热网水压图综合实验

《流体输配管网实验》教学大纲

实验一热网水压图综合实验

实验名称：热网水压图综合实验

实验类型: 综合性实验

学时：2

适用对象: 建筑环境与设备工程专业

一、实验目的

在热网运行过程中，各种水力工作情况的变化，会引起管路各点及用户的压力发生变化，水压图可清晰地表示出上述压力的变化情况。

利用双管热网水压图实验装置进行若干种工况变化的实验，学生能够直观地了解水压图随水力工况改变的变化情况，可以熟悉热网水力工况的分析和计算，进而巩固和验证课堂所学水压图的相关知识，加深课堂理论教学的效果。同时，通过本实验，学生能够更好地掌握水力工况分析方法和使用理论知识指导热网的水力工况调整。

二、实验要求

采用不同的实验设备掌握热水供暖系统中各热用户水流量与水压头的概念，通过改变实验工况，掌握热水供暖系统中水流量与水压的变化规律，以及绘制热水网络水力工况实验水压图；对实验的结果进行分析，从而巩固课堂所学的知识。

三、实验原理

图2-1为实验装置示意图，图中设置了5个采暖用户并联在一个供热系统的供回水干管上，同时配有测定各用户前后压力的测压管，设备均采用了可微量调节各部分水流量的调节阀，使局部阻力微小变化就可影响到整个系统水压曲线的变化。

四、实验仪器

实验仪器为热网水压测试仪。

五、实验预习要求、实验条件、方法及步骤

1．实验前的工作

⑴水压图定义

在液体管路中，将管路各节点的测压管水头高度顺次连接起来形成的线，称为水压曲线，它可以直观地表示出液体管路中各点的压力，因而也称其为水压图。

通过绘制流体网路的水压图，可以全面地反映管网和各用户的压力状况及了解整个系统在调节过程中或出现故障时的压力状况，从而揭示关键性的影响因素和采取必要的技术措施，保证管网安全运行。

⑵水力失调度定义

正确理解水力失调度的概念，并能定性分析何种情况下出现何种水力失调，以便能够对热用户水力失调状况作出正确的分析，有助于实验之前定性画出各种情况下的热网水压图。

⑶热网水力工况的理论分析

当网路各管段和各热用户的流量、压降已知时，可以求出网路干管和各热用户的阻力数，阻力数已知，则可以用求出各用户流量占总流量的比例方法，分析和计算热水网路的流量分配，研究它的水力失调状况，即：

2

i

i i P s V ∆=

ch 123i S s s s s =+++

2

b 1

S s ⎡⎤

⎛⎫=++⎢⎥⎪⎪⎢⎥⎭⎣⎦

123::::

:::::

:

i V V V V V s s s s S

=

i i V V V =

= 式中 i s ——某管段或热用户的阻力数，()

2

3

Pa /m /h

；

i P ∆——某管段或热用户的压降，Pa ； i V ——某管段或热用户的水流量，m 3/h ；

ch S ——串联管段总阻力数，(

)

2

3

Pa /m /h

；

b S ——并联管段的总阻力数，(

)

2

3

Pa /m /h

；

V ——管段总流量，m 3/h ； i V ——第i 个用户的相对流量比；

i n S -——热用户i 分支点的网路总阻力数，()

2

3

Pa /m /h

；

I n S -——热用户i 之后的网路总阻力数（不包括用户i 及其分支管线），()

2

3

Pa /m /h

；

举例说明，如分析关小供水干管中途球阀4时的水力失调状况。

将球阀4关小一些，则s 4↑，热网总阻力数S ↑增加，而总压降P ∆不变，根据2

P SV ∆=，可知热网总流量V 将减少，即供水干管与回水干管的水流流速降低，比压降减少。因此，供水管动水压线和回水管动水压线比正常工况的动水压线平缓一些。

由于球阀4关小，球阀4处压力突然降低，球阀4以前的用户，由于资用压力增加，流量都有所增加，越接近球阀4的用户增加越多；球阀4以后各用户的流量则减少，由于球阀4以后各用户的阻力数未变，因此流量减少的比例相同，即所谓一致等比失调。工况改变后的水压图与正常的水压图比较如下：

⑷ 实验前需完成的任务

对照图2-1实验装置图，现假定各热用户的流量已调整到规定的数值。如分别关闭球阀5、关小闸阀7、关闭球阀2时，网路中各用户将产生水力失调，在实验报告册上理论分析水力工况及水力失调状况，分别绘出网路的水压图，定性分析水力失调的规律性。

2．实验中的工作 ⑴ 正常工况水压图

实验开始，引自来水入供水箱，缓慢打开闸阀1和闸阀3，启动水泵，水由水泵经锅炉、稳压罐后，一部分进入供水干管、用户、回水管，另一部分进入高位水箱，待系统充水后，打开闸阀2的同时关闭闸阀1，保持水箱水位稳定，调节各阀门，以增加或减少管段的阻力，使各个节点之间有适当的压差，并使水压图接近图2-1所示的正常工况水压图形，工况稳定后，记录各点的压力和流量，并以此绘制正常水压图。

⑵ 关闭供水干管中途球阀5后的水压图

将球阀5关闭，球阀5以前的用户，由于资用压力增加，流量都有所增加，越接近球阀5的用户

增加越多，球阀5以后各用户没有流量。记录各点压力、流量，绘制新水压图与正常的进行比较，并记录各用户的流量变化程度。

⑶ 关闭闸阀7后的水压图

将球阀5恢复原状，各点压力一般不会完全恢复到原来的读数。为了节省时间，不一定强求符合原来的正常水压图，可重新记录各点水头作为新的正常工况水压图。关闭闸阀7，记录新水压图各点的压力、流量。

⑷ 关小球阀2后的水压图

将闸阀7恢复原状，记录本次正常工况水压图的各点水压和流量。关小球阀2，记录新水压图各点的压力和流量。

⑸ 把球阀2恢复原来位置，关闭球阀1，观察网路各点的压力变化情况，即回水定压。 实验完毕，停止水泵运行，切断电源，将实验装置中的水泄放。

六、思考题

1．测压管测出的压力为什么压力？

2．什么叫做水力失调？在热网设计过程中减少水力失调的方法主要有哪些？ 3．采用的高位水箱定压定在循环水泵入口和出口有何区别？

七、实验报告要求

1．实验之前，要求复习课堂所学有关水力失调和水压图的知识，了解管网系统水力工况的分析方法，在实验报告册上对设计工况进行理论分析，分别绘出网路的水压图，定性分析水力失调的规律性；

2．实验过程中，记录压力及流量汇总表；

3．根据记录的数据，计算各工况下的水力失调度（正常

变P P V V x g

s

∆∆==）；

4．根据实验数据分别绘制各工况水压图；

5．与理论分析水压图进行分析验证比较，找出误差产生的原因，并评价各工况实验结果。