第十章热水供热系统的水力工况

第十章 热水供热系统的水力工况
本章主要内容： 1、水力失调概念 2、工况分析的基本理论 数学表达式、阻力数学表达、串并联管路 3、工况分析 一致失调、不一致失调 4、水力稳定性 稳定性最好、稳定性最差、提高水力稳定性方法
水力失调度 热水供暖系统中各热用户的实际流量与要求的流量之 间的不一致性，称为该热用户的水力失调。水力失 调度可用实际流量与规定流量的比值来衡量，即： X=Vs/Vg X－－水力失调度； Vs－－热用户的实际流量； Vg －－热用户的规定流量；
2
当阀门A节流时水压图变化曲线如下
B A 1 2 3 C 4 5
当阀门B节流时水压图变化曲线如下
B A 1 2 3 C 4 5
总体：总压力不变，总阻力数增大Æ总流量减少。 干管：阻力数不变，流量减少Æ压降减小，水压线变平缓 用户：资用压力减小，阻力数不变Æ流量变小
由于热用户1－5的网路干管和用户分支管的阻力数无变化，由此可 知各热用户的流量分配比例不变，且都按同一比例减少：网路产生 一致的等比失调。
C节流 1) 所以除用户3以外的所有热用户压差和流量都增 大，网路产生一致的失调。 2) 对于4，5用户出现等比的一致失调。 3) 1，2将是不等比的一致失调。 4) 整个系统为不一致失调。
第三节 热水网路的水力稳定性 通常用热用户的规定流量Vg和工况变动后可能达到 的最大流量Vmax的比值y来衡量网路的水力稳定性。 即： Y= Vg/ Vmax ＝1/ Xmax 式中 Y：热用户的水力稳定性系数； Vg : 热用户的规定流量； Vmax：热用户可能出现的最大流量； Xmax ：工况变化以后可能出现的最大水力失调度。
S1− n S 2− n S 3− n L S m − n S m S II −n S III −n L S M −n
(1) 各用户的相对流量比仅取决于网路各管段和用户的阻力 数，而与网路流量无关； (2) 第d个用户与第m个用户( m>d )之间的流量比，仅取决于 用户d和用户d以后(按水流动方向)各管段和用户的阻力 数，而与用户d以前各管段和用户的阻力数无关。
4
2 3 3 2 2 3 3 2 2 2
假定d＝4，m＝7
S 2 S 3− n S 3 S III −n
V3 V3 V2 = • = V V2 V 依此类推， Vm = V
S1− n S 2 −n S3−n S 3 S II − n S III − n
Vm V7 = = Vd V4
S 4 S 5− n S 6 − n S 7 − n S 7 SV − n SVI − n SVII − n
S1S 2− n S 2 S II − n
V2 V2 V1 = • = V V1 V
S1− n S 2 − n S 2 S II − n
公式推导
⎧ SV S V ⎪∆PCC ' = S V = S 3− n (V − V1 − V2 ) ⎫ ⎪ ⇒ = 3− n ⇒ 3 = ⎨ 2 2⎬ S III − n V2 ⎪ ⎩∆PBB ' = S 2V2 = S III −n (V − V1 − V2 ) ⎪ ⎭ SV
3
提高水力稳定性的措施
Vg = y= ∆Py Sy Vg Vmax = ∆Py ∆Pw + ∆Py Vmax = = ∆Pw + ∆Py Sy
1 ∆P 1+ w ∆Py
在ΔPw＝0时，Y=1， Xmax =1，此时它的水力稳定性最好; 在ΔPy＝0， 或ΔPw＝∞时， Y=0，Xmax = ∞, 水力稳定性最差; 实际上不可能为0或1，Y总在0和1之间. 提高热水网路水力稳定性的主要方法是相对地减少网路干管的压 降，或相对增加用户系统的压降。
2) 在并联管路中，并联管段的总通导数为各并联管段通道数之 和： ab=a1+a2+a3+……
ab：并联管段的总通导数； a1， a2， a3 ：各并联管段的通导数；
1 a= s
1
