第２７卷第６期 ２０１０年１２月 贵州大学学报（自然科学版） Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ） ＶｏＩ＿２７ Ｎｏ．６ Ｄｅｃ．２０１０ 文章编号１０００—５２６９（２０１０）０６—０１２４—０４ Ｅｘｃｅｌ软件在热水供暖系统管路水力计算中的应用 廖志恒‘ （贵州大学矿业学院，贵州贵阳５５０００３） 摘要：对Ｅｘｃｅｌ求解工具做了简单介绍，并以供热工程中常见的机械循环单管顺流式热水供暖 系统管路水力计算为例，阐述了Ｅｘｃｅｌ求解工具对供热管网水力计算的具体编程方法，计算结果 表明：利用Ｅｘｃｅｌ软件对热水管网水力计算快速准确其精度极高。 关键词：Ｅｘｃｅｌ计算软件；热水管网；水力计算 中图分类号：ＴＵ１１１．３９ 文献标识码：Ｂ 在热水供暖设计中，为使系统中各管段的水流 止［ 。 量符合设计要求，各管路的水力计算是一个非常重 １．１ Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌ在水力学计算中的常用功 要的内容。由于热水介质、供水管网布置复杂多 能 】 变，存在诸多不确定因素，因此，对一些具体的问题 １．１．１相对引用 需要大量的计算和试算，为提高工作效率、计算的 相对引用是指单元格的引用会随着公式所在 准确性和减轻工程设计人员的计算量，可以使用计 单元格位置的改变而改变。相对引用要引用其他 算机技术实现计算工作的程序化。即Ｍｉｃｒｏｓｏｔｆ Ｅｘ— 单元格数据时，只需在输入“＝”后的公式中用鼠 ｅｅｌ是一个优秀便捷的电子表格处理软件ｕ Ｊ，并具 标点中需要引用的该工作表上的单元格，或工作簿 有强大的统计计算、图表处理、数据分析等功能，把 中的其他工作表上的单元格，就可输入所引用的单 它用于水力计算，可以大大缩短计算时间，提高计 算精度和工作效率。 元格的地址。然后，继续输入单元格引用后的其他 内容，按回车键或单击“、／”框，即可实现相对引 １ ＥＸＣＥＬ软件应用普及简介 用。公式中的相对单元格引用，包含公式和单元格 ＥＸＣＥＬ是美国微软公司推出的电子表格软件 引用、单元格的相对位置。如果公式所在单元格的 是Ｏｆｉｆｃｅ办公自动化软件包的重要组成部分，具有 位置改变了，引用也会随之改变。如果多行或多列 很强的自由制表和数据处理功能。在Ｅｘｃｅｌ电子 地复制公式，引用会自动调整。在默认情况下，新 表格中，当用户向单元格中输入信息时，Ｅｘｃｅｌ会自 动判断信息的类型，并格式化单元格中的内容，根 公式使用相对引用。 据已知的单元格数据，利用“计算公式”可以计算 １．１．２绝对引用 出新单元格的数据，并且自动添加到单元格中。当 在复制或移动单元格时，一般不希望引用的单 改变工作表中的数据时，它会自动重新运行基于此 元格地址发生变化，成为绝对引用。绝对引用的引 数据的公式，更新放置计算结果的单元格中的数 用方法与相对引用基本相同，只是绝对引用的单元 据，这使得用户可以一次地建立工作表以及它的 格，需在完成相对引用后，将“＝”后希望地址不发 “计算公式”，然后在条件改变时能够快速、精确地 生变化所引用单元格的列号、行号前加上符号 产生结果。而水力计算正是运用这一原理，将水力 “￥”。