供热系统水力失调（精选6篇）
供热系统水力失调 篇1
1 水力失调定义。
1.1供热系统水力失调是指供热管网各热力站 (或热用户) 在运行中的实际流量与规定流量的不一致现象。也就是说, 供热管网不能按用户 (热力站或热用户) 需要的流量 (热量) 分配给各个用户, 导致不同位置的冷热不均的现象。1.2供热系统水力失调的程度用水力失调度来衡量。水力失调度定义为热力站 (或热用户) 的实际流量与规定流量的比值, 其数学表达式是:X=G/G0式中, X为水力失调度;G为实际流量 (m3/h) ;G0为规定流量 (m3/h) 。1.3水力失调有三种情况:当系统各个用户的水力失调度分别都大于或小于1时, 称为一致失调。当系统各个用户的水力失调度有的大于1, 有的小于1时, 称为不一致失调。当系统各个用户的水力失调度分别都相等时, 称为等比失调。无论是哪种情况的水力失调, 其结果不是导致用户过热就是导致用户过冷。要解决水力失调问题首先要了解产生水力失调的原因。
2 供热系统水力失调产生原因。
2.1工程设计是根据水力学理论进行计算而选取相应的数据, 而实际管材的数值与标准是有差别的。2.2由于施工条件的限制, 使管路的实际情况与设计情况有很大的不同, 供热管网在实际运行中不能达到平衡。2.3管网建成后系统中用户的增加或减少, 使原有的水力平衡遭到破坏, 要求管网流量重新分配而导致水力失调。2.4系统中用户用热量的增加或减少, 即用户流量要求的变化, 也要求网路流量重新分配而导致水力失调。2.5管网维护不当, 使管网水力平衡受到影响。
3 水力失调调节方法。
在实际水力平衡调节中, 我们通过学习, 考察。根据管网现状先后实际运用了调节阀法, 平衡阀法, 自力式流量控制阀法, 现介绍如下:3.1调节阀法。在供暖工作中, 经常应用是闸阀、截止阀, 而这两种阀门的调节性均较差, 做不到线性调节, 如闸阀当开度达到50%后, 其流量基本就不再随开度而增大了。因此, 近年来能够做到线性调节的调节阀在供暖行业得到广泛的应用, 调节阀通过改变阀芯与阀座的节流面积, 做到了开度与流量的线性关系, 再配以便携式超声波流量计, 可以完成水力工况的初调节, 但由于单位面积流量的严格控制和热网系统面积比较大 (二网换热站面积在10万m2~18万m2) 这种方法效果就不太明显了。3.2平衡阀法。平衡阀是一种具有良好调节流量功能的阀门, 它借助专用仪表, 使该阀成为定量的调节装置。但是这种方法只能在管网系统压差稳定的前提下才能做到流量平衡调节。如遇压差变化或负荷增减时, 全系统又需要重新做流量平衡调节, 这种阀不能进行动态下的平衡, 因此对于二次网来说使用起来不是很方便。3.3自力式流量控制阀法。自力式流量控制阀是一种利用管道系统自身具有的压差, 机械的作用在自动调节的阀瓣上, 不需要外加动力, 既可以自动消除系统剩余压头, 确保调节流量恒定的功能。它的调试也很方便简单, 即打开刻度尺密码保护罩套后, 根据单体楼房所需循环流量把流量值调到所需流量刻度线即可, 流量一经设定后, 不受管道系统压差变化或负荷增减的影响, 可以始终保持恒定。它的流量精度在4%, 失调度可在0.9~1.1范围内。
为了使我们的供热质量迅速提高, 供暖达到小康, 供热单位都在力所能及的使用一些较先进的设备和技术。二次网的水力调节是影响供暖质量的重要因素之一。在二次网单个换热站面积较小时可采用调节阀或平衡阀来调节流量, 当二次网单个换热站面积较大或水力工况较复杂时采用自力式流量控制阀调节流量。
参考文献
[1]贺平, 孙刚.供热工程[M].北京:中国建筑工业出版社, 1993.
[2]刘玉峰, 车呁.热水供暖系统热力失调现象综合分析[J].山东科技大学学报.2000 (19) :82-83.
