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管路阻力计算和水泵选型


2.1

水系统管路阻力估算、管路及水泵选择
一般情况下,按 5℃温差来确定水流量(或按主机参数表中的额定水流量) ,主管道按主

a) 确定管径

机最大能力的总和估算,分支管道按末端名义能力估算。根据能力查下面《能力比摩阻速查 估算表》 ,选定管型。

能力比摩阻速查估算表

力段(kW) 管径规格 计算内径(mm) 参考比摩阻 R (pa/m) 动压(pa) 比摩阻能力系数 Kr(插值系数) 1<Q≤3 3<Q≤6 6<Q≤11 11<Q≤20 20<Q≤37 37<Q≤61 61<Q≤98 98<Q≤167 167<Q≤461

φ 25
18 41-291 17-158 125

φ 32
23.2 87-296 57-230 69.7

φ 40
29 102-299 94-316 39.4

φ 50
36.2 104-300 130-431 21.8

φ 63
45.8 98-291 168-576 11.4

φ 75
54.8 123-300 281-764 9.3

φ 90
65.4 129-299 376-972 4.6

φ 110
79.8 116-297 438-1272 2.6

φ 160
116.2 49-300 283-2157 0.85

说明:1、上述数据以 5℃温差供回水,7℃供水为基准,如果是单供热管道,以 35℃供水为基准进行 0.86 倍修正,以 50℃供水为 基准进行 0.75 倍修正。 2、上述管径以 PP-R 热水管(2.0MPa)进行计算取值,如果采用冷水管,比摩阻能力系数修正为 0.6 倍。 3、表中未列的更大能力段可以参考附录查表计算或采用鸿业水力计算软件进行详细计算。

b) 沿程阻力计算 根据公式 沿程阻力=比摩阻×管长,即 Hy=R×L,pa,计算时应选取最不利管路来计算: 第一步:采用插值法计算具体的适用比摩阻,比如能力为 7.5kW,范围属于“6<Q≤11” 能力段,Kr=39.4,进行插值计算。 R=104+(7.5-6)×39.4=163.1 pa/m 第二步:根据所需管长计算沿程阻力,假设管长 L=28m,则 Hy= R×L=163.1×28=4566.8 pa=4.57 kpa c) 局部阻力计算 作为估算,一般地,把局部阻力估算为沿程阻力的 30-50%,当阀门、弯头、三通等管 件较多的时候,取大值。实际计算采用如下公式: Hj=ξ *ρ v2/2,ξ ---局部阻力系数,ρ v2/2---动压 ρ v2/2 动压查表插值计算,ξ 局部阻力系数参考下表取值:

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局组件

直流三通

旁流三通

合流三通

分流三通

球阀

截止阀

弯头

突扩

突缩

ξ

1

1.5

3

3

2-4

7-16

1-2

0.5

0.5

1、 截止阀、球阀、弯头与所连接的管径相关,表中的ξ 系数范围值从 DN50-DN15 对应取值,管径越大取值越小;

2、 过滤器、单向阀、水泵进出口的ξ

系数参考“球阀”项。

d) 水路总阻力计算及水泵选型 水路总阻力包括:所有管道的沿程阻力、阀门、弯头、三通等管件的局部阻力、室外 主机的换热器阻力 (损失) 、 室内末端阻力 (损失) , 后面两项与不同的主机型号和末端相关。 计算式为: Hq=Hy+Hj+Hz+Hm+Hf Hz——室外主机换热器阻力,一般取 7m 水柱 Hm——室内末端阻力 Hf——水系统余量,一般取 5m 水柱; 总阻力计算完成后,就可以根据总阻力选取流量满足要求的情况下能提供不小于总阻 力扬程的水泵来匹配水系统。选取水泵时要根据“流量——扬程曲线”来确定,但扬程和流 量不能超出所需太大(一般不超过 20%) ,避免导致出现水力失调和运行耗能较高。 水系统的沿程阻力和局部阻力与系统水流量和所采用的管径相关,流量、管径及所使 用各种配件的多少决定总阻力,流量取决于主机能力(负荷)及送回水温差,流量确定的情 况下,管径越大,总阻力越小,水泵的耗能越小,但管路初投资会增大。

