中央空調系統水泵設計

2011-01-16 22:17:51.000

中央空調系統水泵設計
－－－－－水泵選型索引－－－－－
　　所謂水泵的選取計算其實(shí)就是估算（很多計算公式本身就是估算的），估算分的細致些考慮的內容全面些就是精確的計算。
　　特別補充一句：當設計流量在設備的額定流量附近時(shí)，上面所提到的阻力可以套用，更多的是往往都大過(guò)設備的額定流量很多。同樣，水管的水流速建議計算后，查表取阻力值。
　　關(guān)于水泵揚程過(guò)大問(wèn)題。設計選取的水泵揚程過(guò)大，將使得富裕的揚程換取流量的增加，流量增加才使得水泵噪音加大。特別的，流量增加還使得水泵電機負荷加大，電流加大，發(fā)熱加大，“換過(guò)無(wú)數次軸承”還是小事，有很大可能還要燒電機的。
　　另外“水泵出口壓力只有0.22兆帕”能說(shuō)明什么呢？水泵進(jìn)出口壓差才是問(wèn)題的關(guān)鍵。例如將開(kāi)式系統的水泵放在100米高的頂上，出口壓力如果是0.22MPa，就這個(gè)系統將水泵放在地上向100米高的頂上送，出口壓力就是0.32MPa了！
－－－－－ 水泵揚程簡(jiǎn)易估算法－－－－－
　　暖通水泵的選擇：通常選用比轉數ns在130～150的離心式清水泵，水泵的流量應為冷水機組額定流量的1.1～1.2倍（單臺取1.1，兩臺并聯(lián)取1.2。按估算可大致取每100米管長(cháng)的沿程損失為5mH2O，水泵揚程（mH2O）：
Hmax=△P1+△P2+0.05L (1+K)
　　△P1為冷水機組蒸發(fā)器的水壓降。
　　△P2為該環(huán)中并聯(lián)的各占空調未端裝置的水壓損失大的一臺的水壓降。
　　L為該不利環(huán)路的管長(cháng)
　　K為不利環(huán)路中局部阻力當量長(cháng)度總和和與直管總長(cháng)的比值，當不利環(huán)路較長(cháng)時(shí)K值取0.2～　0.3，不利環(huán)路較短時(shí)K值取0.4～0.6
－－－－－ 冷凍水泵揚程實(shí)用估算方法－－－－－　　
這里所談的是閉式空調冷水系統的阻力組成，因為這種系統是量常用的系統。
　　1.冷水機組阻力：由機組制造廠(chǎng)提供，一般為60~100kPa。
　　2.管路阻力：包括磨擦阻力、局部阻力，其中單位長(cháng)度的磨擦阻力即比摩組取決于技術(shù)經(jīng)濟比較。若取值大則管徑小，初投資省，但水泵運行能耗大；若取值小則反之。目前設計中冷水管路的比摩組宜控制在150~200Pa/m范圍內，管徑較大時(shí)，取值可小些。
　　3.空調未端裝置阻力：末端裝置的類(lèi)型有風(fēng)機盤(pán)管機組，組合式空調器等。它們的阻力是根據設計提出的空氣進(jìn)、出空調盤(pán)管的參數、冷量、水溫差等由制造廠(chǎng)經(jīng)過(guò)盤(pán)管配置計算后提供的，許多額定工況值在產(chǎn)品樣本上能查到。此項阻力一般在20~50kPa范圍內。
　　4.調節閥的阻力：空調房間總是要求控制室溫的，通過(guò)在空調末端裝置的水路上設置電動(dòng)二通調節閥是實(shí)現室溫控制的一種手段。二通閥的規格由閥門(mén)全開(kāi)時(shí)的流通能力與允許壓力降來(lái)選擇的。如果此允許壓力降取值大，則閥門(mén)的控制性能好；若取值小，則控制性能差。閥門(mén)全開(kāi)時(shí)的壓力降占該支路總壓力降的百分數被稱(chēng)為閥權度。水系統設計時(shí)要求閥權度S>0.3，于是，二通調節閥的允許壓力降一般不小于40kPa。