供热系统水力失调 篇2
1)在热水系统运行过程中,往往会由于设计、施工、改建、扩建和调节等原因,使网路中流量分配与热用户所需流量不相符合,所以,各热用户或各采暖房间就会出现冷热不均的热力失调现象。
2)供热系统水力失调的程度用水力失调度来衡量。水力失调度定义为热力站(或热用户)的实际流量与规定流量的比值,其数学表达式为:X=G/G0。其中,X为水力失调度;G为实际流量,m3/h;G0为规定流量,m3/h。
3)水力失调有3种情况:a.当系统各个用户的水力失调度分别都大于或小于1时,称为一致失调。出现一致失调的情况是各个用户流量都大于或小于规定流量;前者导致采暖房间过热,浪费能源,后者导致采暖房间达不到舒适标准要求,影响人们生活质量。b.当系统各个用户的水力失调度有的大于1,有的小于1时,称为不一致失调。出现不一致失调的情况是有的用户流量大于规定流量,有的小于规定流量;前者导致采暖房间过热,后者导致房间过冷。c.当系统各个用户的水力失调度分别都相等时,称为等比失调。出现等比失调的情况是各个用户的流量大于或小于规定流量,其比值是相同的;其导致采暖房间的过热或过冷程度是一样的。可以看出,凡等比失调一定是一致失调,而一致失调不一定是等比失调。要解决水力失调问题首先要了解产生水力失调的原因。
2 供热系统产生水力失调的原因
1)产生水力失调的根本原因是由于在该运行状态下热网特性不能在用户需要的流量下实现各用户环路的阻力相等,也就是通常所说的阻力不平衡。
2)产生水力失调的原因主要有:热网管道规格的多元化导致热网设计必须经过人为调节而实现各个用户环路的水力平衡;循环水泵选择不当,流量、压头过大或过小,使工作点偏离设计状态而导致水力失调;系统中用户的增加或减少,要求网路流量重新分配而导致水力失调;目前,大多数的用户采暖系统缺少必要的调节设备,或调节设备年久失修,已无法实行其调节功能,用户系统无法调节,也会导致水力失调。
3 解决供热系统水力失调的几种途径
1)对于户内系统,水平式单管系统在前几组散热器接管上增加跨越管,一般6组以内可在前两组间增加与支管同径的跨越管。
2)用附加阻力消除用户剩余的资用压头。在用户系统安装完善的自动调节(如温控阀、平衡阀等,实质上是自动改变附加阻力)设备是一种有效方法。这种在用户系统中安装自动调节设备来消除剩余压头,使得各个环路实现阻力平衡的措施,可以称为“附加阻力平衡”技术。它的特点是循环水泵具有足够的流量和扬程,可以减少过热部分用户的热量浪费,获得节能效果。现在一种新型自力式流量控制阀可以代替温控阀解决水力失调问题,该阀流量调节范围大,又有关闭的功能,并且非专业人员无法打开,经我公司2007年初试,效果很好。
3)用附加压头提高用户不足的资用压头。在用户系统入口安装不同规格的小水泵来补足资用压头的欠缺部分,使各个环路实现阻力平衡的措施,可以称为“附加压头平衡”技术。它的特点是除了具有“附加阻力平衡”技术所能获得的节能效果外,水泵电耗将降低,节能效果更显著。
4)应用“附加压头平衡”技术的条件已具备。现在不但有小流量、小扬程、低噪声、免维护水泵,而且还有带变频的可自动调节(流量、温度、压力、压差)的无级变速水泵,有足够多的流量和扬程组合的水泵系列可供选择。只要设计合理,水泵选择正确,初运行时做必要的调整,完全可以避免水力失调问题曾出现过的“抢水”问题。
5)建立间接供热系统,即将锅炉循环水(一次水)作为加热水,而将供热系统的循环水(二次水)经换热器加热后再将系统供热。采用先进的供热系统可调控技术,见图1。
a.调节二次网供水温度。在换热站中,换热器的换热面积不变,当系统中某个用户调节流量后,二次网的流量发生变化,二次网的供水温度就要随之发生变化。当二次网的供水温度发生变化后,对于那些没有进行调节的用户,虽然散热器流量没有发生变化,其室内温度也要发生变化。所以,应保证二次网供水温度只与室外温度有关,而不随用户调节流量有所改变。二次网供水温度的调节,可通过调节一次网的流量来实现,而调节阀的动作是由温度补偿器控制的,如图1所示。温度补偿器给出随室外温度变化的水温调节曲线,对应一个室外温度,就有一个供水温度的给定值,当实际供水温度低于或高于该值时,系统自动控制调节阀,调节一次网的流量,进而调节二次网的供水温度。实用而有效的调节方式是控制供温曲线:二次网的供温随着室外温度的变化而变化,电动调节阀随着设定的曲线实现自动控制。这样的控制方式通过运行证明,既能使用户的室温达标又能有效地节约热能。实践证明控制方式改为供温曲线控制后,无论室外温度怎样变化,每个时间段的温度基本上都是在18℃左右。使用温度曲线控制后耗热与手动控制方式耗热量没有明显减少,但室温达标率却大大提高了。温度曲线控制的曲线设定,每个站与站之间是不一样的,要考虑到站所在楼房的保温效果,用户散热器的散热效果,用户供热系统的合理程度来综合制定一个适合这个站的温度曲线。
b.调节二次网的供水定压力。为了适应用户调节所带来的总供热量的随机变化,二次网还可采用供水定压力控制,即把热网供水主干管上的某一点选作压力控制点,在运行时使该点的压力保持不变,当用户调节导致热网流量增大后,压力控制点的压力必然下降,这时调高热网循环水泵的转速,使该点的压力又恢复到原来的设定值,从而保持压力控制点处的压力不变,如图1所示。这种控制方法涉及到如何选择合适的控制点以及如何确定控制点设定值的问题。在实际情况中,由于热网施工安装、阀门开度大小等实际因素的影响,管路的实际阻力系数并不等于设计值,且系统参数波动的随机性很大,所以很难进行定性分析,只有结合具体工程和系统来确定控制点的位置和设定值的大小一般来讲,如果最远端的支路所要求的资用压头最大,则可把该支路供水入口处作为压力控制点。
4结语
以上解决水力失调的原因均在我公司实施,效果良好,不仅很大程度的满足了热用户的需求,缓解了多年来困扰我公司的水力失调问题,而且使系统的能耗保持在一个较低的水平。
参考文献
[1]沈晓萍.供热系统水力失调的综合优化治理[J].山西建筑,2008,34(13):204-205.