绝对引用总是在指定位置引用单元格，如 计算公式中的各种数据信息用一种简单的方法组 果公式所在单元格的位置改变，绝对引用位置保持 织成有序的表格，当表格中的某些数值改变时，能 不变；如果多行或多列地复制公式，绝对引用也不 快速、准确地计算出结果，直到符合计算要求为 作调整。 收藕日期：２０１０—０４—２０ 基金项目：矿业学院教改项目（编号：２００７０２００４） 作者简介：廖志恒（１９７４一），男，贵州松桃人，副教授，研究方向：建筑环境与设备工程，Ｅｍａｉ１：７５８１８２８６６＠ｑｑ．ｃｏｒ１ｆ． ｛通讯作者：廖志恒，Ｅｍａｉｌ：７５８１８２８６６＠ｑｑ．ｅｏｍ． 第６期 廖志恒：Ｅｘｃｅｌ软件在热水供暖系统管路水力计算中的应用 １．１．３拖动填充 阻Ｒ 珠选用该环路各管段的管径，实际工程设计 中，最不利循环环路的各管段水流速过高，各并联 拖动填充是Ｅｘｃｅｌ的重要计算工具。其具体 操作步骤为：将鼠标移到活动单元格或当前选定区 域的右下角黑色的小方框附近。当鼠标指针变成 黑十字形时，按住鼠标左键，拖动至需要填充数据 的单元格，最后放开鼠标按键。如果单元格中有引 用，在拖动过程中，引用的相对单元格会随行和列 的变化而变动，如果绝对引用单元格，则引用的绝 对单元格不随行或列的改变而变化Ｈ Ｊ。 环路的压力损失难以平衡，所以常用控制Ｒ ，值的 方法，按Ｒ。 ＝６０—１２０ Ｐａ／ｍ选取管径。剩余的资 用循环压力 由人口的调压装置节流控制 Ｊ。 ２．２ Ｅｘｃｅｌ进行机械循环单管顺流式热水供暖系 统管路水力计算 确定图１机械循环垂直单管顺流式热水供暖 系统管路的管径。热媒参数：供水温度￡ ＝９５℃， ｔ ＝７０℃．系统与连接。在引入口处的 ２应用举例 ２．１ 热水供暖系统管路水力计算内容 在机械循环单管顺流式热水供暖系统管路水 力计算时，机械循环室内热水供暖系统多根据人口 供水压差为３０ ｋＰａ．图１表示出系统两个支路中的 个支路。散热器内的数字表示散热器的热负荷。 楼层高为３ ｍ Ｊ． 一处的资用循环压力，按最不利循环环路的平均比摩 、 。燕燕燕燕燕 －［ ｊ －［，』！三 ．［ 三 ．［， 三 ’［ ６ 图１雷路计算图 ２．２．１供暖系统水力计算公式 供暖系统中计算管段的压力损失公式： ＡＰ＝ＡＰｒ＋△ ＝Ｒｌ＋△ 式中：ＡＰ—计算管段的压力损失，Ｐａ； △ —计算管段的沿程损失，Ｐａ； （１） 一热媒在管内的流速，ｍ／ｓ； ｐ一热媒的密度，ｋｇ／ｍ ； 其中，当雷诺数Ｒｅ≤２３００时，流体处于层流 状态，采用哈根一泊肃叶公式计算 ： ：６４／Ｒｅ △ —计算管段的局部损失，Ｐａ； Ｒ一每米管长的沿程损失（比摩阻）， Ｐａ／ｍ； 当Ｒｅ＞２３００时，流体处于湍流状态，采用柯 列勃洛克隐式公式计算 ： ，ｋ ６８、０・ ｚ一管段长度，ｍ． 每米管长的沿程损失（比摩阻），可用流体力 学的达西维斯公式进行计算： Ｄ Ａ Ｕ‘１１（ ＋ ） 式中：卜管路当量粗糙度，室内热水供暖 系统管路ｋ取０．２ ｍｍ． ， Ａ ２ 管内各段的流量计算公式如下： 一ｎ—ｄ’２ 二 ０．８６ ， 、 式中：Ａ一管段的摩擦阻力系数； ｄ一管子内径，ｍ； 一ｔ 一 ： 式中：Ｑ一管段的热负荷，ｗ； ０～ 。 奠 贵州大学学报（自然科学版） 第２７卷 ｔ 一系统是设计供水温度，℃； ｔ 一系统是设计回水温度，℃． ２．２．２利用Ｅｘｃｅｌ软件编程计算 网的最不利环路，同时对系统进行编号如图１所 示。 （２）在Ｅｘｃｅｌ软件中创建如图２表格，将图１ （１）首先根据水力计算的方法确定出计算管 中的已知参数输人图２表中。 