供熱工程第十章課件

供熱工程河北工業(yè)大學(xué)建筑環(huán)境與設(shè)備工程系供熱工程河北工業(yè)大學(xué)建筑環(huán)境與設(shè)備工程系第十章熱水供熱系統(tǒng)的水力工況第一節(jié)熱水網(wǎng)路水力工況計(jì)算的基本原理第二節(jié)熱水網(wǎng)路水力工況的分析和計(jì)算第三節(jié)水力穩(wěn)定性第十章熱水供熱系統(tǒng)的水力工況第一節(jié)熱水網(wǎng)路水力工況計(jì)算的在熱水供熱系統(tǒng)運(yùn)行過程中，往往由于種種原因，使網(wǎng)路的流量分配不符合各熱用戶要求的計(jì)算流量，因而造成各熱用戶的供熱量不符合要求。熱水供熱系統(tǒng)中各熱用戶的實(shí)際流量與要求的流量之間的不一致性，稱為該熱用戶的水力失調(diào)。在熱水供熱系統(tǒng)運(yùn)行過程中，往往由于種種原因，使網(wǎng)路的流量分配在熱水供熱系統(tǒng)運(yùn)行過程中，往往由于種種原因，使網(wǎng)路的流量分配不符合各熱用戶要求的計(jì)算流量，因而造成各熱用戶的供熱量不符合要求。熱水供熱系統(tǒng)中各熱用戶的實(shí)際流量與要求的流量之間的不一致性，稱為該熱用戶的水力失調(diào)。在熱水供熱系統(tǒng)運(yùn)行過程中，往往由于種種原因，使網(wǎng)路的流量分配水力失調(diào)程度可用實(shí)際流量與規(guī)定流量的比值(水力失調(diào)度)來衡量:X=Vs/VgX——水力失調(diào)度Vs——熱用戶的實(shí)際流量Vg——該用戶的規(guī)定流量水力失調(diào)程度可用實(shí)際流量與規(guī)定流量的比值(水力失調(diào)度)來衡量水力失調(diào)的原因：沒有很好的初調(diào)節(jié)用戶的熱負(fù)荷發(fā)生改變設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的漏算等由于熱水供熱系統(tǒng)是一個(gè)具有許多并聯(lián)環(huán)路的管路系統(tǒng)，各環(huán)路之間的水力工況相互影響，系統(tǒng)中任何一個(gè)熱用戶的流量發(fā)生變化，必然會(huì)引起其它熱用戶的流量發(fā)生變化，也就是在各熱用戶之間流量重新分配，引起了水力失調(diào)。水力失調(diào)的原因：面對水力失調(diào)的現(xiàn)象，需要管理人員針對所發(fā)生地問題提出解決方案。這就需要對熱水網(wǎng)路供熱系統(tǒng)水力工況進(jìn)行分析，研究其內(nèi)在聯(lián)系，掌握其規(guī)律。掌握這些規(guī)律和分析問題的方法，對熱水供熱系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理都很有指導(dǎo)作用。例如：在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮哪些原則使系統(tǒng)的水力失調(diào)程度較小(或使系統(tǒng)的水力穩(wěn)定性高)和易于進(jìn)行系統(tǒng)的初調(diào)節(jié)，在運(yùn)行中如何掌握系統(tǒng)水力工況變化時(shí)，熱水網(wǎng)路上各熱用戶的流量及其壓力、壓差的變化規(guī)律；用戶引入口自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置(流量調(diào)節(jié)器、壓力調(diào)節(jié)器等)的工作參數(shù)和波動(dòng)范圍的確定等問題，都必須分析系統(tǒng)的水力工況。面對水力失調(diào)的現(xiàn)象，需要管理人員針對所發(fā)生地問題提出解決方案第一節(jié)熱水網(wǎng)路水力工況計(jì)算的基本原理對于室外熱水網(wǎng)路，水流的流動(dòng)狀態(tài)處于阻力平方區(qū)，因此第一節(jié)熱水網(wǎng)路水力工況計(jì)算的基本原理對于室外熱水網(wǎng)路，水可見，在已知水溫參數(shù)下，網(wǎng)路各管段的阻力數(shù)s只和管段的管徑d、長度l、管壁內(nèi)壁當(dāng)量絕對粗糙度K、以及管段局部阻力當(dāng)量長度ld的大小有關(guān)，亦即網(wǎng)路各管段的阻力數(shù)s僅取決于管段本身，它不隨流量變化。