供热系统水力失调 篇3
管网生产管理的好坏对整个城市集中供热管网系统运行效率与质量有着重要的影响, 而实际管网运行管理中都存在不同程度水力工况失调问题, 使得城市集中供热质量颇受用户质疑, 同时对供热公司造成较大的经济损失。供热管网体制水力失衡的因素是多方面的。对城市集中供热系统进行分析, 得到供热管网水力工况失调的原因主要为以下几个方面[1,2]:
(1) 供热管网系统中管道的类型有很多种, 造成整个系统在用户使用情况下出现失调现象, 因此需要通过人为方式进行调试, 但调试的结果并不乐观。在供热管网最初构建的时候, 它的构想是要满足最低级用户的需求, 而且其余的用户供热要正常使用。如采用此种流量分配方式, 而不进行人为的控制调节, 将会造成严重的水力失调现象。
(2) 系统环路中使用较多的循环水泵, 而所使用循环水泵规格型号并不一定满足功能需求, 存在流量或扬程不搭配的问题。循环水泵不搭配容易造成工作点的偏离, 使得管网水力工况不能处于有效工作区间, 产生水力失调问题。
(3) 用户对于热量的使用量的不断改变, 造成供热管网网络一直处于变化状态, 使得网络流量进行再次分配, 所以出现管网水力系统失衡。
(4) 对于取暖的系统大多数客户都使用了单管顺序式, 而且缺少有效调节设备, 这也是出现水力失衡的因素之一。
2 集中供热管网系统水力失调治理
集中供热管网系统水力失调问题的解决原则为:针对系统实际情况, 采用单项或多项联合技术手段, 确保供热质量以及技术经济的可行性。水力失衡的处理方式有重新购买设备管道或者更换其余配件、附加阻力、压头技术等, 但在实际操作过程中应首先完成如下两个方面:
一是校核性水力计算。校核性水力计算是发展和解决问题, 制定出正确方案的宗旨。在旧系统改造项目中经常会使用这种计算方法, 其相关数据都已经掌握, 有利于水力计算后迅速找出问题所在。
二是优化水泵配置与选择。主要针对新的供热系统设计, 主要涉及附加压头水泵和循环水泵。在设计新的供热管网时, 应首先进行方案的比选, 选择更换主循环水泵或增加其他加压水泵, 通过多个方案的技术经济比较得出最佳的实施方案[3]。
3 供热系统水力失调应对措施
3.1 附加阻力可减少用户系统过多的资用压头
集中供热网系统中包含了大量的用户环路, 用户与用户之间对于热量和流量的使用情况有所差异, 所以, 在进行最初构建时很难满足不同用户的需求。在构建管网系统进行循环水泵选型时, 为了让它满足最远用户的需求, 采取最不合理的运行工况环路阻力计算方法, 所以, 系统所有支路都有压头的存在。而剩余压头是造成水力失调的主要根源, 如在系统运行之初不能采取有效措施, 降低或消除剩余压头, 必将引起系统产生严重的水力失调现象。
目前采取的降低剩余压头措施为人工调节阀门, 但其应用效果则不如人意。导致这一情况出现的原因是:系统中用户之间的环路是有联系的, 比如, 对其中一个用户实行环路调节, 其他用户系统也会随之改变, 其结果往往需要多次反复调节才能达到较为满意的效果;这种人工调节方式不仅费时、费力, 而且应用具有非常大的局限性, 当用户系统数量出现变动时, 则需重新进行调节。
配备自动调节设备是减少用户多余压头的最好解决方法, 利用设备自动调节进而实现平衡, 称之为“附加阻力平衡”。相较于人工调节方式, 附加阻力平衡技术省时、省力, 并且能够确保循环水泵运行工况点在高效工作区间, 具备较高的节能效果。
3.2 附加压头增加用户不足的资用压头
此种方式主要针对循环水泵扬程不足, 系统网络用户的增加对水泵能力提出更大的要求, 供热管网系统水泵扬程不够会造成阻力的不平衡, 而运用附加阻力方法不能够达到调节效果, 更换设备与附件需要花费大量人力、物力。
通过附加压力增加用户不够的资用压头, 主要措施是在管网系统的出入口安装一个不同规格的水泵, 来填补用户系统压头不足, 进而使得各环路达到阻力平衡。附加压头平衡方法和附加阻力平衡方法, 前者节能效果更强, 可以减少水泵的用电量, 所以, 它具有很大的优势。
