熱水供熱網(wǎng)水錘分析

《熱水供熱網(wǎng)水錘分析 》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、熱水供熱網(wǎng)水錘分析摘要本文對(duì)熱水供熱網(wǎng)的水錘現(xiàn)象和產(chǎn)生原因作了分析；建立了熱網(wǎng)水錘分析的數(shù)理模型，從描述水錘基本規(guī)律的偏微分方程組出發(fā)，使用特征能法對(duì)熱水供熱網(wǎng)進(jìn)行水錘數(shù)值計(jì)算．本文也考慮了有蒸汽空泡潰滅水錘的計(jì)算問(wèn)題．根據(jù)建立的水錘分析數(shù)理模型，對(duì)北京某大型熱水供熱網(wǎng)進(jìn)行了七種瞬變工況的水錘分析，計(jì)算結(jié)果從物理上看合理、正確，與委托國(guó)外某公司對(duì)該系統(tǒng)計(jì)算的結(jié)果符合得較好，在"汽穴"發(fā)生后，計(jì)算結(jié)果比國(guó)外的更合理．　　關(guān)鍵詞水錘供熱網(wǎng)集中供熱系統(tǒng)0前言　　近十余年來(lái)，我國(guó)的城鎮(zhèn)集中供熱事業(yè)取得了令人矚目

2、的進(jìn)展，北京、沈陽(yáng)等城市已經(jīng)或正在建成大型的集中供熱系統(tǒng)，熱水供熱網(wǎng)是一個(gè)安裝有泵、閥門等設(shè)備的十分復(fù)雜的密閉循環(huán)系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)了水錘就無(wú)法隔離事故，水錘事故影響范圍廣，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生巨大損失，甚至危及人的安全．熱水供熱網(wǎng)發(fā)生水錘是我國(guó)城鎮(zhèn)集中供熱發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的實(shí)際問(wèn)題，因此對(duì)．熱水供熱網(wǎng)進(jìn)行水錘分析的研究具有重要的國(guó)民經(jīng)濟(jì)意義和學(xué)術(shù)意義?！　”疚膶⑺N的理論和方法引入供熱專業(yè)的研究中，建立了熱網(wǎng)瞬變分析的數(shù)理模型，處理了熱網(wǎng)中復(fù)雜的邊界條件，從描述水錘基本規(guī)律的偏微分方程組出發(fā)，使用特征線法對(duì)熱水供熱

3、網(wǎng)進(jìn)行水捶數(shù)值計(jì)算，其計(jì)算結(jié)果可為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工及制定系統(tǒng)運(yùn)行操作規(guī)程提供了科學(xué)依據(jù)。1熱水供熱網(wǎng)水錘的起因　　有壓管中運(yùn)動(dòng)著的液體，由于閥門或水泵突然關(guān)閉，使得液體流速和動(dòng)量發(fā)生急劇變化，從而引起液體壓強(qiáng)的驟然變化，這種現(xiàn)象稱為水錘、在現(xiàn)代化熱網(wǎng)中，由于加大了熱源（熱電廠和區(qū)域鍋爐）單位熱容量，由于大管徑、長(zhǎng)距離的熱力管道與設(shè)有大量的調(diào)節(jié)設(shè)備、調(diào)節(jié)閥、閘板閥的大型水泵分站的投入運(yùn)行，發(fā)生水錘的可能性大為提高。在熱水供熱網(wǎng)中能引起流速變化而導(dǎo)致水錘的因素很多，主要有以下幾種；　?。?）閥門的正常啟閉和

