枝状管网水力工况分析与调节

管网水力分析与优化设计随着城市化进程不断加速，城市的规模越来越庞大，城市水资源供应和排放变得越来越复杂。

为保证城市正常生活和企业生产，水利局和水务企业在管网建设和运行过程中需要进行管网水力分析和优化设计。

本文将会从两个角度分别探讨管网水力分析和优化设计的方法。

一、管网水力分析1.基本概念管网水力分析是指对供水或排水管网系统进行的流量、压力、速度等水力特性分析。

管网水力分析通常分为稳态分析和暂态分析两种。

2.稳态分析稳态分析是指在供水管网中，管道内的流量、速度都相对稳定而不会发生突发变化的状态下，对管网进行的水力分析。

稳态分析的主要目的是确定稳态下的各个水力参数，以满足保证用户需求的前提下，节约水资源的使用，减少管道维护成本等目的。

3.暂态分析暂态分析是指管网中管道内发生突发变化的瞬时状态下，对管网进行的水力分析。

暂态分析通常发生在供水管网水源开关、管道断裂、阀门关闭等突发情况下。

暂态分析的主要目的是确定突发变化后管网内各个点的水力特性，以保证水源或排放口的正常运行。

4.水力计算方法在进行管网水力分析的时候，可以采用数学模型计算水力特性。

比如说，可以采用节点分析法进行稳态计算，采用模拟物理法进行暂态计算。

采用数学模型计算水力特性，需要建立管网的模型，确定节点的数量、管段的长度、直径、介质粘度、摩擦系数等参数，以此进行计算分析。

二、管网优化设计1.基本概念管网优化设计是指在满足管网基本功能的前提下，通过改变管径、优化管网布局、提高水源供水压力等措施，使得管网在各种复杂条件下，保证供水管道流量足够、阻力最小，达到节约水资源、降低能耗、提高系统可靠性等目的的设计方法。

2.管径优化管径是指管道截面内的净面积。

管径优化是指通过调整管径大小，使得管网的每个节点流量均衡，达到最低阻力的线路流量平衡，从而达到优化管网的效果。

管径优化的目的是减少管道维修频次、管道能源利用效率更高，并且减少管道材料的使用等方面。

3.管网布局优化管网布局优化是指通过调整管道的布局，改进布局方案，使得管道的架设更加合理，符合实际使用条件，达到节约水资源，降低能耗，提高管道可靠性等目的的优化设计。

《流体输配管网》教学大纲课程编码：1812151402课程名称：流体输配管网学时/学分：32/2（讲授28学时、实践4学时）关联课程：工程热力学；传热学；流体力学；暖通空调；通风工程；建筑给排水工程；燃气输配；建筑消防工程适用专业：建筑环境与能源应用工程开课教研室：建筑环境与能源应用工程课程类别与性质：专业课程，选修一、课时分配与考核权重按照学校的整体要求，基于对教学目标及基本知识、基本技能、基本素养的分析，本课程的内容依据高等学校建筑环境与能源应用工程专业教育的培养目标以及毕业生基本要求和培养方案，选定流体输配管网的功能与类型、气体管网水力特征与水力计算、液体管网水力特征与水力计算等8部分内容，共32学时，2学分。

要求教师在授课过程中围绕课内教与学、课外导与做紧密结合等环节，推进考评方式改革，重视过程性评价，突出基于能力的非标准化答案考试。

基于该教学考核评价思路，本课程主要以课后作业、课程实验、设计作品、期末测试等方式对学生进行考核评价，其中课后作业、课内实验、设计作品等过程性评价占评价权重的60%，期末考试占评价权重的40%。

