第二章--热水供热系统的水力计算

13:20:201第二章热水供热系统的水力计算13:20:202第一节概述为什么要进行热网的水力计算？13:20:203第一节概述水力计算的主要任务⑴已知G和ΔP，确定d；⑵已知G和d，计算ΔP；⑶已知d和允许ΔP，计算或校核G；⑷根据水力计算结果，确定循环水泵的流量和扬程。13:20:204第一节概述水力计算的作用(1)绘制热网水压图，确定供热系统最佳运行工况，分析供热系统正常运行的压力工况，确保热用户有足够的资用压头，系统不超压、不汽化、不倒空。(2)选择用户系统与供热管网的合理连接方式、选定用户入口装置。(3)选定供热系统的循环水泵。(4)确定定压方式，系统加压方式，节能措施。选定补给水泵。(5)计算供热管网的建设投资、金属耗量和施工安装工程量。13:20:205第二节热水网路水力计算的基本公式ΔP=ΔPy+ΔPj一、沿程损失二、局部损失三、总阻力损失lRPshyddLdjRlPzhdRLLLRP13:20:206第三节水力计算的方法和步骤水力计算的基本原则1．管网干管d≮50mm，通往各单体建筑物不宜d≮32mm。2．当有的点出现静压值超过允许值时，应分设独立的供热系统。13:20:207第三节水力计算的方法和步骤水力计算的基本步骤1．热用户的设计流量⑴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⑵开式热水供热系统生活热水热用户)(6.321ttcQG)(6.31lttcQG13:20:208第三节水力计算的方法和步骤2．热力网各管段的流量管段的计算流量就是该管段承担的各用户的计算流量之和，即3．热水网路的主干线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。《热网规范》规定，可取40~80Pa/m。izhGG13:20:209第三节水力计算的方法和步骤4．支干线、支线按管段资用压力→，各管段G、R，查附录2-1→实际d和R。据d和局部阻力形式，查附录2-2，确定→5．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，即PzPpjR100/%15%PPzshXPz13:20:2010第五节热水网路的水压图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。水压图可以清晰地表示出热水管路中各点的压力。13:20:2011第五节热水网路的水压图通过绘制系统水压图可分析和确定：①管道任何一点P②各管段ΔP③各管段R④系统中是否汽化、超压、倒空⑤供、回水管压力差是否≥用户系统所需的作用压头⑥系统正常运行或循环水泵停运时，系统各点的压力变化等13:20:2012热水网路压力状况的基本技术要求1．动水压线在网路循环水泵运行时，网路上各点测压管水头连线，称为动水压曲线。⑴在与热力网路直接连接的用户系统内，压力不应超过该用户系统用热设备及管道构件的承压能力。P系统≯设备及关键承压能力⑵在高温水网路和用户系统，水温超过100℃的地点，热媒压力应不低于该水温下的汽化压力。还应留有30~50Kpa富裕压力。P≮P汽化+30~50kPa。不同温度下的汽化压力如表2-3所示。13:20:2013⑶与热水网路直接连接的用户系统，无论网路循环水泵是否运行，其用户系统回水管出口处的压力必须高于用户系统的充水高度，以防止系统倒空吸入空气，破坏正常运行和腐蚀管道。P回＞H系统（系统充水高度）不倒空⑷网路回水管道内任一点的压力，都应比大气压力至少高出5mH2O，以免吸入空气。P回=大气压+5mH2O⑸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。P资≥∑ΔP作用13:20:20142．静水压线静水压曲线是网路循环水泵停运时网路上各点测压管水头的连接线。