第二章 水力计算
2．1确定各用户的设计流量
计算公式[3]：G=0.86Q/(τ1-τ2)×10-3 (2-1)
根据公式计算个管段的流量，填入水力计算表附录2。
2．2主干线水力计算
首先确定最不利环路，取主干线平均比摩阻Rpj=40～80Pa/m范围之内，确定主干线各管段的管径。
管OA：计算流量：G=265.04t/h
根据管段OA的计算流量和Rpj的范围，从供热工程书附表9-2中可确定管段一的管径和相应的比摩阻R值。
D=300mm R=36.01Pa/m
管段OA中局部阻力的当量长度ld,可由供热工程书附表9-2查出
表2-1管段OA当量长度
管段 AB 局部阻力部件 闸阀 弯头 方形补偿器 个数 1 1 1 当量长度 4.17 4.17 3 ∑ld=12.51 总当量长度 4.17 4.17 3 所以： 管段一的折算长度 lzh=l＋ld=108.51m 管段一的压力损失： △P=R*lzh=108.51×36.01= 3914.50Pa 将结果填入水力计算表。
同理计算其他各管段，结果列于水力计算表附表2。
2．3支线水力计算
J支线：
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J支线的资用压差为：△P4= 1732.466Pa
设局部阻力损失与沿程损失的估计比值α=0.6，则比摩阻大致可控制在 R‘=△P4/l4(1+α)=1732.47/70(1+0.6)=31.8Pa/m
根据R’和流量G’=4.42t/h,由供热工程书附录9-2得出管段AB： DAB=70㎜ RAB=27.8Pa/m v=0.34m/s 管段J-J1中局部阻力的当量长度ld,查附表得：
表2-2管段J-J1当量长度
管段 局部阻力部件 个数 当量长度 总当量长度 J-J1 闸阀 1 1 1 弯头 2 0.6 1.2 旁六三通 1 3 3 ∑ld=5.2 管段J-J1的折算长度lzh=l＋ld=5.2+16=21.2m 管段J-J1的压力损失 △PAB=R*lzh=27.8×21.2=589.36Pa 再根据R’和流量G’=2.07t/h, 由附录9-2得出管段J1-J2
DBC=50㎜ RBC=34.05Pa/m v=0.3m/s
管段BC中局部阻力的当量长度ld,查附表得：
表2-3管段J1-J2当量长度
管段 局部阻力部件 个数 当量长度 总当量长度 J1-J2 截止阀 1 8.4 8.4 弯头 1 0.4 0.4 直流三通 1 1.3 1.3 异径接头 1 0.13 0.13 ∑ld=10.23 管段AB的折算长度lzh=10.23+18=28.23m 管段AB的压力损失 △P’4=Rlzh=34.05×28.23= 961.2315Pa 四支线总压损：△P‘4= 1550.592Pa
不平衡率：（△P4-△P’4） /△P4=(1732.47-1550.6)/1732.47=10.4﹪＜15﹪所以此支线平衡。
最后将结果列入水力计算表附表2。
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2.4水压图绘制
热水网路上连接着许多热用户，他们对供水温度和压力要求可能各有不同，且各处的地势高低不同。在设计阶段必需对整个网路的压力状况有个整体的考虑，因此，通过绘制热水网路的水压图，可以全面了解热网和各热用户的压力状况，并确定保证能有使它实现的技术措施，在运行中通过看网路的实际水压图，可以全面地了解整个系统在调解过程中或出现时的压力工况，从而揭露关键的矛盾和采取必要的技术措施，以保证供水系统的安全运行。
2.4.1热水网路压力状况的基本技术要求
热水供热系统在运行或停止运行时，系统内热媒的压力都应满足：
在与热网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其管道
构件的承压能力，即不超压，以满足用户设备的正常使用。
在高温水网络用户系统内，水温超过100℃的地方，热媒压力应不低于该水温
下的汽化压力。从运行安全角度考虑，除上述要求外还应留有30 － 50 Kpa的富裕压力值。本项目设计热媒为低温水，故不必考虑，汽化压力问题。
与热网直接连接的用户系统，无论在网路循环水泵运转或停止工作时，其用户系
统回水管出口处的压力，必需高于用户系统的充水高度，以防止系统吸入空气，破坏正常运行和腐蚀管道。
网路回水管内任何一点的压力，都应比大气压力至少高出5 mH2O，以防止吸入
空气造成腐蚀。
在热水网路的换热站或用户吸入处，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。
