流體輸配管網(wǎng)Ch7枝狀管網(wǎng)水力工況分析與調(diào)節(jié)

Ch7枝狀管網(wǎng)水力工況分析與調(diào)節(jié)7.2調(diào)節(jié)閥的節(jié)流原理與流量特性7.3

調(diào)節(jié)閥的選擇7.1管網(wǎng)系統(tǒng)壓力分布7.4

管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析7.5

管網(wǎng)系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)管網(wǎng)的水力工況管網(wǎng)的流量和壓力分布狀況。流量的大小影響管段的壓力損失——即壓力分布狀況。管網(wǎng)的壓力分布反映流體的流動(dòng)狀況，決定管網(wǎng)中的流量分配。7.1管網(wǎng)系統(tǒng)壓力分布一、管流能量方程及壓頭表達(dá)式1、液體管流能量方程及壓頭表達(dá)式等管徑的一般管流能量分布示意圖2、氣體管流能量方程及壓力表達(dá)式忽略位壓時(shí)：動(dòng)靜壓轉(zhuǎn)換原理二、管網(wǎng)壓力分布圖1、液體管網(wǎng)壓力分布圖——水壓圖在液體管路中，將各點(diǎn)的測壓管水頭高度順次連接起來形成的線，稱為水壓曲線。它可直觀地表達(dá)管路中液體靜壓的分布狀況，也稱其為水壓圖。作用：（1）確定管道中任何一點(diǎn)的靜壓值。（2）表示出各管段的壓力損失值。（3）確定管段的單位管長平均壓降的大小。（4）已知任一點(diǎn)壓力，就可知其他點(diǎn)壓力。室內(nèi)熱水供暖管網(wǎng)的水壓圖定壓方式：膨脹水箱，定壓點(diǎn)在水泵吸入端。橫坐標(biāo)：管道計(jì)算長度?？v坐標(biāo)：水頭高度。靜水壓線：系統(tǒng)不運(yùn)行時(shí)的水壓線。各點(diǎn)測壓管水頭高度=膨脹水箱液面高度。靜水壓線為過液面的水平直線。動(dòng)水壓線：系統(tǒng)運(yùn)行中的水壓線。從定壓點(diǎn)測壓管水頭開始，逆流向，在各節(jié)點(diǎn)上加水頭損失，即可得動(dòng)水壓線。工況分析定壓點(diǎn)在水泵吸入口處時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)所有點(diǎn)壓力都高于大氣壓，不汽化，不吸氣，運(yùn)行可靠。定壓點(diǎn)位置及膨脹水箱的高度決定著系統(tǒng)各點(diǎn)的壓力。若將定壓點(diǎn)設(shè)在干管的起點(diǎn)處，水壓圖如圖示。FB段處于負(fù)壓段，易發(fā)生汽化或吸氣。注：重力循環(huán)熱水采暖，動(dòng)力小，損失小，不至于發(fā)生汽化時(shí)也可將定壓點(diǎn)設(shè)在干管起點(diǎn)處。機(jī)械循環(huán)低溫?zé)崴膳Ｓ酶呶凰涠▔?。大型集中供熱系統(tǒng)，高溫水系統(tǒng)，采用補(bǔ)水泵等定壓方式。2、氣體管網(wǎng)壓力分布圖繪制方法以大氣壓為基準(zhǔn)線，計(jì)算各點(diǎn)全壓、動(dòng)壓、靜壓，分別連接成線，得到全壓線、靜壓線。工況分析流量一定時(shí)，動(dòng)壓減小，靜壓增大。動(dòng)壓較大的管段，靜壓可能為負(fù)，會(huì)吸氣。