供熱循環(huán)系統(tǒng)的阻力主要來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面，一是熱水在輸送管道中流動(dòng)產(chǎn)生的阻力，叫做沿程阻力；二是由于各種水利元件和供熱設(shè)備對(duì)水的流動(dòng)產(chǎn)生的阻力，叫做局部阻力。對(duì)于沿程阻力，根據(jù)規(guī)范中規(guī)定：***不利環(huán)路的比摩阻應(yīng)在30-60Pa/m，其它環(huán)路的比摩阻應(yīng)小于等于300 Pa/m，同時(shí)循環(huán)水的流速小于等于3ｍ/ｓ。對(duì)于各種供熱設(shè)備的局部阻力，不同的產(chǎn)品有不同的標(biāo)準(zhǔn)。供熱系統(tǒng)***不利環(huán)路中的局部阻力和沿程阻力的大小決定了選用循環(huán)水泵揚(yáng)程的大小，循環(huán)水泵揚(yáng)程的大小直接影響著水泵電耗的大小，因此，有必要對(duì)供熱系統(tǒng)中，涉及***不利環(huán)路的各種阻力進(jìn)行仔細(xì)的分析。
一、 熱力站的阻力
供熱系統(tǒng)的熱力站有兩種主要形式，一種是熱水鍋爐直接供暖的形式，另一種是換熱器換熱間接供暖的形式。
１、 鍋爐
供熱系統(tǒng)中使用的鍋爐大多是熱水鍋爐，根據(jù)其額定發(fā)熱量的大小分為7Mw、14 Mw、29 Mw、58 Mw等多種規(guī)格，根據(jù)其熱媒參數(shù)可分為95/70°C、115/70°C、150/90°C等，其中95/70°C、115/70°C的兩種參數(shù)的鍋爐應(yīng)用比較多。鍋爐在通過(guò)額定水量的情況下，鍋爐的阻力應(yīng)在40-80Kpa之間。在供暖實(shí)際中，造成鍋爐阻力增大的原因主要是鍋爐通過(guò)的實(shí)際水量大于其額定的循環(huán)水量。
在鍋爐的銘牌參數(shù)里，并沒(méi)有提供額定循環(huán)水量的數(shù)據(jù)，具體到一臺(tái)鍋爐具體的循環(huán)水量是多少呢？可以通過(guò)下面的公式進(jìn)行計(jì)算：
G＝860*Q/（tg－th）
G：鍋爐的額定循環(huán)水量，單位ｍ３/ｈ
Q：鍋爐的額定發(fā)熱量，單位Mｗ.
tg－th：鍋爐的額定進(jìn)水溫度與出水溫度之差，單位°C。
對(duì)于鍋爐的循環(huán)水量允許有一定的波動(dòng)，波動(dòng)的范圍應(yīng)小于20％。當(dāng)實(shí)際流量超過(guò)額定流量過(guò)多時(shí)，大大增加鍋爐的阻力；當(dāng)實(shí)際流量低于額定流量過(guò)多時(shí)，會(huì)使鍋爐內(nèi)的部分管束流量發(fā)生偏流，造成局部汽化或爆管。
我國(guó)的鍋爐標(biāo)準(zhǔn)***低熱媒參數(shù)是95/70°C，供回水溫差是25°C，而實(shí)際供熱運(yùn)行中，供回水的溫度一般在10-20°C之間，即使是20°C的供回水溫差，與鍋爐的額定溫差相比還差5°C，當(dāng)鍋爐滿(mǎn)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，根據(jù)鍋爐產(chǎn)熱和熱用戶(hù)散熱的平衡關(guān)系可以計(jì)算出鍋爐的循環(huán)水量為：
對(duì)于14Ｍｗ，95/70°C的鍋爐，在溫差25°C和20 °C時(shí)的相應(yīng)流量是：
額定流量：860*14/25＝482ｍ３/ｈ
實(shí)際流量：860*14/20＝602ｍ３/ｈ
對(duì)于14Ｍｗ，115/70°C的鍋爐，在溫差45°C和20 °C時(shí)的相應(yīng)流量是：
相應(yīng)流量：860*14/45＝268ｍ３/ｈ
實(shí)際流量：860*14/20＝602ｍ３/ｈ
假如鍋爐在額定水量下運(yùn)行，其阻力是50Ｋpa，在上述實(shí)際流量下運(yùn)行時(shí)的阻力是：
對(duì)于14Mｗ，95/70°C的鍋爐實(shí)際阻力是：
（50/482）*602*602＝79Ｋpa
對(duì)于14ｍｗ，115/70°C的鍋爐實(shí)際阻力是：
（50/268）*602*602＝252Ｋpa
兩種不同參數(shù)的鍋爐阻力分別增長(zhǎng)了29Ｋpa和202Ｋpa。
鍋爐阻力的增加也就是增加了循環(huán)泵的負(fù)擔(dān)，增加了電耗，因此要把鍋爐的阻力降低到合理的程度，具體的方法是根據(jù)鍋爐流量增加的程度，增加一條與鍋爐并聯(lián)的分流管道，分流的管徑應(yīng)通過(guò)合理的水力計(jì)算確定，分流管道上安裝的閥門(mén)應(yīng)該使調(diào)節(jié)閥、平衡閥或自力式流量控制閥，不應(yīng)是閘板閥。應(yīng)用時(shí)使用流量計(jì)測(cè)定鍋爐的實(shí)際水量來(lái)決定閥門(mén)的開(kāi)啟程度。
