第二章熱水供熱系統(tǒng)的水力計算1/13/20231.第一節(jié)概述

為什么要進行熱網(wǎng)的水力計算？1/13/20232.第一節(jié)概述

水力計算的主要任務(wù)⑴已知G和ΔP，確定d；⑵已知G和d，計算ΔP；⑶已知d和允許ΔP，計算或校核G；⑷根據(jù)水力計算結(jié)果，確定循環(huán)水泵的流量和揚程。1/13/20233.第一節(jié)概述

水力計算的作用(1)繪制熱網(wǎng)水壓圖，確定供熱系統(tǒng)最佳運行工況，分析供熱系統(tǒng)正常運行的壓力工況，確保熱用戶有足夠的資用壓頭，系統(tǒng)不超壓、不汽化、不倒空。(2)選擇用戶系統(tǒng)與供熱管網(wǎng)的合理連接方式、選定用戶入口裝置。(3)選定供熱系統(tǒng)的循環(huán)水泵。(4)確定定壓方式，系統(tǒng)加壓方式，節(jié)能措施。選定補給水泵。(5)計算供熱管網(wǎng)的建設(shè)投資、金屬耗量和施工安裝工程量。1/13/20234.第二節(jié)熱水網(wǎng)路水力計算的基本公式ΔP=ΔPy+ΔPj一、沿程損失二、局部損失三、總阻力損失1/13/20235.第三節(jié)水力計算的方法和步驟水力計算的基本原則1．管網(wǎng)干管d≮50mm，通往各單體建筑物不宜d≮32mm。2．當(dāng)有的點出現(xiàn)靜壓值超過允許值時，應(yīng)分設(shè)獨立的供熱系統(tǒng)。1/13/20236.第三節(jié)水力計算的方法和步驟水力計算的基本步驟1．熱用戶的設(shè)計流量⑴采暖、通風(fēng)、空調(diào)熱用戶及閉式熱水供熱系統(tǒng)生活熱水熱用戶⑵開式熱水供熱系統(tǒng)生活熱水熱用戶1/13/20237.第三節(jié)水力計算的方法和步驟2．熱力網(wǎng)各管段的流量管段的計算流量就是該管段承擔(dān)的各用戶的計算流量之和，即3．熱水網(wǎng)路的主干線熱水網(wǎng)路水力計算是從主干線開始計算。網(wǎng)路中平均比摩阻最小的一條管線，稱為主干線。《熱網(wǎng)規(guī)范》規(guī)定，可取30~70Pa/m。1/13/20238.第三節(jié)水力計算的方法和步驟4．支干線、支線按管段資用壓力→，各管段G、R，查附錄2-1→實際d和R。據(jù)d和局部阻力形式，查附錄2-2，確定→5．環(huán)路壓力降平衡主干線和各支干線、支線環(huán)路之間壓力應(yīng)進行平衡，控制不平衡率在15％之內(nèi)，即

1/13/20239.第五節(jié)熱水網(wǎng)路的水壓圖水力計算只能確定熱水管道中各管段的壓力損失（壓差）值，但不能確定熱水管道上各點的壓力（壓頭）值。水壓圖可以清晰地表示出熱水管路中各點的壓力。1/13/202310.第五節(jié)熱水網(wǎng)路的水壓圖通過繪制系統(tǒng)水壓圖可分析和確定：①管道任何一點P②各管段ΔP③各管段R④系統(tǒng)中是否汽化、超壓、倒空⑤供、回水管壓力差是否≥用戶系統(tǒng)所需的作用壓頭⑥系統(tǒng)正常運行或循環(huán)水泵停運時，系統(tǒng)各點的壓力變化等1/13/202311.1/13/202312.①在穩(wěn)定狀態(tài)下，0點的水頭（壓力）為Hjo（mH2O）。②當(dāng)系統(tǒng)工作時，A點的測壓管水頭必然高于0點的測壓管的水頭，其差值為0A管段的壓力損失HjA′，即可確定A′在坐標中的位置。③同理，可確定B，C，D和E點的測壓管水頭高度，亦即和各點在坐標中的位置。④順次連接各點，就形成熱水供暖系統(tǒng)的水壓圖。圖2-4室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的水壓圖