　　根據以上所述，可以粗略估計出一幢約100m高的高層建筑空調水系統的壓力損失，也即循環(huán)水泵所需的揚程：
　　1.冷水機組阻力：取80 kPa（8m水柱）；
　　2.管路阻力：取冷凍機房?jì)鹊某燮?、集水器、分水器及管路等的阻力?0 kPa；取輸配側管路長(cháng)度300m與比摩阻200 Pa/m，則磨擦阻力為300*200=60000 Pa=60 kPa；如考慮輸配側的局部阻力為磨擦阻力的50%，則局部阻力為60 kPa*0.5=30 kPa；系統管路的總阻力為50 kPa+60 kPa+30 kPa=140 kPa（14m水柱）；
　　3.空調末端裝置阻力：組合式空調器的阻力一般比風(fēng)機盤(pán)管阻力大，故取前者的阻力為45 kPa（4.5水柱）；
　　4.二通調節閥的阻力：取40 kPa（0.4水柱）。
　　5.于是，水系統的各部分阻力之和為：80 kPa+140kPa+45 kPa+40 kPa=305 kPa（30.5m水柱）
　　6.水泵揚程：取10%的安全系數，則揚程H=30.5m*1.1=33.55m。
　　根據以上估算結果，可以基本掌握類(lèi)同規模建筑物的空調水系統的壓力損失值范圍，尤其應防止因未經(jīng)過(guò)計算，過(guò)于保守，而將系統壓力損失估計過(guò)大，水泵揚程選得過(guò)大，導致能量浪費。
－－－－－ 水泵揚程設計－－－－－
（1）冷、熱水管路系統
　　開(kāi)式水系統
Hp=hf+hd+hm+hs （10-12）
　　閉式水系統
Hp=hf+hd+hm （10-13）
　　式中 hf、hd——水系統總的沿程阻力和局部阻力損失，Pa；
　　 hm——設備阻力損失，Pa；
　　 hs——開(kāi)式水系統的靜水壓力，Pa。
　　hd/ hf值，小型住宅建筑在1~1.5之間；大型高層建筑在0.5~1之間；遠距離輸送管道（集中供冷）在0.2~0.6之間。設備阻力損失見(jiàn)表10-5。
（2）冷卻水管路系統
　　1）冷卻塔冷卻水量
　　設備阻力損失
設備名稱(chēng) 阻力（kPa） 備注
離心式冷凍機 　 　
蒸發(fā)器 30~80 按不同產(chǎn)品而定
冷凝器 50~80 按不同產(chǎn)品而定
吸收式冷凍機 　 　
蒸發(fā)器 40~100 按不同產(chǎn)品而定
冷凝器 50~140 按不同產(chǎn)品而定
冷卻塔 20~80 不同噴霧壓力
冷熱水盤(pán)管 20~50 水流速度在0.8~1.5m/s左右
熱交換器 20~50 　
風(fēng)機盤(pán)管機組 10~20 風(fēng)機盤(pán)管容量愈大，阻力愈大，大30kPa左右
自動(dòng)控制閥 30~50 　
　　冷卻塔冷卻水量可以按下式計算：
（10-14）
　　式中Q——冷卻塔排走熱量，kW；壓縮式制冷機，取制冷機負荷1.3倍左右；吸收式制冷機，去制冷機負荷的2.5左右；
　　c——水的比熱，kJ/（kg? oC），常溫時(shí)c=4.1868 kJ/（kg?oC）；
　　tw1-tw2——冷卻塔的進(jìn)出水溫差，oC；壓縮式制冷機，取4~5 oC；吸收式制冷機，去6~9 oC。
　　2）水泵揚程
　　冷卻水泵所需揚程
Hp=hf+hd+hm+hs+ho
　　式中hf，hd——冷卻水管路系統總的沿程阻力和局部阻力，mH2O；
　　　　hm——冷凝器阻力，mH2O；
　　　　hs——冷卻塔中水的提升高度（從冷卻盛水池到噴嘴的高差），mH2O；
　　　　 ho——冷卻塔噴嘴噴霧壓力，mH2O，約等于5 mH2O。

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