1、五熱水供熱系統的水力工況在熱水供熱系統運行過程中，往往由于種種原因，使網路的流量分配不符合各熱用戶要求的計算流量，因而造成各 熱用戶的供熱疑不符合要求。熱水供熱系統中各熱用戶的實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。它的水力失調程 度可用實際流量與規定流量的比值來衡量，即，X=V,/V,(IO-I)式中X 水力失調度，VS 熱用戶的實際流量，VS 該熱用戶的規泄流量。引起熱水供熱系統水力失調的原因是多方而的。如開始網路運行時沒有很好地進行初調節，熱用戶的用熱量要求 發生變化等等。這些情況是難以避免的。由于熱水供熱系統是一個具有許多并聯環路的管路系統，各環路之間的水力工 況相

2、互影響，系統中任何一個熱用戶的流量發生變化，必然會引起其它熱用戶的流量發生變化，也就是在各熱用戶之間 流量重新分配，引起了水力失調。本章著重闡述熱水供熱系統水力工況的訃算方法，分析熱水供熱系統水力工況變化的規律和對系統水力失調的影 響，并研究改善系統水力失調狀況的方法。掌握這些規律和分析問題的方法，對熱水供熱系統設計和運行管理都很有指導作用。例如：在設計中應考慮哪些 原則使系統的水力失調程度較小(或使系統的水力穩定性高)和易于進行系統的初調節，在運行 中如何掌握系統水力工 況變化時，熱水網路上各熱用月的流量及其壓力，壓差的變化規律，用戶引入口自動調節裝置(流量調節器，壓力調肖 器等)的工作參數

3、和波動范用的確定等問題，都必須分析系統的水力工況。第一節熱水網路水力工況計算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。因此，流體的壓降與流疑關系服從二次幕規律。它可用 下式表示： P=R(1+1J=sV2 Pa (10-2)式中AP 網路計算管段的壓降，Pa：V 網路計算管段的水流量，m/h；S 網路計算管段的阻力數，Pa / (m7h)它代表管段通過Im3 / h水流量時的壓降：R 一一網路計算管段的比摩阻，Pa/m：1、Id 網路計算管段的長度和局部阻力當量長度,Ino如將式(9-2)代人式(10-2),可得：S = 6.88 X IOT+ Id)P Pa/(n3 /h(

4、10-3)由式(10-3)可見，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d、長度1、管壁內壁 當量絕對粗 糙度K、以及管段局部阻力當量長度Id的大小有關，亦即網路各管段的阻力數S僅取決于管段本身，它不隨流量變化。任何熱水網路都是由許多串聯管段和并聯管段組成。串聯管段和并聯管段總阻力數的確立方法，在本書第四章中 已闡述，只是計算單位不同，可見式(4-32), (4-35)和式(4-37) 在串聯管段中，串聯管段的總阻力數為各串聯管段阻力數之和：Sh=S+Sa+Ss+. .(10-4)式中sciI1串聯管段的總阻力數：各串聯管段的阻力數。在并聯管段中，并聯管段的總通導數為各并聯管段通導

5、數之和：a2+eu+- (10-5)1(10-6)Vl : V : VJ = -:-:-= Gl :： 3(IO-7)V5I y|s2 y|si去、比、/ 各并聯管段的通導數;圖10 1水泵與熱水網路的式中a, Sb去、比、/ 各并聯管段的通導數;圖10 1水泵與熱水網路的特性曲線s1. S：、S3 各并聯管段的阻力數:特性曲線V .也、V 各并聯管段的水流量。根據上述并聯管段和串聯管段各阻力數的計算方法.可以逐步算出整個熱水網路的總阻力數SZh值。再利用圖解法或計算法，可進一步確龍循環水泵的工作點，求出熱源輸出的總流量。圖解法：根據?二、 V2,可繪出熱水網路的水力特性曲線，它表示出熱水網路

6、循環水泵流雖:V及其壓降AP的相 互關系(見圖Io-I的曲線1)。根據水泵樣本，繪出水泵的特性曲線(AP-G曲線，見圖10-1的曲線2)。這兩條曲線的 交點A即水泵的工作點，亦即確正了網路的總流量和總壓降。訃算法，訃算法的實質是將水泵的特性曲線用 Ph(V)的函數式表示出來，然后根拯已知的熱水網路水力特性曲 線AP 二 SAW公式，兩個公式聯合求解，得出循環水泵工作點的AP和V值。水泵的特性曲線，通?？捎孟铝泻瘮凳奖硎荆?P=a+bV 十 cV3+dV3+.(10-8)式中a、b、c、d 根據水泵的特性曲線數據擬合的函數式中的數值。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

