1、第五章第五章 熱水供暖系統的水力工況熱水供暖系統的水力工況 在熱水供暖系統實際運行過程中，往往會由于種種原因，使 流量的合配不符合各熱用戶或各散熱設備要求的流量（即計算所需的流量），因而造成各熱用戶或各采暖房間過冷或過熱的現象。 熱水供暖系統各熱用戶或各散熱設備中的實際流量與要求的流量之間的不一致性，稱為該熱用戶或該設備的水力失調。它的水力失調的程度可用實際流量與規定流量的比值來表示，就是： / 式中 水力失調度； 熱用戶或散熱設備的實際流量； 該熱用戶或該散熱設備的規定流量。 引起熱水供暖系統水力失調的原因是多方面的：在設計上，網路各分支環路或用戶系統各立管環路之間，其阻力損失未能在設計流量

2、分配下達到平衡；開始運行時沒有很好地進行初次調整；運行過程中熱用戶的實際流量發生變化等等。這些情況是難以避免的。系統中任何一個熱用戶或散熱設備的流量發生變化，必然會引起其它熱用戶或散熱設備的流量發生變化，也就是在各熱用戶或各散熱設備之間流量重新分配，引起了水力失調。 下面簡單闡述熱水供暖系統水力工況的計算方法，分析熱水供暖系統水力工況變化的規律和對系統水力失調的影響。 掌握這些規律和分析問題的方法，對熱水供暖系統設計和運行管理實踐是很指導作用的。例如：在設計中考慮哪些原則，來使供暖系統水力失調程度較小（或水力穩定性較好）和易于進行系統的初調整；在運行中如何掌握當系統水力工況變化時，熱水網路上各

3、用戶的流量以其壓力、壓差的變化規律，這些都必須分析系統的水力工況。第一節第一節 熱水網路水力工況的基本原理熱水網路水力工況的基本原理 在室外熱水網路中，水的流動狀態大多處于阻力平方區內。因此，流體的壓降與流量關系是服從二次冪規律的。它可用下式表示： （l）SV2 P （11） 式中P網路各管段的壓降，P； V網路各管段的水流量，3/； S網路各管段的阻力數，P（3/）2。它代表管段通過13/水流量時的壓降； 在已知水溫參數下，網路各管段的阻力數S只和管段的管徑、長度、管道內壁絕對粗糙度K、以及管段局部阻力當量長度的大小有關。也就是說，網路各管段的阻力數S僅取決于管段本身。對于一定的管段，在閥門

4、開啟度不變的情況下，其S值不變。它不隨流量變化而變化。 任何熱水網路都是由許多串聯管段和并聯管段所組成任何熱水網路都是由許多串聯管段和并聯管段所組成的。串聯管段和并聯管段總阻力數的方法如下。的。串聯管段和并聯管段總阻力數的方法如下。、 并 聯 管 路 串 聯 管 路 對于串聯管段：如圖11所示，串聯管段的總壓降應為： PP1P2P3 （12） 式中 P1、P2、P3各串聯管段的壓降。 根據（11），可得： SV2=S1V2+S2V2+S3V2 （13） 式中 S串聯管段的總阻力數； S1、S2、S3各串聯管段 的阻力數。 由此可得： SS1+S2+S3 （14） 式（14）說明：在串聯管段中，

5、網路的總阻力數為各串聯管段阻力數之和。 對于并聯管段：如圖12所示，總流量為各并聯管 段流量之和，則 VV1+V2+V3 SPVSPV 式（18）說明：在并聯管段中，各分支管段中的流量是比例于其阻力數的平方根的倒數而進行分配的。 根據上述基本原理，可以得出下面兩重要的結論：當并聯管段中各分支管的阻力狀況（即阻力數S值）不變時，網路總流量在各分支管段中分配的比例不變；因此，網路總流量增加或減少多少倍時，并聯管段中各分支管段的流量也相應地增加或減少多少倍。1.當并聯管段中任一分支管段的阻力狀況（即阻力數S值）發生變化時，網路總阻力數必然隨著變化，而且網路總流量在各分支管段中的分配比例也相應以發生變

6、化。 根據上述并聯管和串聯管段各阻力數的方法，可以逐步地算出整個熱水網路的總阻力數S值。根據PSV2，則可以繪出熱水網路的水力特性曲線。它表示熱水網路循環水流量V與其壓降P的相互關系。 當熱水網路的任一管段的阻力數，在運行期間發生了變化（如調整用戶閥門，接入新用戶等等），則必然使熱水網路的總阻力數S值改變，熱水網路的水力工況也就改變了。不僅網路總流量和總壓降變化，而且由于分支管段的阻力數變化，也要引起流量分配的變化。 根據上述水力工況計算的基本原理，就可以分析和計算熱水網路或室內供暖系統的流量分配，研究它的水力失調狀況。 對于整個網路或整個用戶系統來說，各熱用戶或散熱設備的水力失調狀況是多種多