２、 換熱器
供熱系統(tǒng)中常用的換熱器是板式換熱器，換熱器對(duì)于熱媒參數(shù)和循環(huán)流量的要求不向鍋爐那樣嚴(yán)格，但過(guò)高的流量同樣會(huì)大大增加換熱器的阻力，影響水泵出力。換熱器的阻力一般是20-50Kpa。
如吉林省鍋爐房，兩臺(tái)循環(huán)泵流量600m3/h，揚(yáng)程55m，電機(jī)功率132Kw，三臺(tái)7Mw熱水鍋爐。運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)水泵的流量***370 m3/h，通過(guò)仔細(xì)查找，發(fā)現(xiàn)因?yàn)橹贿\(yùn)行一臺(tái)鍋爐，370 m3/h的循環(huán)水全部通過(guò)鍋爐，而根據(jù)計(jì)算鍋爐的額定水量******是240 m3/h，由于實(shí)際流量達(dá)到額定流量的154％，使得鍋爐的實(shí)際阻力達(dá)到160Kpa。為減少鍋爐阻力將第二臺(tái)鍋爐打開(kāi)進(jìn)行分流，同時(shí)打開(kāi)兩臺(tái)鍋爐后，鍋爐阻力下降到60Kpa，水泵的流量增加到550 m3/h，每臺(tái)鍋爐通過(guò)的水量為275 m3/h，是額定流量的115.8％，系統(tǒng)工作良好。
二、 除污器
在循環(huán)泵的進(jìn)口前，都安裝有除污器，目的是清除管道中的雜質(zhì)，保證水泵和鍋爐的安全運(yùn)行。除污器的阻力一般在10-20Kpa之間。出現(xiàn)除污器阻力增大的原因有以下幾個(gè)方面：第一，除污器堵塞，這種原因在現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)到的比較多，第二，非正常原因，如用原有的兩個(gè)小型號(hào)的除污器并聯(lián)安裝在大一號(hào)的管道上；使用自制的除污器在制作當(dāng)中流道或流通面積制作不合理。
如吉林省某鍋爐房，回水母管管徑是DN500，采用原來(lái)以倆的兩臺(tái)DN350的除污器，在供熱面積近70％時(shí)，發(fā)現(xiàn)除污器阻力已達(dá)50Kpa，第二年供熱面積要達(dá)到100％，根據(jù)計(jì)算，其阻力將達(dá)到102Kpa。
三、循環(huán)泵進(jìn)出口的阻力
水泵進(jìn)出口阻力的大小取決于水泵進(jìn)出口各種水利元件的阻力和進(jìn)出口管道的阻力，正常情況下，從水泵進(jìn)水管與回水母管連接處到水泵出水管與系統(tǒng)供水母管的連接處，之間的阻力損失在30-60Kpa之間，而實(shí)際在供熱系統(tǒng)中，這個(gè)阻力多達(dá)到50-100Kpa之間，只是由于這段阻力在現(xiàn)場(chǎng)不容易發(fā)現(xiàn)而被人忽略。
水泵的進(jìn)口管徑比出口管徑一般情況下要小一號(hào)，進(jìn)口管道的水流速度在2.5-3m/s以上，出口管道的水流速度一般2-2.5m/s以上，這樣的流速對(duì)于管道來(lái)講比摩阻將達(dá)到200Pa/m-300Pa/m以上，所以無(wú)論對(duì)于管道還是對(duì)于水利元件，都將產(chǎn)生巨大的阻力。
如：某單位水泵，型號(hào)SB－ZL－250-200-340A，進(jìn)水管DN200，出水管DN250，流量800 m3/h，揚(yáng)程32米，電機(jī)功率90Kw，泵的效率86％，轉(zhuǎn)速1450轉(zhuǎn)/分。
先按進(jìn)水管DN250，出水管DN200擴(kuò)一號(hào)也是DN250進(jìn)行計(jì)算。
進(jìn)水管的水利元件有三通一個(gè)，閘閥一個(gè)，軟連接一個(gè)。局部阻力系數(shù)：
1＋0.5＋2＝3.5
出水管的水利元件有大小頭一個(gè)，軟連接一個(gè)，止回閥一個(gè)，閘閥一個(gè)，三通一個(gè)，局部阻力系數(shù)：
0.3+2+3+0.5+1.5＝7.3
當(dāng)水的流量是800 m3/h時(shí)，流速為4.145m/s，
水泵進(jìn)出口連接母管的管道DN250的比摩阻是796Pa/m，按水泵進(jìn)出口管道總長(zhǎng)度20米計(jì)算：796*20/10000＝16Kpa
進(jìn)水管的阻力：P＝S*V２/2ｇ＝3.5*4.145*4.145/2*9.8＝31Kpa
出水管的阻力：P＝S*V２/2ｇ＝7.3*4.145*4.145/2*9.8＝64Kpa
進(jìn)出口阻力合計(jì)為31+64+16＝111Kpa
再按進(jìn)水管和出水管都擴(kuò)大到DN300進(jìn)行計(jì)算：
水的流速為2.927m/s.