1/13/202313.圖2-4室內(nèi)熱水供暖系統(tǒng)的水壓圖

圖2-5膨脹水箱連接在供水干管上的水壓圖1/13/202314.熱水網(wǎng)路壓力狀況的基本技術(shù)要求1．動水壓線在網(wǎng)路循環(huán)水泵運行時，網(wǎng)路上各點測壓管水頭連線，稱為動水壓曲線。⑴在與熱力網(wǎng)路直接連接的用戶系統(tǒng)內(nèi)，壓力不應(yīng)超過該用戶系統(tǒng)用熱設(shè)備及管道構(gòu)件的承壓能力。P系統(tǒng)≯設(shè)備及關(guān)鍵承壓能力⑵在高溫水網(wǎng)路和用戶系統(tǒng)，水溫超過100℃的地點，熱媒壓力應(yīng)不低于該水溫下的汽化壓力。還應(yīng)留有30~50Kpa富裕壓力。P≮P汽化+30~50kPa。不同溫度下的汽化壓力如表2-3所示。1/13/202315.⑶與熱水網(wǎng)路直接連接的用戶系統(tǒng)，無論網(wǎng)路循環(huán)水泵是否運行，其用戶系統(tǒng)回水管出口處的壓力必須高于用戶系統(tǒng)的充水高度，以防止系統(tǒng)倒空吸入空氣，破壞正常運行和腐蝕管道。P回＞H系統(tǒng)（系統(tǒng)充水高度）不倒空⑷網(wǎng)路回水管道內(nèi)任一點的壓力，都應(yīng)比大氣壓力至少高出5mH2O，以免吸入空氣。P回=大氣壓+5mH2O⑸在熱水網(wǎng)路的熱力站或用戶引入口處，供、回水管的資用壓差，應(yīng)滿足熱力站或用戶所需的作用壓頭。P資≥∑ΔP作用1/13/202316.2．靜水壓線靜水壓曲線是網(wǎng)路循環(huán)水泵停運時網(wǎng)路上各點測壓管水頭的連接線。它是一條水平線。⑴與熱水網(wǎng)路直接連接的供暖用戶系統(tǒng)內(nèi)，靜態(tài)壓力不應(yīng)超過系統(tǒng)中任何一點的允許壓力。⑵不應(yīng)使熱水網(wǎng)路任何一點的水汽化，應(yīng)保持3-5m的富裕壓力。⑶與熱力網(wǎng)直接連接的用戶系統(tǒng)內(nèi)，不會出現(xiàn)倒空。1/13/202317.1/13/202318.(1)試問在下述有關(guān)機械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的表述中,(

)是錯誤的。A.供水干管應(yīng)按水流方向有向上的坡度B.集氣罐設(shè)置在系統(tǒng)的最高點C.使用膨脹水箱來容納水受熱后所膨脹的體積D.循環(huán)水泵裝設(shè)在鍋爐入口前的回水干管上

解析：在機械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)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點設(shè)置集氣罐，而非系統(tǒng)的最高點。而系統(tǒng)的最高點應(yīng)是膨脹水箱的位置

1/13/202319.3.熱網(wǎng)與供暖用戶的連接方式直接連接：同一供熱介質(zhì)從熱網(wǎng)直接流入熱用戶系統(tǒng)。熱用戶與熱網(wǎng)的水力工況直接發(fā)生聯(lián)系，二者熱媒溫度相同。

間接連接：熱用戶系統(tǒng)通過表面式換熱器與熱網(wǎng)連接，熱網(wǎng)的壓力不能作用于熱用戶系統(tǒng)的連接方式。熱用戶與外網(wǎng)是各自獨立的系統(tǒng)，二者熱媒溫度不同，水力工況互不影響。

