流體輸配管網(wǎng)第7章講課

第7章枝狀管網(wǎng)水力工況分析與調(diào)節(jié)

管網(wǎng)的水力工況指管網(wǎng)的流量和壓力分布狀況。在管網(wǎng)中，流量的大小影響管段的壓力損失——影響管網(wǎng)的壓力分布狀況。管網(wǎng)的壓力分布反映流體的流動(dòng)狀況，決定管網(wǎng)中的流量分配。在管網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，對(duì)流量分配有定量的要求，還要求流體的壓力在合適的范圍內(nèi)。對(duì)管網(wǎng)的水力工況進(jìn)行分析具有重要的意義。本章講述枝狀管網(wǎng)水力工況分析的原理和調(diào)節(jié)方法。

7.1管網(wǎng)系統(tǒng)壓力分布

7.1.1管流能量方程及壓頭表達(dá)式

1.液體管流能量方程及壓頭表達(dá)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(dá)式

忽略位壓時(shí)：7.1.2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(diǎn)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(dá)管路中液靜壓的分布狀況，也稱其為水壓圖。作用：（1）確定管道中任何一點(diǎn)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。

室內(nèi)熱水供暖管網(wǎng)的水壓圖

室內(nèi)熱水供暖管網(wǎng)的水壓圖

2.氣體管網(wǎng)壓力分布圖

7.1.3吸入式管網(wǎng)的壓力分布特性分析

(1)風(fēng)機(jī)吸入段的全壓和靜壓均為負(fù)值，在風(fēng)機(jī)入口負(fù)壓最大。

(2)在吸入管段中靜壓絕對(duì)值為全壓絕對(duì)值與動(dòng)壓值之和。(3)風(fēng)機(jī)提供的全壓等于風(fēng)機(jī)進(jìn)出口的全壓差，也等于整個(gè)管網(wǎng)的壓力損失（包括出口壓力損失）。

2.液體吸入式管網(wǎng)的壓力分布特性

自由液面與泵的進(jìn)口安裝真空表處1-1斷面的能量方程：

吸水管路（自由液面—泵內(nèi)壓力最低點(diǎn)）的能量關(guān)系：

7.1.4水壓圖在液體管網(wǎng)設(shè)計(jì)中的重要作用

——以室外供熱管網(wǎng)為例

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）滿足采暖用戶的連接的要求。關(guān)鍵：靜水壓線的確定。熱網(wǎng)水壓圖設(shè)計(jì)作位置圖，定基準(zhǔn)面，標(biāo)注房屋標(biāo)高等。定靜水壓線。繪制回水管動(dòng)水壓線。繪制供水管動(dòng)水壓線。確定循環(huán)水泵的揚(yáng)程。確定用戶的連接方式。注意：“動(dòng)水壓線”不是“動(dòng)壓線”。用戶2：間接連接。用戶采暖系統(tǒng)與室外管網(wǎng)水力無關(guān)。用戶1：噴射泵直接連接。用戶3：回水加壓連接。供水管節(jié)流降壓。7.1.5管網(wǎng)系統(tǒng)的定壓

選定的靜水壓線位置靠系統(tǒng)所采用的定壓方式來保證。也可以說，定壓方式?jīng)Q定了管網(wǎng)系統(tǒng)的靜水壓線，對(duì)系統(tǒng)的壓力工況有決定性的影響。常用定壓方式：1.高位水箱定壓方式