以往存在个别用户安装加压水泵发生“抢水”现象, 造成个别用户供热增加, 但其他用户循环水量减少。出现这一现象的原因是匹配了扬程不合理的加压水泵, 由于扬程较大造成附加压头增加, 因此别的用户资用压头被降低, 导致水力失调发生。而随着技术的进步, 不同规格、性能的水泵涌现到市场, 选择合格水泵就可有效避免“抢水”情况的发生[4]。
3.3 选择具备调节功能的双管采暖系统
目前, 根据我国现有热量收费的方式, 采用可调节的双管采暖系统是相对合理的模式, 它拥有必备的调节功能。这种系统在入口配备了先进的热量计和流量控制阀, 也可以采用热量计和压差控制阀模式进行调节。通过在散热器安装热量调节设备, 继而实现用户按自己需求进行流量与热量的调节, 供热企业也能够遵照用户使用情况来实现按需收费。为了防止出现水力失调现象, 热网系统需流畅, 使用的水泵必须拥有强大的能力, 保证循环水的流量和动力。实践证明, 在用户系统入口安装调节设备能够大幅度消除剩余压头, 但对于已成型的集中供热管网系统而言, 如不具备此种调节功能, 则需花费大量经费、时间对旧系统进行改造。
3.4 运行模式选择“大流量、小温差”
此种运行模式主要针对的是供热管网冷热不均导致的水力失调问题。“大流量、小温差”运行模式虽能够在某种程度上提升过冷用户供热温度, 但依旧无法改善过热用户温度过高问题;同时, 流量的增加意味着能量消耗的能加, 在不能够保证供热效果的前提下, 会造成系统能量的浪费。因此, “大流量、小温差”运行方式选择不被推荐, 但在某种情形下仍具备一定的应用价值。
4 结束语
水力失调对于供热管网系统而言是一种经常出现的现象, 对用户的生活造成了很大程度上的影响, 还会产生一些不必要的浪费。出现这种现象的因素不是单一的而是多方面的, 设计院、供热企业等应选择最合理、最经济、最有效的方法来解决, 根据实际供热系统现状, 可选其一或者多种调节措施, 最大程度的保证供热系统的正常运行。
摘要：水力平衡失调严重扰乱了用户的正常生活, 对供热企业也产生了极大的影响。探究供热管网体系水力失衡的内因, 详述了水力系统管理的基本准则, 例举了几类有效的管网水力失衡的解决方案与方法。
关键词：供热管网,水力失调,原因,措施
参考文献
[1]柳箭.根除热网水力失调的节能技术[J].建设科技, 2011, 8:56-59.
[2]张庆.集中供热管网水力失调问题的分析及解决措施[J].山东工业技术, 2015, 4:70.
[3]韩忠.供热管网水力失调的治理及其优化[J].科技情报开发与经济, 2003, 6:233-234.
供热系统水力失调 篇4
(1) 集体统一的进行热量的供应不平衡就指的是应该供热的数量与实际生活过程中所运用的数量是不一样的。换句话说, 国家的供热公司不能够按照居民生活中所需要的热量进行下放, 这样就使得居民在生活中存在热量不平等的问题。
(2) 用来检测供热系统水利问题出现不平衡现象的介质就是水力的不平等的程度。水力失调度定义为用户的实际流量与规定流量的比值, 其数学表达式为:X=G/G0, 式中X为水力失调度, G为实际流量 (m3/h) , G0为规定流量 (m3/h) 。
2 水力失调的表现及影响
在公司进行热量输送的过程中, 不平等现象表现在:在每个阶段内存在着不一致的各种关系, 从而使得热量的输送不能够达到平衡, 而且调节和控制的能力又比较低, 导致热量的传送不能够均匀, 使得居民生活中存在温度过高或者是温度过低的现象。为了减少不达标用户、降低投诉率、提高收费率, 如果企业采取大幅度的热量输送时, 虽然在一定程度上温度低的用户的数量会减少, 但是这样却降低了资源的利用程度, 从而提高了企业在工作中所消耗的资金。
3 水力失调的原因
(1) 执行施工的工作人员没有按照一定的标准进行设计, 从而使得设计的地质质量低下, 水力工况的不平衡。
(2) 现场施工的过程中, 又会存在不同的问题, 这也是导致热量供应部平衡的现象原因。中达不到水力平衡。
(3) 供热管网长期运行中有部分管网附件 (阀门) 会出现磨损, 甚至失灵, 供热管网的锈蚀、结垢严重, 使管网阻力系数增大。在热量疏松的过程中, 输送管的破裂也会造成热量的不平等。