4、調(diào)節(jié)，事故開、關(guān)和閥瓣的損壞脫落；　?。?）泵的正常或事故啟動(dòng)和停止；　?。?)泵中的葉輪或?qū)~的不穩(wěn)定性和振動(dòng)；　?。?）管道的事故堵塞；　?。?）負(fù)水錘產(chǎn)生的空泡潰滅水錘；　?。?）過(guò)熱；指一級(jí)水和二級(jí)水進(jìn)行熱交換時(shí)，如果二級(jí)水側(cè)的流量由于某種原因減少，而一級(jí)水側(cè)的流量仍保持不變。二級(jí)水所發(fā)生的過(guò)熱現(xiàn)象?！　。?）熱平衡的變化；指由于冷熱水之間的密度不同，熱生產(chǎn)和熱消耗的差異引起的水容積和壓力的變化?！　?熱水供動(dòng)網(wǎng)水錘的數(shù)學(xué)處理　　　　2.l基本方程　　熱水供熱網(wǎng)的水錘可以由運(yùn)動(dòng)方程和連續(xù)方程描述

5、；　　　　　　　　　　　　　　　　（１）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。ǎ玻　∈街蠬為測(cè)壓管水頭（mH2O）；t為時(shí)間（s）；a為水錘波傳播速度（m/s）；A為管道橫斷面積（m2）；Q為管道流量（m3/s）；x為計(jì)算點(diǎn)距起始點(diǎn)的坐標(biāo)距離（m）；f為管道沿程磨擦阻力系數(shù)；D為管內(nèi)徑（m）。　　由特征線方法，上述偏微分方程可以用下面的一對(duì)有限差分方程近似：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。ǎ常　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。ǎ矗　∈街小　　　　　　　∈街蠶

6、pl、Hpl為時(shí)刻t管遇第i個(gè)計(jì)算截面的未知流量和測(cè)壓管水頭；Qi-1、Hi-1；為時(shí)刻t-△t管道第i一1個(gè)計(jì)算截面的已知流量和測(cè)壓管水頭，Qi+1；Hi＋l為時(shí)刻t-△t管道第i十1個(gè)計(jì)算截面的已知流量和測(cè)壓管水頭?！　膱D1可以看到若已知t=0時(shí)刻管道的各計(jì)算截面的H和Q值，在任何一個(gè)內(nèi)部網(wǎng)格點(diǎn)，都可以利用方程組求出計(jì)算時(shí)刻的H和Q值?！　?．2邊界條件　　下面逐各討論熱水供熱網(wǎng)中常見的邊界條件?！　。?）水泵　　根據(jù)相似準(zhǔn)則，當(dāng)泵的比轉(zhuǎn)速相同時(shí)，具有相問(wèn)的全特性WH及WB?！　　×睢　　　　　　?/p>

7、其中　　　　　　式中下標(biāo)R代表額定值；H為揚(yáng)程，Q為流，T為軸線轉(zhuǎn)矩；N為轉(zhuǎn)速?！　∪绻撑_(tái)泵全特性曲線已知，那么就有v和a。兩個(gè)未知量，可以通過(guò)平衡方程和扭矩平衡方程，疊代求解v和a，得到每一時(shí)刻泵的動(dòng)態(tài)參數(shù)作為邊界條件?！　。?）調(diào)節(jié)閥　　　　　　　　　（5）　?。?）　　對(duì)于負(fù)向流動(dòng)：　　　　　　　　　?。?）　?。?）　　式中t為閥的開度；H0是在初始穩(wěn)定條件下，即當(dāng)y=l。通過(guò)閥的流量為Q　　的水頭差?！　。?）分叉管道的聯(lián)結(jié)節(jié)點(diǎn)　　忽略管道節(jié)點(diǎn)處的局部損失，可近似地看作各管道節(jié)點(diǎn)處的水頭相等

8、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。?）　　式中i與分叉管道聯(lián)結(jié)節(jié)點(diǎn)相接的管道編號(hào)?！　?4)局部損失　　　　　　　　　　　　　　　　（8）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?。?）　　式中各參量右下角的第一個(gè)下標(biāo)表示管子的序號(hào)，第二個(gè)下標(biāo)表示管段節(jié)點(diǎn)的序號(hào)，ζ為節(jié)點(diǎn)的局部阻力系數(shù)?！　。?）熱用戶　　如圖2所示為熱用戶物理模型。其中①表示和熱用戶相連的供水管，③表示和熱用戶相連的回水管，1