2.補(bǔ)給水泵定壓方式

a.補(bǔ)給水泵連續(xù)補(bǔ)水定壓方式

b.補(bǔ)給水泵間歇補(bǔ)水定壓方式

3.氣體定壓

補(bǔ)給水泵連續(xù)補(bǔ)水定壓方式示意圖

補(bǔ)給水泵間歇補(bǔ)水定壓方式示意圖

7.2調(diào)節(jié)閥的節(jié)流原理與流量特性調(diào)節(jié)流量的分配1-直線2-等百分比3-快開4-拋物線流量的絕對(duì)變化量與開度變化量成線性關(guān)系。流量的相對(duì)變化量與開度變化量成線性關(guān)系。圖7-2-3三通調(diào)節(jié)閥的理想流量特性曲線（R=30，閥芯開口方向相反）（1）直線；（2）等百分比；（3）拋物線圖7－2－6串聯(lián)管道時(shí)調(diào)節(jié)閥的工作特性(以Q/Qmax作參比值)（a）直線流量特性；（b）等百分比流量特性圖7－2－7串聯(lián)管道時(shí)調(diào)節(jié)閥的工作特性(以Q/Q100作參比值)（a）直線流量特性；（b）等百分比流量特性圖7－2－9有并聯(lián)管道時(shí)調(diào)節(jié)閥的工作特性(以Q/Qmax作參比值)（a）直線流量特性；（b）等百分比流量特性7.3調(diào)節(jié)閥的選擇選擇步驟：（1）選擇閥門的流量特性，確定閥權(quán)度。（2）計(jì)算選擇閥門的口徑。（3）驗(yàn)算閥門的開度和可調(diào)比。室溫自動(dòng)控制系統(tǒng)原理圖通過調(diào)節(jié)流量，改變換熱器的熱量。應(yīng)考慮換熱器的換熱量隨閥門的開度變化情況。蒸汽－空氣加熱器靜特性熱水－空氣加熱器靜特性

閥門的工作流量特性宜為直線特性。閥門的工作流量特性宜為等百分比特性。調(diào)節(jié)閥流量特性與熱交換器靜特性的綜合〔例〕有一臺(tái)直通雙座調(diào)節(jié)閥，根據(jù)工藝要求，其最大流量是65m3/h，最小壓差是50000Pa；其最小流量是13m3/h，最大壓差是97500Pa。閥門工作流量特性要求為直線流量特性，Sv＝0.5，被調(diào)介質(zhì)為水，試選擇閥門口徑，并驗(yàn)算開度和可調(diào)比。（1）選理想流量特性為等百分比流量特性。（2）計(jì)算閥門要求的流通能力：VN型直通雙座調(diào)節(jié)閥的參數(shù)表開度驗(yàn)算公式：理想特性為直線：理想特性為等百分比：7.4管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析

上圖所示的管網(wǎng)結(jié)構(gòu)中：用戶的相對(duì)流量只與管網(wǎng)各管段的阻抗有關(guān)。第d個(gè)用戶與第m個(gè)用戶(m>d)之間的流量比，僅取決于用戶d和用戶d以后(按水流動(dòng)方向)各管段和用戶的阻抗，而與用戶d以前各管段和用戶的阻抗無關(guān)。閥門C關(guān)閉，用戶3的供回水之間的壓差增大。？例題管網(wǎng)在正常工況時(shí)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)程度。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。7.4.3提高管網(wǎng)水力穩(wěn)定性的途徑和方法用戶的規(guī)定流量：用戶可能達(dá)到的最大流量：則：7.4.3提高管網(wǎng)水力穩(wěn)定性的途徑和方法在Pw=0時(shí)(理論上，網(wǎng)路干管直徑為無限大)，y=1。工況無論如何變化都不會(huì)使它水力失調(diào)，水力穩(wěn)定性最好。在這種情況下任何用戶流量的變化，都不會(huì)引起其它用戶流量的變化。在Py=0或Pw=時(shí)(理論上，用戶系統(tǒng)管徑無限大或網(wǎng)路干管管徑無限小)，y=0。此時(shí)，用戶的水力穩(wěn)定性最差，任何其它用戶改變的流量，將全部轉(zhuǎn)移到這個(gè)用戶去。實(shí)際管網(wǎng)的水力穩(wěn)定性系數(shù)y總在0和1之間。當(dāng)水力工況變化時(shí)，任何用戶的流量改變，一部分流量將轉(zhuǎn)移到其它用戶中去。如以例題[7-9]的計(jì)