7、閥門，接入新用戶等等)，則必然使熱水網 路的總阻力IS值改變工作點A的位置隨之改變(如改到圖10-1曲線3的B點位置)，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，而且由千分支管段的阻力數變化，也要引起流量分配的變化。如要左量地算出網路正常水力工況改變后的流量再分配，英計算步驟如下，根據正常水力工況下的流雖和壓降，求出網路各管段和用戶系統的阻力數：根據熱水網路中管段的連接方式，利用求串聯管段和并聯管段總阻力數的訃算公式見式(104),式(10-5)1, 逐步地求出正常水力工況改變后整個系統的總阻力數；(3)得出整個系統的總阻力數后，可以利用上述的圖解法，畫出網路的特性曲線，與

8、網路循環水泵的 特性曲線相交，求出新的工作點?；蚩衫蒙鲜鲇嬎惴ㄇ蠼獯_宦新的工作點的AP和V值。當水泵特性曲線較平緩 時，也可近似視為AP不變，利用下式求出水力工況變化后的網路總流三V,:，(10-9)V F式中v,網路水力工況變化后的總流量，m5/h:P網路循環水泵的揚程，設水力工況變化前后的揚程不變，Pa：Sl 網路水力工況改變后的總阻力數，Pa / (m5 /h)=o(4)順次按各并聯管段流量分配的計算方法(見式10-7)分配流量，求出網路各管段及各用戶在正常工況改變后 的流量。第二節熱水網路水力工況的分析和計算根據上述水力工況計算的基本原理，就可分析和訃算熱水網路的流量分配，研究它的水

9、力失調狀況。對于整個網路系 統來說，各熱用戶的水力失調狀況是多種多樣的。當網路中各熱用戶的水力失調度X都大于1（或都小于1）時，稱為一致失調。一致失調又可分為等比失調和不等 比失調。所有熱用戶的水力失調度X值都相等的水力失調狀況，稱為等比失調。熱用戶的水力失調度，值不相等的水 力失調狀況，稱為不等比失調。當網路中各熱用戶的水力失調度有的大于1,有的小于1的水力失調狀況，則為不一 致失調。圖10-2熱水網賂系統示意圖圖10-2熱水網賂系統示意圖如一熱水網路系統有幾個用戶，如圖10-2所示，干線各管段的阻力數以Si、Si,. S|l1. . . Sx表示，支線與用戶的阻力數以s：、S3.Sn表示。

10、網路總流量為V。用戶流雖以、V：、Vs. .V二表示。n 利用總阻力數的概念，用戶1處的APAA,可用下式確定的 WS腫（IO-IO）式中S1-n 熱用戶1分支點的網路總阻力數（用戶1到用戶n的總阻力數）。由式（10-10）,可得出用戶1占總流量的比例，即相對流量比=VlZV= %對用戶2,同理，AP33可用下式表示、=5 22 =S2.，（V-V1）2（10-12）式中Sr熱用戶分支點的網路總阻力數（用戶2到用戶n的總阻力數）。從另一分析來看，用戶1分支點處的 APAA也可寫成(nM3)式中 ST二SSr- 除，可得:2 (nM3)式中 ST二SSr- 除，可得:熱用戶1之后的網路總阻力數（

11、注意：不包括用月1及其分支線）。式（10-12）與式（10-13）兩式相5 Vq-?t2 22-?tSiV（IO-14）ST-sh根據上述推算，可以得出第m個用戶的相對流量比為-vV=W yS .SS（1015）1-/12-/13-刃由式（10由式（10-15）可以得出如下結論:.S各用戶的相對流量比僅取決于網路各管段和用戶的阻力數，而與網路流量無關。第d個用戶與第m個用戶(md)之間的流量比，僅取決于用戶d和用戶d以后(按水流動方向)各管 段和用戶 的阻力數，而與用戶d以前各管段和用戶的阻力數無關。因為，如假左d 二 4, m 二 7,則從式(10-15)可得下而再以幾種常見的水力工況變化情

12、況為例，根據上述的基本原理，并利用水壓圖，主性地分析水力失調的規律性。如圖10-3(a)所示為一個帶有五個熱用戶的熱水網路。假泄各熱用戶的流量已調整到規左的數值。如改變閥門A、 B、C的開啟度，網路中各熱用戶將產生水力失調。同時，水壓圖也將發生變化。當閥門A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，假怎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無改變，因而根據 式(10-16)的推論可以肯左，各熱用戶的流量分配比例也不變，即都按同一比例減少，網路產生一致的等比失調。網路 的水壓圖將如圖10-3(b)所

13、示。圖中實線為正常工況下的水壓曲線，虛線為閥門A Vf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。當閥門B節流時的水力工況當閥門B節流時，網路的總阻力數增加，總流疑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10-3 (C)虛線所示。水力工況的這個變化，對于閥門月以后的用戶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 (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

