系统压力损失及流量平稳.docx

1、系统压力损失及流量平稳管道系统的压力损失和流量平稳意大利卡莱菲公司北京办事处 舒雪松一、平稳流量指系统的压头（扬程）改变后随之改变的新流量。它能够通过以下公式计算： G1 = G （H1/H） 公式（1） 其中：G1=系统平稳后流量（新流量） H1=系统新的压头 G=系统原流量 H=系统原压头注：G1，G，H1，H的单位应该一致。比如G用m3/h为单位，那么G1也应该是m3/h。以上公式依照流体动力学的理论衍变出来，它假设在水循环系统中，压力损失的总和与流量的指数为的关系，即Z=P X G , Z确实是系统流量曲线的特点系数。那个公式适合于咱们在上一个章节里讲到的高、中、低粗糙度管道。新流量与

2、原流量的关系通过倍率F表述： F = G1 / G 公式（2）那个倍率用于确信系统通过平稳后每一个支路、结尾的新流量。范例（1）一个传统双管系统的平稳流量计算方式如图1所示：循环回路A有四个结尾，其特点为：HA=980mm水柱（扬程）GA=550 l/h(流量)G1=160 l/h , G2=140 l/h, G3=140 l/h, G4=110 l/h循环回路B有3个结尾，其特点为：HB=700mm水柱（扬程）GB=360 l/h (流量)G5=140 l/h ，G6=120 l/h，G7=100 l/h此刻，若是A、B回路汇合到一路，其流量及压损特点都会产生转变。以下咱们将用3种方式进行计

3、算。在AB汇合后，其汇合点的压差一致。那个压差值能够选择其中一个回路的压差值或从头设定一个压差值。A，按压差值大的回路A为标准计算：即Hn=HA=980mm水柱，因此只需要平稳回路B的流量。通过公式（1）计算B回路的新流量，得出： GBn=GB(Hn/HB) =360 (980/700) = 429.5 l/h通过公式（2）取得倍率F=360=因此，B回路每一个结尾新的流量就变成:G5=140F=167 l/h，G6=120F =143 l/h，G7=100F=119 l/hB，按压差值小的回路B为标准计算：即Hn=HB=700mm水柱，因此只需要平稳回路A的流量，通过公式（1）计算A回路新流

4、量，得出： GAn=GA(Hn/HA) =550 (700/980) = 460.9 l/h通过公式（2）取得倍率F=550=因此能够计算出A回路每一个结尾的新流量：G1=160F=134 l/h，G2=140 F =117 l/h，G3=140 F =117 l/h，G4=110F=92 l/hC，按平均压差值为标准计算：即Hn =（HB+HA）/2 = 840mm水柱，因此A，B回路流量却需要进行平稳，通过公式（1）计算A，B回路新流量，得出：Gan = GA(Hn/HA) = 550 (840/980) = 507.2 l/hGBn = GB(Hn/HB) = 360(840/700)

5、= 396.2 l/h通过公式（2）取得倍率： FA=550=，FB=360=，因此能够计算出A和B回路每一个结尾的新流量：G1=160FA=147 l/h，G2=140 FA =129 l/h，G3=140 FA =129 l/h，G4=110FA=101 l/h，G5=140FB=154 l/h，G6=120 FB =132 l/h，G7=100FB=110 l/h结论：按大的压差计算方式保证了最远端的热效率，但在压差更小的回路内结尾流量大于设计流量，因此在那个环路内可能造成太高的流速。按小的压差计算方式可不能造成太高的流速，可是却让压差值更大的回路其流量低于设计流量。按平均的压差计算方式

6、是前二者的折衷。在流量及流速上却更为接近设计值。二、系统流量的计算及管径的选择实例见图2，这是一个典型的双管系统，由8个结尾组成，其系统设计标准如下：每一个结尾额定流量：330 l/h每一个结尾压力损失：150mm每一个结尾的支管长度（供回水）：4m每一个支路之间的立管长度（供回水）：6m立管与支管连接弯头：2个 90-计算结尾到立管部份的局部压力损失系数，见图3：2个T型汇合口： 2 X = 2个90弯头: 2 X = (3/8”, 1/2”); 2 X = (3/4”, 1”)1个供水角阀(平均值): 1个回水角阀(平均值): 共计 = (3/8”, 1/2”); = (3/4”, 1”)