PE-RT 地暖管的规格(参考) (红色字的为推荐使用规格、计算基准) S5 系列 S4 系列
φ 20×2 φ 16×2 φ 25×2.3 φ 20×2.3 Φ 32×2.9 φ 25×2.8 Φ 40×3.7 Φ 32×3.6

? 计算例
现有项目系统图如下:

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M

室外主机 水泵 Y型过滤器 水压表 活接、软接 安全阀
M

球阀 泄压止回阀 分水器 集水器 电动三通阀 压差旁通阀
M

风机盘管 地暖管 电动二通阀

D F C J
M

G A H
从项目系统图中可以看出,制冷空调的最不利管程是 A-B-C-D-E-F-G-H,其中 A-B-C-D 和 F-G-H 是主管 段,D-E-F 是支管段;制热地暖的最不利管程是 A-B-C-J-K-G-H,地暖管采用 20 管,单路 100 米。1 套 6P 主机,2 个 800 风机盘管末端,那么, 制冷主管道长度 LAD=26m,支管路长度 LDE=19m; 制热主管路长度 LAJ=37m;支管路 LJK=100m,PE-RTφ 20×2.3 地暖管 制冷空调的管路阻力计算: 1 套 6P 主机的制冷最大能力为 15kW,查上述《能力比摩阻速查估算表》 ,主管道对应能力段为 “11<Q≤20”的 Krm=21.8 Pa/m*kW,支管段对应能力段为“6<Q≤11”的 Krp=39.4 Pa/m*kW,则制冷 最不利管程的沿程阻力: 查表插值计算主管道比摩阻 Rm=104+(15-11)×21.8=191.2 查表插值计算主管道比摩阻 Rm=102+(7.5-6)×39.4=161.1 Hy=(Rm*LAD+Rp*LDE)*2=(191.2×26+161.1×19)×2=16064.2 Pa=16.1 kPa 最不利管程局部阻力按沿程阻力的 30%估算,Hj= Hy*30%=16064.2×30%=4819.3 Pa=4.8 kPa 室外主机的水阻力 Hz=70 kPa 最不利流程中室内风机盘管水阻力 Hm=35 kPa 系统余压 Hf=50 kPa,那么制冷空调水系统的总水泵扬程需求为:

承压水 箱

B
自来水

K

Hqc=Hy+Hj+Hz+Hm+Hf=16.1+4.8+70+35+50=175.9 kPa=17.6 m?H2O
制热地暖的管路阻力计算基准为:单路管长为 100m,设计管内水流速度范围在 0.3-0.5m/s,计算取 值为 0.4m/s;单路管程的散热能力为 1350-1500W,计算取值为 1450W,则: R’m=170 Pa/m

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采暖流路中,地暖管流程相当于空调的末端,H’m= R’m *L=170×100=17 kPa 制热采暖时,6P 主机的最大制热能力为 18.3kW,插值计算对应的 R’y=226.1 Pa/m 则 H’y= R’y *LAJ=226.1×37×2=16.7 kPa H’j= H’y*30%=16.7×30%=5 kPa 同样地计算制热地暖的水泵总扬程需求为:

Hqh=H’y+H’j+H’z+H’m+H’f=16.7+5+70+17+50=158.7 kPa=15.9 m?H2O
对比 Hqh 和 Hqc 的值可知,制冷空调比制热地暖所需总扬程大,则按 Hqc 选型,从水泵的参数和特性曲 线中选择一台在扬程为 17.6m 时还能提供 2.58m /h 流量的水泵,注意送水温度对水泵流量的影响。 常用的地暖管规格和对应流速比摩阻见下表: 流速 规格 φ 16×2 φ 20×2.3 φ 25×2.8 114.8 102.0 76.7 150.8 133.7 100.9 191.0 169.5 127.7 235.3 209.4 157.7 0.30m/s 0.35m/s 0.40m/s 0.45m/s
3

说明:按供水温度 Tg=35℃,回水温度 Th=30℃计算;比摩阻单位 Pa/m。

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