第二节 热水网路水力工况的分析与计算 计算与分析方法 水力工况分析举例
一、计算方法
V
sI A V1 1 s1 A'
sII B V2 2 s2 B'
第一节 热水网路水力工况计算的基本原理
一、管网特性曲线 压降、阻力数和流量的关系 数学表达式：
ΔP=R（l + ld)=S V2
Pa
ΔP－－网络计算管段的压降，Pa
V－－网络计算管段的水流量， m3/s
S－－网络计算管段的阻力数Pa/(m3/h )2
R－－网络计算的比摩阻，Pa/m; l, ld －－网络计算管段的长度和局部阻力当量程度，m 阻力数表达式：
总体：总压力基本不变，总阻力数增大Æ总流量减少 干管(B之前)：总阻力数不变，流量减小Æ单位压降减小，供回 水管水压线将变得平缓一些 用户(B之前)：阻力数不变，压差增大Æ流量增加 干管(B之后)：供水管压力出现急剧下降。 用户(B之后)：阻力数不变，压差减小Æ流量减小
B节流 1) 由于热用户3以后的用户的网路干管和用户分支管的 阻力数无变化，由此可知各热用户的流量分配比例 不变，且都按同一比例减少：网路产生一致的等比 失调。 2) 对于1，2用户出现不等比的一致失调。 3) 整个系统为不一致失调
V1 = V
sIII C V3 3 s3 C'
S1− n S1
sM Vm m sm
sN Vn n sn s2-n sII-n
∆PAA' = S1V12 = S1− nV 2 ⇒
2 2 ⎫ S 2V22 S 2− n ⎧ V ⎪∆PBB ' = S 2V2 = S 2− n (V − V1 ) ⎪ ⇒ = ⇒ 2 = ⎨ 2 2⎬ S1V12 S II − n V1 ⎪ ⎭ ⎩∆PAA' = S1V1 = S II − n (V − V1 ) ⎪
二、热水网路水力工况的分析
B A 1 2 3 C 4 5
热网水力工况的分析方法 总体：总压降、总阻力数、总流量的变化 干管：干管上压降、阻力数、流量的变化 用户：用户上压降、阻力数、流量的变化
下面我们以几种常见的水力工况变化情况为例，利 用水压图，定性地分析水力失调的规律性。 如上图所示，为一个带有五个热用户的热水网路。 假定各热用户以调整到规定的数值。改变阀门 A、B、 C的开启度，网路中各热用户将产生水力失调，水压 图也将发生变化。
关于失调的几个定义 一致失调：当网路中的各热用户的水力失调度都大于1 （或都小于1）时称为一致失调 ，一致失调又分为 等比失调和不等比失调。 等比失调：所有热用户的水力失调度都相等的水力 失调，称为等比失调。 不等比失调：各用户的水力失调度不相等的水力失 调，称为不等比失调。 不一致失调：热用户的水力失调度有的大于1，有的小 于1的水力状况，则为不一致失调。
S=6.88×10-9(l+ld)ρK0.25/d5.25
Pa/(m3/h )2
管道阻力数的关系
1) 在串联管路中，串联管路的总阻力数为各串联管段阻力数之 和： Sch=s1+s2+s3+……
Sch：串联管段的总阻力数； s1， s2， s3：各串联管段的阻力数；
二、热水网路改变工况后流量的计算
1) 根据正常水力工况的流量和压降， 求出网路各管段和用户系统的阻力 数。 2) 根据热水网路中管段的连接方式， 利用求串联管段和并联管段总阻力 的计算公式逐步地求出正常水力工 况改变后整个系统的总阻力数。 3) 得出整个系统的总阻力数后，画出 网路的特性曲线，与网路循环水泵 的特性曲线相交，求出新的工作点。 4) 顺次按各并联管段流量分配的计算 方法分配流量，求出网路各管段及 各用户在正常工况改变后的流量。
当阀门C节流时水压图变化曲线如下
B A 1 2 3 C 4 5
总体：总压力基本不变，总阻力数增大Æ总流量减少 干管(C之前)：总阻力数不变，流量减小Æ单位压降减小，供回 水管水压线将变得平缓一些 用户(C之前)：阻力数不变，压差增大Æ流量增加 用户C：阻力增加，流增加。 用户(C之后)：阻力数不变，压差增大Æ流量增加