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式1、液體管流能量方程及壓頭表達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式忽略位壓時：動靜壓轉(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）已知任一點壓力，就可知其他點壓力。室內(nèi)熱水供暖管網(wǎng)的水壓圖定壓方式：膨脹水箱，定壓點在水泵吸入端。橫坐標：管道計算長度?？v坐標：水頭高度。靜水壓線：系統(tǒng)不運行時的水壓線。各點測壓管水頭高度=膨脹水箱液面高度。靜水壓線為過液面的水平直線。動水壓線：系統(tǒng)運行中的水壓線。從定壓點測壓管水頭開始，逆流向，在各節(jié)點上加水頭損失，即可得動水壓線。工況分析定壓點在水泵吸入口處時，系統(tǒng)內(nèi)所有點壓力都高于大氣壓，不汽化，不吸氣，運行可靠。定壓點位置及膨脹水箱的高度決定著系統(tǒng)各點的壓力。若將定壓點設(shè)在干管的起點處，水壓圖如圖示。FB段處于負壓段，易發(fā)生汽化或吸氣。注：重力循環(huán)熱水采暖，動力小，損失小，不至于發(fā)生汽化時也可將定壓點設(shè)在干管起點處。機械循環(huán)低溫熱水采暖常用高位水箱定壓。大型集中供熱系統(tǒng)，高溫水系統(tǒng)，采用補水泵等定壓方式。2、氣體管網(wǎng)壓力分布圖繪制方法以大氣壓為基準線，計算各點全壓、動壓、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，動壓減小，靜壓增大。動壓較大的管段，靜壓可能為負，會吸氣。吸入口、排出口，靜壓絕對值大，應(yīng)嚴密。吸入管段的流動規(guī)律風機吸入段靜壓、全壓均為負壓，風機入口負壓最大。吸入段靜壓線在全壓線之下，靜壓絕對值大于全壓絕對值。風機全壓=風機進出口全壓差值。三、水壓圖在液體管網(wǎng)設(shè)計中的應(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)計例：熱網(wǎng)設(shè)計供回水溫度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，定基準面，標注房屋標高等?；鶞示€：過系統(tǒng)水泵中心線的水平線；縱坐標：標高及水頭高度；橫坐標：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）繪制供水干管動水壓線。滿足不汽化、用戶要求。5）確定循環(huán)水泵的揚程。6）畫供回水支管水壓線。根據(jù)各分支點測壓管水頭和水力計算結(jié)果繪制。注意：“動水壓線”不是“動壓線”。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)基準壓力，維持系統(tǒng)各點壓力，使運行穩(wěn)定可靠。定壓點的位置與定壓壓力決定了系統(tǒng)壓力大小，及靜水壓線、動水壓線各點的水頭大小。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、補水泵定壓1）補水泵連續(xù)定壓定速泵+壓力調(diào)節(jié)閥。定壓點在循環(huán)水泵入口處。補水穩(wěn)定，運行可靠，耗電多。適于管網(wǎng)規(guī)模大，供水溫度較高的系統(tǒng)。2）補水泵間歇定壓壓力表上觸電開關(guān)控制定速補水泵的啟停。動水壓線波動，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)。

補給水泵連續(xù)補水定壓方式示意圖

補給水泵間歇補水定壓方式示意圖

3）旁通管定壓點定壓補水泵進出口上裝旁通管，定壓點與A點泄水閥和補水泵出口調(diào)壓閥相連。動水壓線可適當降低，調(diào)節(jié)范圍大，靈活。旁通部分流量多耗電。4）變頻泵補水定壓與連續(xù)補水定壓類似而且節(jié)能。調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)定壓點壓力。旁通管定壓點定壓3、氣體定壓定壓點壓力靠氣壓罐內(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)管段的實際流量不符合設(shè)計流量的現(xiàn)象。水力失調(diào)度：實際流量與設(shè)計流量的比值。類型水力失調(diào)的原因動力源與設(shè)計值不符管網(wǎng)流動阻力發(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，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)水泵的工況點圖解法：管網(wǎng)特性曲線與水泵性能曲線的交點。計算法：擬合出水泵性能曲線與管網(wǎng)特性曲線聯(lián)立求解。3)流量再分配當管網(wǎng)流量改變后，求出水泵新的工作點。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個用戶和第m個用戶的相對流量比（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)律如圖所示為五個用戶的供熱管網(wǎng)，用戶的流量已調(diào)整到設(shè)計流量，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行全面調(diào)整，使之達到設(shè)計要求。未進行初調(diào)節(jié)，前段用戶流量大，阻力損失大，水壓線陡峭；后段用戶達不到設(shè)計流量，水壓線平緩。未進行初調(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程。當管網(wǎng)中某個用戶處加設(shè)水泵時，能夠增加該用戶的流量，但影響整個管網(wǎng)中其他用戶的流量和資用壓力。總流量增大，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，此時該管段不受其他管段變化的影響。當干管管徑無限小時，水力穩(wěn)定度y=0，穩(wěn)定性最差。2、增強管網(wǎng)水力穩(wěn)定性的方法適當增大干管管徑適當增大用戶的壓降可選用流量自動調(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)計流量比相等的原則進行調(diào)節(jié)。通風系統(tǒng)比例調(diào)節(jié)法1）調(diào)節(jié)支管風量比例三通調(diào)節(jié)閥的開度，使支管流量比等于設(shè)計流量比。2）調(diào)節(jié)總風量總風閥的開度，使總風量與設(shè)計總風量相等。例：圖7-5-3通風管網(wǎng)初調(diào)節(jié)方法通風系統(tǒng)比例調(diào)節(jié)規(guī)律未進行初調(diào)節(jié)時，距離風機遠的風口風量小，距離近的風口風量大。從最遠風口開始，由遠及近調(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、補償法調(diào)節(jié)支線合作閥，補償壓力波動，使參照閥流量恢復(fù)到設(shè)計值。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，計算它的壓力損失。計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=計算壓力損失。調(diào)節(jié)倒數(shù)第二個用戶的平衡閥，使之達到設(shè)計流量，同時調(diào)節(jié)合作閥，使參照閥壓降保持設(shè)計值。按同樣方法，由遠及近調(diào)整用戶的流量，同時用合作閥補償參照閥。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，使其流量達到設(shè)計值。由遠及近調(diào)節(jié)其他支線的總平衡閥，達到支線設(shè)計流量。并通過支線間的合作閥—系統(tǒng)總平衡閥補償參照閥。二、運行中的調(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)速變流量運行調(diào)節(jié)1）全變速管網(wǎng)恒定供回水