以及由附录12查到的比摩阻，利用公式，计算主干线各管段的总比降。

（四）计算支干线、支线的水力计算

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3.5 m/s，同时比摩阻不应大于300 Pa/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DN≥400 mrn的管道，控制其流速不得超过3.5 m/s （尚未达到300 Pa/m）；而对管径DN＜400 mm的管道，控制其比摩阻不得超过300 Pa/m（如对DN 50的管子，当R=300 Pa/m时，流速υ约为0.9 m/s）。

（五）环路压力降平衡

主干线和各支干线、支线环路之间压力应进行平衡，控制不平衡率在15％之内。

[例题13-1]　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）见本例题附图13-1。 网路的计算供水温度=130℃，计算回水温度=70 ℃。用户E、F、D的设计热负荷分别为：3.518、2.513和5.025 GJ/h。热用户内部的阻力损失为ΔP=5×l04 Pa。试进行该热水网路的水力计算。

图13-1　某工厂热水供热管网平面布置图

[解](www.xing528.com)

1.确定各用户的设计流量

对热用户E，根据式得

其他用户和各管段的设计流量的计算方法同上。各管段的设计流量列入表13-1中，并将已知各管段的长度列入表13-1中。

2.热水网路主干线计算

因各用户内部的阻力损失相等，所以从热源到最远用户D的管线是主干线。

首先取主干线的平均比摩阻在R=40～80 Pa/m范围之内，确定主干线各管段的管径。

管段AB：计算流量=14 +10 +20 =44t /h

根据管段AB的计算流量和R值的范围，从附录表19中可确定管段AB的管径和相应的比摩阻R值。

d=150 mm ；R=44.8 Pa/m

管段AB中局部阻力的当量长度ld，可查出，得

闸阀 1× 2.24=2.24 m；方形补偿器 3×15.4=46.2 m

局部阻力当量长度之和ld=2.24+46.2=48.44 m

管段AB的折算长度lzh=200+48.44=248.44 m

管段AB的压力损失ΔP=Rlzh=44.8×248.44=11130 Pa

用同样的方法，可计算主干线的其余管段BC、CD，确定其管径和压力损失。计算结果列于表13-1。

管段BC和CD的局部阻力当量长度ld值，如下：

管段BC　　　DN=125 mm　管段CD DN=100 mm

直流三通　　1×4.4=4.4 m　直流三通　1×3.3=3.3 m

异径接头　　1×0.44=0.44 m　异径接头　1×0.33=0.33 m

方形补偿器　3×12.5=37.5 m　方形补偿器　3×9.8=29.4 m

总当量长度　ld=42.34 m　　　闸阀　1×1.65=1.65 m

总当量长度　ld=34.68 m

3.支线计算

管段BE的资用压差为：

设局部损失与沿程损失的估算比值αj=0.6，则比摩阻大致可控制为

根据R′和G′BE=14t/h，由附录表19得出

管段BE中局部阻力的当量长度ld，查附录表20，得：

三通分流：1× 3.0=3.0 m；方形补偿器 2× 6.8=13.6 m；

闸阀2× 1.0=2.0 m，总当量长度ld=18.6 m。

管段BE的折算长度lzh 70+18.6=88.6 m。

管段BE的压力损失

用同样方法计算支管CF，计算结果见表13-1。

表13-1　水力计算表