它是一条水平线。⑴与热水网路直接连接的供暖用户系统内，静态压力不应超过系统中任何一点的允许压力。⑵不应使热水网路任何一点的水汽化，应保持3-5m的富裕压力。⑶与热力网直接连接的用户系统内，不会出现倒空。13:20:2015(1)试问在下述有关机械循环热水供暖系统的表述中,()是错误的。A.供水干管应按水流方向有向上的坡度B.集气罐设置在系统的最高点C.使用膨胀水箱来容纳水受热后所膨胀的体积D.循环水泵装设在锅炉入口前的回水干管上解析：在机械循环热水供暖系统中．由于供水干管沿水流方向有向上的坡度，因此在供水干管的末端，也就是供水干管的最高点设置集气罐，而非系统的最高点。而系统的最高点应是膨胀水箱的位置13:20:2016第六节水泵的选择一、热网循环水泵的选择1．流量2．扬程GG)2.1~1.1(ywhwbrHHHHH)2.1~1.1(13:20:20173.循环水泵的选择原则水泵Gxh≮管网Gw.z；当装有旁通管时，应计旁通管流量。循环水泵特性曲线，工作点附近较平缓，G变化时，H变化较小。循环水泵安装在回水管上，允许工作温度≮80℃；安装供水管上，必须采用热水循环水泵。水泵工作点应在水泵的高效区内。ηHGΔp13:20:2018循环水泵不少于两台，其中一台备用。当四台或四台以上并联运行时，可不设置备用水泵。采用集中质调节时，宜选用相同型号水泵并联工作。多热源联网运行或质量—流量调节的单热源供热系统，热源循环水泵应采用变频调速。当采用分阶段改变流量的质调节时，宜选用流量和扬程不等的泵组。对只有采暖和热水供应的热水供热系统，可考虑专设热水供应循环水泵。多台水泵并联运行，选择水泵时，应绘制水泵和热网水力特性曲线，确定其工作点。13:20:2019二、补给水泵的选择补给水泵定压时流量开式闭式扬程—补水点的压力，即系统静水压曲线的高度，mH20；—补水系统管路的压力损失，mH2O；—补水箱水位与补水泵之间的高度差，m。bsbGG4bsxtbGGGmax.bbjbZHHHjHbHbZ13:20:20203．热水网路补水泵的选择原则闭式热水供热系统的补给水泵的台数，不应少于两台，可不设备用泵。开式热力网补水泵不宜少于三台，其中一台备用。当动态水力分析考虑热源停止加热的事故时：事故补水能力≮ΔV95-70+Gbs事故补水时，软化除氧水量不足时，可补充工业水。13:20:2021第七节供热系统的定压方式供热系统的定压方式主要有：膨胀水箱定压，补给水泵定压，补给水泵变频调速定压，气体定压罐定压和蒸汽定压等。13:20:2022一、膨胀水箱定压1．定义：利用膨胀水箱来维持定压点压力恒定的定压方式称为膨胀水箱定压。2．作用：贮水、排气、定压。3．原理13:20:20234．结构：一般用钢板制成，通常是圆形或矩形。膨胀水箱上一般装有膨胀管、溢流管、信号管、循环管和排污管5．膨胀水箱容积6．膨胀水箱的高度sptVV40)5~2(PqjHgPZ13:20:2024膨胀水箱1-溢流管2-排水管3-循环管4-膨胀管5-信号管6-箱体7-人孔8-扶梯13:20:20257．特点优点：压力稳定，不怕停电。缺点：水箱高度受限，当最高建筑物层数较高且远离热源，或为高温水供热时，膨胀水箱的架设高度难以满足设计要求。8．适用范围适合于建筑层数较低的小区低温热水供热系统。13:20:2026二、补给水泵定压⑴定义：用供热系统的补给水泵保持定压点压力固定不变的方法称为补给水泵定压。⑵补给水泵定压方式补给水泵连续补水定压方式补给水泵间歇补水定压方式补给水泵定压点设在旁通管处的定压方式13:20:2027⑶补水泵定压的特点优点：设备简单，投资少，便于操作。缺点：怕停电，对于大型供热系统应设双路电源。⑷适用范围当系统恒压点压力要求较高，无法采用膨胀水箱定压时，可采用补给水泵定压。是目前国内集中供热系统中最普遍的一种定压方式。13:20:20281．补给水泵连续补水定压方式(1)原理定压点--设在网路循环水泵的吸入端。