1/13/202320.適用于熱網(wǎng)壓力、溫度都能滿足用戶的情況適用于絕大多數(shù)低溫水熱水供熱系統(tǒng)連接方式最簡單，造價低，無額外運行費用大型供暖系統(tǒng)資用壓頭為2~5mH2O小型供暖系統(tǒng)資用壓頭為1~2mH2O無混合裝置的直接連接

1/13/202321.適用于熱網(wǎng)壓力滿足、溫度不能滿足（過高）用戶的情況一般只用于單棟建筑物的供暖系統(tǒng)造價低，費用少資用壓頭為8~12mH2O裝水噴射器的直接連接

1/13/202322.水噴射器原理圖

1/13/202323.適用于熱網(wǎng)供回水壓差較小、溫度不能滿足（過高）用戶的情況多用于向多棟或街區(qū)建筑物供暖的場合高溫水供暖系統(tǒng)中應(yīng)用較多的一種直接連接方式運行費用較高資用壓頭為2~5mH2O裝混合水泵的直接連接

1/13/202324.熱網(wǎng)壓力、溫度都不能滿足（高）用戶的情況網(wǎng)路水力穩(wěn)定性好造價、運行費用比直接連接高很多資用壓頭3~8mH2O間接連接

1/13/202325.思考題：

通過網(wǎng)絡(luò)或其它途徑，總結(jié)通風(fēng)用戶、熱水用戶與熱網(wǎng)的連接方式有哪些？1/13/202326.第六節(jié)水泵的選擇一、熱網(wǎng)循環(huán)水泵的選擇1．流量2．揚程1/13/202327.3.循環(huán)水泵的選擇原則水泵Gxh≮管網(wǎng)Gw.z；當(dāng)裝有旁通管時，應(yīng)計旁通管流量。循環(huán)水泵特性曲線，工作點附近較平緩，G變化時，H變化較小。循環(huán)水泵安裝在回水管上，允許工作溫度≮80℃；安裝供水管上，必須采用熱水循環(huán)水泵。水泵工作點應(yīng)在水泵的高效區(qū)內(nèi)。ηHGΔp1/13/202328.循環(huán)水泵不少于兩臺，其中一臺備用。當(dāng)四臺或四臺以上并聯(lián)運行時，可不設(shè)置備用水泵。采用集中質(zhì)調(diào)節(jié)時，宜選用相同型號水泵并聯(lián)工作。多熱源聯(lián)網(wǎng)運行或質(zhì)量—流量調(diào)節(jié)的單熱源供熱系統(tǒng)，熱源循環(huán)水泵應(yīng)采用變頻調(diào)速。當(dāng)采用分階段改變流量的質(zhì)調(diào)節(jié)時，宜選用流量和揚程不等的泵組。對具有熱水供應(yīng)的熱水供熱系統(tǒng)，可考慮專設(shè)熱水供應(yīng)循環(huán)水泵。多臺水泵并聯(lián)運行，選擇水泵時，應(yīng)繪制水泵和熱網(wǎng)水力特性曲線，確定其工作點。1/13/202329.二、補給水泵的選擇補給水泵定壓時流量開式閉式揚程—補水點的壓力，即系統(tǒng)靜水壓曲線的高度，mH20；—補水系統(tǒng)管路的壓力損失，mH2O；—補水箱水位與補水泵之間的高度差，m。1/13/202330.1/13/202331.1/13/202332.3．熱水網(wǎng)路補水泵的選擇原則閉式熱水供熱系統(tǒng)的補給水泵的臺數(shù)，不應(yīng)少于兩臺，可不設(shè)備用泵。