一 一＿１＿＿＿＝｜。 曩 ｉ ｉＩ一 ■ｉ—Ｉ■再 Ｅ｜ｉ ＿ ＩＩ ■＿露 ｌ专毫 ＼。 ＼ Ｂ ｜＼｜ 薯℃…ｉ ｜ 、 ｜｜ 、 墨 ｜ ｜｜ 鼍 ｜ ＇弋＇ 强＿＼ ｔ －一ｌ 臻《Ｋ薯≯蠢、 、誊ｊ ｌ 机挂循环单管顾 式热水供嚷系统管譬譬水办计簋程序表 ＿＿ 薯＼电霞 日（霄） ｅ（】【譬，ｈ） Ｌ（ｍ） ｄ（ｍｍ） ｖ（ｍ／ｘ） Ｒ（Ｐａ／ｍ） ＰｙｍＲ＊Ｌ（Ｐａ） ￡吾Ｉ△Ｐｄ（Ｐａ）ｂＰｊ（Ｐａ） △Ｐ（Ｐ ） ＿ ： ＼ 立管Ｖ ｌ＿＿ ＼Ｉ ７４８００ ２５ ３ Ｉ ５ ４Ｏ ０．５５ ＩＩ６．４ｉ ｌ７４６．２ １．Ｓ １４８． ２ ２２３．１ １９６９．２ ｜５§、 ２ ３７４００ ｌ２８ ８ ３２ ０．３６ ６１．９９５ ４９５．６ ４．５ ５０．Ｔ２ ’２ ｏ２．３ ６ ｉ、 ３ ２９９５ｏｏ ｌｏｉ ５ ８ ３２ ０．２８ ３９．３２ ３１４．６ ｉ．ｏ ３８．５４ ３８．５ ３５３．１ ｊ ¨７ｊ｛４ ２２３ｏｏ ６ ８ ３２ Ｏ．２ｌ ２３．０９ ｉ３４．７ １．０ ２ ６８ ２１ ｉｒ ２０６．４ ＼５ １ ５１００ ５１９９ ８ ２５ ０．２６ ４Ｇ．１９ ３６９．Ｓ １．０ ３３．２３ ３３．２ ４０２．３ １．９＼６ ７９９００ ２Ｔ２ ２３．７ ２０ ０．２２ ４６．３１ １０ ７．１５ ９．０ ２３．８０ ２１４—２ ｌ ３ｉ１． ： １ １３６ ９ ｌ ５ ０．２６ ５８．０８ ５２２．７ ４５． ０ ３誊－２３ １４９５．６ １４０ ．４ １１誊＼８ ｌ ５１ ００ ５１９ ８ ２５ ０．２６ ４６．１ ９ 辜６９．５ １．０ ３３．２３ ３３．２ ４０２．８ ＼ ９ ２２３００ ６７ ８ ０２ ０．２１ ２３．０９ ｉ８４． １．０ ２１．６８ ２１． ２０Ｇ．４ Ｉ ＼１ ０ ２９５００ ｉ ０１５ ８ ３２ ０．２８ ３９．３２ ３１４．Ｓ １．０ ３ ５４ ３８．５ ３５３．ｉ 啊｛１１ ．３７４００ ｉ ２８７ ８ ３２ ０．３６ ６１．９５ ４９５．Ｓ ５．０ Ｂ３．７２ ３１ ８．６ ８１４．２ ＿ ≯＼１２ ７４８００ ２５ ３ ３ ４０ ０．５５ １１６．４１ ３４９．２ ０．５ ｌ４ ８＿ ２ Ｈ．４ ４２３．６ ｜１６．＼ １１５ ８５３３．０ Ｉ１丫｛ 八口她的垂．Ｉ余确坏作用压力．用阀ｆ１常豌 ＿ｉ ．＼ 盘管 ｊ１９：１ｌ 资用压力△Ｐ＝￡（△Ｐ７＋Ａｐｊ）６ ７ ２７１９．１ －、１３ ７２００ ２４８ 丁．丁 １ ５ ０．３５ １８２．０Ｔ １４０１．９ ９．０ Ｓ３ ２ ５７３。５ ｉ ９７５．４ 曩 ｜ ４ １２４ ９ １ ５ ０．１ ８ ４８．８４ ４３９．Ｅ ３３．０ １５ ９９３ ５２５．７ 惦Ｓ．２ ｌ２２ｉ￡ １６．丁 ２ｃＪ４０，６ 。 ２３ｌｊ 不平街百舟宰ｘＩＶ 一８．１丐‘ ２４ｌ ；立雷ｆⅡ ＿２ ； 凄用压力△Ｐ＝￡（ＬＸＰｒ＋Ｌ￣．Ｐｊ）５～８ ３５２４．Ｓ ＿＇强 、１ ５ ７２Ｏ０ Ｚ４８ 丁．丁 １ ５ ０．３５ １ ８２．０Ｔ ｌ４０１．９ ９．０ ６３．７２ ５７３．５ １９９ ５．４ ２Ｙ：－ｔ，１６－ １２４ ９ ｌ５ ０．１８ ４３．８４ ４３９９．６ ３３．０ ｉ５．９．３ ５２器． ９６Ｓ．２ ｊ ２８ ｆ Ｅ ｌ６．丁 ２９４０．