2015-09-水力工况分析(2h)
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失调度：xi=Gsi/Ggi Xi=1，正常工况 Xi>1 (xi <1)，一致失调，增大（减少） Xi=C≠1，等比失调
水力失调
失调的原因
设计水压图不合理：近处资用压头过大 没有很好地运行初调节 实际工况发生变化，偏离设计工况
水力失调分析的目的
分析水力工况变化的规律 研究改善水力失调的方法 指导系统设计和初调节
2. 水力工况基本特性
支路串联 S=∑Si
支路并联
1 S =∑ 1 Si
G1 : G2 : G3 =
1
: S1
1
: S2
1
S3
知：各支路的阻力系数未变时，支路的流量分配
比例不变，等比增大、减少
当其中一个支路的S值变化后，流量的分配比例发 生变化
阀门与泵联合工作特性
50P
P3
40
30
P1 20
两用户流量之比，仅取决于这两用户及其之后 各管段、用户的阻力数，而与这两个用户前面 的管段、用户阻力数无关
Gk Gj
=
⎜⎜⎝⎛
S j S j+1−n Lsk −n Sk SJ +1−n LSK −n
⎟⎟⎠⎞
1 2
k> j
水力工况变动的基本规律2
若管网中某一管段的阻力数发生变化，则位于 该管段之后的各用户流量成一致等比变化
中继加压泵
阀前一致失调，阀后等比失调
用户加压泵
混水泵
水力稳定性
定义：某一用户在其它用户流量变化时保持自身 流量不变的能力
Y=Gu/Gmax=1/Xmax
0<y≤1
Y：稳定性系数，
Gu：设计流量
Gmax：在其它用户改变时本用户可能出现的最大流量
Xmax：在其它用户改变时本用户可能出现的最大失调度
第六章 热网水力工况分析
北京科技大学机械工程学院 涂壤
turang@ustb.edu.cn
热网水力工况分析
1. 水力工况基本概念 2. 水力工况基本特性 3. 水力工况变动分析 4. 水力稳定性
1.水力工况基本概念
水力工况：热网中流量、压力的分布 设计水压图：系统在设计工况下水压图 实际水压图：系统在实际运行工况下水压图 水力失调：实际流量与设计流量的不一致性
1
G
' k
Gk
=
G' G
⎜⎛
S1' −
n
L
S
' j
−
n
⎜⎝ S1− n L S j − n
SⅡ− n L S J − n
SⅡ' −
n
L
S
' J
−
n
⎟⎞ ⎟⎠
2
k > j G’为变动工况后的流量
变动工况的定性分析
调节循环泵出口阀门：
一致等比失调
调节干管上阀门： 阀前一致失调，阀后等比失调
调节用户阀门：
各用户相对流量仅取决于各支路的S，与系 统的流量大小无关
1
Gm G
=
⎜⎜⎝⎛
S1−nS2−n LSm−n SmSⅡ−n LSM −n
⎟⎟⎠⎞
2
图
GⅠ
GⅡ
SⅠ
A
SⅡ
Ⅰ
Ⅱ
GⅢ
GN
B
SⅢ
C
SN
Ⅲ
N
1 S1 G1
2 S2 G2
3 S3 G3
n Sn Gn
A
B
C
S1-n
SⅡ-n
水力工况变动的基本规律2
影响y的因素
Gu=(△Pu/Sy)1/2
△Pu：用户资用压头 Su：用户阻力系数
设：热源出口的作用压头△Pt可以看作正常工况 下的干管压降△Pm与用户压降△Pu之和，即： △Pt= △Pm+△Pu，且 △Pt=cons.
影响y的因素
设：Gmax出现的可能是在其它用户都关闭、热网 总流量大幅度降低、此时认为：干管压降△Pm’=0、 用户压降△Pu’= △Pt Gmax=(△Pu’/Su)1/2=(△Pt/Su)1/2 =[(△Pm+△Pu)/Su]1/2
小结
增大稳定性，相对减少干管的压降（增大管径） 或相对增大用户压降（减少管径、节流）（外网 5m，用户1m？）
对于室内系统，为增加立管的水力稳定性，减少 水平干管的压降、增大立管的压降（单管、双管 的稳定性谁好？）
P4 P2 10
0 0
增加阀门后
B
A’1
原管路 S AA
并联泵
单泵
2 4 6 8 10 12 14 16 G
单泵
管路
Leabharlann Baidu
并联
S'
调阀后，阀 门上的压降 是：
P3-P1? P3-P2? P3-P4? P1-P2?
