《供热工程》第十课 热水供热系统的水力工况

供热工程
第十章 第一节
第一节 热水网路水力工况计算的基本原理
• 压降与流量的关系
P Rl ld sV 2
s
6.88 109
K 0.25 d 5.25
l ld
• 在已知水温参数下，网路各管段的阻力数只和管 段的管径、长度、管壁内壁当量粗糙度以及管段 局部阻力当量长度的大小有关。
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第 十 章 重第 节点
支管段的阻力数变化，也要引起流量分配 的变化。
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第十章 第一节
计算法
要定量地算出网路正常水力工况改变后的 流量再分配，计算步骤：
1）根据正常水力工况下的流量和压降，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 管段总阻力数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；
路的压力不平衡导致流量不平衡，最终表现为供
暖用户热力失调。
•
2.由热水网路水力工况, 计算结果从理论上分
析了热水网路水力失调的规律，从理论上解决了
如何消除水力失调，提高热水网路水力稳定性等
问题。
供热工程
第 十 章 小第 节结
重点
•
1.掌握热水网路水力失调的规律。
•
2.掌握如何提高热水网路水力稳定性。
• 用户4和5的流量按相同的比例增加，用户3以后的 供水管和回水管的水压线变得陡峭。
供热工程
第十章 第二节
水力失调分析
• 在整个网路中，除用户3以外的所有用户的作用压 差和流量都会增加，出现一致失调。
• 对于用户3后面的用户4和5将是等比失调，对于用 户3前面的热用户1和2将是不等比的一致失调。
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第十章 第二节
水力失调分析
阀门A节流时：
• 网路总阻力数增大，
总流量减少。各热用 户的流量分配比例不 变，都按统一比例减 少，网路产生已知的 等比失调。
• 假定各热用户的流量已经
调整到规定的数值。如改 变阀门ABC的开启度，网路 中各热用户将产生水力失 调，同时水压图也将发生 变化。
供热工程
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第十章 第二节
第三节 热水网路的水力稳定性
• 水力稳定性是指网路中各个热用户在其他热用户 流量改变时保持本身流量不变的能力。
• 通常用热用户的规定流量和工况变动后可能达到的 最大流量的比值来衡量网路的水力稳定性。
y Vg 1 Vmax xmax
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第十章 第三节
第三节 热水网路的水力稳定性
第十章 第二节
水力失调分析
• 如网路未进行初调节，前端热用户的实际阻力数远 小于设计规定之，网路总阻力数比设计的总阻力数 小，网路的总流量增加。
• 位于网路前端的热用户其实际流量比规定流量大得 多。网路干管前部的水压曲线将变得较陡；而位于 网路后部的热用户其作用压头和流量较小于设计值。 网路干管后部的水压曲线将变得平缓些。
水泵的特性曲线通常用下列函数式表示：
P a bV cV 2 dV 3 L
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第十章 第一节
计算法
当热水网路的任一管
段的阻力数在运行期 间发生了变化则必然 使热水网路的总阻力 S值发生改变，工作 点A的位置随之改变 （B点），热水网路 的水力工况也就改变 了。
不仅网路总流量和总压降变化，并且由于分
第十章 热水供热系统的水力工况
主讲人：
水力失调
• 热水供热系统中各热用户的实际流量与要求的流量之间 的不一致性称之为该热用户的水力失调。
• 水力失调程度可用实际流量与规定流量的比之来衡量
x Vs Vg
• 由于热水供热系统是一个具有许多并联环路的管路系统， 各环路之间的水力工况相互影响，系统中任何一个热用户 的流量发生变化必然会引起其他热用户的流量发生变化， 也就是在各热用户之间流量重新分配，引起了水力失调。
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: s1
: s2
s3 a1 a2 a3
供热工程
第十章 第一节
图解法
• 根据式 P SzhV 2
可绘出热水网 路的水力特性 曲线，它表示 出热水网路循 环水泵流量及 其压降的相互 关系，见曲线 1。
供热工程
第十章 第一节
计算法
将水泵的特性曲线用 P f V 的函数式表达出
来，然后根据已知的热水网路水力特性曲线公 式 P SzhV 2，两个公式联合求解，得出循环水泵 工作点的 P 和V值
3）利用图解法，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。
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第十章 第一节