水泵進(jìn)出口連接母管的管道DN300的比摩阻是294Pa/m，按水泵進(jìn)出口管道總長(zhǎng)度20米計(jì)算，294*20/10000＝6Kpa。
進(jìn)水管的阻力：P＝S*V２/2ｇ＝3.5*2.927*2.927/2*9.8＝15Kpa
出水管的阻力：P＝S*V２/2ｇ＝7.3*2.927*4.145/2*9.8＝32Kpa
進(jìn)出口阻力合計(jì)為1.5+3.2+0.6＝53Kpa
規(guī)范中規(guī)定：供熱系統(tǒng)***不利環(huán)路中的比摩阻為30pa/m-60pa/m，其它環(huán)路的比摩阻不能大于300Pa/m，同時(shí)水的流速不能高于3m/s。對(duì)于供熱循環(huán)泵的進(jìn)出口的管道，屬于供熱系統(tǒng)中所有環(huán)路包括***不利環(huán)路中的一部分，它的比摩阻如何取規(guī)范中沒(méi)有明確規(guī)定。在上面的分析中，當(dāng)管道比摩阻294Pa/m時(shí)，水泵進(jìn)出口的阻力是53Kpa，比上例減少了58Kpa。因此，我個(gè)人觀點(diǎn)，在條件許可的情況下，水泵進(jìn)出口的管道管徑還應(yīng)適當(dāng)加大。
四、 熱用戶(hù)
對(duì)于熱用戶(hù)，一般情況下以熱用戶(hù)的入口閥門(mén)井為界，閥門(mén)井以里屬于熱用戶(hù)系統(tǒng)，這里的熱用戶(hù)指的是一般住宅。根據(jù)熱用戶(hù)室內(nèi)系統(tǒng)的不同形式，其阻力大小也不同。傳統(tǒng)的上給下回單管串聯(lián)系統(tǒng)，它的阻力大小是5Kpa-20Kpa，新建的立管在樓梯間的分戶(hù)控制一戶(hù)一環(huán)系統(tǒng)，它的阻力一般是20Kpa-40Kpa，原上給下回式單管串聯(lián)系統(tǒng)改造成的一戶(hù)一環(huán)分戶(hù)控制系統(tǒng)，它的阻力一般是20Kpa-60Kpa。以上給出的都是根據(jù)多個(gè)熱力公司的實(shí)際得出的數(shù)據(jù)。
五、 閥門(mén)井
傳統(tǒng)的閥門(mén)井里面的水力元件有供、回水閥門(mén)和除污器，其中供回水閥門(mén)的阻力小于10Kpa，除污器的阻力略大，一般10Kpa左右。多數(shù)熱力公司，除污器在經(jīng)過(guò)一個(gè)采暖期運(yùn)行之后，都會(huì)拆除不用。
隨著集中供熱的發(fā)展，供熱面積越來(lái)越大，“近熱遠(yuǎn)冷”的水力失調(diào)現(xiàn)象很是嚴(yán)重，為此，很多熱力公司在閥門(mén)井里安裝了自力式流量控制閥，用以解決水力失調(diào)現(xiàn)象的發(fā)生。而自力式流量控制閥是一個(gè)阻力可變的水力元件，根據(jù)生產(chǎn)廠家的不同、閥體大小的不同，其阻力值也不相同，好的產(chǎn)品其***低阻力不到30Kpa，質(zhì)量差的低檔產(chǎn)品其***低阻力達(dá)到70Kpa?，F(xiàn)在供熱系統(tǒng)的外網(wǎng)壓差一般才10－15Kpa，因此，這個(gè)阻力對(duì)系統(tǒng)有很大影響。在選擇該產(chǎn)品時(shí)，一定要選擇阻力比較小的產(chǎn)品，雖然價(jià)格高一點(diǎn)，但不增加水泵的電耗。
如我公司，在一個(gè)小區(qū)里同時(shí)安裝了“愛(ài)能牌”自力式流量控制閥和另一廠家生產(chǎn)的自力式流量控制閥，使用中發(fā)現(xiàn)安裝“愛(ài)能牌”自力式流量控制閥的用戶(hù)熱，安裝另一廠家自力式流量控制閥的用戶(hù)不熱，究其原因是由于兩個(gè)廠家的產(chǎn)品阻力不同所致。