(4) 管网建成后系统中用户的增加或减少, 使先前的平衡感下降, 在后期的使用中, 如果重新改变热流量的话, 也会在一定程度上变得不平等。
(5) 当然如果在使用的过程中, 有些人想法恶劣, 偷用热水、以及采取别的破坏行为时对供热管网的水力平衡产生极大影响。
(6) 管网运行维护不当, 包括供热系统的冲水及排气、管网水力调节的设备及方法、系统的运行管理等诸多方面。
4 水力失调问题的解决措施
(1) 加强检查与监督的水平。可以采取质量终生的责任制度, 在设计的过程中还要注重技术等方面的监督和改进, 按照一定的标准进行实施。对于其中一些存在改进的地方, 要对设计人员的想法进行考察之后, 才能够实行。
(2) 加强企业自身人员责任意识。对在输送热量的过程中出现的种种问题要进行短时间内的维护与设计, 从而来保证水力系统的一致性。供热管网实行定期检查、专人负责, 对事故易发阶段进行详细的排查, 发现“跑冒滴漏”立即抢修, 从而为热量的输送做好准备。
(3) 再者就是要提高相关部门的监督。在工程设计实施的过程中, 一定要按照相关的制度和法律, 进行设计。对于过程中出现的问题, 像单独人员偷用热水以及管道破裂的现象等行为进行及时的维修。并实行责任到人的制度。采取有效地措施来减少人为原因造成的损失。
(4) 加强改善系统调节的设备及措施。我们在实施的过程中, 可以对设备的使用方法进行了解与掌握, 经过一番的调查与研究, 我们可以得出使用的手段有调节阀法, 平衡阀法, 自力式流量控制阀法这几种形式。
1) 调节阀法。首先来介绍一下调节阀, 在调节阀的使用中, 用途最多的就是闸阀、截止阀, 但是这两个阀门的特点就是调节的能力比较低, 而且对线性调节不能够做好。假如, 我们将甲阀扩展到一半时, 热量的流量度却不会因甲阀的增大而增大。所以说, 就目前的发展情况来讲, 一旦调节的阀门具有线性调节的作用, 就会受到很多人的欢迎。然而在公司热量的输送时它的流量比较大 (二次网换热站面积在10万m2—18万m2) , 采用这种调节阀门的手段就发挥不了很大的作用了。 (如果用节流孔板的方法会更加的困难, 而且还容易被阻塞) 。
2) 平衡阀法。第二种平衡阀能够很好地调节流量的大小。它的使用要和专门的设备进行配合使用。然而这种方式的实行的前提是系统的压力差比较稳定的情况之下的。一旦管内气压有变化的话, 这种手段就不能够使用了。根据这个设备自身的特点, 我们要根据实际生产中出现的问题进行采用。
3) 自力式流量控制阀法。自力式流量控制阀的使用原理就是管道内本身存在的压力之间的差。这个设备的使用关键在于阀瓣上, 不必进行其他的动力参与。使用自力式流量的控制方法后, 才能够维持住管内的气压, 实现热量的平稳运行。它的使用方法非常容易, 也就说说首先要打开仪器的防护层, 然后在根据具体情况将刻度线重新的调动。在这个过程中不需要运用其他的仪器, 方法简单快捷。它的流量精度在4%, 失调度可在0.9—1.1范围内。自力式流量控制阀能够减轻系统内的一定压力差异。因此在系统的使用中, 对每个管道内的热流量不会产生影响和干预, 这样就在一定程度上降低了调节的数量, 而且还比较节省劳动力。就算关内的气压变化时, 也能够根据具体情况进行调节, 存进热量的稳定输入。
5 结论
加快解决集中供热管网水力失调问题, 以减少因热网水利失调所造成的供热量分布不均, 对提高供热企业的经济效益和社会效益都将起到非常重要的作用。
摘要：水力失调是集中供热管网运行中普遍存在的问题, 这个问题的严重性既能够对企业的利益造成一定的损害, 也容易引起资源的利用率降低、环境污染的加重。因此, 怎样采取相关措施来保证水利系统的平衡, 以及将水热资源的功能发挥到最大, 是现在发展过程中所要解决的主要问题。这些方法的执行为企业实现经济效益与社会效益的关键。
关键词：水力失调,集中供热,管网,分析
参考文献
[1]李德英.供热工程[M].北京:中国建筑工业出版社, 2004.
