供熱管網(wǎng)綜合性能試驗說明(主教433、435)

1、供熱管網(wǎng)綜合性能試驗系統(tǒng)實驗項目說明書1Arii-7-M4hCFlIT-.l-3-7-3HCF-C=h-hB邸h供熱管網(wǎng)綜合性能實驗臺流程圖1、一次熱網(wǎng)水力工況動態(tài)性能試驗通過本實驗系統(tǒng)可實現(xiàn)一次熱網(wǎng)在運行狀態(tài)下，管網(wǎng)元部件發(fā)生調(diào)節(jié)變化時整個管網(wǎng)的水力工況動態(tài)性能的實驗。一級網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示設(shè)計工況水泵工作點Pg由HpzHp設(shè)計工況管網(wǎng)I阻力特性曲線S實際工況管網(wǎng)阻力特性曲線9一次網(wǎng)閥門QF5或者QF7開度減小節(jié)流，此時網(wǎng)路的總阻力數(shù)將增加,總流量將減少，網(wǎng)路工作曲線如圖2所示循環(huán)泵組特性曲線實際工況水泵工作點F/閥門節(jié)流后網(wǎng)路工作曲線阻力數(shù)變大，阻力特性曲線左移，循環(huán)泵揚程增加到Hp。

2、不過由于循環(huán)泵特性曲線較為平緩，因此該揚程變化值不大。網(wǎng)路的總流量此時，由于流量減少，供、回水干管的水壓線都將變平緩，從熱源到用戶之間的供、回水壓線將變得平緩一些，具體的網(wǎng)路水壓圖示意圖如圖3所示。H(m)閥門節(jié)流后水壓圖Hp7HpIpul圖3閥門節(jié)流后水壓圖I設(shè)計工況水壓圖11對于用戶而言，相當于本身阻力數(shù)未變而總的資用壓頭減少了，I此時根據(jù)閥門節(jié)流前后，熱用戶進、出口的pl、巴此時，因此用戶的流量將減少。壓力表的實際讀數(shù)即可繪制出實際的熱網(wǎng)運行水壓圖。一級網(wǎng)循環(huán)泵運行臺數(shù)變化后管網(wǎng)水力工況動態(tài)變化；一次網(wǎng)循環(huán)泵由設(shè)計工況條件下兩臺并聯(lián)變?yōu)閱闻_運行時，網(wǎng)路工作曲線如圖4所示H(m)i兩臺泵并

3、聯(lián)運行時泵組特性曲線圖4設(shè)計工況管網(wǎng)阻力特性曲線I環(huán)泵改變臺數(shù)后網(wǎng)路工作曲線實際工況水泵工作點Fg|單臺泵并聯(lián)運行時泵組特性曲線設(shè)計工況水泵工作點Fg根據(jù)上圖可知；單臺泵運行時，循環(huán)泵的揚程降低，網(wǎng)路的總流量時，由于流量減少，供GsG供回水干管的水壓線都將變平緩，從熱源到用戶之間的供、回水壓線都將變得平緩一些，具體的網(wǎng)路水壓圖示意圖如圖5所示。H(m)此時，對于用戶相當于本身阻力數(shù)未變而總的資用壓頭減少了，因此用戶的流量將減少。此時根據(jù)熱用尸進、出U1即可繪制出實際的熱網(wǎng)運行水壓圖?？诘腜1、P2等壓力表的實際讀數(shù)2、二次熱網(wǎng)水力工況動態(tài)性能試驗通過本實驗系統(tǒng)可實現(xiàn)二次熱網(wǎng)在運行狀態(tài)下，管網(wǎng)元