吸入口、排出口，靜壓絕對值大，應(yīng)嚴(yán)密。吸入管段的流動(dòng)規(guī)律風(fēng)機(jī)吸入段靜壓、全壓均為負(fù)壓，風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓最大。吸入段靜壓線在全壓線之下，靜壓絕對值大于全壓絕對值。風(fēng)機(jī)全壓=風(fēng)機(jī)進(jìn)出口全壓差值。三、水壓圖在液體管網(wǎng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用1、熱水網(wǎng)路壓力狀況的基本技術(shù)要求（1）不超壓。（2）不汽化。（3）不倒空。（4）不吸氣。（5）滿足采暖用戶的要求。關(guān)鍵：靜水壓線的確定。2、熱網(wǎng)水壓圖設(shè)計(jì)例：熱網(wǎng)設(shè)計(jì)供回水溫度110/70℃，用戶1、3、4樓高17m，2樓高30m。用戶1、2為低溫水采暖，用戶3、4為高溫水采暖。供水管、回水管壓損12mH2O，熱源壓損15mH2O。用戶資用壓力均為10mH2O。試確定系統(tǒng)壓力、用戶與管網(wǎng)的連接方式。解：1）畫位置圖，定基準(zhǔn)面，標(biāo)注房屋標(biāo)高等。基準(zhǔn)線：過系統(tǒng)水泵中心線的水平線；縱坐標(biāo)：標(biāo)高及水頭高度；橫坐標(biāo)：距離。2）畫靜水壓線。滿足不超壓、不汽化、不倒空要求。3）繪制回水干管動(dòng)水壓線。滿足不超壓、不倒空、不吸氣的要求。4）繪制供水干管動(dòng)水壓線。滿足不汽化、用戶要求。5）確定循環(huán)水泵的揚(yáng)程。6）畫供回水支管水壓線。根據(jù)各分支點(diǎn)測壓管水頭和水力計(jì)算結(jié)果繪制。注意：“動(dòng)水壓線”不是“動(dòng)壓線”。7）確定用戶的連接方式。用戶1：低溫水，直連，需降溫。噴射器連接。用戶2：低溫水，間接。用戶3：高溫水，直連?；厮?。用戶4：高溫水，直連。閥門節(jié)流。用戶1：噴射器直接連接混合水泵連接用戶2：間接連接用戶3：回水加壓連接用戶4：直接連接四、管網(wǎng)系統(tǒng)的定壓確定管網(wǎng)基準(zhǔn)壓力，維持系統(tǒng)各點(diǎn)壓力，使運(yùn)行穩(wěn)定可靠。定壓點(diǎn)的位置與定壓壓力決定了系統(tǒng)壓力大小，及靜水壓線、動(dòng)水壓線各點(diǎn)的水頭大小。宜選在便于管理，并有利于管網(wǎng)壓力穩(wěn)定的位置，宜設(shè)于熱源處。1、高位水箱定壓在熱水系統(tǒng)中可兼起容納膨脹水的作用，又稱膨脹水箱。用于建筑給水、消防給水、熱水管網(wǎng)中。2、補(bǔ)水泵定壓1）補(bǔ)水泵連續(xù)定壓定速泵+壓力調(diào)節(jié)閥。定壓點(diǎn)在循環(huán)水泵入口處。補(bǔ)水穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，耗電多。適于管網(wǎng)規(guī)模大，供水溫度較高的系統(tǒng)。2）補(bǔ)水泵間歇定壓壓力表上觸電開關(guān)控制定速補(bǔ)水泵的啟停。動(dòng)水壓線波動(dòng)，不穩(wěn)定。適于管網(wǎng)規(guī)模小，供水溫度不高，漏水量小的系統(tǒng)。

