枝状管网水力工况分析与调节
管网水力分析与优化设计
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
《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。
枝状管网水力瞬变工况的试验与数值模拟
ｐ ｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ（ ＭＯ Ｃ ）ｗ ｈ ｅ ｎ ｔ ｈ ｅ ｖ ａ ｌ ｖ ｅ ｉ ｓ ｃ ｌ ｏ ｓ ｅ ｄ ．Ｉ ｎ ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ
枝状管 网水力瞬变工况的试验 与数值模拟
石喜 ，吕宏兴 ， 朱德 兰 ， 孙斌 ，曹彪
（ １ ．西北农林科 技大学水利与建筑工程学 院，陕西 杨凌 ７ １ ２ １ ０ ０； ２ ．西 北农林科技大 学中国旱 区节 水农业 研究
院， 陕西 杨凌 ７ １ ２ １ ０ ０ ）
石 喜
摘 要 ：采 用试 验并 结合特征 线 法 （ ＭＯ Ｃ） 对 带有 一 个分 支管 管 网 阀 门关 闭 时产 生 的 水锤 压 力及 波动规律 进行 了研 究 ， 试验 采 用压 力 传 感 器监 测 水锤 压 力 波 动、 角位 移 传 感 器测 定 阀 门的 关 闭 时 间及 关 闭规 律 ， 结果表 明 ： ＭＯ Ｃ方 法能较好 地预 测管 网阀 门关 闭产生 的最 大水锤 压 力值 ， 管网 监 测 点计 算 与试验值 相对 误差 小 于 １ ３ ％， 但 Ｍ Ｏ Ｃ方法计 算所得 压 力波 的衰 减 比较 缓 慢 ， 而试验 得到 的压 力波衰减 很快 ， 是 由于在计 算 中使 用 的恒定 流摩 阻所致 ； 在 此基础 上对 ５种 阀 门关闭方 案产 生的 瞬变流动 进行 了数值 计算 ， 表 明管路 末 端 ２个 阀 门 同时关 闭 时管 网 中产 生的 水锤 压 力 最大， 在 实际工程 中应避 免 阀 门同时关 闭的操作 ； 管 网最大水 锤 压 力随 关 阀 时间 的延 长 而减 小 ，
园林给水工程树枝状管网水力计算
《园林工程》
表2：干管水力计算表
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《园林工程》
最后复核最不利点的水压是否得以满足，若 满足，则全园其余各点均可满足。
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课后作业
某段管网布置如下图：
已知各节点地面高程如下表所示，0点的地面高程为 42.08m，管网中最不利点为4点（用水处为三楼），其自 由水头是16m，试计算最高日最高时引入点的水压大小， 并绘图表示。
按 控 制 点 4 为 例 ， 3-4 段 内 管 径 为 100mm ， 流 量 为 5.8L/s ， 故 可 查 表 得 水 头 损 失 1000i=13.2 （v=0.75m/s)，而3-4段长度为720m，故可计算其段内 水头损失为9.5m。
树枝管网各管段的水力坡度和水头损失汇总表
同时4点满足自由水头H=16m，则节点4的水压高程 为44.69+16=60.69m，而3点水压高程=4点水压高程+34间水头损失=60.69+9.5=70.19，3点已知地面高程为 43.88，可计算出3点自由水头为70.19-43.88=26.31m。
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《园林工程》
4、管网计算步骤
① 有关图纸、资料的搜集与研讨 从公园设计图纸、说明书等，了解原有或拟建
的建筑物、设施等的用途及用水要求、各用水点的高 程等。
再根据公园所在地附近城市给水管网的布置情 况，掌握其位置、管径、水压及引用的可能性。
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《园林工程》
②布置管网
在公园设计平面图上，定出给水干管的位置、 走向、并对节点进行编号，量出节点间的长度。 （遵循前述管网的布置要点）。
【例1】某公园大众餐厅（二层楼房，见图示），其设 计接待能力为1500人次/日，引水点A处的自由水头为 37.40mH2O，用水点①位置见图，标高为50.50m
枝状管网水力计算
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。
探索供热管网水力平衡调试技术