4、部件發(fā)生調(diào)節(jié)變化時整個管網(wǎng)的水力工況動態(tài)性能的實驗。二級網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示圖6二級網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖該試驗具體包括以下幾個試驗內(nèi)容：a)二次網(wǎng)初調(diào)節(jié)前后管網(wǎng)水力工況動態(tài)變化；熱網(wǎng)未進行初調(diào)節(jié)時，各熱用戶的進口閥門TF9、TF12、TF13、F15均處于開度較大的狀態(tài)，此時由于未調(diào)節(jié)，熱網(wǎng)近端熱用戶的作用壓差很大，其剩余作用壓差在用戶分支管路上很難全部消除。前端用戶的的實際阻力數(shù)遠小于設(shè)計規(guī)定值，網(wǎng)路總阻力數(shù)比設(shè)計阻力數(shù)小，此時管網(wǎng)工作特性如下圖所示，由于網(wǎng)路總阻力數(shù)變小，阻力特性曲線右移，循環(huán)泵揚程減少為Hp。不過由于循環(huán)泵特性曲線較為平緩，因此該揚程變化值不大。網(wǎng)路的總流量GsG。HpHp7循

5、環(huán)泵組特性曲線I實際工況管網(wǎng)|阻力特性曲線匸設(shè)計工況管網(wǎng)阻力特性曲線3設(shè)計工況水泵工作點Fg實際工況水泵工作點Pg窯7網(wǎng)路初調(diào)節(jié)前后工作特性曲線前部的水壓曲線將變得很陡；而位于網(wǎng)路后部的用戶起作用壓頭與流量均將小于設(shè)計值。由此可見，熱網(wǎng)在投入運行前，必須進行初調(diào)節(jié)，通過調(diào)整閥門開度，使各熱用戶的流量與設(shè)計值相符。具體的水壓圖示意圖如圖8所示。H(m)HpI_J-u4u1u2u3數(shù)即可繪制出實際的熱網(wǎng)運行水壓圖。丨圖8網(wǎng)路初調(diào)節(jié)前后水壓圖示意圖III此時才一示讀G(t/h)b)二次網(wǎng)熱用戶進出口閥門調(diào)節(jié)時的管網(wǎng)水力工況動態(tài)變化；關(guān)閉用戶2的入口閥門TF12,此時網(wǎng)路的總阻力數(shù)將增加，總流量將減少

6、，網(wǎng)路工作曲線如圖9所示循環(huán)泵組特性曲線實際工況水泵工作點戶了設(shè)計工況水泵工作點Pg圖9關(guān)閉用戶2后網(wǎng)路工作曲線HpzHp設(shè)計工況管網(wǎng)I阻力特性曲線邑實際工況管網(wǎng)阻力特性曲線V由于網(wǎng)路總阻力數(shù)變大，阻力特性曲線左移，循環(huán)泵揚程增加到Hp。不過由于循環(huán)泵特性曲線較為平緩，因此該揚程變化值不大。網(wǎng)路的總流量GsG。此時，從熱源到用戶2之間的供、回水壓線將變得平緩一些，用戶2處的供回水壓差將增加，即用戶3與用戶4的資用壓差增加，因此用戶3與用戶4的流量將等比例增加，即兩個用戶的水力失調(diào)度x相同，所謂水力失調(diào)度是指熱用戶實際流量與要求流量之間的不一致性。此時通過讀取用戶3與用戶4的流量計讀數(shù)即可計算出

7、各自的水力失調(diào)度，計算后應(yīng)滿足x=x。34具體的網(wǎng)路初調(diào)節(jié)前后水壓圖示意圖如圖10所示。此時根據(jù)用戶2關(guān)閉前后，各熱用戶進、出口的P9、P11等壓力表的實際讀數(shù)即可繪制出實際的熱網(wǎng)運行水壓圖。二次網(wǎng)干管閥門調(diào)節(jié)時的管網(wǎng)水力工況動態(tài)變化；二次網(wǎng)供水干管閥門TF3開度減小節(jié)流，此時網(wǎng)路的總阻力數(shù)將增加，總流量將減少，網(wǎng)路工作曲線如圖11所示循環(huán)泵組特性曲線設(shè)計工況水泵工作點Pg由HpzHp設(shè)計工況管網(wǎng)I阻力特性曲線S實際工況管網(wǎng)阻力特性曲線V實際工況水泵工作點F/11閥門tf3節(jié)流后網(wǎng)路工作曲線總阻力數(shù)變大，阻力特性曲線左移，循環(huán)泵揚程增加到Hp。,GsG,G(t/h)、不過由于循環(huán)泵特性曲線較為