7、-计算支路之间的立管部份的局部压力损失系数，见图4:2个T型汇合口： 2 X = 1个管径扩大接头: 1个管径缩小接头: 共计= (管径不变时); = (管径改变时)-计算结尾8的流量、压力损失及管径选择: 流量G = 设计流量 = 330 l/h支管管径: 1/2”: 流速0.44 m/s, 不超过最高流速0.7 m/s压力损失:连接结尾的支管压力损失: 长度4 m, 延程压力损失r=20.5 mm/m(1/2”管在330 l/h的流量时), 因此压力损失=4 X = 82mm.局部压力损失: 按= ,流速=0.44 m/s, 依照公式 z=X X v / 2 X , 得出 z=/=96mm

8、结尾压力损失：150mm压力损失总和H8：82+96+150=328mm-计算结尾7、8之间的立管流量、压力损失及管径选择: 流量G 8-7 = G 8 = 330 l/h立管管径: 3/4”:按最接近r=10mm/m的可选商用管道计算压力损失:延程压力损失: 长度6 m, 延程压力损失r=5 mm/m(13/4”管在330 l/h的流量时), 因此压力损失=6 X 5 = 30mm.局部压力损失: 按= ,流速=0.25 m/s, 依照公式 z=X X v / 2 X , 得出 z=/=6mm压力损失总和P8-7：30+6=36mm-计算结尾7的流量、压力损失及管径选择:就如前面的平稳流量章

9、节讲到的一样，结尾8和结尾7在7层的立管分支处汇合，其可用扬程H7=H8+P8-7=328+36=364mm依照流量平稳公式1， 流量G7 = G8 （H7/H8） = 330X（364/328）=349 l/h流速 v7=0.47 m/s 依照不超过最高流速0.7 m/s的原那么, 结尾7的支管管径选择为 1/2”.-计算结尾6、7之间的立管流量、压力损失及管径选择:流量G 7-6 = G 8-7 + G 7 = 330+ 349 = 679 l/h立管管径: 3/4”:按接近r=10mm/m的可选商用管道计算压力损失:延程压力损失: 长度6 m, 延程压力损失r=18.5 mm/m(13/

10、4”管在679 l/h的流量时), 因此压力损失=6 X = 111mm.局部压力损失: 按= ,流速=0.51 m/s, 依照公式 z=X X v / 2 X , 得出 z=/=26mm压力损失总和P7-6 = 111+26=137mm-计算结尾6的流量、压力损失及管径选择:可用扬程H6=H7+P7-6=364+137=501mm依照流量平稳公式1， 流量G6 = G8 （H6/H8） = 330X（501/328）=412 l/h流速 v7=0.55 m/s 依照不超过最高流速0.7 m/s的原那么, 结尾6的支管管径选择为 1/2”.依照以上计算方式, 其余结尾及立管特点数据计算如下,

11、见表1及图5:表1：区域流量压头流速管径超出额定流量末端8支路330 l/h328 mm0.44 m/s1/2”+0%末端7、8之间330 l/h36 mm0.25 m/s3/4”末端7支路349 l/h364 mm0.47 m/s1/2”+%末端6、7之间679 l/h137 mm0.51 m/s3/4”末端6支路412 l/h501 mm0.55 m/s1/2”+%末端5、6之间1091 l/h131 mm0.52 m/s1”末端5支路466 l/h632 mm0.63 m/s1/2”+%末端4、5之间1557 l/h74 mm0.43 m/s1 1/4”末端4支路494 l/h706 m