可見，在已知水溫參數(shù)下，網(wǎng)路各管段的阻力數(shù)s只和管段的管徑d任何熱水網(wǎng)路都是由許多串聯(lián)管段和并聯(lián)管段組成。串聯(lián)管段和并聯(lián)管段總阻力數(shù)的確定方法，在本書第四章中已闡述，只是計(jì)算單位不同，可見式(4－32)、(4－35)和式(4－37)。

任何熱水網(wǎng)路都是由許多串聯(lián)管段和并聯(lián)管段組成。串聯(lián)管段和并聯(lián)供熱工程第十章ppt課件供熱工程第十章ppt課件供熱工程第十章ppt課件當(dāng)熱水網(wǎng)路的任一管段的阻力數(shù)，在運(yùn)行期間發(fā)生了變化(如調(diào)整用戶閥門，接入新用戶等等)，則必然使熱水網(wǎng)路的總阻力S值改變，工作點(diǎn)A的位置隨之改變(如改到圖10一1曲線3的B點(diǎn)位置)，熱水網(wǎng)路的水力工況也就改變了。不僅網(wǎng)路總流量和總壓降變化，而且由于分支管段的阻力數(shù)變化，也要引起流量分配的變化。

當(dāng)熱水網(wǎng)路的任一管段的阻力數(shù)，在運(yùn)行期間發(fā)生了變化(如調(diào)整用如要定量地算出網(wǎng)路正常水力工況改變后的流量再分配，其計(jì)算步驟如下：(1)根據(jù)正常水力工況下的流量和壓降，求出網(wǎng)路各管段和用戶系統(tǒng)的阻力數(shù)；(2)根據(jù)熱水網(wǎng)路中管段的連接方式，利用求串聯(lián)管段和并聯(lián)管段總阻力數(shù)的計(jì)算公式[見式(10－4)，式(10－5)]，逐步地求出正常水力工況改變后整個(gè)系統(tǒng)的總阻力數(shù)，(3)得出整個(gè)系統(tǒng)的總阻力數(shù)后，可以利用上述的圖解法，畫出網(wǎng)路的特性曲線，與網(wǎng)路循環(huán)水泵的特性曲線相交，求出新的工作點(diǎn)。或可利用上述計(jì)算法求解確定新的工作點(diǎn)的△P和V值。(4)順次按各并聯(lián)管段流量分配的計(jì)算方法(見式10-7)分配流量，求出網(wǎng)路各管段及各用戶在正常工況改變后的流量。

如要定量地算出網(wǎng)路正常水力工況改變后的流量再分配，其計(jì)算步驟第二節(jié)熱水網(wǎng)路水力工況的分析和計(jì)算對于整個(gè)網(wǎng)路系統(tǒng)來說，各熱用戶的水力失調(diào)狀況是多種多樣的。當(dāng)網(wǎng)路中各熱用戶的水力失調(diào)度x都大干1(或都小于1)時(shí)，稱為一致失調(diào)。一致失調(diào)又可分為等比失調(diào)和不等比失調(diào)。所有熱用戶的水力失調(diào)度x值都相等的水力失調(diào)狀況，稱為等比失調(diào)。熱用戶的水力失調(diào)度x值不相等的水力失調(diào)狀況，稱為不等比失調(diào)。第二節(jié)熱水網(wǎng)路水力工況的分析和計(jì)算對于整個(gè)網(wǎng)路系統(tǒng)來說，供熱工程第十章ppt課件由式(10一15)可以得出如下結(jié)論(1)各用戶的相對流量比僅取決于網(wǎng)路各管段和用戶的阻力數(shù)，而與網(wǎng)路流量無關(guān)。(2)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)各管段和用戶的阻力數(shù)，而與用戶d以前各管段和用戶的阻力數(shù)無關(guān)。