14、用壓力也按同樣比例減少。因此，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(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，這些用戶將出現不等比的一致失調。對于全部用戶來說，既然流量有增有減，那么整個網路的水力工況就發生了不一致失調。當閥門C關閉(熱用戶3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H3之間的供水和回水管的水壓線將變得平緩一些，但因假左網路水泵的揚程并無改變，所以在用H3處供 回水管之間的壓差將會增加，用戶3處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

15、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。根據式(10-16)的推論，從圖10-3(d)的水壓圖可以看出，在整個網路中，除用戶3以外的所有熱用月 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前而的熱用戶1 和2,將是不等比的一致失調。B圖Io-3熱水網路的水力工況變化示富圖熱水網路未進行初調節的水力工況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 受到管逍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，如網路

16、未進行初調肖，前端 熱用戶的實際阻力數遠小于設計規左值，網路總阻力數比設計的總阻力數小，網路的總流量增加。位于網路前端的熱用 戶，其實際流量比規左流量大得多。網路干管前部的水壓曲線，將變得較陡，而位于網路后部的熱用戶，英作用壓頭和 流量將小于設計值，網路干管后部的水壓曲線將變得平緩些m 10-3（e）中虛線）。由此可見，熱水網路投入運行時， 必須很好地進行初調節。在熱水網路運行時，由于種種原因，有些熱用戶或熱力站的作用壓頭會出現低于設訃值，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加壓泵（加壓泵可設在供水管或回水管上）。下而左性地分析，在用戶增設加壓泵后，整個網路水力工況變

17、化的狀況。圖10-4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來增設回水加壓泵2時作用壓頭為AP5=,低于設計要求。在用戶3回水管上增沒的加壓泵2運行時，可以視為在熱用戶3及其支線上（管段BE）增加丁一個阻力數為負值 的管段，英負值的大小與水泵工作的揚程和流量有關。由于在熱用戶3上的阻力數減小，在所有 其它管段和熱用戶來 采用調節措施，阻力數不變的情況下，整個網路的總阻力數S值必然相應減少。為分 析方便，假設網路循環水泵1的 揚程為左值，則熱網總流量必然適當增加。熱用戶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，呈非等比失調。熱用戶3后而的

18、熱用戶4和5的作用壓頭減少，呈等比失調。整個網路干線的動水壓曲 線如圖10-4的虛線ABCDEF所示。熱用戶3由于回水加壓泵的作用，其壓力損失APBE增加，流量增大。由此可見，在用月處裝設加壓泵，能夠起到增加該用戶流量的作用，但同時會加大熱網總循環水量和 前端干線的 壓力損失，而且苴它熱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， 在網路運行實踐中，不應只從本位出發，任意在用戶處增沒加壓泵，必須有整體觀念，仔細分析整個網路水力工況的影 響后才能采用。InnlVVm*/h9 InnlVVm*/h9 10-4用戶增設回水加壓泵的網路水力工況變化示激圖I-W路

19、循環水泵,2用戶回水加EK水聚圖10-5例JSIO-I附圖例題IO-II網路在正常工況時水壓圖和務熱用戶的流量如圖10-5所示。如關閉熱用戶3,試求其它各熱用戶 的流量及其水力失調程度。解1.根據正常工況下的流量和壓降，求網路干管（包括供，回水管）和各熱用戶的阻力數s 如對用戶5。已知其流S IOOm3 / h,壓力損失為10X IO1Pa，根據式（10-2） P 10 x104S-Vr- I002同樣可求得網路干管和各熱用戶的阻力數S值，見表I0-I。計算水力工況改變后網路的總阻力數S （1）求熱用戶3之后的網路總阻力數30 X1030 X104=7.52002求熱用戶2之后的網路總阻力數(

20、熱用戶3關閉，下同)Sz=S +S/7.5+ 1.11=8.61網路干管InInIVV壓力損失AP (Pa)10X10*10X10110X10,10X10i10X10i流址 V (m3 / h)600 100300200100阻力 A 數 S (Pa / (m3 /h) 20. 10. 6251. 112.510熱 用戶12346壓力損失AP (Pa)50X10*IOxIOi20 X I0110X10i流址 V (m3 / h)100100100100阻力數 S (Pa / (m5 /h)-)50502010熱用H 2與熱用H 2熱用H 2與熱用H 2之后的網路并聯，故總阻力數SH可由式(10