開式熱力網(wǎng)補水泵不宜少于三臺，其中一臺備用。當(dāng)動態(tài)水力分析考慮熱源停止加熱的事故時：事故補水能力≮ΔV95-70+Gbs事故補水時，軟化除氧水量不足時，可補充工業(yè)水。1/13/202333.第七節(jié)供熱系統(tǒng)的定壓方式供熱系統(tǒng)的定壓方式主要有：膨脹水箱定壓，補給水泵定壓，補給水泵變頻調(diào)速定壓，氣體定壓罐定壓和蒸汽定壓等。1/13/202334.一、膨脹水箱定壓1．定義：利用膨脹水箱來維持定壓點壓力恒定的定壓方式稱為膨脹水箱定壓。2．作用：貯水、排氣、定壓。3．原理1/13/202335.4．結(jié)構(gòu)：一般用鋼板制成，通常是圓形或矩形。膨脹水箱上一般裝有膨脹管、溢流管、信號管、循環(huán)管和排污管5．膨脹水箱容積6．膨脹水箱的高度1/13/202336.膨脹水箱1-溢流管2-排水管3-循環(huán)管4-膨脹管5-信號管6-箱體7-人孔8-扶梯1/13/202337.7．特點優(yōu)點：壓力穩(wěn)定，不怕停電。缺點：水箱高度受限，當(dāng)最高建筑物層數(shù)較高且遠離熱源，或為高溫水供熱時，膨脹水箱的架設(shè)高度難以滿足設(shè)計要求。8．適用范圍適合于建筑層數(shù)較低的小區(qū)低溫?zé)崴嵯到y(tǒng)。1/13/202338.二、補給水泵定壓⑴定義：用供熱系統(tǒng)的補給水泵保持定壓點壓力固定不變的方法稱為補給水泵定壓。⑵補給水泵定壓方式補給水泵連續(xù)補水定壓方式補給水泵間歇補水定壓方式補給水泵定壓點設(shè)在旁通管處的定壓方式1/13/202339.⑶補水泵定壓的特點優(yōu)點：設(shè)備簡單，投資少，便于操作。缺點：怕停電，對于大型供熱系統(tǒng)應(yīng)設(shè)雙路電源。⑷適用范圍當(dāng)系統(tǒng)恒壓點壓力要求較高，無法采用膨脹水箱定壓時，可采用補給水泵定壓。是目前國內(nèi)集中供熱系統(tǒng)中最普遍的一種定壓方式。1/13/202340.1．補給水泵連續(xù)補水定壓方式(1)原理定壓點--設(shè)在網(wǎng)路循環(huán)水泵的吸入端。壓力調(diào)節(jié)閥--保持定壓點恒定的壓力。作用原理：定壓點壓力作用在調(diào)節(jié)閥膜上，從而控制閥芯的移動，調(diào)節(jié)閥孔流動面積，調(diào)節(jié)流量，維持定壓點壓力。1/13/202341.(2)特點補水泵始終連續(xù)運行，即使供熱系統(tǒng)停止運行時也如此，水壓曲線穩(wěn)定，電耗大。(3)適用范圍適用于系統(tǒng)規(guī)模較大、供水溫度較高(如130℃以上)的供熱系統(tǒng)。1/13/202342.2．補給水泵間歇補水定壓方式(1)原理作用原理：補給水泵的啟動和停止運行是由電接點式壓力表的表盤上的觸點開關(guān)控制的。到達定壓點的上限值時，補給水泵停止運行。當(dāng)網(wǎng)路循環(huán)水泵的吸入端壓力下降到定壓點的下限值時，補給水泵重新啟動補水。