補(bǔ)給水泵連續(xù)補(bǔ)水定壓方式示意圖

補(bǔ)給水泵間歇補(bǔ)水定壓方式示意圖

3）旁通管定壓點(diǎn)定壓補(bǔ)水泵進(jìn)出口上裝旁通管，定壓點(diǎn)與A點(diǎn)泄水閥和補(bǔ)水泵出口調(diào)壓閥相連。動(dòng)水壓線可適當(dāng)降低，調(diào)節(jié)范圍大，靈活。旁通部分流量多耗電。4）變頻泵補(bǔ)水定壓與連續(xù)補(bǔ)水定壓類似而且節(jié)能。調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)定壓點(diǎn)壓力。旁通管定壓點(diǎn)定壓3、氣體定壓定壓點(diǎn)壓力靠氣壓罐內(nèi)壓力維持。不受位置高度限制，閉式定壓，不易腐蝕，減輕水錘和噪音。但壓力變化大。適于小型管網(wǎng)。類型：接觸式與隔膜式；惰性氣體與壓縮空氣。氣壓罐定壓7.4管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析一、水力失調(diào)與水力穩(wěn)定性1、水力失調(diào)管段的實(shí)際流量不符合設(shè)計(jì)流量的現(xiàn)象。水力失調(diào)度：實(shí)際流量與設(shè)計(jì)流量的比值。類型水力失調(diào)的原因動(dòng)力源與設(shè)計(jì)值不符管網(wǎng)流動(dòng)阻力發(fā)生變化不利影響2、水力穩(wěn)定性管段在其他用戶的流量改變時(shí)，保持自身流量不變的能力。水力穩(wěn)定度二、水力工況分析方法1、基本原理1)管網(wǎng)阻抗流量壓力的關(guān)系2)確定循環(huán)水泵的工況點(diǎn)圖解法：管網(wǎng)特性曲線與水泵性能曲線的交點(diǎn)。計(jì)算法：擬合出水泵性能曲線與管網(wǎng)特性曲線聯(lián)立求解。3)流量再分配當(dāng)管網(wǎng)流量改變后，求出水泵新的工作點(diǎn)。按串并聯(lián)分配原理求出各管段流量。2、水力工況分析供熱管網(wǎng)中有n個(gè)并聯(lián)用戶，已知各管段阻抗及各用戶的流量，分析管網(wǎng)的水力工況。用戶1兩端的相對流量比供熱管網(wǎng)示意圖用戶2兩端的流量比：推廣到第m個(gè)用戶的相對流量比：結(jié)論：各用戶的相對流量比本質(zhì)上只與各管段和用戶的阻抗有關(guān)，與流量無關(guān)。第d個(gè)用戶和第m個(gè)用戶的相對流量比（m>d）：僅與d及d之后的用戶和管段的阻抗有關(guān)。3、水力失調(diào)的規(guī)律如圖所示為五個(gè)用戶的供熱管網(wǎng)，用戶的流量已調(diào)整到設(shè)計(jì)流量，現(xiàn)分別改變閥門ABC的開度，試分析水力失調(diào)的規(guī)律。1）關(guān)小閥門A總阻抗增大，總流量減小，水泵揚(yáng)程略升。各段干管和支管阻抗不變，流量比不變，管網(wǎng)一致等比失調(diào)。關(guān)小閥門A后水壓曲線2）關(guān)小閥門B總阻抗增大，總流量減小。閥門處壓力下降，水壓線變平緩。用戶345流量減小，等比一致失調(diào)。用戶12流量增大，不等比一致失調(diào)。整體為不一致失調(diào)。關(guān)小閥門B后水壓曲線3）關(guān)小閥門C總阻抗增大，總流量減小，但1245用戶流量都增大。用戶12不等比一致失調(diào)，水壓線變平緩。用戶45等比一致失調(diào)，但水壓線變陡峭。整體不等比一致失調(diào)。關(guān)小閥門C后水壓曲線4）未進(jìn)行初調(diào)節(jié)的工況初調(diào)節(jié)：管網(wǎng)在使用前，預(yù)先調(diào)整調(diào)節(jié)裝置的開度，對阻力特性和流量進(jìn)行全面調(diào)整，使之達(dá)到設(shè)計(jì)要求。未進(jìn)行初調(diào)節(jié)，前段用戶流量大，阻力損失大，水壓線陡峭；后段用戶達(dá)不到設(shè)計(jì)流量，水壓線平緩。未進(jìn)行初調(diào)節(jié)的水壓線若改造管網(wǎng)，增加用戶或增加流量或壓頭，需要增加動(dòng)力裝置。改造原水泵，更換或加設(shè)。分別在供回水干管或同時(shí)加設(shè)水泵。但此法應(yīng)由水壓圖和水力工況分析之后決定水泵的流量和揚(yáng)程。當(dāng)管網(wǎng)中某個(gè)用戶處加設(shè)水泵時(shí)，能夠增加該用戶的流量，但影響整個(gè)管網(wǎng)中其他用戶的流量和資用壓力?？偭髁吭龃?，壓力損失增大。其他用戶流量減小，資用壓力減小。例7-9管網(wǎng)在正常工況時(shí)的水壓圖和各熱用戶的流量如圖所示。如關(guān)閉熱用戶3，試求其它各熱用戶的流量及其水力失調(diào)度。其中，管網(wǎng)圖中的數(shù)字表示流量（m3/h），水壓圖里的數(shù)字表示壓差（kPa）。其中，循環(huán)水泵的性能參數(shù)如下表。三、提高管網(wǎng)水力穩(wěn)定性的途徑1、水力穩(wěn)定性設(shè)計(jì)流量最大可能流量水力穩(wěn)定度由可見，要使管網(wǎng)的水力穩(wěn)定度y=1，需要干管管徑無限大，此時(shí)該管段不受其他管段變化的影響。