8、平緩，因此該揚程變化值不大。網(wǎng)路的總流量由于流量減少，供、回水干管的水壓線都將變平緩，從熱源到用戶2之間的供、回水壓線將變得平緩一些，并且在節(jié)流閥門TF3處出現(xiàn)一個急劇的下降，具體的水壓圖示意圖如圖12所示。此時，對于閥門TF3后用戶2、3、4，相當于本身阻力數(shù)未變而總的資用壓頭減少了，因此用戶2、用戶3與用戶4的流量將等比例減少，而用戶1的流量將增加。用戶2、用戶3與用戶4的水力失調(diào)度x相同，通過讀取用戶2、用戶3與用戶4的流量計讀數(shù)即可計算出各自的水力失調(diào)度，計算后應(yīng)滿足x=x=x。234此時根據(jù)閥門TF3節(jié)流前后，各熱用戶進、出口的P9、P11等壓力表的實際讀數(shù)即可繪制出實際的熱網(wǎng)運行水

9、壓圖。換熱器二次側(cè)出口閥門調(diào)節(jié)時的管網(wǎng)水力工況動態(tài)變化。換熱器二次側(cè)出口閥門QF11開度減小節(jié)流，此時網(wǎng)路的總阻力數(shù)將增加，總流量將減少，網(wǎng)路工作曲線如圖13所示循環(huán)泵組特性曲線GsGG(t/h)圖13換熱器二次側(cè)出口閥門QF11節(jié)流后后網(wǎng)路工作曲線由于網(wǎng)路總阻力數(shù)變大，阻力特性曲線左移，循環(huán)泵揚程增加到Hp。不過由于循環(huán)泵特性曲線較為平緩，因此該揚程變化值不大。網(wǎng)路的總流量GsG。此時，由于流量減少，供、回水干管的水壓線都將變平緩，從熱源到用戶4之間的供、回水壓線都將變得平緩一些，具體的網(wǎng)路水壓圖示意圖如圖14所示。I4TOC o 1-5 h z側(cè)丨丨丨III出口閥門QF11節(jié)流后水壓圖丨丨

10、,1-此時，對于全網(wǎng)用戶1、2、3、4,相當于本身阻力數(shù)未變而總的資用壓頭減少了，因此用戶1、2、用戶3與用戶4的流量都將等比例減少，全網(wǎng)等比例一致失調(diào)。4個用戶的水力失調(diào)度x相同，通過讀取各用戶的流量計讀數(shù)即可計算出各自的水力失調(diào)度，計算后應(yīng)滿足x=x=x=x。1234此時根據(jù)閥門QF11節(jié)流前后，各熱用戶進、出口的P9、P11等壓力表的實際讀數(shù)即可繪制出實際的熱網(wǎng)運行水壓圖。循環(huán)泵改變運行臺數(shù)時的管網(wǎng)水力工況動態(tài)變化。二次網(wǎng)循環(huán)泵由設(shè)計工況條件下兩臺并聯(lián)變?yōu)閱闻_運行時，網(wǎng)路工作曲改變臺數(shù)后網(wǎng)路工作曲線根據(jù)上圖可知，單臺泵運行時，循環(huán)泵的揚程降低，網(wǎng)路的總流量GsG。此時，由于流量減少，供、

11、回水干管的水壓線都將變平緩，從熱源到用戶4之間的供、回水壓線都將變得平緩一些，具體的網(wǎng)路水壓圖示意圖如圖16所示。比例一致失調(diào)。4個用戶的水力失調(diào)度x相同，通過讀取各用戶的流量計讀數(shù)即可計算出各自的水力失調(diào)度，計算后應(yīng)滿足x=x=x=x。1234此時根據(jù)各熱用戶進、出口的P9、P11等壓力表的實際讀數(shù)即可繪制出實際的熱網(wǎng)運行水壓圖。3、管網(wǎng)阻力系數(shù)測定試驗1)管道阻力特性系數(shù)在熱網(wǎng)實際運行過程中，由于管段的流通能力會因各種內(nèi)、外因素而變化，所以在管段阻力損失的計算公式中引入一個表征管段阻力特性的系數(shù)S值，稱之為管段阻力特性系數(shù)，S是用來表征管段阻力特性的一個重要依據(jù)。對于熱網(wǎng)供、回水管道，在已

