供热管网综合性能试验说明(主教433、435)

1、供热管网综合性能试验系统实验项目说明书1Arii-7-M4hCFlIT-.l-3-7-3HCF-C=h-hB邸h供热管网综合性能实验台流程图1、一次热网水力工况动态性能试验通过本实验系统可实现一次热网在运行状态下，管网元部件发生调节变化时整个管网的水力工况动态性能的实验。一级网结构示意图如图1所示设计工况水泵工作点Pg由HpzHp设计工况管网I阻力特性曲线S实际工况管网阻力特性曲线9一次网阀门QF5或者QF7开度减小节流，此时网路的总阻力数将增加,总流量将减少，网路工作曲线如图2所示循环泵组特性曲线实际工况水泵工作点F/阀门节流后网路工作曲线阻力数变大，阻力特性曲线左移，循环泵扬程增加到Hp。

2、不过由于循环泵特性曲线较为平缓，因此该扬程变化值不大。网路的总流量此时，由于流量减少，供、回水干管的水压线都将变平缓，从热源到用户之间的供、回水压线将变得平缓一些，具体的网路水压图示意图如图3所示。H(m)阀门节流后水压图Hp7HpIpul图3阀门节流后水压图I设计工况水压图11对于用户而言，相当于本身阻力数未变而总的资用压头减少了，I此时根据阀门节流前后，热用户进、出口的pl、巴此时，因此用户的流量将减少。压力表的实际读数即可绘制出实际的热网运行水压图。一级网循环泵运行台数变化后管网水力工况动态变化；一次网循环泵由设计工况条件下两台并联变为单台运行时，网路工作曲线如图4所示H(m)i两台泵并

3、联运行时泵组特性曲线图4设计工况管网阻力特性曲线I环泵改变台数后网路工作曲线实际工况水泵工作点Fg|单台泵并联运行时泵组特性曲线设计工况水泵工作点Fg根据上图可知；单台泵运行时，循环泵的扬程降低，网路的总流量时，由于流量减少，供GsG供回水干管的水压线都将变平缓，从热源到用户之间的供、回水压线都将变得平缓一些，具体的网路水压图示意图如图5所示。H(m)此时，对于用户相当于本身阻力数未变而总的资用压头减少了，因此用户的流量将减少。此时根据热用尸进、出U1即可绘制出实际的热网运行水压图。口的P1、P2等压力表的实际读数2、二次热网水力工况动态性能试验通过本实验系统可实现二次热网在运行状态下，管网元

4、部件发生调节变化时整个管网的水力工况动态性能的实验。二级网结构示意图如图6所示图6二级网结构示意图该试验具体包括以下几个试验内容：a)二次网初调节前后管网水力工况动态变化；热网未进行初调节时，各热用户的进口阀门TF9、TF12、TF13、F15均处于开度较大的状态，此时由于未调节，热网近端热用户的作用压差很大，其剩余作用压差在用户分支管路上很难全部消除。前端用户的的实际阻力数远小于设计规定值，网路总阻力数比设计阻力数小，此时管网工作特性如下图所示，由于网路总阻力数变小，阻力特性曲线右移，循环泵扬程减少为Hp。不过由于循环泵特性曲线较为平缓，因此该扬程变化值不大。网路的总流量GsG。HpHp7循

5、环泵组特性曲线I实际工况管网|阻力特性曲线匸设计工况管网阻力特性曲线3设计工况水泵工作点Fg实际工况水泵工作点Pg窑7网路初调节前后工作特性曲线前部的水压曲线将变得很陡；而位于网路后部的用户起作用压头与流量均将小于设计值。由此可见，热网在投入运行前，必须进行初调节，通过调整阀门开度，使各热用户的流量与设计值相符。具体的水压图示意图如图8所示。H(m)HpI_J-u4u1u2u3数即可绘制出实际的热网运行水压图。丨图8网路初调节前后水压图示意图III此时才一示读G(t/h)b)二次网热用户进出口阀门调节时的管网水力工况动态变化；关闭用户2的入口阀门TF12,此时网路的总阻力数将增加，总流量将减少