论述热水供热系统的水力工况 篇5
在热水供热系统运行过程中,往往会由于设计、施工、改建、扩建和调节等原因,使网路中流量分配与热用户所需流量不相符合,各用户之间的流量要重新分配。热水供热系统中,各热用户的实际流量与要求流量之间的不一致性称为水力失调。水力失调造成各热用户的供热量不符合要求,使热用户或供热房间出现冷暖不均的热力失调现象。
一个集中供热系统,特别是一个大的集中供热系统,要实现稳定运行和均衡供热的基本条件是保证管网的水力工况平衡。目前我们一些系统中存在的工作压力不能满足正常工作需要,热力站不能获得需要的压差,部分用户不热,或者前端用户压差高,流量超过设计值,而末端压差不足,流量低于设计值,因而造成近端用户过热,远端用户不热,就是系统存在水力工况不平衡的问题。
造成系统水力工况不平衡的原因是多方面的,下面将常见的几种分析如下。
1 恒压点压力变动
水泵型号、管网阻力系数均未发生任何变化。系统流量未有变化,即无水力失调现象,因此水压图形状不变,只是随恒压点压力变化而沿纵坐标轴上下平移。如图1所示,图中虚线代表原水压图,实线代表变动后的水压图。此时流量无变化,但系统压力却变化很大,可能造成水压不能满足系统运行的基本要求。
2 循环泵出口阀门关小
如图2所示某一热水供热系统,当关小循环泵出口处阀门时,网路的总阻力数增大,总流量将减小(为了便于分析,假定网路循环泵的扬程不变)。由于热用户1～5的网路干管和用户分支管的阻力数没有改变,因而各热用户的流量分配的比例也不变即都按统一比例减小网路产生一致的等比失调工况变化后网路的水压图如图3所示。图中虚线为正常工况下的水压图,实线代表循环泵出口阀门关小后的水压图。由于各管段的流量均减小,因而实线的水压曲线比原来的水压曲线变得平缓一些。各热用户的流量是按统一比例减小的。因而,各热用户的资用压差也是按相同的比例减小。
3 供热系统某一用户阀门开大
如图2所示某一热水供热系统,当某一用户如用户3阀门开大时,水压图的变化如图4所示,图中虚线代表正常工况下的水压图,实线代表工况变化后的水压图。当用户3阀门开大,则系统的总阻力数减少,系统总流量增加。Ⅰ管段动水压线变陡,1用户资用压头减小,流量也减小。Ⅱ干管流量增大,水压线变陡,2用户资用压头减小,流量减小。Ⅲ干管的流量增加最多,水压线斜率最陡,3用户流量增加。在3用户之后,4,5用户的流量将成比例地减小,Ⅳ,Ⅴ干管水压线变得平缓一些。根据分析,3用户阀门开大后,只有3用户流量增大,系统其他用户流量都将减小。3用户以后的各用户流量成一致的等比失调。3用户以前各用户流量成一致不等比失调,离3用户越近的用户,水力失调度越大。
如果3用户阀门关小,水利工况的变动有类似情况,不同的是3用户的流量减小,其他用户流量增加。其他用户的阀门的开大和关小,其变动水力工况也可通过类似的定性分析。
4 供热系统某一用户阀门关闭
如图2所示某一热水供热系统,当一用户如用户3阀门关闭时,水压图的变化如图5所示,图中虚线代表正常工况下的水压图,实线代表工况变化后的水压图。当3用户阀门关闭,则系统总阻力数增加,系统总流量减小。从热源到用户3之间的供水和回水管的水压线将变得平缓一些,如假定网路水泵的扬程不变,在用户3处供回水管之间的压差将会增加,用户3处的作用压差增加相当于用户4和5的总作用压差增加,因而使用户4,5的流量按统一比例增加,并使用户3以后的供水管和回水管的水压线变得陡一些。
在整个网路中,除用户3以外的所有热用户的作用压差和流量都会增加,出现一致失调。对于用户3后面的用户4和5,是一致等比失调。对于用户3前面的热用户1和2,是一致不等比失调。
5 供水干管上阀门关小
如图2所示某一热水供热系统,当干管上阀门如阀门c关小时,水压图的变化如图6所示,图中虚线代表正常工况下的水压图,实线代表工况变化后的水压图。当干管上阀门节流,则系统总阻力增加,系统总流量减小。供水和回水管的水压线将变得平缓一些,并且供水管水压线将在c点出现一个急剧的下降。
水力工况的这个变化,对于阀门c以后的用户3,4,5,相当于本身阻力数未变而总的作用压力却减小了,同时流量也按统一比例减小,出现一致等比失调。对于阀门c以前的用户1,2,可以看出用户流量将按不同的比例增加,它们的作用压差都有增加但比例不同,这些用户将出现一致不等比失调。
对于全部用户来说,流量有增有减,整个网路的水力工况就发生不一致失调
6 热水网路未进行初调节
由于网路近端热用户的作用压差很大,在选择用户分支管路的管径时,又受到管道内热媒流速和管径规格的限制,其剩余作用压头在用户分支管路上难以全部消除。如网路未进行初调节,前端热用户的实际阻力数远小于设计规定值,网路总阻力数比设计的总阻力数小,网路的总流量增加。位于网路前端的热用户,其实际流量比规定流量大得多。网路干管前部的水压曲线,将变得较陡。而位于网路后部的热用户,其作用压头和流量将小于设计值。网路干管后部的水压曲线将变得平缓一些。由此可见,热水网路投入运行时,必须很好地进行初调节。其水压图的变化与图4类似。
以上简单介绍了几种热水供热系统水力工况变化对系统水力失调的影响。故掌握了热力网路各热用户的流量及其压力、压差的变化规律,就可以合理地进行网路的初调整和运行调节。说明水力工况分析对热水供热系统的运行管理具有很重要的指导作用。
摘要：介绍了热水供热系统供热质量与水力工况之间的重要联系,结合造成系统水力工况不平衡的原因,分析了几种热水供热系统水力工况变化对系统水力失调的影响,对热水供热系统的运行管理具有一定的指导作用。
关键词：热水供热系统,水力工况,水力失调
参考文献
[1]贺平,孙刚.供热工程[M].北京:中国建筑工业出版社,1993.