门的协调成本 ， 施工进度 易被拖延 ， 可能会 造成 供热管 网系统 的建设跟不上经济市发展 的需要 。 （ 二） 调节 手段 缺乏 。我 国现在运行 的室外供热 管 网多 为 支状 管网 ， 末端调节手段缺 乏 ， 水力失 调情况 严重 。对 供热管
网调节手段在资金 、 设 备和人力上 的投入都 严重 不足 ， 能源 浪 费现象严重。保证供热管 网的水力平衡 的问题 亟待 解决 。 （ 三） 供热 管网系统检测不足 。现有 的供热管 网系统针对 设 备的管理是粗放 型 ， 对整个 系统 主要 运 行参 数缺 乏 系统 的 监控 ， 对供热用户 室温 的远 程检 测更是无 法做 到。因此 ， 供热 管网单位无法准确掌握供热水平 和质 量 ， 只凭借 经验工作 ， 无 法适时有效的调节 供热 流量 和温度 ， 造成 供热 的初 末期 热量
自二十世纪五十 年代 以来 ， 我 国的供 热管 网在 技术 和规 模 上都 有较大发展 。城 市 集 中供热 规模 变 大 ， 热 网覆盖 面积 变广， 热 网结构逐 步从 小规模 枝状 热 网走 向大 规模 多热 源联 合 运行 的环状网。但是 ， 和发 达 国家 相 比， 我 国的供热 事业仍 处 于 比较 落 后 的 发 展 阶 段 ， 调 解供 热落 后 和高 能耗 是差 距最 大的两个方面 。总体说 来 ， 我 国的供 热水 力和 热力 失调 现象 时常发生 ， 供热 品质 较低 。因此 ， 改 善供 热 管 网的调 试 系统 ， 提高供热效率成为重要 的课题 。 我国的供热管 网建设 中存在 的主要 问题有 ： （ 一） 管沟敷设 方式 落后 。管沟敷设 方式 占地 多 ， 规划 难 ， 施 工周期长 ， 对交通影 响大 ， 建 设 的成 本高 。如 果管沟 敷设在 城 市中心 ， 经 常会 与城 市的整体规划 建设发 生 冲突 ， 增 加 了部
双热源集中供热枝状管网最优水力交汇点分析
随着我 国集 中供热 事业 的不 断发展 ， 供 热规模越
来越 大 ， 热源 数量也 逐渐 增多 ， 相 应 的不 同热源 之 间 的水 力交汇点 也逐渐增 多 ， 水力交汇 点 的变 化直接影 响热源 的负荷 与水 泵的流量 、 扬 程及功率 １ 。系统 在运 行 时会存 在一 个水 力交 汇点 使得 系 统 中的水 泵耗 电
ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｍｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｌ ｆ ｏ ｗ． Ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ｅ ｄ ｗ ｉ ｍ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ ｈ ｅ ａ ｉ ｔ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ｐ ｌ ａ ｎ ｎ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｃ ａ ｌ ｃ ｌａ ｕ ｔ ｅ ｂ ｙ ｕ ｓ ｎｇ ｉ ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｂ ｙ ｐ ｏ ｔ
Ｊ ｕ ｎ ． ２ ０ １ ７ ． ８ ４ — ８ ６
双热 源集 中供 热枝状管 网最优水力 交汇点分析
王海蓉
山东同圆设计集 团有限公司
摘
要： 通过分析水泵 的能耗计算公式 ， 水泵 的扬程与管道 流量 的平方成正 比 ， 水泵 的效率 可以拟合成 与流量之
间 的数学关 系 ， 最 后得出水泵 的能耗只与水泵 的流量有 关 ， 因此水力 交汇点在 流量不发 生变化 的管段 内移动 时 ，
第３ ６巷 第 ６期 ２ ０ １ ７年 ６月 文章编号 ： １ ０ ０ ３ ． ０ ３ ４ ４ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ６ ． ０ ８ ４ ． ４
建 筑 热 能 通 风ຫໍສະໝຸດ 空 调 Ｂｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｅｎ ｅ ｒ ｇ ｙ＆ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ
Ｖｏ ｌ － ３ ６ Ｎｏ ． ６
管 网运行费用 最低为优化 目标 ， 进一 步确定 系统 中最 优水力交 汇点位 置。
管网水力特性的研究与优化设计
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。