12、知水溫的情況下，其設(shè)計阻力特性系數(shù)只與管段的管徑、長度、管壁的當量絕對粗糙度、以及局部阻力當量長度的大小有關(guān)，具體值可根據(jù)下式直接求出：lzh1)K0.25S=6.88x10-3-p-d525h(4)式中S供、回水管網(wǎng)管段的設(shè)計阻力特性系數(shù)，Pa/(t/h)2；dpK管壁的當量絕對粗糙度，m；d管道的內(nèi)徑，m；l管段的折算長度，m；zhp水的密度，kg/m3。但是在管網(wǎng)實際運行過程中，管道的阻力特性系數(shù)變化受鋪設(shè)年代、管徑、管材、水質(zhì)、管段內(nèi)壁腐蝕等多種因素的影響，因此通過公式計算得到的管道設(shè)計阻力特性系數(shù)值與管道實際阻力特性系數(shù)差別較大。通過本實驗系統(tǒng)可對管網(wǎng)各管道的阻力特性系數(shù)進行實驗，得

13、到其運行時的實際的阻力特性系數(shù)。此時管道的實際阻力特性為：2)APS=iiG2i式中S供、回水管網(wǎng)i管段的實際阻力特性系數(shù)，Pa/(t/h)2；iAPi管道兩端壓力表差值，Pa；G2i管段的流量，t/h。2)熱用戶阻力特性系數(shù)熱用戶阻力特性系數(shù)則按照下式計算：3)APS=dl,iG2dsn,i式中Si熱用戶阻力特性系數(shù)，Pa/(t/h)2；dl,iAPi熱用戶進出口壓差，即為各熱用戶進出口表壓之差，Pal,iGi熱用戶流量，即為各熱用戶流量計讀數(shù)，t/h。dsn,i2)管網(wǎng)總阻力特性系數(shù)H循環(huán)泵組揚程，Pa；pG熱源運行總流量，t/h。對于本實驗系統(tǒng)在計算一級網(wǎng)的阻力特性系數(shù)時，循環(huán)泵組揚程h

14、按下式計算H=P1-P2（5）p式中P1一級網(wǎng)循環(huán)泵組出口壓力，Pa（尚缺少該壓力表）P2一級網(wǎng)定壓壓力，Pa；熱源運行總流量G為渦輪流量計W1的讀數(shù)。在計算二級網(wǎng)的阻力特性系數(shù)時，循環(huán)泵組揚程H按下式計算pH=P1-P2（6）p式中P1二級網(wǎng)循環(huán)泵組出口壓力，Pa（尚缺少該壓力表）P2二級網(wǎng)定壓壓力，Pa；熱源運行總流量G為渦輪流量計W2的讀數(shù)。s4、管網(wǎng)定壓方式比較利用本實驗系統(tǒng)可對開式膨脹水箱定壓與補給水泵連續(xù)定壓兩種方式進行比較。采用開式膨脹水箱定壓由于其使用簡單方便，是過去采暖系統(tǒng)十分常用的一種定壓方式。對于本實驗系統(tǒng)，關(guān)閉閥門QF50、QF53后，則一級網(wǎng)系統(tǒng)采用開式膨脹水箱定壓。

15、溢流QF5H1系統(tǒng)的定壓壓力QF51X1/2QF531/2&循壞水泵T1CQ!T24-o7towi電熱水鍋爐現(xiàn)QF14X1-BEQF2-*3-F3NF1DNF2接給水P=H1b爐膨丿長水箱水位高度，采用膨脹水箱定壓，往往受足系統(tǒng)壓力要求時，可利用補給水泵提供的壓頭來滿足系統(tǒng)的壓力要求，此時由mHO；2(7)到水箱放置高度的影響，當水箱放置高度不能滿排水11)于水泵既承擔系統(tǒng)定壓任務(wù)，又為系統(tǒng)補水，因此將此種定壓方式稱為補給水泵定壓。補給水泵定壓方式一般可分為補給水泵連續(xù)定壓、補給水泵間歇定壓及補給水泵定壓點設(shè)在旁通管處的定壓方式。對于本實驗系統(tǒng)，采用補給水泵連續(xù)定壓方式。關(guān)閉閥門QF49、QF

