热水采暖同程式系统的水力特性及其设计计算.pdf

热水采暖同程式系统的水力特性及其设计计算热水采暖同程式系统的水力特性及其设计计算 一一、、并联环路的水力特性并联环路的水力特性 在热水采暖循环系统的设计中， 所要解决的最困难课题， 实质上是无数并联环路之间流 量的合理分配单立管顺序式系统的一大优点，就是减少了系统并联环路的数量讲究系统 布置的匀称，强调增大末端设备（包括双管系统的散热器组和单管系统的立管）的阻力，就 是为了使得并联环路之间，具备较有利的水力平衡条件设置各种调节手段（如调节阀、节 流孔板及引射三通等） ，就是为了补充并联环路之间水力平衡条件的不足异程式系统或同 程式系统的并存，并各自为不同的设计单位所侧重选用，其中的一个重要原因，就是因为这 两种系统在解决并联环路流量合理分配方面各有其优势 任意并联环路之间的流量分配，都遵循下列水力学的基本原则：并联点的水头差相同， 此水头差为： 2 SGH  上式中：S 为环路的阻力特性值，它综合了环路的长度、管径和局部阻力因素；G 为流 量并联环路的典型图式如图 1 和图 2 A B 12 图 1 同程并联系统典型图式 A B 12 图 2 异程并联系统典型图式 上图中的 A 和 B，为并联环路 1 和 2 的公共并联点，由于 A 和 B 之间的水头差，不管是 经由环路 1 还是环路 2 都只能是一个，所以两个环路之间的流量分配比为： 1 2 2 1 S S G G  上式说明：并联环路之间的流量分配比值，与环路阻力特性值的平方根成反比，阻力特 性值小，则流量大，反之亦然。

其中，有一个根本的重要概念：两个并联环路之间的压差即 水头损失值总是相等的，阻力特性的不同会通过流量分配自然平衡而使压力损失相同 二二、、异程式系统异程式系统的水力特性的水力特性 深入研究同程式系统最好从异程式系统的水力特性开始 异程式系统具备并联环路的典 型特征：经由两环的水头差相等、总流量为两环流量之和，即 21 21 GGG HH   异程式系统的典型图式如图 3 ECA FDB 321 图 3 异程式系统的典型图式 上图中，C 和 D 为环路 1 和环路 2 的公共并联点，经由 C→A→1→B→D 的水头差，必然 与经由 C→2→D 的水头差相同 当这两个并联通路各自的阻力特性值确定之后， 不管全系统 的水力特性如何，两环间的流量分配比是可以确定的，而且 E→C 和 D→F 管段的流量，必是 此两环流量之和接着，当设定 E→C 和 D→F 管段的阻力特性值之后，有可以确定 E 和 F 之间的水头差由此类推，可顺序确定所有环路之间的流量分配比 因此，异程式系统虽有自末端起始，各环水头差顺序增大，需要将各环的阻力特性值 S 相应增大，以求得流量合理分配的困难条件，但全系统的水力特性的直观性较好，较为便于 计算和调节。

三三、、同程式系统的水力特性同程式系统的水力特性 同程式系统不具备并联环路的典型性，虽然与异程式系统相同经由两环的水头差相等， 但其流量组成存在复杂现象 同程式系统的典型图式如图 4 321 ECA FDB G G1 G-G1 图 4 同程式系统的典型图式 上图中，C 和 B 为环路 1 和环路 2 的公共并联点，经由 C→A→1→B 的水头差，必然与 经由 C→2→D→B 的水头差相等但是与异程式系统显著不同的是，当这两个并联通路各自 的阻力特性值确定之后，并不能确定两环间的流量分配比例，因为 D→B 段的流量主要取决 于上游管段的水力特性，因而 C→2→D 的流量也不能确定当 D→B 段上游阻力特性值较小 使 D 点水头值较大，则 C→D 段有较小的水头差相反，当 D→B 段上游阻力特性值较大时就 会使 D 点水头值变小，则 C→D 段有较大的水头差只有当 E 和 B 点之间所有各段的阻力特 性值全部确定之后，经综合平衡才能真正确定各环之间的流量分配比 因此， 同程式系统虽有各环路之间可能取得相近水头差， 因而具备流量合理分配的有利 条件，但各环水头差值的大小，不似异程式系统存在直观规律性，计算和调节都较为困难。

如果处理不当，某些环路会出现下段水头值高于上段水头值而导致局部的“逆循环” 四四、、同程式系统的设计计算同程式系统的设计计算 同程式系统的设计计算，如同异程式系统一样，可以采用“等温降”或“不等温降”的 方法进行 所谓“等温降”计算法，是一种近似的但教简便的方法，即认为各并联环路的水流量是 完全与采暖负荷相适应的理想流量， 按此流量所计算的并联环路平衡误差， 允许不超出规定 范围（手算不大于 15％，电算不大于 5％） 以图 4 为例，其计算程序为： 1.根据各环路所担负的采暖负荷，按照相同温降计算出各环路及供回水干管各段的流 量； 2. 按照上述流量设定供回水干管各段及供水末段环路的管径，并计算出阻力损失； 3. 求出其他环路的许用阻力损失，例如环路 2 和环路 3 的许用阻力损失为： DBCA HHHH 12 FDDBCABC HHHHHH 13 4. 设定其他环路的的管径，并计算出阻力损失，使其与许用阻力损失相适应 如果各环路的计算阻力损失与许用阻力损失完全一致，则实际运行过程将是“等温降” 的但两者的偏差总会存在，因此实际运行过程总是“不等温降”的 采用“不等温降”计算法，就可以提高设计计算的精度。

仍以图 4 为例，其计算程序为： 1. 根据各环路所担负的采暖负荷，按照理想温差计算出全系统总流量 G 和供水末段环 路 1 的流量 G1 ； 2. 设定 C→A 段和环路 1 的流量为 G1，，设定 D→B 段的流量为 G – G 1； 3. 根据上述流量设定上述环路和管段的管径，并计算出阻力损失； 4. 计算环路 2 的许用阻力损失 DBCA HHHH 12 5. 设定环路 2 的管径，并计算出 S 和环路流量 2 2 2 S H G 6. 当依次计算到供水干管起始端环路（本例中为环路 3）时，该环路的许用阻力损失 已为既定，即： DBCABCFD HHHHHH 13 可以设定管径后，计算出相应的 S 值和环路流量 G3 此时， 各环路平衡计算所得的总流量之和， 可能不等于按照理想温差计算出总流量， 即： GGGG 321 因此，需要进行反复调整逐步接近理想结果，这对于手算非常烦杂，但在电算日益普及 的情况下，是有条件做到的。