12、m0.66 m/s1/2”+%末端3、4之间2051 l/h100 mm0.56 m/s1 1/4”末端3支路529 l/h806 mm0.70 m/s1/2”+%末端2、3之间2580 l/h98 mm0.52 m/s1 1/2”末端2支路562 l/h904 mm0.42 m/s3/4”+%末端1、2之间3142 l/h113 mm0.64 m/s1 1/2”末端1支路598 l/h1017 mm0.45 m/s3/4”+%1层到地下3740 l/h78 mm0.47 m/s2”系统总特征3740 l/h1095 mm从以上数据看出，在需要知足最结尾额定流量的情形下，其余结尾的流量都会超出

13、额定流量，离热源越近的结尾,因为其压头更高,流量超出范围越大。因此，咱们需要对每一个结尾支路的流量进行平稳，平稳的方式大致分为三种：同程式流量平稳，手动平稳阀平稳，动态流量平稳阀平稳。同程式的平稳由于其管道计算及铺设较为复杂，在实际的工程中利用较少。咱们在本章节内只对利用手动和自动平稳阀平稳流量的方式进行实例的计算演示。-手动平稳阀平稳方式：在每一个结尾前安装手动平稳阀，通过平稳阀的调剂使每一个结尾的流量符合设计流量。因此系统全负荷时总流量就改变成：8 X 330 = 2640 l/h。系统的压差计算为：1，最结尾8的平稳阀全开，在全开状态时，假定平稳阀的压力损失为150 mm，通过上面的计算

14、方式进行一样计算，得出系统数据特点如下，见表2及图6表2：区域流量压头流速管径平衡阀增加压阻末端8支路330 l/h478 mm0.44 m/s1/2”+150mm末端7、8之间330 l/h36 mm0.25 m/s3/4”末端7支路330 l/h514 mm0.44 m/s1/2”+186mm末端6、7之间660 l/h133 mm0.50 m/s3/4”末端6支路330 l/h647 mm0.44 m/s1/2”+319mm末端5、6之间990 l/h110 mm0.47 m/s1”末端5支路330 l/h757 mm0.44 m/s1/2”+429mm末端4、5之间1320 l/h52

15、 mm0.36 m/s1 1/4”末端4支路330 l/h809 mm0.44 m/s1/2”+481mm末端3、4之间1650 l/h65 mm0.45 m/s1 1/4”末端3支路330 l/h874 mm0.44 m/s1/2”+546mm末端2、3之间1980 l/h95 mm0.54 m/s1 1/4”末端2支路330 l/h969 mm0.44 m/s1/2”+641mm末端1、2之间2310 l/h126 mm0.63 m/s1 1/4”末端1支路330 l/h1095 mm0.44 m/s1/2”+767mm1层到地下2640 l/h117 mm0.53 m/s1 1/2”系统

16、总特征2640 l/h1212 mm若是通过流量曲线图表表示未平稳流量系统和安装了手动流量平稳阀的系统，从图7对照能够得出，利用了流量平稳阀的系统曲线更陡，稳固性高于未平稳的系统。以上所谈到的都是系统全负荷运行状态，也确实是说，所有的结尾都开启。但在实际运行中，尤其是在通过电动两通阀自动操纵结尾的系统中，某些结尾会因为其所控区域温度达到设定值而自动关闭。这时，系统的流量曲线又会发生专门大的转变。比如说,当结尾3, 5, 7, 8关闭时, 系统的流量曲线会向上移动, 可是剩余的结尾1,2,4, 6的流量总和并不是理论上的2640/2=1320 l/h, 而是改变成1630 l/h, 压头改变成1

17、377 mm.（那个地址由于篇幅的关系,有关此流量,压头,曲线指数的计算将不做详细介绍,具体的计算步骤能够参考卡莱菲公司的技术手册。）从图7能够看出，当系统半负荷运行时，实际的流量与压头与理论值有偏离，偏离的结果是剩余的4个结尾流量会增大。图8那么详细计算出了半负荷时各个结尾的实际流量及过流比率。-动态流量平稳阀平稳方式：在每一个结尾前安装动态流量平稳阀，因为每一个平稳阀设定的流量都是330 l/h，因此系统全负荷时流量总和为：8 X 330 = 2640 l/h。动态流量平稳阀的特点在于其能够在专门大一段的压差范围内维持稳固的流量，也确实是说，它能自动在系统转变时增加或减少压力损失以达到平稳