21、-6)求得：JS2 5s2-5-1+J&=1廠1 - J_+ JS2 5s2-5-1+J&=1廠1 - J_+ 1K J8.61 Vz4 5-0.341 + 0.158-0.4994.016 0,4992 ,.一求熱用戶1之后的網路總阻力數SE同理， 的網路總阻力數S1-5,S J=SK +Sn = 4.016 + 0.625=4. 641 (5)求熱用戶1分支點=+0.464 +0.141 = 0.605 VS 肩 %z64i V50= 2.7320.6052(6)最后確左網路的總阻力數SS = SI-S + Si = 2S = SI-S + Si = 2- 7323-1323.60X10I

22、Pa.求網路在工況變動后的總流量嘰假泄網路循環水泵的揚程不變AP二V =、Q = 437.7邱/| f 3.1324.根據各并聯管段流量分配比例的計算公式(10-7),求各熱用戶的流量。(1)求熱用戶1的流量% LizV =VX 437.7X-Hj- = 102/電/?1/國0.605(2)求熱用戶2的流量二 V X- iz%。= (437.7-102)X= 106.3 FIhn-際0.499求熱用戶4, 5的流量V4、V5熱用戶3之后的網路各管段阻力數不變。因此，在水力工況變化后各管段的流量均按同一比例變化。干管Iv的 水力失調度X值為：X= (437. 7 - 102 - 106. 3)

23、/ 200 = 229. 4 / 200= 1. 147因此，熱用戶4、5的流量分別為，V4 = 1. 147X100=114. 7m3/hV5 = 1. 147X100=114. 7m3/h英計算結果列于表10-2 o表 10-2熱 用戶12345正常工況時流址(m3 / h)I00I00100100100工況變動后流址(m3 / h)102106.30114.7114. 7水力失調皮X1.021.06301. 1171. 147正常工況時用戶的作用壓差AP (Pa)50 X I0110X10,30X10i20X10i10X10,匚況變動后用戶的作用壓差AP (Pa)62. 34X10,45

24、. 29X10*39.45X10*26. 3X10,13. 14X10*確定工況變動后各用戶的作用壓差當網路水力工況變化后，熱用戶2的作用壓差應等于熱源出口的作用壓 差減去干線工的壓力損失，即：AP| =4P-4 =4P-5/V/ = 60X104 -0.4X437.72 二 52.34XI04Pa同理，可計算出各熱用戶的作用壓差，英計算結果列于表10-2。圖10-5中虛線表示水力工況變化后的各用戶的 作用壓差變化圖。計算例題說明，只要熱網各管段及齊熱用戶的阻力數為已知值，則可以通過計算方法，確左網路的水力工況一一 各管段和各熱用戶的流量以及相應的作用壓頭，但計算極為繁瑣。近年來，網路訃算理論

25、的不斷完善和電子訃算機技 術的高度發展，使得這類計算問題容易得到解決。因此，利用訃算機分析熱水網路水力工況，并以此來指導網路進 行初調石，甚至配合微機監控系統，對熱水網路實現遙控等技術，在國內也得到了應用。第三節熱水網路的水力穩定性為了探討影響熱水網路水力失調程度的因素并研究改善網路水力失調狀況的方法，在本節中著重討論熱水網路水 力穩定性問題。所謂水力穩立性就是指網路中各個熱用戶在具它熱用戶流疑改變時保持本身流量不變的能力。通常用熱用戶的規左流量Vg和工況變動后可能達到的最大流VmaX的比值y來衡量網路的水力穩左 性。即y = !(10-17)max 2*mCx式中y熱用戶的水力穩泄性系數：V

26、s熱用戶的規建流量：熱用戶可能出現的最大流量；V工況變動后熱用戶可能出現的最大水力失調度，按式(10-2), XmaX 二熱用戶的規定流量按下式算出:|AP(IOT8)|AP式中Z一一熱用戶在正常工況下的作用壓差.Pa：Sy 熱用戶系統及用戶支管的總阻力數，Pa / (m5 /h)=0一個熱用戶的可能的最大流量出現在英它用戶全部關斷時。這時，網路干管中的流量很小，阻力損失接近于零;因而熱源出門的作用壓差可認為是全部作用在這個用戶上。由此可得，(10-19)式中一一熱源出口的作用壓差，Pa“Pr可以近似地認為等于網路正常工況下的網路干管的壓力損失AP*和這個用戶在正常工況下的壓力損失 AP,之和，亦即因此這個用月可能的最大流量計算式可以改寫為(10-20)Sy于是它的水力穩泄性就是-F- P+因此這個用月可能的最大流量計算式可以改寫為(10-20)Sy于是它的水力穩泄性就是-F- P+A A(10-21)由式(10-21)可見，水力穩沱性y的極限值是1和0。在APf。時(理論上，網路干管直徑為無限大)，y 二1O此時，這個熱用戶