由式(10一15)可以得出如下結(jié)論如圖10－3(a)所示為一個(gè)帶有五個(gè)熱用戶的熱水網(wǎng)路。假定各熱用戶的流量已調(diào)整到規(guī)定的數(shù)值。如改變閥門A，B、C的開啟度，網(wǎng)路中各熱用戶將產(chǎn)生水力失調(diào)。同時(shí)，水壓圖也將發(fā)生變化。如圖10－3(a)所示為一個(gè)帶有五個(gè)熱用戶的熱水網(wǎng)路。假定各1．當(dāng)閥門A節(jié)流(閥門關(guān)小)時(shí)的水力工況當(dāng)閥門A節(jié)流時(shí)，網(wǎng)路的總阻力數(shù)增大，總流量V將減少(為便于分析起見，假定網(wǎng)路循環(huán)水泵的揚(yáng)程是不變的)。由于熱用戶1至5的網(wǎng)路干管和用戶分支管的阻力數(shù)無改變，因而根據(jù)式(10-16)的推論可以肯定，各熱用戶的流量分配比例也不變，即都按同一比例減少，網(wǎng)路產(chǎn)生一致的等比失調(diào)。網(wǎng)路的水壓圖將如圖10-3(b）所示。圖中實(shí)線為正常工況下的水壓曲線，虛線為閥門A節(jié)流后的水壓曲線。由于各管段流量均減少，因而虛線的水壓曲線比原水壓曲線變得較平緩一些。各熱用戶的流量是按同一比例減少的。因而，各熱用戶的作用壓差也是按相同的比例減少。1．當(dāng)閥門A節(jié)流(閥門關(guān)小)時(shí)的水力工況2．當(dāng)閥門B節(jié)流時(shí)的水力工況當(dāng)閥門B節(jié)流時(shí)，網(wǎng)路的總阻力數(shù)增加，總流量V將減少。供水管和回水管水壓線將變得平緩一些，并且供水管水壓線將在B點(diǎn)出現(xiàn)一個(gè)急劇的下降，變化后的水壓圖將成為圖10-3(c)虛線所示。水力工況的這個(gè)變化，對于閥門B以后的用戶3、4、5，相當(dāng)干本身阻力數(shù)未變而總的作用壓力卻減少了。根據(jù)式(10-16)的推論，它們的流量也是按相同的比例減少,這些用戶的作用壓力也按同樣比例減少。因此，將出現(xiàn)一致的等比失調(diào)。對于閥門B以前的用戶l、2，根據(jù)式(10-16)推論，可以看出用戶流量將按不同的比例增加，它們的作用壓差都有增加但比例不同，這些用戶將出現(xiàn)不等比的一致失調(diào)。對于全部用戶來說，既然流量有增有減，那么整個(gè)網(wǎng)路的水力工況就發(fā)生了不一致失調(diào)。2．當(dāng)閥門B節(jié)流時(shí)的水力工況供熱工程第十章ppt課件3·當(dāng)閥門c關(guān)閉(熱用戶3停止工作)時(shí)的水力工況閥門c關(guān)閉后，網(wǎng)路的總阻力數(shù)將增加，總流量V將減少。從熱源到用戶3之間的供水和回水管的水壓線將變得平緩一些，但因假定網(wǎng)路水泵的揚(yáng)程并無改變，所以在用戶3處供回水管之間的壓差將會(huì)增加，用戶3處的作用壓差增加相當(dāng)于用戶4和5的總作用壓差增加，因而使用戶l和5的流量按相同的比例增加，并使用戶3以后的供水管和回水管的水壓線變得陡峭一些。變化后的水壓線將成為圖10-3(d)所示的樣子。根據(jù)式(10-16)的推論，從圖10-3(d)的水壓圖可以看出，在整個(gè)網(wǎng)路中，除用戶3以外的所有熱用戶的作用壓差和流量都會(huì)增加；出現(xiàn)一致失調(diào)。對于用戶3后面的用戶4和5，將是等比的一致失調(diào)。對于用戶3前面的熱用戶l和2，將是不等比的一致失調(diào)。3·當(dāng)閥門c關(guān)閉(熱用戶3停止工作)時(shí)的水力工況供熱工程第十章ppt課件4·熱水網(wǎng)路未進(jìn)行初調(diào)節(jié)的水力工況由于網(wǎng)路近端熱用戶的作用壓差很大，在選擇用戶分支管路的管徑時(shí)，又受到管道內(nèi)熱媒流速和管徑規(guī)格的限制，其剩余作用壓差在用戶分支管路上難以全部消除。如網(wǎng)路未進(jìn)行初調(diào)節(jié)，前端熱用戶的實(shí)際阻力數(shù)遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)規(guī)定值，網(wǎng)路總阻力數(shù)比設(shè)計(jì)的總阻力數(shù)小，網(wǎng)路的總流量增加。位于網(wǎng)路前端的熱用戶，其實(shí)際流量比規(guī)定流量大得多。網(wǎng)路干管前部的水壓曲線，將變得較陡，而位于網(wǎng)路后部的熱用戶，其作用壓頭和流量將小于設(shè)計(jì)值。網(wǎng)路干管后部的水壓曲線將變得平緩些(圖10-3(e)中虛線)。由此可見，熱水網(wǎng)路投入運(yùn)行時(shí)，必須很好地進(jìn)行初調(diào)節(jié)。