18、的目的。在设计和计算上工作也比手动平稳阀的方式更为简单。安装了动态流量平稳阀系统的压力损失总和为：最结尾8的压力损失150 mm + 动态流量平稳阀最小工作压差1250 mm + 由结尾8至地下室的管道延程及局部损失1089 mm = 2489 mm（具体计算详见技术手册）。表3：区域流量压头流速管径平衡阀增加压阻末端8支路330 l/h1755mm0.44 m/s1/2”+1427mm末端7、8之间330 l/h36 mm0.25 m/s3/4”末端7支路330 l/h1791 mm0.44 m/s1/2”+1463mm末端6、7之间660 l/h133 mm0.50 m/s3/4”末端6支

19、路330 l/h1924 mm0.44 m/s1/2”+1608mm末端5、6之间990 l/h110 mm0.47 m/s1”末端5支路330 l/h2034 mm0.44 m/s1/2”+1706mm末端4、5之间1320 l/h52 mm0.36 m/s1 1/4”末端4支路330 l/h2086 mm0.44 m/s1/2”+1758mm末端3、4之间1650 l/h65 mm0.45 m/s1 1/4”末端3支路330 l/h2151 mm0.44 m/s1/2”+1823mm末端2、3之间1980 l/h95 mm0.54 m/s1 1/4”末端2支路330 l/h2246 mm0

20、.44 m/s1/2”+1918mm末端1、2之间2310 l/h126 mm0.63 m/s1 1/4”末端1支路330 l/h2372 mm0.44 m/s1/2”+2044mm1层到地下2640 l/h117 mm0.53 m/s1 1/2”系统总特征2640 l/h2489 mm当系统半负荷运行时, 就如上面所讲到的, 当结尾3, 5, 7, 8关闭时, 动态流量平稳阀芯自动吸收增加的压差,从而使流量曲线图与设计相符,见表4。表4：区域流量压头流速管径平衡阀增加压阻末端8支路0 l/h1/2”末端7、8之间0 l/h3/4”末端7支路0 l/h1/2”末端6、7之间0 l/h3/4”末

21、端6支路330 l/h2746 mm0.44 m/s1/2”+2418mm末端5、6之间330 l/h13.6 mm0.14m/s1”末端5支路0 l/h1/2”末端4、5之间330 l/h3.8 mm0.09m/s1 1/4”末端4支路330 l/h2763 mm0.44 m/s1/2”+2435mm末端3、4之间660 l/h11.4 mm0.17m/s1 1/4”末端3支路0 l/h1/2”末端2、3之间660 l/h11.8 mm0.17m/s1 1/4”末端2支路330 l/h2786 mm0.44 m/s1/2”+2458mm末端1、2之间990 l/h25.2 mm0.28m/s

22、1 1/4”末端1支路330 l/h2811 mm0.44 m/s1/2”+2483mm1层到地下1320 l/h31.4 mm0.25m/s1 1/2”系统总特征1320 l/h2843 mm从图9能够看出，在利用动态流量平稳阀的系统中，当部份结尾关闭时，其余结尾的流量可不能改变，这是因为动态平稳阀其阀芯能够自身调剂压差，也确实是能自身调剂流量曲线特点指数Z，从而使流量始终维持不变。有关动态流量平稳阀与变频泵及电动调剂阀的结合利用方式及系统特点等，在前几期的刊物中也别离由其它厂家作出了详细的讲解，咱们这儿就再也不予以重复。在下一期的专题中，咱们将进一步探讨动态流量平稳阀和一次/二次系统各自的特点和优缺点。参考文献：Caleffi Manual 2: Design Principles of Hydronic Heating Systems Claudio Ardizzoia: Il Bilanciamento dinamico dei circuiti idronici