流体输配管网第7章讲课

1、第第7章章 枝状管网水力工况分析枝状管网水力工况分析与调节与调节 管网的水力工况指管网的流量和压力分布状况。在管网中，流量的大小影响管段的压力损失影响管网的压力分布状况。管网的压力分布反映流体的流动状况，决定管网中的流量分配。在管网运行时，对流量分配有定量的要求，还要求流体的压力在合适的范围内。对管网的水力工况进行分析具有重要的意义。本章讲述枝状管网水力工况分析的原理和调节方法。 7.1 管网系统压力分布管网系统压力分布 7.1.1管流能量方程及压头表达式管流能量方程及压头表达式 1.液体管流能量方程及压头表达式 212222121122HgvgPZgvgPZ)2()2(2222211121g

2、vgPZgvgPZH)()(221121gPZgPZH等管径的一般管流能量分布示意图等管径的一般管流能量分布示意图测压管水头线 CZ1OZHP11总水头线AHBZ22DP2ZHO1-221p12gpg2g22VV2g212.2.气体管流能量方程及压力表达式气体管流能量方程及压力表达式 忽略位压时：21222122112)(2PvPZZgvPjaj2122221122PvPvPjj7.1.2 管网压力分布图管网压力分布图 1.液体管网压力分布图液体管网压力分布图-水压图水压图 在液体管路中，将各点的测压管水头高度顺次连接测压管水头高度顺次连接起来形成的线起来形成的线，称为水压曲线，它可直观地表达

3、管路中液静压的分布状况，也称其为水压图。作用：作用：（1）确定管道中任何一点的静压值。 （2）表示出各管段的压力损失值。 （3）确定管段的单位管长平均压降的大小。 HOjHEODHHCEDCHABAHHOBDCBH123水 泵锅 炉用 热 设 备jAOHEDHjE膨 胀 水 箱BAjBjAjDjEjo室内热水供暖管网的水压图室内热水供暖管网的水压图 静 水 压 曲 线动 水 压 曲 线水 泵锅 炉32ED1水 箱jOCDEA用 热 设 备FABBjCO00室内热水供暖管网的水压图室内热水供暖管网的水压图 2. 气体管网压力分布图气体管网压力分布图 7.1.3 吸入式管网的压力分布特性分析吸入式

4、管网的压力分布特性分析 (1)风机吸入段的全压和静压均为负值，在风机入口负压最大。 (2)在吸入管段中静压绝对值为全压绝对值与动压值之和。 (3)风机提供的全压等于风机进出口的全压差，也等于整个管网的压力损失（包括出口压力损失）。 2.液体吸入式管网的压力分布特性液体吸入式管网的压力分布特性 SSSahgvHPP2211自由液面与泵的进口安装真空表处1-1断面的能量方程： gwgvCPhgvHPgwgvChgvHPPKsSSasSSKa22)2(22)2(2021202120212021吸水管路（自由液面泵内压力最低点）的能量关系： 7.1.4 水压图在液体管网设计中的重要作用水压图在液体管网

5、设计中的重要作用以室外供热管网为例以室外供热管网为例 1.热水网路压力状况的基本技术要求热水网路压力状况的基本技术要求 （1）不超压。（2）不汽化。（3）不倒空。（4）不吸气。（5）满足采暖用户的连接的要求。关键：静水压线的确定。关键：静水压线的确定。热网水压图设计作位置图，定基准面，标注房屋标高等。定静水压线。绘制回水管动水压线。绘制供水管动水压线。确定循环水泵的扬程。确定用户的连接方式。注意：“动水压线”不是“动压线”。 用户2：间接连接。用户采暖系统与室外管网水力无关。用户1：喷射泵直接连接。用户3：回水加压连接。供水管节流降压。7.1.5 管网系统的定压管网系统的定压 选定的静水压线位

6、置靠系统所采用的定压方式来保证。也可以说，定压方式决定了管网系统的静水压线，对系统的压力工况有决定性的影响。常用定压方式： 1.1.高位水箱定压方式高位水箱定压方式 2.2.补给补给水泵定压方式定压方式 a.补给水泵连续补水定压方式 b.补给水泵间歇补水定压方式 3.3.气体定压气体定压 补给水泵连续补水定压方式示意图补给水泵连续补水定压方式示意图 补给水泵间歇补水定压方式示意图补给水泵间歇补水定压方式示意图 7.2 调节阀的节流原理与流量特性调节阀的节流原理与流量特性调节流量的分配相 对 开 度相对流量 图 7 -3 -2阀 芯 形 状 ( 直 线 特 性 阀 芯 ；（ 2 ） 等 百 分