课时分配与考核权重一览表二、课程资源库1.参考书(1)陆耀庆.实用供热空调设计手册（第二版）.中国建筑工业出版社.2008.(2)关文吉.供暖通风空调设计手册（第一版）.中国建材工业出版社.2016.(3)全国勘察设计注册公用设备工程师暖通空调专业考试复习教材（第三版）.中国建筑工业出版社.2013(4)民用建筑供暖通风与空气调节设计规范.GB50736-2012.中国建筑工业出版社.2012-01.(5)建筑给水排水设计规范(2009年版) .GB50015-2003.中国计划出版社.2010-05.(6)城镇供热管网设计规范.CJJ34-2010.中国建筑工业出版社.2010-10.(7)全国民用建筑工程设计技术措施（2009）／暖通空调.动力.中国计划出版社.2009-12.(8)全国民用建筑工程设计技术措施（2009）／给水排水.中国计划出版社.2009-12.2.期刊(1)超高层建筑空调水系统竖向分区研究.张铁辉,赵伟.暖通空调，2014(05).(2)空气源热泵热水系统研究.杜玉清.制冷与空调2015(10).(3)空调水系统中电动调节阀流量特性研究.沈列丞.马伟骏.暖通空调，2011(12).(4)空调系统冷水泵并联变频优化运行.王亮.卢军.暖通空调，2011(12).(5)供暖系统循环水泵特性曲线拟合与工况计算.岳少青.李德英.暖通空调，2005(06).(6)离心风机的无因次性能曲线.张立奎.曾胜学.南昌大学学报(工科版) 2013(03).(7)基于相似理论的风机性能快速计算模型.王路飞.谷波.流体机械2012(07).(8)自力式平衡阀在水力平衡调试中的应用.陈轲.吴春玲.供热制冷2015(09).(9)从热网水力平衡调试探索采暖空调水系统节能途径.高靖哲.建筑节能2010(11).(10)静态水力平衡阀工程应用分析.刘新民.暖通空调2012(10).(11)区域供冷供热系统水力平衡节能潜力及其调节方法.林杨.制冷与空调2016(15).(12)Establishment and solution of the model for loop pipeline network withmultiple heat sources.JIE P E,ZHU N. Energy，2014(05).(13)Designing and commissioning variable flow hydronic systems, Avery, Gil.ASHRAE .1993(07).3.网络资源(1) /serie_400050529.shtml超星学术视频，流体输配管网，龚光彩，湖南大学.(2) 精品课，供热工程，田玉卓. 石家庄铁道学院.(3) /kcms/kcfzdlsyg.htm长安大学，资源共享课，王彤，建筑给水排水工程.(4)银符考试题库.新乡学院，党政机构，图书馆，电子资源，教辅资源库，银符考试题库.(5)暖通空调在线.(6)网易土木在线.三、教学内容及教学基本要求第1—2学时第一章流体输配管网的功能与类型第一节气体输配管网的功能与类型第二节液体输配管网的功能与类型第三节相变流或多相流管网的功能与类型第四节流体输配管网的基本功能、基本组成与基本类型。

枝状管网水力计算枝状管中的计算比较简单，因为水从供水起点到任一节点的水流路线只有一个，每一管段也只有唯一确定的计算流量。

因此，在枝状管计算中，应首先计算对供水经济性影响最大的干管，即管起点到控制点的管线，然后再计算支管。

当管起点水压未知时，应先计算干管，按经济流速和流量选定管径，并求得水头损失；再计算支管，此时支管起点及终点水压均为已知，支管计算应按充分利用起端的现有水压条件选定管径，经济流速不起主导作用，但需考虑技术上对流速的要求，若支管负担消防任务，其管径还应满足消防要求。