當(dāng)干管管徑無限小時(shí)，水力穩(wěn)定度y=0，穩(wěn)定性最差。2、增強(qiáng)管網(wǎng)水力穩(wěn)定性的方法適當(dāng)增大干管管徑適當(dāng)增大用戶的壓降可選用流量自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置7.5管網(wǎng)系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)一、初調(diào)節(jié)1、比例調(diào)節(jié)法按照各并聯(lián)支路的流量比與其設(shè)計(jì)流量比相等的原則進(jìn)行調(diào)節(jié)。通風(fēng)系統(tǒng)比例調(diào)節(jié)法1）調(diào)節(jié)支管風(fēng)量比例三通調(diào)節(jié)閥的開度，使支管流量比等于設(shè)計(jì)流量比。2）調(diào)節(jié)總風(fēng)量總風(fēng)閥的開度，使總風(fēng)量與設(shè)計(jì)總風(fēng)量相等。例：圖7-5-3通風(fēng)管網(wǎng)初調(diào)節(jié)方法通風(fēng)系統(tǒng)比例調(diào)節(jié)規(guī)律未進(jìn)行初調(diào)節(jié)時(shí)，距離風(fēng)機(jī)遠(yuǎn)的風(fēng)口風(fēng)量小，距離近的風(fēng)口風(fēng)量大。從最遠(yuǎn)風(fēng)口開始，由遠(yuǎn)及近調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)上游管段，其下游用戶的流量分配比例保持不變，即等比一致失調(diào)。平衡閥結(jié)構(gòu)示意圖例：圖7-5-5供熱系統(tǒng)初調(diào)節(jié)方法選擇調(diào)節(jié)支線全開所有閥門。測量回水管上平衡閥前后壓差及流量。計(jì)算支線水力失調(diào)度。選擇失調(diào)度最大的支線為調(diào)節(jié)支線。按失調(diào)度由大及小的順序調(diào)節(jié)。支線內(nèi)調(diào)節(jié)計(jì)算該支線內(nèi)各用戶的水力失調(diào)度。以失調(diào)度最小的用戶為參考用戶。從該支線最末端用戶開始調(diào)節(jié)。將1用戶的失調(diào)度調(diào)至參考用戶失調(diào)度的95%。調(diào)節(jié)倒數(shù)第二個(gè)用戶，使之失調(diào)度與用戶1的相等。同理調(diào)節(jié)用戶3、4。按照同樣方法調(diào)節(jié)其他支線的用戶。支線間的調(diào)節(jié)測量各支線的失調(diào)度，最小值作為參考值。從最末端支線開始調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)支線回水平衡閥，使其失調(diào)度=參考失調(diào)度的95%。按由遠(yuǎn)及近的順序調(diào)整其他支線，使各支線失調(diào)度與最末端支線失調(diào)度相等。全網(wǎng)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)總平衡閥，使末端支線的失調(diào)度=1。2、補(bǔ)償法調(diào)節(jié)支線合作閥，補(bǔ)償壓力波動(dòng)，使參照閥流量恢復(fù)到設(shè)計(jì)值。支線內(nèi)調(diào)節(jié)選擇待調(diào)支線。調(diào)節(jié)其末端用戶，此處平衡閥為參照閥，計(jì)算它的壓力損失。計(jì)算參照閥的特性系數(shù)和開度。調(diào)節(jié)支線的合作閥，使參照閥的壓降=計(jì)算壓力損失。調(diào)節(jié)倒數(shù)第二個(gè)用戶的平衡閥，使之達(dá)到設(shè)計(jì)流量，同時(shí)調(diào)節(jié)合作閥，使參照閥壓降保持設(shè)計(jì)值。按同樣方法，由遠(yuǎn)及近調(diào)整用戶的流量，同時(shí)用合作閥補(bǔ)償參照閥。支線間的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)最末端支線的總平衡閥，將此作為參照閥，使其流量達(dá)到設(shè)計(jì)值。由遠(yuǎn)及近調(diào)節(jié)其他支線的總平衡閥，達(dá)到支線設(shè)計(jì)流量。并通過支線間的合作閥—系統(tǒng)總平衡閥補(bǔ)償參照閥。二、運(yùn)行中的調(diào)節(jié)1、自力式流量調(diào)節(jié)1）恒溫調(diào)節(jié)閥（溫控閥）工作原理安裝于散熱器入口處室溫調(diào)節(jié)范圍：5~26℃2）流量限制調(diào)節(jié)閥工作原理作用：維持管段流量恒定。2、調(diào)速變流量運(yùn)行調(diào)節(jié)1）全變速管網(wǎng)恒定供回水