供热系统水力失调 篇6
实验教学通常分三个层次:以验证性为主的基础层次教学, 其特点是对理论课内容的实验再现;以综合性、设计性为主的提高层次教学, 其特点是独立的实验教学, 强调实验独立设课;以探索性为主的创新层次教学, 其特点是强调科研、第二课堂等方面相互结合的教学[2]。实验教学目标层次不同, 教学培养目标就会差别很大。
供热系统水力工况实验是针对建筑环境与能源应用工程专业本科生开设的验证性实验, 实验目的通过在热网水力工况实验台上进行水力工况变化, 让学生直观地了解热网水压图的变化情况, 巩固热水网路水力工况计算的基本原理;掌握水力工况分析方法、验证热水网路水压图和水力工况的理论。
一、实验简介
供热系统水力工况实验是以热水供热系统为依托, 该系统具有许多并联环路, 当一个环路流动状况发生变化, 必然会影响到另一个环路, 这种环路中的实际流量不是所需流量时出现的问题称为水力失调。在热水供热系统运行过程中, 水力失调时有发生, 造成一部分用户室内温度过高, 需要开窗通风降温;而另一部分用户室内温度过低, 达不到所需温度要求, 影响人们正常生活。这种现象不但降低用户热舒适性, 而且降低供热系统效率、增加能耗。因此掌握供热系统水力工况变化规律, 获得水力工况计算方法, 并且能对水力失调状况产生的原因进行正确分析, 给出解决方法成为建筑环境与能源应用工程专业本科学生必须具备的一种专业能力。供热系统水力工况实验的开设就是为了实现该目标设定的一个环节。
供热系统主要由热源、管道、热用户等组成。在实验室搭建一个供热系统等比模型, 由于条件限制通常很难实现, 常见做法是建一个模拟实验台, 系统中的热用户用阀门替代, 供回水管道局部阻力也通过阀门实现。实验装置如下图。
由图看到, 系统包含带阀门的塑料管道、流量计、水泵及定压装置等, 用来模拟由用户组成的热水管网。供回水管上装有U型测压计, 可测量用户水头, 且有标尺可以直接读出其压力。
过去进行该实验, 由于在发给学生的实验指导书上给出了该实验操作步骤, 在实验开始时指导教师也会进行内容讲解, 学生实验过程只需要按照实验步骤完成即可, 之后交实验报告。尽管要求学生在实验报告中绘制不同的水压图, 并就实验现象给出分析, 但整个实验过程学生主动性并不强。针对现有实验装置, 如何能够通过改变实验过程, 提高实验效果。论文作者对该实验过程进行了尝试性改变, 希望通过改变使得学生专业知识和创新能力能得到更多地发展和提高。
二、实验过程的改进
实验改进主要包括:实验预指导的改变, 实验实施过程的改变和实验考核的改变。
实验预指导的改变主要是改变实验指导书内容。改进的实验指导书包括:实验背景介绍、实验装置和需要完成的实验内容的说明, 取消了原来的实验方法和实验步骤。对实验实施过程的改变是取消了教师实验讲解。教师从实验的准备阶段就让学生独立设计、独立操作, 同时给出很多有关实验的思考题, 利用思考题引导学生积极主动的思考。思考题既有实验中出现的问题, 也有实验现象的分析。实验考核采取答辩方式, 迫使学生对问题的思考变得深入细致。
例如实验指导书给出一道思考题, 如何对现有实验装置经过较小改动, 获得一个比现在正常工况水压图效果明显的水压图?之前学生在进行实验时, 当把系统供回水管道及热用户上阀门全部打开, 系统正常运行时的测压管水头值变化很小, 实验效果不明显, 不利于学生观察, 这是实验台的设计瑕疵。今年教师在实验考核答辩中就针对如何解决该实验现象不明显问题对学生进行了提问。学生给出了很多有益的建议。如:1) 用微压计替代U行测压计来测量管段压差, 测量结果会明显;2) 用绝对粗糙度较大的管段替代粗糙度小的塑料管;3) 换一台循环水泵, 增大水泵扬程及流量, 以此增大沿程阻力;4) 换一种循环热媒。这些答案的给出说明学生的主观能动性被积极调动起来。因为没有现成答案, 在实验过程中学生需要完全依靠自己的思考获得答案。