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基于流体网络和电网络的水力计算

环网水力计算的基本理论为:基尔霍夫第一定律;基尔霍夫第二定律和分支阻力特性方程(管段阻力与该管段流量平方的关系)。把上述的基本理论用矩阵的方式列出,并联立方程组便是水泵水力计算数学模型的基本公式。设一个有M个节点,N个管段的供热环网系统,ca88手机版厂以这个系统为对象来对基本理论以矩阵的形式加以表现。

(1)基尔霍夫第一定律在供热环网上的应用

对于任何一个热网:流入某节点的流量等于水泵流出该节点的流量,设流出为正;流入为负,即任一节点的流量代数和为零。

(2)基尔霍夫第二定律在供热环网上的应用在任一闭合回路中,沿回路方向各分支压降之和为零。

(3)水泵管网的分支阻力特性在供热环网上的应用

如果各分支高差不大,可忽略高差的势能作用,由水泵管网的分支阻力特性可得分支阻力特性方程。

当流体沿管道流动时,流体分子间及其与管壁间会产生摩擦,就要损失能量,当流体流过管道附件(如阀门、弯头、流量计等)时,由于流动方向和速度改变会产生局部漩涡和撞击,也要损失能量。前者称为沿程损失,后者称为局部损失。因此,供暖系统中计算ca88会员登录管段的压力损失可用下式表示:

AH=AHy+AHj=Rl+AHj(Pa)

流体在管内流动的摩擦系数取决于管内流体的流动状态和管壁的粗糙程度。对于室外热网,流速一般较高,流动状态处于阻力平方区,摩擦系数可用尼古拉兹公式计算。


绝对粗糙度K值与管子的使用状况(水泵管壁的腐蚀程度和沉积水垢状况等)和管子的使用年限等因素有关。对于采暖系统,根据设计规范,目前推荐的数值:

对室内采暖系统管路K=0.2mm

对室外采暖管路系统K=0.5mm

在室外热网的水力计算中采用当量长度的方法,当量长度法的基本原理就是将附件的局部损失折合成管段的沿程损失。


对于一个已知的管网,规定节点流量入为正、出为负;在给定各用户流量下,Q为已知;初始假定各环分支流量方向后,关联矩阵A和基本回路矩阵Bf为已知,且秩分别为M-I和N-M+1;在管网特性和水泵性能一定的情况下,向量Hp和阻抗S也已知。这样,共产生N个方程,可求得N个分支的流量,管网节点压力。


多热源环状管网中,支线的计算同枝状管网,各管段的流量可直接由下游管段流量叠加得到。而在环网中,环线各管段流量不能直接求出。设管网中有N个节点M个管段,可列出N个霍尔基夫节点流量平衡方程,其中N-I个为线性独立方程,而未知变量(管段流量)的个数为M。


在枝网中,管段个数等于节点流量方程的个数,而在环网中,M>N-1,所以不能直接解出各个环路管段中的流量。这时,连到环网上的支线流量可以计算,但环线流量未知。符合基尔霍夫第一定律的流量平衡方程存在一个解集。因此,必须对环线的各管段进行初始流量分配,再根据水泵初始分配流量选择管段管径。


根据初始分配流量和选定的管径计算出的管段压降,不能直接满足基尔霍夫第一定律,必须在己知水泵管径的基础上反复计算各管段的流量和压降,使各环的闭合差等于零,即进行平差计算。


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点击次数:  更新时间:2018-03-13 14:01:27  【打印此页】  【关闭