第二节 热水网路水力工况分析和计算
水力失调： • 一致失调（等比失调、不等比失调） • 不一致失调
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• 热用户的规定流量
Vg
Py Sy
• 热用户的最大流量
Vmax
Pr Sy
Pr Pw Py
y Vy
Py
Vmax
Pw Py
1 1 Pw
Py
Vmax
Pw Py Sy
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第十章 第三节
第三节 热水网路的水力稳定性
• 在ΔPw=0时（理论上网路干管直径为无限大）， y=1。此时热用户的水力稳定性最好。
• 在ΔPy=0或ΔPw为无限大时（理论上用户系统管 径无限大或网路干管管径无限小），y=0。水力 稳定性最差。
• 提高热水网路水力稳定性的主要方法是相对地减 小网路干管的压降，或者相对地增大用户系统的 压降。
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第十章 第三节
第三节 热水网路的水力稳定性
• 为了减少网路干管的压降就需要适当增大网路干 管的管径，即在进行网路水力计算时选用较小的 比摩阻值。适当地增大靠近热源的网路干管的直 径，对提高网路的水力稳定性来说其效果更为显 著。
• 为了增大用户系统的压降，可以采用喷射器、调 压板、安装高阻力小管径阀门等措施。
• 在运行时应合理地进行网路的初调节和运行调节， 应可能将网路干管上的所有阀门开打而把剩余的 作用压差消耗在用户系统上。
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第十章 第三节
小结
•
1. 由于设计、运行及初调节不当等原因造成
的热水网路水力二次失调，其主要原因是并联环
第十章 第二节
水力失调分析
• 当阀门B节流时，网路的总阻力数增加，总流量将较 少。供水管和回水管水压线将变得平缓一些，并且 供水管水压线将在B点出现一个急剧的下降。
• 对于阀门B以后的用户3、4、5相当于本身阻力数没 有变而总的作用压力减少，故流量也是按相同的比 例减少，这些用户的作用压力也按同样比例减少， 将出现已知的等比失调。
第十章 第一节
第一节 热水网路水力工况计算的基本原理
• 串联管段中，串联管段的总阻力数为各串 联管段阻力数之和
Sch s1 s2 s3 L
• 并联管段中，并联管段的总通导数为各并
联管段通导数之和 ab a1 a2 a3 L
1 1 1 1 L
Sb
s1
s2
s3
即
111
V1 :V2 :V3
第十章 第二节
第二节 热水网路水力工况分析和计算
• 当网路中各热用户的水力失调度x都大于（或都小于 1）时，称为一致失调
• 所用热用户的水力失调度x值都相等的水力失调状况 称为等比失调
• 热用户的水力失调度x值不相等的水力失调状况称为 不等比失调
• 当网路中各热用户的水力失调度有的大于却有的小 于1的水力失调状况为不一致失调。
S2n SⅡn
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第十章 第二节
水力工况分析
• 故有：
s2V22 S1nV 2
S2n SⅡn
V2
V2 V
S1n S2n s2 SⅡ-n
可得出第m个用户的 相对流量比为：
Vm
Vm V
S1n S2n S3n L Smn sm SⅡ-n SⅢ-n L SM-n
供热工程
第十章 第二节
供热工程
第十章 第二节
水力工况分析
• 用户1的ΔPAA
PAA s1V12 S1nV 2
• 用户1的相对流量比
V V1 S1n
V
s1
• 用户2的ΔPBB
PBB s2V22
S2n V V1 2
• 用户1的ΔPAA也可写成
PAA S1nV 2
SⅡ-n V V1 2
• 故有：
s2V22 S1nV 2
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第十章 第二节
水力失调分析
• 对于阀门B以前的用户1、2可以看出用户流量将按 不同的比例增加，他们的作用压差都有增加但比例 通途，这些用户将出现不等比的一致失调。
• 对于全部用户来说，整个网路的水力工况就发生了 不一致失调。
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第十章 第二节
水力失调分析
• 阀门C关闭后，网路的总阻力数将增加，总流量将 减少。从热源到用户3之间的供水和回水管的水压 线将变得平缓一些，但用户3处供回水管之间的压 差将会增加，用户3处的作用压差增加相当于用户 4和5的总作用压差增加
水力工况分析结论
Vm
Vm V
S1n S2n S3n L Smn sm SⅡ-n SⅢ-n L SM-n
• 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。
• 第d个用户与第m个用户（m大于d）之间的流量比 仅取决于用户d和用户d以后（按水流方向）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。