当管起点水压已知时，仍先计算干管，再计算支管，但注意此时干管和支管的计算方法均与管起点水压未知时的支管相同。

枝状管水力计算步骤：（1）按城镇管布置图，绘制计算草图，对节点和管段顺序编号，并标明管段长度和节点地形标高。

（2）按最高日最高时用水量计算节点流量，并在节点旁引出箭头，注明节点流量。

大用户的集中流量也标注在相应节点上。

（3）在管计算草图上，从距二级泵站最远的管末梢的节点开始，按照任一管段中的流量等于其下游所有节点流量之和的关系，逐个向二级泵站推算每个管段的流量。

（4）确定管的最不利点（控制点），选定泵房到控制点的管线为干线。

有时控制点不明显，可初选几个点作为管的控制点。

（5）根据管段流量和经济流速求出干线上各管段的管径和水头损失。

（6）按控制点要求的最小服务水头和从水泵到控制点管线的总水头损失，求出水塔高度和水泵扬程。

（若初选了几个点作为控制点，则使二级泵站所需扬程最大的管路为干线，相应的点为控制点）。

（7）支管管径参照支管的水力坡度选定，即按充分利用起点水压的条件来确定。

（8）根据管各节点的压力和地形标高，绘制等水压线和自由水压线图。

管网水力特性的研究与优化设计随着城市化进程的飞速发展，城市水利工程的建设也越来越重要。

其中，管网水力的特性对于城市供水系统的稳定运行和摆脱水质污染具有重要意义。

因此，研究管网水力特性并进行优化设计，不仅可以提高城市供水系统的水质和水量，也可以降低供水成本，保障人民的饮水安全。

一、管网水力特性的基本概念管网水力特性主要指水在管道中流动时的流态、流速、水头、损失、泵的选型等具体参数。

在工业和民用建筑中的供水系统中，水在供水管网中流动时会由于摩擦产生压力损失，但在平衡情况下，供水系统应保证供水的水压稳定和流量充足，主要表现在以下几个方面：1.水的流速和流量在城市供水系统中，水的流速和流量是至关重要的参数。

流速是指水在管道中流动的速度，一般用米/秒来表示。

而流量则是指水通过管道的水量，是用升/秒或立方米/秒来表示的。

根据供水系统的需求和水源条件，需要推导出最优的流速和流量。

2.供水管网的水头水在管网中流动时，会受到压力力场的影响而产生的水头变化。

水头指的是水在不同管节中的高度差或者说压力变化。

在供水系统设计中需要合理地安排管网中各个节点的水头，从而保证供水系统的稳定运行。

3.压力损失水在管道中流动时，会由于摩擦而产生压力损失。

压力损失是指水在管道中流动时，由于管道摩擦力和弯曲阻力等原因而产生的能量损失。

了解和优化压力损失可以有效地节约能源，并提高供水系统的使用效率。

二、管网水力特性的优化设计管网水力特性的优化设计主要是根据供水系统的需求和水源条件，通过调整流速、管径、水头和管道布局等方法，使水流动的更加稳定和流速、流量均衡。

下面简单介绍一些管网水力特性优化的方法：1.压力稳定性优化城市供水管网的压力稳定性直接关系到城市居民的生产和生活。

因此，优化供水系统中的压力损失和水头分布，保证供水系统中所有节点的水压能够维持在一定范围内，是供水系统优化的重要任务。

2.管道直径选取在设计供水管网时，选择合适的管径可以有效降低管道内摩擦，减小管道损失，进而提高供水系统的运行效率。

供热管网水力平衡调节技术综述摘要：由于环境、管道质量等因素的影响，集中供热管网运行中普遍存在水力失调等问题，一定程度上影响了水热资源功能的有效发挥，导致部分用户室温达不到要求，是供热企业必须下大气力解决的问题。

本文通过对供热管网水力失调问题及原因的分析，尝试运用温差法、比例法、CCR 法、综合调节法实现供热管网水力平衡调节，保证供热管网正常运行。

对供热企业具有一定的指导作用。

关键词：供热管网；水力平衡；调节技术引言：利用供热网管实现集中供热是城市主要的供热形式。

一般而言，集中供热必须达到各户受热均匀。

目前由于受环境、条件等的影响，供热网管中水力失调的问题还普遍存在。

为实现均衡供热目标必运利用相应技术手段，采取相应措施对供热管网的水力进行有效调节，以保证供热网管水力平衡，用户受热均衡，最大限度的发挥供热网管的作用，保证供热企业的经济效益和社会效益，保护受热企业、个人的合法权益。