16、52后，則一級網(wǎng)系統(tǒng)切換到補給水泵定壓方式。此時定壓點設(shè)在網(wǎng)路循環(huán)水泵的吸入端，利用壓力調(diào)節(jié)閥保持定壓點恒定的壓力。補給水泵的揚程：H=H+H+H-pgh(8)bxsys式中:H系統(tǒng)定壓壓力值，Pa；bH補水泵吸入管路的阻力損失，Pa；xsH補給水泵壓水管路中的阻力損失，Pa；ysh補給水箱最低水位高出系統(tǒng)補水點的高度，m；p水的密度，kg/m3；g重力加速度，m/s2。與開式膨脹水箱定壓方式相比，采用補給水泵連續(xù)定壓方式，不受水箱高度限制，設(shè)備簡單、容易實現(xiàn)，因此也是目前國內(nèi)集中供熱系統(tǒng)最普遍的一種定壓方式。5、管網(wǎng)熱效率管網(wǎng)熱效率為管網(wǎng)提供給各熱用戶的熱量之和與熱源供給管網(wǎng)的熱量之比式中Q

17、z,iQy耳仝Q/Qgwz,iy第i熱用戶的熱量，W；熱源供熱量，W；熱用戶數(shù)量，一級網(wǎng)為1、二級網(wǎng)為4，W9)對于本實驗系統(tǒng)在計算一級網(wǎng)的管網(wǎng)熱效率時，關(guān)斷閥門QF6、QF47,開通閥門QF7與QF9，關(guān)斷QF8與QF15則聯(lián)通板式換熱器，此時1個用戶的熱量為Q=Gc(TT)(10)1b11b2b式中G一級網(wǎng)運行流量，流量計W1的讀數(shù)，t/h；1c水的比熱，J/kgC；T板式換熱器一次側(cè)出口溫度，溫度傳感器T3的讀數(shù)，C；1bT板式換熱器一次側(cè)進口溫度，溫度傳感器T4的讀數(shù)，C。2b熱源供熱量q為CQ1的讀數(shù)。y開通閥門QF8與QF15，關(guān)斷閥門QF7與QF9則聯(lián)通管式換熱器，此時1個用戶的

18、熱量為Q1g=Gc(TT)11g2g15)式中G級網(wǎng)運行流量，流量計W1的讀數(shù)，t/h;1c水的比熱，J/kgQC；T管式換熱器一次側(cè)出口溫度，溫度傳感器T5的讀數(shù)，c；1gT管式換熱器一次側(cè)進口溫度，溫度傳感器T6的讀數(shù)，C。熱源供熱量q為CQ1的讀數(shù)。對于本實驗系統(tǒng)在計算二級網(wǎng)的管網(wǎng)熱效率時，開通閥門QF7與QF9(聯(lián)通板式換熱器)或者QF8與QF15(管殼式換熱器)，關(guān)斷閥門QF6、QF47，則此時二級網(wǎng)4個用戶的熱量分別為熱量表JQ1、JQ2、JQ3、Q4的讀數(shù)。熱源供熱量Q按下式計算：yQ=Gc(TT)(11)y221式中G二級網(wǎng)運行流量，流量計W2的讀數(shù)，t/h；2c水的比熱，J/

19、kgQC；T換熱器二次側(cè)出口溫度，溫度傳感器T4的讀數(shù)，C；2T換熱器二次側(cè)進口溫度，溫度傳感器T3的讀數(shù)，C。16、板式換熱器效率測定考慮到換熱器散入周圍環(huán)境的熱損失，實際上由一級網(wǎng)供給換熱器的熱量并沒有完全轉(zhuǎn)換為換熱器二次側(cè)的供熱量。此時，換熱器二次側(cè)的實際供熱量與一級網(wǎng)供給換熱器的熱量之比即為換熱器效率耳。n=Q/Q(12)21對于本實驗系統(tǒng)，關(guān)閉閥門QF6、QF8、QF15、QF13、QF14后，則熱網(wǎng)系統(tǒng)換熱站采用板式換熱器作為二級網(wǎng)的熱源。13)14)根據(jù)被加熱水需要加熱的溫度，板式換熱器二次側(cè)的實際供熱量Q可由下式計算Q=Gc(TT)2221式中G二級網(wǎng)運行流量，流量計W2的讀數(shù)