2.4.2绘制热水网路水压图的步骤：
1、选定换热站水泵中心线的海拔高度为基准高度，在纵坐标上按一定的比例做出标准高的刻度，沿基准面在横坐标按一定的比例做出距离刻度。
2、管道上的各点和各用户从热源出口起沿管路计算的距离，在O－X轴上相应标出网路相应于基准面的标高和充水高度，这里假设所有建筑物的室内一层地面与水泵的
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中心线在一个平面上，即基准面。
3、选定静水压线的位置，静水压线是一条水平线，它表示网路循环水泵停止工作时，网路上各点的侧压管水头的连线，静水压线的高度必需满足以下要求：
（1）与热水网路直接连接的供暖用户系统内底层散热器不被损坏。 （2）热水网路及它直接连接的用户系统内不会出现汽化和倒空，由于本设计采用95℃/70℃的低温水供热，故可不考虑出现汽化。在本设计中最高楼层为6层，则其充水高度为6×3＝ 18m，安全系数取3mH2O，因此，静水压线定在24m H2O处。
（3）采用补给水泵定压来保证静水压线位置，这样当网路循环水泵停止运行时，所有用户不会汽化和倒空，而且底层散热器也不会超过允许压力。
4、选定的静水压线位置靠系统所采用的定压方式来保证，本次采用补给水泵定压，同时网路的定压点位置设在网路循环水泵的吸入端。
5、选定主干线的回水管动压曲线
在网路循环水泵运转时，网路回水管各点的测压管水头的连接线，称为回水管动水压曲线。因为，已知热网水力计算结果，则可按各管段的实际压力损失确定回水动水压线。回水管的动水压线的位置，应满足下列要求
6、回水管动水压曲线应保证所有直接连接的用户系统不倒空和网路上任何一点的压力不应低于50KPa（5mH2O）的要求，这是控制回水管动水压曲线最低位置的要求。
7、在与热水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其管道的承受能力，这是控制回水管动水压曲线最高位置的要求。
本次设计动水压曲线要从回水干管的末端开始绘制，由于回水干管的末端有除污器，且除污器的阻力为2.5mH2O，故起点处测压管水头高度为24+2.5=26.5mH2O，接着按主干线回水管段的压力损失逆行绘制到回水干线的始端处，则该点即为回水主干线的动水压曲线的始端位置。
8、选定主干线的供水管动压线
在网络循环水泵运转时，网路供水管内各点的测压管水头连接线，称为供水管动水压曲线。
根据最不利支路的压损及最不利支路末端用户引入口的作用压头，确定网路供水主干线中最不利支路末端用户即最不利支路分支节点处的水压线的水位高度。
然后，根据供水主干线的水力计算结果，绘出供水主干线的动水压曲线。最不利分
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支节点处的水压线的水位高度求法，最不利分支节点处的回水管动水压线的水位高度；最不利支路供水管总压力损失；最不利支路回水管总压力损失；最不利末端用户引入口所需的作用压头。
9、选定各支线的供回水管动压曲线
由于主干线供水管，回水管动压曲线已经确定，故其余支路的供回水动压曲线只需找出在干线上相应的分支水压点，按逐段压损，依次画出。
按照上述步骤，画出主干线、各支线及用户的水压图，并逐段标明各支路分支点的设计标高，供水管测压管水头及回水管测压管水头。
2.5连接方式的确定
1、热水网路的连接方式有：
（1）直接连接：
（2）无混合装置的直接连接：热水由热网供水管直接进入供暖系统热用户，在散热器内放热后返回热网回水管去。这种直接连接方式最简单，造价低。
（3）装水喷射器的直接连接：当网路设计供水温度超过《暖通规范》规定的供暖热媒最高温度时，便要采用喷射器的直接连接。
（4）装混合水泵的直接连接：当建筑物用户引入口处热水网路的供、回水差较小，不能满足水喷射器正常工作所需要的压差等情况时采用这种方式。
（5）间接连接：
这种连接方式是在用户引入口处或热力站，设表面式水-水换热器。热网水不进入供暖系统，而是通过水-水换热器，把供暖系统的回水加热到要求的温度后，返回热网回水干管。这种连接方式设备复杂，造价比直接连接高得多。因而只有在热水网路与热用户的压力状况不适应时采用间接连接方式。但热网的压力工况和流量工况不受用户的影响，便于热网运行管理。 2．确定用户热网连接方式。
通过水压图的绘制，可知，所有用户的回水压头均低于40mH2O，这说明所有用户的回水压力均未超过底部散热器的承受压力。
而且从水压图可见，在网路循环水泵停运时，静水压线对用户均满足不汽化和不倒空的技术要求。
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