4·熱水網(wǎng)路未進(jìn)行初調(diào)節(jié)的水力工況供熱工程第十章ppt課件在熱水網(wǎng)路運(yùn)行時(shí)，由于種種原因，有些熱用戶或熱力站的作用壓頭會(huì)出現(xiàn)低于設(shè)計(jì)值，用戶或熱力站的流量不足。在此情況下，用戶或熱力站往往要求增設(shè)加壓泵(加壓泵可設(shè)在供水管或回水管上)。在熱水網(wǎng)路運(yùn)行時(shí)，由于種種原因，有些熱用戶或熱力站的作用壓頭下面定性地分析，在用戶增設(shè)加壓泵后，整個(gè)網(wǎng)路水力工況變化的狀況。圖10－4中的實(shí)線表示在用戶3處未增設(shè)加壓泵時(shí)的動(dòng)水壓曲線。假設(shè)用戶3未增設(shè)回水加壓泵2時(shí)作用壓頭為△PBE，低于設(shè)計(jì)要求。在用戶3回水管上增設(shè)的加壓泵2運(yùn)行時(shí)，可以視為在熱用戶3及其支線上(管段BE)增加了一個(gè)阻力數(shù)為負(fù)值的管段，其負(fù)值的大小與水泵工作的揚(yáng)程和流量有關(guān)。由于在熱用戶3上的阻力數(shù)減小，在所有其它管段和熱用戶未采用調(diào)節(jié)措施，阻力數(shù)不變的情況下，整個(gè)網(wǎng)路的總阻力數(shù)S值必然相應(yīng)減少。為分析方便，假設(shè)網(wǎng)路循環(huán)水泵1的揚(yáng)程為定值，則熱網(wǎng)總流量必然適當(dāng)增加。熱用戶3前的干線AB和EF的流量增大，動(dòng)水壓曲線變陡，用戶1和2的資用壓頭減少，呈非等比失調(diào)。熱用戶3后面的熱用戶4和5的作用壓頭減少，呈等比失調(diào)。整個(gè)網(wǎng)路干線的動(dòng)水壓曲線如圖10—4的虛線AB’C’D’E’F所示。熱用戶3由于回水加壓泵的作用，其壓力損失△PB’E’’增加，流量增大。下面定性地分析，在用戶增設(shè)加壓泵后，整個(gè)網(wǎng)路水力工況變化的狀供熱工程第十章ppt課件由此可見，在用戶處裝設(shè)加壓泵，能夠起到增加該用戶流量的作用，但同時(shí)會(huì)加大熱網(wǎng)總循環(huán)水量和前端干線的壓力損失，而且其它熱用戶的費(fèi)用壓頭和循環(huán)水量將相應(yīng)減少，甚至使原來流量符合要求的用戶反而流量不足。因此，在網(wǎng)路運(yùn)行實(shí)踐中，不應(yīng)只從本位出發(fā)，任意在用戶處增設(shè)加壓泵，必須有整體觀念，仔細(xì)分析整個(gè)網(wǎng)路水力工況的影響后才能采用。由此可見，在用戶處裝設(shè)加壓泵，能夠起到增加該用戶流量的作用，供熱工程第十章ppt課件供熱工程第十章ppt課件供熱工程第十章ppt課件供熱工程第十章ppt課件供熱工程第十章ppt課件計(jì)算例題說明，只要熱網(wǎng)各管段及各熱用戶的阻力數(shù)為已知值，則可以通過計(jì)算方法，確定網(wǎng)路的水力工況——各管段和各熱用戶的流量以及相應(yīng)的作用壓頭，但計(jì)算極為繁瑣。近年來，網(wǎng)路計(jì)算理論的不斷完善和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的高度發(fā)展，使得這類計(jì)算問題容易得到解決。因此，利用計(jì)算機(jī)分析熱水網(wǎng)路水力工況，并以此來指導(dǎo)網(wǎng)路進(jìn)行初調(diào)節(jié)，甚至配合微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，對熱水網(wǎng)路實(shí)現(xiàn)遙控等技術(shù)，在國內(nèi)也得到了應(yīng)用。計(jì)算例題說明，只要熱網(wǎng)各管段及各熱用戶的阻力數(shù)為已知值，則可第三節(jié)熱水網(wǎng)路的水力穩(wěn)定性為了探討影響熱水網(wǎng)路水力失調(diào)程度的因素并研究改善網(wǎng)路水力失調(diào)狀況的方法，在本節(jié)中著重討論熱水網(wǎng)路水力穩(wěn)定性問題。所謂水力穩(wěn)定性就是指網(wǎng)路中各個(gè)熱用戶在其它熱用戶流量改變時(shí)保持本身流量不變的能力。