7、比 特 性 阀 芯 （ 3 ） 快 开 特 性 阀 芯 ；（ 4 ） 抛 物 线 特 性 阀 芯 （ 5 ） 等 百 分 比 特 性 阀 芯 （ 开 口 形 ）（ 6 ） 直 线 特 性 阀 芯 （ 开 口 形 ）1-直线 2-等百分比3-快开 4-抛物线流量的绝对变化量与开度变化量成线性关系。流量的相对变化量与开度变化量成线性关系。 图图7-2-3 三通调节阀的理想流量特性曲线三通调节阀的理想流量特性曲线 （R=30，阀芯开口方向相反），阀芯开口方向相反） （1）直线；（2）等百分比；（3）抛物线(3)(2)max200相 对 开 度(%)lmax相对流量203.320QQ(2)40(3)6

8、0(1)(2)6080(%)100(3)(1)80100(1)lp2pp1CguQppppppQmax22m11m图图726 串联管道时调节阀的工作特性串联管道时调节阀的工作特性(以以Q/Qmax作参比值作参比值)（a）直线流量特性 ；（ b）等百分比流量特性图图727 串联管道时调节阀的工作特性串联管道时调节阀的工作特性(以以Q/Q100作参比值作参比值)（a）直线流量特性；（b）等百分比流量特性 图图729 有并联管道时调节阀的有并联管道时调节阀的工作特性工作特性(以以Q/Qmax作参比值作参比值)（a） 直线流量特性；（b）等百分比流量特性 7.3 调节阀的选择 选择步骤：（1）选择阀门

9、的流量特性，确定阀权度。（2）计算选择阀门的口径。（3）验算阀门的开度和可调比。调节器执行器调节阀热交换器房间传感器KtKzKvKbKfKcfrr2gsyLq室温自动控制系统原理图 通过调节流量，改变换热器的热量。应考虑换热器的换热量随阀门的开度变化情况。q1.001.0L1.001.0qL蒸汽空气加热器静特性 热水空气加热器静特性 阀门的工作流量特性宜为直线特性。阀门的工作流量特性宜为等百分比特性。调节阀流量特性与热交换器静特性的综合 例有一台直通双座调节阀，根据工艺要求，其最大流量是65m3/h，最小压差是50000Pa；其最小流量是13m3/h，最大压差是97500Pa。阀门工作流量特性

10、要求为直线流量特性，Sv0.5，被调介质为水，试选择阀门口径，并验算开度和可调比。（1）选理想流量特性为等百分比流量特性。（2）计算阀门要求的流通能力：92105 . 01653163165pQCVN型直通双座调节阀的参数表 %10003. 0110/03. 1252ViVSQPCSK%1001110/lg48. 11252ViVSQPCSK开度验算公式：理想特性为直线：理想特性为等百分比：3cm/g;PaP阀门全开时的阻力，7.4 管网系统水力工况分析 22122112121 SSSLLLPP1V2ABAB3mCCnSSSSSNMMNSSSSS123mn上图所示的管网结构中：nMnnmnmn

11、nnmmSSSSSSSSQQQ 321用户的相对流量只与管网各管段的阻抗有关。7476547sSSSsSSSQQQQnnnnnndm第d个用户与第m个用户(md)之间的流量比，仅取决于用户d和用户d以后(按水流动方向)各管段和用户的阻抗，而与用户d以前各管段和用户的阻抗无关。 A12345B(a)(b)(c)(e)(d)CA12345B(a)(b)(c)(e)(d)C阀门C关闭，用户3的供回水之间的压差增大。？例题例题 管网在正常工况时的水压图和各热用户的流量如图所示。如关闭热用户3，试求其它各热用户的流量及其水力失调程度。其中，管网图中的数字表示流量（m3/h），水压图里的数字表示压差（kP

12、a）。其中，循环水泵的性能参数如下表。21345100100100100100500400300200100500400600kPa300200100600 m3/h442365501630620P kPa7003004007838007.4.3提高管网水力稳定性的途径和方法yygSPQyWyrygyWryrPPPPPQQyPPPSPQmaxmax , 用户的规定流量：用户可能达到的最大流量：则：7.4.3提高管网水力稳定性的途径和方法在Pw=0时(理论上，网路干管直径为无限大)，y=1。工况无论如何变化都不会使它水力失调，水力稳定性最好。在这种情况下任何用户流量的变化，都不会引起其它用户流量的变化。在Py=0或Pw=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。此时，用户的水力稳定性最差，任何其它用户改变的流量，将全部转移到这个用户去。实际管