同时因为不同小组在实际操作过程中的步骤不尽相同, 学生遇到的问题不同, 用于解决问题的方法也不同。学生需要凭借自己的努力去分析、寻找问题的症结, 找出解决办法。当然个别组也会向教师求助, 或给出了错误答案。如有学生建议将热用户同一位置的阀门不同程度的关小, 达到热用户供、回水测压管压力值变化明显的目的。显然通过调节阀门增大了局部阻力损失得到的供、回水压力曲线, 与实际运行改变沿程损失得到的水压图不符。这说明学生对相关知识掌握的不好, 但通过教师与学生的讨论, 使学生查漏补缺了之前没有掌握好的知识, 实验起到了对课程教学内容补充与延伸的作用。无论采取什么方式, 这样的实验过程都有助于学生的主动学习、求知、探索。
尽管“热水供热系统水力工况实验”并不复杂, 论文作者也只是对实验实施过程进行了一些改变, 但是通过这种改变可以收到较好效果。过去做实验学生花费时间较短, 学生被动地完成实验, 对相关知识的掌握并不尽如人意。现在有的同学在答辩完之后, 因为老师提的某些问题没有弄清楚, 还会主动要求重做实验。现在学生尽管实验时间增加, 但学生对该实验涉及到的知识有了更深刻的理解, 整个实验过程学生都很积极主动, 学生自己也认为收获很大。
三、对实验教学的一点感悟
在同样的实验装置上, 采用不同的实验方法去完成相同实验, 实验效果差别很大。对比两者总结如下:
1.实验指导思想由传递知识为主变为提高能力为主。之前的实验实施过程只是教会学生使用实验装置及相关测试设备, 学生对实验装置构造及工作原理有所了解, 掌握了相关实验方法, 巩固了实验过程所运用的相关专业知识, 提高了学生动手能力;所有这些主要是完成了知识传递, 而对学生能力的提高帮助有限;改进后的实验实施过程不仅让学生学习到一些实验方法, 而且通过该环节让学生提高了分析问题、解决问题的能力, 以及创新能力。实验过程由原来教师讲授、学生接受知识, 变为现在的学生要在实验前预习并完成实验准备、制定计划;实验过程中要周密分析、仔细观察、勤于思考;实验完成后要善于总结, 查漏补缺。整个实验学生需要运用已学知识甚至自学某些知识完成实验, 并通过主动探究知识提升了创新能力, 因此改进后实验效果显著提高。
2. 实验教学模式由以教师为主变为以学生为主。不同的教学思想、教学模式, 产生不同的教学效果。通过在实验实施中以教师为主体转变为以学生为主体的教学模式后, 指导教师的角色发生了变化, 由原来的实验指导者变为实验辅助者。学生成为了实验过程的主导者, 这种变化对学生挑战很大。
3.实验教学方法由按部就班变为自主创新。为了在实验课程中培养学生创新能力, 对实验课程的教学方法进行了改变。之前的实验课程教师主要讲授实验内容, 之后的实验课程请学生自己组织实验内容。教师只针对实验提出问题, 激发学生在实验前、实验中和实验后的思考, 鼓励学生“从做中学”, 通过“做”达到“学”的目的。学生在“做”的过程中发现问题后, 经过思考而领悟到的道理, 更容易在脑海中留下深刻的印象, 同时学生的主观能动性得到了最大限度的发挥。
4.实验教学考核标准发生变化, 对老师及学生的要求发生转变。不同的实验实施过程对教师的教学要求及学生知识、能力要求不同。之前的实验对教师的要求就是熟悉整个实验内容及过程;现在则要求教师不仅专业知识丰富、专业技能娴熟, 对学生提出的各种问题给予满意地回答, 而且还要求教师能根据每一个学生的不同特点加以正确引导, 让每一个学生的综合能力都得到一定程度提高。同时实验考核增加了答辩环节, 教师可针对实验过程涉及到的诸多问题进行提问, 考核不再像过去只是提交实验报告的方法, 也敦促学生能更好的完成实验。
综上所述, 在现有条件下, 只要在实验实施过程中进行一些有效改变, 对学生能力的培养作用会变得更大。
参考文献
[1]潘清, 王磊, 张伟, 等.创新实验教学探索[J].实验技术与管理, 2010, 27 (8) :24-26.