1/13/202343.⑵特點優(yōu)點：補水泵間歇運行，減少電耗。缺點：壓力有一定的波動，造成補水泵的頻繁啟動，影響補水泵的使用壽命。⑶適用范圍宜使用在系統(tǒng)規(guī)模不大、供水溫度不高、系統(tǒng)漏水量較小的供熱系統(tǒng)中。1/13/202344.3．補給水泵補水定壓點設(shè)在旁通管處的定壓方式在熱源的供、回水干管之間連接一根旁通管，利用補給水泵，使旁通管J點保持符合靜壓線要求的壓力。1/13/202345.作用原理：通過控制定壓點J點的壓力，來控制壓力調(diào)節(jié)閥的開大與關(guān)小，從而調(diào)節(jié)補水量，保持定壓點的壓力不變。通過開啟旁通管上的兩個閥門可以控制動水壓的升高或降低。1/13/202346.⑵特點①可適當(dāng)?shù)亟档瓦\行時的動水壓線，網(wǎng)路循環(huán)水泵吸入端的壓力<定壓點的靜壓力。②調(diào)節(jié)閥門m和n的開啟度，可控制網(wǎng)路的動水壓曲線升高或降低。③旁通管連續(xù)補水定壓，系統(tǒng)運行壓力調(diào)節(jié)靈活。④旁通管不斷通過網(wǎng)路水，循環(huán)水泵流量增加，電耗增加。⑤旁通管連續(xù)補水定壓，補水泵可以連續(xù)運行，也可間歇運行。1/13/202347.三、氣體定壓氣體定壓分為：氮氣定壓和空氣定壓，都是利用低位定壓罐保持供熱系統(tǒng)恒壓。（閉式膨脹水箱）氮氣定壓：在定壓罐中灌充氮氣?？諝舛▔海涸诙▔汗拗泄喑淇諝?，為防止空氣溶于水中腐蝕管道，常在空氣定壓罐中裝設(shè)皮囊，把空氣與水隔離。氮氣定壓的特點：熱水供熱系統(tǒng)運行安全可靠，能防止系統(tǒng)汽化和水擊。但消耗氮氣，設(shè)備較復(fù)雜，氮氣罐體積較大。適用范圍：氮氣定壓多用于高溫水系統(tǒng)；空氣定壓一般用在小型供熱系統(tǒng)上。1/13/202348.1/13/202349.四、蒸汽定壓蒸汽定壓形式：(1)蒸汽鍋筒定壓方式(2)外置膨脹罐的蒸汽定壓方式(3)采用淋水式加熱器的蒸汽定壓方式1/13/202350.利用鍋筒上部蒸汽空間的蒸汽壓力定壓，經(jīng)濟簡單常用于同時需要蒸汽和熱水的一般中小型工廠、醫(yī)院和飯店等單位蒸汽壓力取決于鍋爐的燃燒狀況，燃燒不穩(wěn)定會影響系統(tǒng)的壓力狀況鍋爐出現(xiàn)低水位時，蒸汽易串入熱水網(wǎng)路，引起嚴重的汽水沖擊1/13/202351.外置蒸汽膨脹罐的蒸汽定壓方式鍋爐出來的高溫水經(jīng)閥門11減壓后進入置于高處的膨脹罐3內(nèi)，減壓產(chǎn)生的少量蒸汽積聚在罐頂部，使其上部蒸汽空間具有一定的壓力，達到定壓目的1/13/202352.蒸汽加壓罐定壓方式來自蒸汽鍋爐的蒸汽由減壓閥10進入蒸汽加壓罐3內(nèi)，使加壓罐上部蒸汽空間保持穩(wěn)定的蒸汽壓力，達到定壓目的加壓罐內(nèi)的水位可通過水位調(diào)節(jié)器2自動控制補水泵8的啟閉來控制1/13/202353.淋水式換熱器是具有一定容積的罐體換熱器下部可蓄存系統(tǒng)膨脹水換熱器內(nèi)部具有一定的蒸汽壓力，利用空間中的蒸汽壓力對熱水供暖系統(tǒng)進行定壓1/13/202354.五、補水泵變頻調(diào)速定壓1．上述定壓方式存在的問題膨脹水箱定壓使用范圍受限連續(xù)運行補水泵定壓費電間歇運行補水泵定壓壓力的波動蒸汽、氣體定壓復(fù)雜、昂貴1/13/202355.2．補水泵變頻調(diào)速定壓⑴定壓原理根據(jù)供熱系統(tǒng)的壓力變化，改變電源頻率，平滑無級地調(diào)整補水泵轉(zhuǎn)速，進而及時調(diào)節(jié)補水量，實現(xiàn)系統(tǒng)恒壓