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管道系统的压力损失和流量平衡

一、平衡流量

指系统的压头（扬程）改变后随之改变的新流量。它可以通过以下公式计算：

0.525
G1=G×（H1/H）公式（1）

其中：G1=系统平衡后流量（新流量）

H1=系统新的压头
G=系统原流量
H=系统原压头

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注：G1，G，H1，H的单位应该一致。比如G用m/h为单位，则G1也应该是m/h。

以上公式根据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1.9的关系，即Z=ΔPXG1.9,Z就是系统流量曲线的特征系数。这个公式
适合于我们在上一个章节里讲到的高、中、低粗糙度管道。

新流量与原流量的关系通过倍率F表述：

F=G1/G公式（2）

这个倍率用于确定系统经过平衡后每个支路、末端的新流量。

范例（1）一个传统双管系统的平衡流量计算方式

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回路B

回路A汇合点N图1

如图1所示：
循环回路A有四个末端，其特征为：
HA=980mm水柱（扬程）
GA=550l/h(流量)

G1=160l/h,G2=140l/h,G3=140l/h,G4=110l/h
循环回路B有3个末端，其特征为：
HB=700mm水柱（扬程）
GB=360l/h(流量)

G5=140l/h，G6=120l/h，G7=100l/h
现在，如果A、B回路汇合到一起，其流量及压损特征都会产生变化。以下我们将用3
种方式进行计算。
在AB汇合后，其汇合点的压差一致。这个压差值可以选择其中一个回路的压差值或者
重新设定一个压差值。

A，按压差值大的回路A为标准计算：

即Hn=HA=980mm水柱，因此只需要平衡回路B的流量。通过公式（1）计算B回路
的新流量，得出：

GBn=GB×(Hn/HB)0.525=360×(980/700)0.525=429.5l/h

通过公式（2）得到倍率F=429.5/360=1.193

因此，B回路每个末端新的流量就变为:

G5=140×F=167l/h，G6=120×F=143l/h，G7=100×F=119l/h

B，按压差值小的回路B为标准计算：

即Hn=HB=700mm水柱，因此只需要平衡回路A的流量，通过公式（1）计算A回路
新流量，得出：www.zhulong.com

GAn=GA×(Hn/HA)0.525=550×(700/980)0.525=460.9l/h

通过公式（2）得到倍率F=460.9/550=0.838

因此可以计算出A回路每个末端的新流量：

G1=160×F=134l/h，G2=140×F=117l/h，G3=140×F=117l/h，G4=110×F=92l/h

C，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衡，通过公式
（1）计算A，B回路新流量，得出：
Gan=GA×(Hn/HA)0.525=550×(840/980)0.525=507.2l/h
GBn=GB×(Hn/HB)0.525=360×(840/700)0.525=396.2l/h

通过公式（2）得到倍率：
FA=507.2/550=0.922，FB=396.2/360=1.101，因此可以计算出A和B回路每个末端的新

流量：

G1=160×FA=147l/h，G2=140×FA=129l/h，G3=140×FA=129l/h，G4=110×FA=101

l/h，G5=140×FB=154l/h，G6=120×FB=132l/h，G7=100×FB=110l/h

结论：

按大的压差计算方法保证了最远端的热效率，但在压差更小的回路内末端流量大于设
计流量，因此在这个环路内可能造成过高的流速。
按小的压差计算方法不会造成太高的流速，但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法是前两者的折衷。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个末端组成，其系统设计标准如下：

每个末端额定流量：330l/h
每个末端压力损失：150mm
每个末端的支管长度（供回水）：4m
每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

---计算末端到立管部分的局部压力损失系数www.zhulong.comξ，见图3：
2个T型汇合口：2X1.0=2.0
2个90弯头:2X1.5=3.0(3/8”,1/2”);2X1.0=2.0(3/4”,1”)
1个供水角阀(平均值):4.0
1个回水角阀(平均值):1.0
共计Σξ=10.0(3/8”,1/2”);Σξ=9.0(3/4”,1”)