20、，t/h；2c水的比熱，J/kgQc；T換熱器二次側(cè)出口溫度，溫度傳感器T7的讀數(shù)，C；2T換熱器二次側(cè)進口溫度，溫度傳感器T8的讀數(shù)，C。1一級網(wǎng)供給換熱器的熱量Q滿足下式1Q=Gc(TT)1112式中G級網(wǎng)運行流量，流量計W1的讀數(shù)，t/h；1c水的比熱，J/kgQC；T換熱器一次側(cè)出口溫度，溫度傳感器T4的讀數(shù)，C；2T換熱器一次側(cè)進口溫度，溫度傳感器T3的讀數(shù)，C。綜上，1板式換熱器的效率可按下式計算G(TT)n=22iG(TT)11216)17)18)7、管式換熱器效率測定對于本實驗系統(tǒng)，關(guān)閉閥門QF6、QF7、QF9、QF11、QF12后，則熱網(wǎng)系統(tǒng)換熱站采用管式換熱器作為二級網(wǎng)的

21、熱源。根據(jù)被加熱水需要加熱的溫度，管式換熱器二次側(cè)的實際供熱量Q可由下2式計算Q=Gc(TT)2212式中G二級網(wǎng)運行流量，流量計W2的讀數(shù)，t/h;2c水的比熱，J/kgQc；T換熱器二次側(cè)出口溫度，溫度傳感器T9的讀數(shù)，c；1T換熱器二次側(cè)進口溫度，溫度傳感器T10的讀數(shù)，c。2一級網(wǎng)供給換熱器的熱量Q滿足下式1Q=Gc(TT)1112式中G級網(wǎng)運行流量，流量計W1的讀數(shù)，t/h；1c水的比熱，J/kgQc；T換熱器一次側(cè)進口溫度，溫度傳感器T3的讀數(shù)，c。1T換熱器一次側(cè)出口溫度，溫度傳感器T4的讀數(shù)，c；2綜上，管式換熱器的效率可按下式計算G(TT)耳=221G(TT)1128、換熱器

22、傳熱系數(shù)測定換熱器的“傳熱面積”和“傳熱系數(shù)是表征換熱器性能的兩個重要參數(shù)。由于換熱器間壁兩側(cè)的表面積可能不同，因此換熱器的傳熱面積實際上是指約定的某一側(cè)的表面積，習慣上一般把換熱系數(shù)較小的一側(cè)的流體所接觸的壁面表面積稱為該換熱器的傳熱面積，相對于該傳熱面積，單位時間、單位面積、在單位溫差下所傳遞的熱流量，稱為該換熱器的傳熱系數(shù)。熱媒將熱量傳給被加熱水時，換熱器的傳熱系數(shù)為K=Q/Ft(19)2p式中Q換熱器二次側(cè)的實際供熱量，W；F換熱器二次側(cè)的換熱面積，m2；At加熱與被加熱流體之間的對數(shù)平均溫差，C；p其中對數(shù)平均溫差為At=AldAfx(20)pAtlndAtd式中At、At換熱器進、出口端熱媒最大、最小溫差，。C;dx對于水-水換熱器At=TT（21）d22At=TT（22）此對于本實驗系統(tǒng)，在某一工況條件下，換熱器的有效加熱長度及換熱面積F可通過產(chǎn)品參數(shù)獲得，換熱器二次側(cè)的實際供熱量Q與對數(shù)平均溫差A(yù)t均可通過計算獲得，因此其某一工況條件下的傳熱系數(shù)可測得。若要通過實驗確定換熱器產(chǎn)品