６ ～＼ 平镪奄舟荜砒Ⅱ １６．６ ｜ 立管Ｉ ３１ｔ｝ 资用压力△Ｐ＝￡（△Ｐｙ＋△Ｐｊ）４～９ ３９９３７．４ ｔ 、１１ ７２Ｏ０ ２４８ ．了 １５ ０．３６ ｌ８２．０７ １４０１．擘 ９．０ Ｓ３． ２ ５Ｔ３．５ １９Ｔ５．４１ ｌ３３ １３ １ ２４ ９ ｌ ５ ０．１８ ４３．３４ ４３９．６ ３３．０ １５．９３ ２５． ９５ ．２ Ｉ ＼ ｌ６．了 ２９９４０．６ ≥３５＿ｌ 不平街百井宰ｘ ＩＩ ２５．ｇ 薯３６、 盘 ＼Ｉ ；３７ 用压力Ａｐ＝￡（Ａｐ）－＋Ａｐｊ）３～１０ ４６４３。６ ３ ｝１９ ９Ｏ０ ２ ２ ． １ ５ ０．３９ ２１ ｒ．Ｉ ９ ｌ６ ２．４ ９．０ Ｔ４． ８ ６ ３．０ ２３４Ｓ．４ 一ｌ乇 ＼２０ １３６ ９ １５ ｏ．２ ５８．０８ ５２２． ｅ３．０ ｌ９．６Ｔ ６４９。＿ｏ １１７１．７ Ｉ １６．Ｔ ３５１ ７，ｌ ４ｌ＿ｌ 不平街百分辛】【ｌ ２４． 图２水力计算编程结果图 （３）“各管段流量公式程序编辑”在Ｃ４单元格 单元格应输入公式△ ＝０．５ Ｘｐｖ２，即选定Ｊ４单 应输入流量公式Ｇ：０．８６￣元格，在编辑栏用键盘输入“＝０．５ Ｘ９８３．２８４ ｘ ，即选定Ｃ４单元格， Ｆ４ ｔｇ—ｔｈ ２”后按Ｅｎｔｅｒ键。 在编辑栏用键盘输入“＝ｏ．８６ ｘ ／（９５—７０）”后 （６）“各管段局部阻力公式程序编辑”在Ｋ４ 按Ｅｎｔｅｒ键，则计算机自动完成相应管段流量的运 单元格应输入公式△巧＝ＡＰｄ ｘ∑§，即选定Ｋ４ 算。 单元格，在编辑栏用键盘输入“＝ ｘ Ｉ４”后按Ｅｎ． （４）“各管段沿程阻力公式程序编辑”在ｃ４ ｔｅｒ键。 单元格应输入公式△ ＝ＲＬ，即选定Ｈ４单元格， （７）“各管段压力损失公式程序编辑”在Ｌ４ 在编辑栏用键盘输入“＝Ｇ４ ｘ Ｂ４”后按Ｅｎｔｅｒ键。 单元格应输入公式ＡＰ＝ＡＰ ＋△Ｐ，，即选定Ｌ４单 （５）“各管段局部动压头公式程序编辑”在 第６期 廖志恒：Ｅｘｃｅｌ软件在热水供暖系统管路水力计算中的应用 元格，在编辑栏用键盘输入“＝Ｈ４ Ｘ Ｋ４”后按Ｅｎｔｅｒ 的计算操作，得出如图２所示的结果，从计算结果 键。 可知：计算结果精确极高且速度极快。 （８）“各环路不平衡率公式程序编辑”，求并联 ３ 结论 环路不平衡率，主要是观察所求环路与最不利环路 用Ｅｘｃｅｌ进行机械循环热水供暖系统管路水 间的平衡度，使其不平衡率在±１５％内，如大于此 力计算，简便快捷且计算精度高，应用方便，降低了 值，即在该环路上安装阀门调节。不平衡率＝ 计算工作量，同时也实用于复杂系统的水力计算， 童旦压 ｛ 磬鍪 塾 资用压力 ，即根据此公式，～“一’ 在 从而大幅度降低工程设计人员的劳动强度，提高工 图２表中编辑如下：Ｅ２３单元格中输入“＝（Ｆ１９一 作效率。 Ｌ２２）／Ｆ１９”后按Ｅｎｔｅｒ键。其它环路按此规律输入 参考文献： 编辑公式。 ［１］刘长记．ＥＸＣＥＬ软件在树状管网水力计算中的应用［Ｊ］．广西 （９）输入上述公式编辑程序后，利用Ｅｘｃｅｌ的 水利水电，２００７（４）：５８—６０． 自动输入和填充功能完成其它设计参数下的公式 ［２］谢连和，凌朝霞．Ｅｘｃｅｌ与水力计算［Ｊ］．水利天地，２００７（３）： 计算。选定“Ｃ４”单元格后，将鼠标定位在“ｃ４”单 ３７． 元格右下角，指针变为实心十字型（填充手柄），将 ［３］王卫国．