并联后流量 增大1倍？
3. 水力工况变动分析
水力工况变动的基本规律
Y=Gu/Gmax=[△Pu/(△Pm+△Pu)]1/2 =[1/(1+△Pm/△Pu)]1/2
影响y的因素
稳定性最好：y==[1/(1+△Pm/△Pu)]1/2=1
△Pm=0
正常工况下G=0，或 D=∞。
显然G不可能为0， 只能D无限增大
△Pu= ∞
正常工况下G= ∞，或 S= ∞。
G是设计值，不可能 为∞，只有S= ∞。
水力失调
失调的原因
设计水压图不合理：近处资用压头过大 没有很好地运行初调节 实际工况发生变化，偏离设计工况
水力失调分析的目的
分析水力工况变化的规律 研究改善水力失调的方法 指导系统设计和初调节
2. 水力工况基本特性
支路串联 S=∑Si
支路并联
1 S =∑ 1 Si
G1 : G2 : G3 =
1
: S1
1
: S2
1
S3
知：各支路的阻力系数未变时，支路的流量分配
比例不变，等比增大、减少
当其中一个支路的S值变化后，流量的分配比例发 生变化
阀门与泵联合工作特性
50P
P3
40
30
P1 20
两用户流量之比，仅取决于这两用户及其之后 各管段、用户的阻力数，而与这两个用户前面 的管段、用户阻力数无关
Gk Gj
=
⎜⎜⎝⎛
S j S j+1−n Lsk −n Sk SJ +1−n LSK −n
⎟⎟⎠⎞
1 2
k> j
水力工况变动的基本规律2
若管网中某一管段的阻力数发生变化，则位于 该管段之后的各用户流量成一致等比变化
中继加压泵
阀前一致失调，阀后等比失调
用户加压泵
混水泵
水力稳定性
定义：某一用户在其它用户流量变化时保持自身 流量不变的能力
Y=Gu/Gmax=1/Xmax
0<y≤1
Y：稳定性系数，
Gu：设计流量
Gmax：在其它用户改变时本用户可能出现的最大流量
Xmax：在其它用户改变时本用户可能出现的最大失调度
第六章 热网水力工况分析
北京科技大学机械工程学院 涂壤
turang@ustb.edu.cn
热网水力工况分析
1. 水力工况基本概念 2. 水力工况基本特性 3. 水力工况变动分析 4. 水力稳定性
1.水力工况基本概念
水力工况：热网中流量、压力的分布 设计水压图：系统在设计工况下水压图 实际水压图：系统在实际运行工况下水压图 水力失调：实际流量与设计流量的不一致性
1
G
' k
Gk
=
G' G
⎜⎛
S1' −
n
L
S
' j
−
n
⎜⎝ S1− n L S j − n
SⅡ− n L S J − n
SⅡ' −
n
L
S
' J
−
n
⎟⎞ ⎟⎠
2
k > j G’为变动工况后的流量
变动工况的定性分析
调节循环泵出口阀门：
一致等比失调
调节干管上阀门： 阀前一致失调，阀后等比失调
调节用户阀门：
各用户相对流量仅取决于各支路的S，与系 统的流量大小无关
1
Gm G
=
⎜⎜⎝⎛
S1−nS2−n LSm−n SmSⅡ−n LSM −n
⎟⎟⎠⎞
2
图
GⅠ
GⅡ
SⅠ
A
SⅡ
Ⅰ
Ⅱ
GⅢ
GN
B
SⅢ
C
SN
Ⅲ
N
1 S1 G1
2 S2 G2
3 S3 G3
n Sn Gn
A
B
C
S1-n
SⅡ-n
水力工况变动的基本规律2
影响y的因素
Gu=(△Pu/Sy)1/2
△Pu：用户资用压头 Su：用户阻力系数
设：热源出口的作用压头△Pt可以看作正常工况 下的干管压降△Pm与用户压降△Pu之和，即： △Pt= △Pm+△Pu，且 △Pt=cons.
影响y的因素
设：Gmax出现的可能是在其它用户都关闭、热网 总流量大幅度降低、此时认为：干管压降△Pm’=0、 用户压降△Pu’= △Pt Gmax=(△Pu’/Su)1/2=(△Pt/Su)1/2 =[(△Pm+△Pu)/Su]1/2
小结
增大稳定性，相对减少干管的压降（增大管径） 或相对增大用户压降（减少管径、节流）（外网 5m，用户1m？）
对于室内系统，为增加立管的水力稳定性，减少 水平干管的压降、增大立管的压降（单管、双管 的稳定性谁好？）
P4 P2 10
0 0
增加阀门后
B
A’1
原管路 S AA
并联泵
单泵
2 4 6 8 10 12 14 16 G
单泵
管路
Leabharlann Baidu
并联
S'
调阀后，阀 门上的压降 是：
P3-P1? P3-P2? P3-P4? P1-P2?
并联后流量 增大1倍？
3. 水力工况变动分析
水力工况变动的基本规律
Y=Gu/Gmax=[△Pu/(△Pm+△Pu)]1/2 =[1/(1+△Pm/△Pu)]1/2
影响y的因素
稳定性最好：y==[1/(1+△Pm/△Pu)]1/2=1
△Pm=0
正常工况下G=0，或 D=∞。
显然G不可能为0， 只能D无限增大
△Pu= ∞
正常工况下G= ∞，或 S= ∞。
G是设计值，不可能 为∞，只有S= ∞。