1.水力平衡调试的重要性供热管网的服务对象是广大用户，二者之间是通过千千万万星罗棋布的供热管路的互相连接建立起联系的，管路的连接方式因不同需要有串联或并联方式。

供热管路系统常常出现水力平衡失调的问题，这类问题通常源自于设计缺陷或施工过程的不合理，或者是运行期间的故障，这种问题的直接后果就是用户的室内供热系统有的过热，有的过冷，由此引发后续的收费缴费争端。

水力失调在供热管路的运行期间已成为常见故障。

具体来说，供热介质提供给近端用户的流量较之设计标准严重超标，超标程度可达2到3倍，致使近端用户室内过热；而远端用户则正好相反，供热介质提供给他们的流量达不到设计标准，导致室内过冷，有的用户就会偷偷放水，浪费宝贵的水资源。

供热公司为了满足远端用户的供热需求，处理方式通常是加大热介质流量，或者直接把供热温度抬高，远端用户的供热需求是满足了，但是近端用户的室内会热得受不了，而且还增大了系统的能耗严重拉低热效率等等。

要有效规避类似现象，确保供热平衡，实现供热计量，保障供热系统的平稳运行，水力平衡调试势在必行。

供热管网水力平衡的调节措施探讨供热管网水力平衡是指在供热系统中各个分支管路的流量、压力、温度等参数处于合理的状态，确保热量能够均匀传递到各个用户处。

水力平衡的调节措施是为了实现这一目标，保障供热系统的正常运行。

本文将从调节阀的选择、管网结构设计和调节方法等方面进行探讨，以期为供热系统水力平衡的调节提供一定的参考。

一、调节阀的选择1. 阀门种类在供热管网的水力平衡中，调节阀的种类选择十分重要。

目前常用的调节阀主要包括手动调节阀和自动调节阀两种。

手动调节阀需要人工操作，根据实际情况进行调节，操作简单但需要经常维护和调整；自动调节阀则可以根据管网的水力平衡情况自动调节，减少人工干预，提高供热系统的稳定性和效率。

2. 阀门大小在选择调节阀的时候，阀门大小也是需要重点考虑的因素。

阀门大小应该根据管道的流量和压力来确定，在满足流体通过要求的前提下，尽量选择较小的阀门，以减少系统的能耗和运行成本。

二、管网结构设计1. 管网布局供热管网的布局对水力平衡具有重要影响。

合理的管网布局应该考虑到管道长度、管径大小、管道材质等因素，尽量减小管道的水头损失，确保各个分支管道流量均匀，从而实现系统的水力平衡。

2. 阀门设置在供热管网的设计中，阀门的设置非常关键。

通过合理设置阀门，可以在不同的分支管道上实现水力平衡调节，确保水流量和压力的均衡分配。

合理设置阀门还可以减小系统的管网阻力，降低能耗，提高系统的运行效率。

三、调节方法1. 静态调节静态调节是指在供热管网安装阀门后，通过对阀门的调节来实现系统水力平衡。

静态调节通常需要通过测量和分析管网的水力参数，对阀门进行逐个调整，以达到系统的水力平衡状态。

2. 动态调节动态调节是指在管网运行过程中，通过监测管网的参数变化情况，及时对阀门进行调节，以实现系统的水力平衡。

动态调节可以根据实时的管网运行情况，自动调整各个分支管道的流量和压力，保证系统的稳定运行。

四、水力平衡问题解决1. 管网清洗在供热管网运行一段时间后，管道内部往往会出现杂质、锈垢等污物，导致管道内径减小、摩擦阻力增大，影响水力平衡。

第一章流体输配管网的功能与类型1.1空气输配管网的装置及管件有风机、风阀、风口、三通、弯头、变径管等还有空气处理设备。

它们是影响官网性能的重要因素。

1.2燃气输配管网由分配管道、用户引入馆和室内管道三部分组成。

居民和小型公共建筑用户一般由低压管道供气。

1.3冷热水输配管网系统：按循环动力可分为重力循环系统和机械循环系统；按水流路径可分为同程式和异程式系统；按流量变化可分为定流量和变流量系统；按水泵设置可分为单式泵和复式泵系统；按与大气解除情况可分为开示和闭式系统。