压力调节阀--保持定压点恒定的压力。作用原理：定压点压力作用在调节阀膜上，从而控制阀芯的移动，调节阀孔流动面积，调节流量，维持定压点压力。13:20:2029(2)特点补水泵始终连续运行，即使供热系统停止运行时也如此，电耗大。(3)适用范围适用于系统规模较大、供水温度较高的供热系统。13:20:20302．补给水泵间歇补水定压方式(1)原理作用原理：补给水泵的启动和停止运行是由电接点式压力表的表盘上的触点开关控制的。到达定压点的上限值时，补给水泵停止运行。当网路循环水泵的吸入端压力下降到定压点的下限值时，补给水泵重新启动补水。13:20:2031⑵特点优点：补水泵间歇运行，减少电耗。缺点：压力有一定的波动，造成补水泵的频繁启动，影响补水泵的使用寿命。⑶适用范围宜使用在系统规模不大、供水温度不高、系统漏水量较小的供热系统中。13:20:20323．补给水泵补水定压点设在旁通管处的定压方式在热源的供、回水干管之间连接一根旁通管，利用补给水泵，使旁通管J点保持符合静压线要求的压力。13:20:2033作用原理：通过控制定压点J点的压力，来控制压力调节阀的开大与关小，从而调节补水量，保持定压点的压力不变。通过开启旁通管上的两个阀门可以控制动水压的升高或降低。13:20:2034⑵特点①可适当地降低运行时的动水压线，网路循环水泵吸入端的压力定压点的静压力。②调节阀门m和n的开启度，可控制网路的动水压曲线升高或降低。③旁通管连续补水定压，系统运行压力调节灵活。④旁通管不断通过网路水，循环水泵流量增加，电耗增加。⑤旁通管连续补水定压，补水泵可以连续运行，也可间歇运行。13:20:2035三、气体定压气体定压分为：氮气定压和空气定压，都是利用低位定压罐保持供热系统恒压。氮气定压：在定压罐中灌充氮气。空气定压：在定压罐中灌充空气，为防止空气溶于水中腐蚀管道，常在空气定压罐中装设皮囊，把空气与水隔离。氮气定压的特点：热水供热系统运行安全可靠，能防止系统汽化和水击。但消耗氮气，设备较复杂，氮气罐体积较大。适用范围：氮气定压多用于高温水系统；空气定压一般用在小型供热系统上。13:20:2036四、蒸汽定压蒸汽定压形式：(1)蒸汽锅筒定压方式(2)外置膨胀罐的蒸汽定压方式(3)采用淋水式加热器的蒸汽定压方式13:20:2037五、补水泵变频调速定压1．上述定压方式存在的问题膨胀水箱定压使用范围受限连续运行补水泵定压费电间歇运行补水泵定压压力的波动蒸汽、气体定压复杂、昂贵13:20:20382．补水泵变频调速定压⑴定压原理根据供热系统的压力变化，改变电源频率，平滑无级地调整补水泵转速，进而及时调节补水量，实现系统恒压点压力的恒定。⑵关键设备：变频器变频器的工作原理：通常50Hz的交流电先变为直流电，再经过逆变器把直流电变换为另一种频率的交流电。13:20:2039工程实例分析（1）如果用户系统内有一个用户的压力降是系统中其他用户压降的两倍，如下图。为了平衡这个系统其他用户的平衡阀需要吸收0.15MPa的压头。这样做既困难有浪费。只有一个用户需要这么高的压头。这一方案是不经济的。怎么办？13:20:2040工程实例分析（1）可以采用一、二级泵的系统。二级泵安装在压降较大的用户环路上，只负担这一用户的负荷，从而使主环路的循环泵（一级泵）仍在0.15MPa的压头下运转。13:20:2041工程实例分析（2）某工程的膨胀水箱的膨胀管和循环管与干管连接如图，系统热的不好，供水温度正常，但室温低。分析原因。13:20:2042原因：有相当一部分水量经膨胀水箱的膨胀管和循环管而循环，使系统循环水量减少。显然是膨胀水箱与系统连接错误。对策：将膨胀水箱的膨胀管改道水泵的吸入口附近。如图。13:20:2043工程实例分析（3）现象：异程式上行下给热水采暖，供、回水干管均明装。过门以后的立管，如下图，立管②、③不热或有时热，有时不热。13:20:2044原