通常用熱用戶的規(guī)定流量Vg和工況變動(dòng)后可能達(dá)到的最大流量Vmax的比值y來衡量網(wǎng)路的水力穩(wěn)定性。即第三節(jié)熱水網(wǎng)路的水力穩(wěn)定性為了探討影響熱水網(wǎng)路水力失調(diào)程供熱工程第十章ppt課件供熱工程第十章ppt課件由式(10一21)可見，水力穩(wěn)定性y的極限值是l和0。在△Pw=0時(shí)(理論上，網(wǎng)路千管直徑為無限大)，y=l。此時(shí)，這個(gè)熱用戶的水力失調(diào)度xmax＝l，即無論工況如何變化都不會(huì)使它水力失調(diào)，因而它的水力穩(wěn)定性最好。在這種情況下的這個(gè)結(jié)論，對于這網(wǎng)路上的每個(gè)用戶都成立，所以也可以說，在這種情況下任何熱用戶流量的變化，都不會(huì)引起其它熱用戶流量的變化。當(dāng)△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)，熱用戶的最大水力失調(diào)度xmax＝∞，水力穩(wěn)定性最差，任何其它用戶流量的改變，其改變的流量將全部轉(zhuǎn)移到這個(gè)用戶去。

由式(10一21)可見，水力穩(wěn)