Ｅｘｃｅｌ ２００７入门与提高［Ｍ］．北京：清华大学出版社， 鼠标向下拖至需填充的最后一个单元格，则可完成 ２００９：１４２—１４５． ［４］张字华．Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ ｘＥｃｅｌ在水力计算中的应用［Ｊ］．黄河水利职 所有设计参数下的Ｇ：Ｏ．８６Ｑ，业技术学院学报，ｔｇ—ｔｈ 的运算，依此操作完 ２００９。１２（４）：１６—１８． ［５］贺平，孙刚．供热工程［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２００５． 成其它公式的运算。 通过以上公式程序的编辑及在Ｅｘｃｅｌ软件中 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｘｃｅｌ ｉｎ Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｈｏｔ Ｗａｔｅｒ Ｈｅａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ＬＩＡＯ Ｚｈｉ—ｈｅｎｇ‘ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ，Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕｉｙａｎｇ ５５０００３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ Ｅｘｃｅｌ ｓｏｌｖｅｒ ｔｏｏｌ ｂｒｉｅｆｌｙ，ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｐｉｐｅｌｉｎｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ ｓｉｎｇｌｅ ｐｉｐｅ ｄｏｗｎ ｓｔｒｅａｍ ｓｔｙｌｅ ｈｏｔ ｗａｔｅｒ ｈｅａｔｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｃｏｍｍｏｎ ｈｅａｔｉｎｇ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｅｘｐｏｕｎｄｓ ｔｈｅ Ｅｘｃｅｌ ｓｏｌｖｅｒ ｔｏｏｌ ｆｏｒ ｓｐｅｃｉｉｆｃ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｈｅａｔｉｎｇ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ Ｅｘｃｅｌ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｆｏｒ ｈｏｔ ｗａｔｅｒ ｐｉｐｅ ｎｅｔｗｏｒｋ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｒａｐｉｄｌｙ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｘｃｅｌ ｓｏｆｔｗａｒｅ；ｈｏｔ ｗａｔｅｒ ｐｉｐｅ ｎｅｔｗｏｒｋ；ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