7、樣的。 當網路中各熱用戶或用戶系統中各散熱設備的水力失調度X都大于1（或都小于1）時，則稱網路或用戶系統為一致失調。一致失調又可分為等比失調和不等比失調。所有熱用戶或所有散熱設備的水力失調度值都相等的水力失調狀況，稱為等比失調。熱用戶或散熱設備的水力失調度值不相等的水力失調狀況，稱為不等比失調。第二節第二節 熱水網路水力工況的分析熱水網路水力工況的分析 當網路中各熱用戶或用戶系統中各散熱設備的水力失調度值有的大于1，有的小于1時，則稱網路或用戶系統為不一致失調。 當網路各管段和各用戶的阻力數已知時，也可以用求出各用戶占總流量的比例方法，來分析網路水力工況的變化規律。 1、當閥門、當閥門A節流（

8、閥門關小）時的水力工況節流（閥門關小）時的水力工況 當閥門A節流時，網路的總阻力數增大，總流量V將減少（為便于分析起見，假定網路循環水泵的揚程是不變的）。由于熱用戶1至5的網路干管和用戶分支管的阻力數沒變，因而根據式（115）的推論可以肯定，各熱用戶的流量分配比例也不變，但都按同一比例減少；網路產生一致的等比失調。網路的水壓圖將如15（）所示。圖中實線為正常工況下的水壓曲線，虛線為閥門A節流后的水壓曲線。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。 2、當閥門、當閥門B節流時的水力工況節流時

9、的水力工況 當閥門B節流時，網路的總阻力數增加，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點出現一個急劇的下降，變化后的水壓圖將成為圖15（）里虛線所示。 水力工況的這個變化，對于閥門B以后的用戶3、4、5，相當于本身阻力數未變而總的作用壓力卻減少了。根據式（115）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，這些用戶將出現一致的等比失調。 對于閥門B以前的用戶1、2，根據式（115）的推論，可以看出，用戶的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，這些用戶將出現不等比的一致失調。 對于全部用戶來說，既然流量有增有

10、減，那么整個網路的水力工況就發生了不一致失調。 3、當閥門、當閥門C關閉（熱用戶關閉（熱用戶3停止工作）時的水力工況停止工作）時的水力工況 閥門C關閉后，網路的總阻力數將增加，總流量V將減少。從熱源到用3之間的供水和回水管的水壓線將變得平緩一些，但因網路水泵的揚程并無改變，所以在用戶3處供回水管之間的壓差將會增加，用戶3年的作用壓差增加相當于用戶4和5的總作用壓差增加，因而使用戶4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15（）所示的樣子。 根據式（115）的推論，從圖15（）的水壓圖可以看出，在整個網路中，除用戶3以外的所有熱用戶

11、的作用壓差和流量都會增加，出現一致失調。對于用戶3后面的用戶4和5，將是等比的一致失調。對于用戶3前面的熱用戶1和2，將是不等比的一致失調。 4、熱水網路未進行初調節的水力工況。、熱水網路未進行初調節的水力工況。 如前所述，由于網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，又受到管道內熱媒流速和管徑規格的限制，其剩余作用壓差在用戶分支管路上難以全部消除。因而，位于網路近端的熱用戶，其實際流量往往比規定流量要大得多。網路干管前部的水壓曲線，將變得較陡；而位于網路遠端的熱用戶，其作用壓差和流量將小于規定的數值。網路干管后部的水壓曲線將變得較平緩些（圖15（）中虛線）。這種不一致的失調需

12、要通過網路的初調節來解決。 5、下面定性分析，在用戶增設加壓泵后，整個網、下面定性分析，在用戶增設加壓泵后，整個網路水力工況變化的狀況。路水力工況變化的狀況。 右圖中的實線表示在用戶3處未增設加壓泵時的動水壓曲線。假設用戶3未增設回水加壓泵2時，作用壓頭低于設計要求。 在用戶3回水管上增設的加壓泵2運行時，可以視為在用戶3及其支線上增加了一個阻力位負值的管段，其負值的大小與水泵的揚程和流量有關。由于在用戶3上的阻力減少，在所有其它管段和用戶未采用調節措施，阻力系數不變的情況下，整個網路的總阻力數s值必然減少。為分析方便，假設網路循環泵的揚程不變為定值，則熱網總流量必然適當增加。用戶3前的干線AB和EF的流量增大，動水壓曲線變陡，用戶1和2的資用壓頭減少，呈現非等比失調。用戶3后面的用戶4和5的作用壓頭減少，呈現等比失調。整個網路干線的動水壓曲線如圖虛線所示。用戶3由于回水加壓泵的作用，其壓力損失增加，流量增大。 由此可見，在用戶處裝設加壓泵，能夠起到增加該用戶的作用，但同時會加大熱網總循環水量和前端干線的壓力損失，而且其它用戶的資用壓頭和循環水量將相應減少，甚至使原來流量符合要求的用戶反而流量不足。因此，在網路運行中，不應從本位出發，任意在用戶處增設加壓泵，必須有整體觀念，只有在仔細分析了整個網路水力工況的影響后才能采用。思考題思考題當并聯管段中各分支管的阻力狀況不變，網路總流