水力计算

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室内热水供暖系统的水力计算

本章重点

• 热水供热系统水力计算基本原理。

• 重力循环热水供热系统水力计算基本原理。

• 机械循环热水供热系统水力计算基本原理。

本章难点

• 水力计算方法。

• 最不利循环。

第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理

一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式

当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其与管壁间的摩擦，就要损失能量；而当流体流过管道的一些附

件 ( 如阀门、弯头、三通、散热器等 ) 时，由于流动方向或速度的改变，产生局部旋涡和撞击，也要损

失能量。前者称为沿程损失，后者称为局部损失。因此，热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式

表示：

Δ P ＝ Δ P y + Δ P i ＝ R l + Δ P i

Pa 〔 4 — 1 〕

式中

Δ P ——

计算管段的压力损失， Pa ；

Δ P y ——

计算管段的沿程损失， Pa ；

Δ P i ——

计算管段的局部损失， Pa ；

R ——

每米管长的沿程损失， Pa ／ m ；

l ——

管段长度， m 。

在管路的水力计算中，通常把管路中水流量和管径都没有改变的一段管子称为一个计算管段。任何一个热

水供暖系统的管路都是由许多串联或并联的计算管段组成的。

每米管长的沿程损失 ( 比摩阻 ) ，可用流体力学的达西．维斯巴赫公式进行计算

Pa/m （ 4 — 2 ）

式中一一管段的摩擦阻力系数；

——管子内径， m ；

——热媒在管道内的流速， m ／ s ；

一热媒的密度， kg ／ m 3 。

在热水供暖系统中推荐使用的一些计算摩擦阻力系数值的公式如下：

( — ) 层流流动

当 Re ＜ 2320 时，可按下式计算；

（ 4 — 4 ）

在热水供暖系统中很少遇到层流状态，仅在自然循环热水供暖系统的个别水流量极小、管径很小的管段内，

才会遇到层流的流动状态。

( 二 ) 紊流流动

当 Re ＜ 2320 时，流动呈紊流状态。在整个紊流区中，还可以分为三个区域：

• 水力光滑管区摩擦阻力系数值可用布拉修斯公式计算，即

（ 4 — 5 ）

当雷诺数在 4000 一 100000 范围内，布拉修斯公式能给出相当准确的数值。

• 过渡区流动状态从水力光滑管区过渡到粗糙区 ( 阻力平方区 ) 的一个区域称为过渡区。过渡区

的摩擦阻力系数值，可用洛巴耶夫公式来计算，即

（ 4 — 6 ）

过渡区的范围，大致可用下式确定：

Re 1 =11 或＝ 11 m/s (4 — 7)

Re 2 =445 或 =445 m/s （ 4 — 8 ）

式中、 Re 1 ——流动从水力光滑管区转到过渡区的临界速度和相应的雷诺数值；

、 Re 2 ——流动从过渡区转到粗糙区的临界速度和相应的雷诺数值。

3. 粗糙管区（阻力平方区）在此区域内，摩擦阻力系数值仅取决于管壁的相对粗糙度。

粗糙管区的摩擦阻力系数值，可用尼古拉兹公式计算

（ 4 — 9 ）

对于管径等于或大于 40mm 的管子，用希弗林松推荐的、更为简单的计算公式也可得出很接近的数值：

（ 4 — 10 ）

此外，也有人推荐计算整个紊流区的摩擦阻力系数值的统一的公式。下面介绍两个统一的计算公式—

—柯列勃洛克公式 (1 — 11) 和阿里特苏里公式 (4 — 12) 。

（ 4 — 11 ）

（ 4 — 12 ）

室内热水供暖系统的水流量 G ，通常以 kg ／ h 表示。热媒流速与流量的关系式为

m/s （ 4 — 13 ）

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摘要：

室内热水供暖系统的水力计算本章重点•热水供热系统水力计算基本原理。•重力循环热水供热系统水力计算基本原理。•机械循环热水供热系统水力计算基本原理。本章难点•水力计算方法。•最不利循环。第一节热水供暖系统管路水力计算的基本原理一、热水供暖系统管路水力计算的基本公式当流体沿管道流动时，由于流体分子间及其与管壁间的摩擦，就要损失能量；而当流体流过管道的一些附件(如阀门、弯头、三通、散热器等)时，由于流动方向或速度的改变，产生局部旋涡和撞击，也要损失能量。前者称为沿程损失，后者称为局部损失。因此，热水供暖系统中计算管段的压力损失，可用下式表示：ΔP＝ΔPy+ΔPi＝Rl+ΔPiPa〔4—1〕式中ΔP—...

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