由于自力式流量控制閥的阻力比較大，我們一般不在***不利環(huán)路上進(jìn)行安裝，而只將其安在前端和中端用戶(hù)，這樣安裝自立式流量控制閥不會(huì)增加循環(huán)泵的揚(yáng)程，但具體哪些地方需要安裝、那些地方不需要安裝需要根據(jù)水利計(jì)算進(jìn)行確定。
六、 管道的阻力
管的的阻力，包括管道本身的沿程阻力和管道中間拐彎、變徑、三通、分支、補(bǔ)償器等形成的局部阻力。
沿程阻力的值等于管道的比摩阻和管道長(zhǎng)度的乘積。根據(jù)規(guī)范的要求，管道的比摩阻應(yīng)在30－60Pa/m之間。根據(jù)管道通過(guò)的流量，通過(guò)查水利計(jì)算表可以得出管道的比摩阻，再計(jì)算出管道的實(shí)際長(zhǎng)度，就可以知道管道的阻力。
局部阻力計(jì)算起來(lái)相當(dāng)麻煩，一般的設(shè)計(jì)手冊(cè)上面都給除了估算比例，一般20％－50％。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)手冊(cè)上面局部阻力的估算比例過(guò)高，實(shí)際中10％－20％比較準(zhǔn)確。
七、 循環(huán)泵的選擇
對(duì)于供熱系統(tǒng)而言，循環(huán)泵需要選擇的參數(shù)有兩個(gè)，一個(gè)是流量，一個(gè)是揚(yáng)程。
流量參數(shù)是由供熱系統(tǒng)的需要決定的，經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)是每平米小時(shí)2.5－3.5公斤。對(duì)于使用高檔次自力式流量控制閥的系統(tǒng)不需增加富裕量，沒(méi)有使用自力式流量控制閥增加15％，使用低檔自力式流量控制閥的系統(tǒng)增加7％，間歇供暖系統(tǒng)增加20％，分戶(hù)改造系統(tǒng)增加15％。對(duì)于全部是地?zé)岬墓嵯到y(tǒng)系統(tǒng)，流量應(yīng)該增加30％或更多。
循環(huán)泵的揚(yáng)程實(shí)際作用是克服供熱系統(tǒng)中的各種阻力。根據(jù)前面的論述，對(duì)于鍋爐房鍋爐的阻力40-80Kpa，換熱器的阻力20-50Kpa，水泵的進(jìn)出口阻力30-50Kpa，除污器的阻力10-20Kpa，對(duì)于***不利環(huán)路閥門(mén)井里的阻力10Kpa，用熱戶(hù)的阻力40Kpa，管道的比摩阻30－60Pa/m另加10％－20％的局部阻力。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，參考設(shè)備的具體情況可以計(jì)算出合適的水泵揚(yáng)程，揚(yáng)程參數(shù)可以增加5％的富裕量。
循環(huán)泵廠家的選擇，現(xiàn)在的泵廠多如牛毛，在選泵時(shí)，第一要選擇流量和揚(yáng)程與自己的需要向接近。第二要選擇效率高的泵，泵的效率越高越省電，有些泵的效率高達(dá)83％－87%。***后，在泵實(shí)際運(yùn)行時(shí)，對(duì)泵的實(shí)際運(yùn)行工況進(jìn)行測(cè)試，看是否能達(dá)到說(shuō)明書(shū)的說(shuō)明數(shù)據(jù)。
通過(guò)上面的論述，對(duì)供熱系統(tǒng)中的各種阻力進(jìn)行了仔細(xì)地分析，并對(duì)供熱循環(huán)泵流量、揚(yáng)程的選擇方法和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要地介紹，***做供熱企業(yè)的參考。
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