1.4采暖空调冷热水管网装置：膨胀水箱；排气装置；散热器温控阀；分水器、集水器；过滤器；阀门；换热装置。

1.5膨胀水箱的作用与安装方式：（1）是用来储存冷热水系统水温上升时的膨胀水量。

在重力循环上供下回式系统中，它还起着排气作用。

膨胀水箱的另一个作用是恒定水系统压力。

（2）膨胀水箱的膨胀管与水系统管路的连接，在重力循环系统中，应接在供水总立管的顶端；在机械循环中，一般接至循环水泵吸入口前。

连接点处的压力，无论在系统不工作或运行时，都是恒定的。

此点为定压点。

（3）膨胀水箱的循环管应接到系统定压点前的水平回水干管上。

亥点与定压点之间保持1.5-3m的距离。

1.6采暖用户与热网的连接方式：可分为直接连接（1无混合装置的直接连接2装水喷射器的直接连接3装混合水泵的直接连接）和间接连接两种。

1.7补偿器及不同类型的原理：（1）为了防止供热管道升温时，由于热伸长或温度应力而引起管道变形或破坏，需要在管道上设置补偿器，以补偿管道的热伸长，从而减少管壁的应力和作用在阀件或支架结构上的作用力。

（2）自然补偿、方形补偿器、波纹管补偿器是利用补偿器材料的变形来吸热伸长，套筒补偿器、球形补偿器是利用管道的位移来吸热伸长。

1.8建筑给水管网的功能和类型：（1）功能：建筑给水系统将城镇给水管网或自备水源给水管网的水引入室内，经支管配水管送至用水的末端装置，满足各用水点对水量、水压和水质的需求。

供热规划中环状管网和枝状管网的比较摘要：本文主要分析了城市供热管网规划中环状管网和枝状管网的设计思路，以及在满足一定热负荷和压力要求下，进行管网规划时的水力工况分析的对比、经济性方面的比较、技术比较、运营管理比较，并且在环状管网的基础上进行枝状管网的优化，使供热工程投资有所降低。

关键词：供热规划；环状管网；枝状管网；比较1引言随着我国经济的发展，我国的供热事业也在飞速的发展，并且随着人们生活水平的提高，对于供热系统要求也越来越高。

因此，如何在保证供热质量和节约能源方面做出巨大贡献成为了我国当前最重要的研究课题之一。

在这一背景下，对于城市供热系统的规划工作显得尤为重要，一个成功的城市供热系统规划工作不仅可以使供热用户得到满意的服务质量，还可以降低能源消耗、减少污染排放，使整个社会环境得到保护。

在城市供热系统规划中，主要有两种设计方式，一是传统的环状管网设计，二是新型的枝状管网设计，这两种方式各有其不同和优势。

在城市供热管网规划中，当进行管网规划时，由于受到城市面积、热源热负荷和热网规模的限制，难以实现全部管网的统一规划，所以需要根据不同的城市设计不同的供热规划方案，在对这些方案进行经济分析比较后，确定最佳的方案。

2供热规划中环状管网和枝状管网的比较2.1 水力工况分析的对比对于供热规划中的环状管网，其流量是根据热源来进行计算的，同时在供热区域中，其水力工况也是依据热源的实际运行情况而进行的计算。

如果在热源运行过程中发生了故障，那么此时，就要对环状管网的水力工况进行重新计算，并根据实际情况来进行调节。

通常情况下，环状管网的循环流量在2~6倍。

对于枝状管网而言，其在管网中的循环流量是根据其负荷来进行计算的。

通常情况下，一个大型小区内有多栋建筑物，那么就要将各个建筑之间的环状管道作为循环供水管道。

在每一栋建筑物内，其所需要的循环流量是不同的。

在进行计算时，通常情况下，其流量的分配是根据建筑物内各用户所需要的流量来进行的，根据各建筑物内所需热水压力的不同，然后再将各建筑物内用户所需的流量进行分配。