6、，网路工作曲线如图9所示循环泵组特性曲线实际工况水泵工作点戶了设计工况水泵工作点Pg图9关闭用户2后网路工作曲线HpzHp设计工况管网I阻力特性曲线邑实际工况管网阻力特性曲线V由于网路总阻力数变大，阻力特性曲线左移，循环泵扬程增加到Hp。不过由于循环泵特性曲线较为平缓，因此该扬程变化值不大。网路的总流量GsG。此时，从热源到用户2之间的供、回水压线将变得平缓一些，用户2处的供回水压差将增加，即用户3与用户4的资用压差增加，因此用户3与用户4的流量将等比例增加，即两个用户的水力失调度x相同，所谓水力失调度是指热用户实际流量与要求流量之间的不一致性。此时通过读取用户3与用户4的流量计读数即可计算出

7、各自的水力失调度，计算后应满足x=x。34具体的网路初调节前后水压图示意图如图10所示。此时根据用户2关闭前后，各热用户进、出口的P9、P11等压力表的实际读数即可绘制出实际的热网运行水压图。二次网干管阀门调节时的管网水力工况动态变化；二次网供水干管阀门TF3开度减小节流，此时网路的总阻力数将增加，总流量将减少，网路工作曲线如图11所示循环泵组特性曲线设计工况水泵工作点Pg由HpzHp设计工况管网I阻力特性曲线S实际工况管网阻力特性曲线V实际工况水泵工作点F/11阀门tf3节流后网路工作曲线总阻力数变大，阻力特性曲线左移，循环泵扬程增加到Hp。,GsG,G(t/h)、不过由于循环泵特性曲线较为

8、平缓，因此该扬程变化值不大。网路的总流量由于流量减少，供、回水干管的水压线都将变平缓，从热源到用户2之间的供、回水压线将变得平缓一些，并且在节流阀门TF3处出现一个急剧的下降，具体的水压图示意图如图12所示。此时，对于阀门TF3后用户2、3、4，相当于本身阻力数未变而总的资用压头减少了，因此用户2、用户3与用户4的流量将等比例减少，而用户1的流量将增加。用户2、用户3与用户4的水力失调度x相同，通过读取用户2、用户3与用户4的流量计读数即可计算出各自的水力失调度，计算后应满足x=x=x。234此时根据阀门TF3节流前后，各热用户进、出口的P9、P11等压力表的实际读数即可绘制出实际的热网运行水

9、压图。换热器二次侧出口阀门调节时的管网水力工况动态变化。换热器二次侧出口阀门QF11开度减小节流，此时网路的总阻力数将增加，总流量将减少，网路工作曲线如图13所示循环泵组特性曲线GsGG(t/h)图13换热器二次侧出口阀门QF11节流后后网路工作曲线由于网路总阻力数变大，阻力特性曲线左移，循环泵扬程增加到Hp。不过由于循环泵特性曲线较为平缓，因此该扬程变化值不大。网路的总流量GsG。此时，由于流量减少，供、回水干管的水压线都将变平缓，从热源到用户4之间的供、回水压线都将变得平缓一些，具体的网路水压图示意图如图14所示。I4TOC o 1-5 h z侧丨丨丨III出口阀门QF11节流后水压图丨丨

10、,1-此时，对于全网用户1、2、3、4,相当于本身阻力数未变而总的资用压头减少了，因此用户1、2、用户3与用户4的流量都将等比例减少，全网等比例一致失调。4个用户的水力失调度x相同，通过读取各用户的流量计读数即可计算出各自的水力失调度，计算后应满足x=x=x=x。1234此时根据阀门QF11节流前后，各热用户进、出口的P9、P11等压力表的实际读数即可绘制出实际的热网运行水压图。循环泵改变运行台数时的管网水力工况动态变化。二次网循环泵由设计工况条件下两台并联变为单台运行时，网路工作曲改变台数后网路工作曲线根据上图可知，单台泵运行时，循环泵的扬程降低，网路的总流量GsG。此时，由于流量减少，供、

11、回水干管的水压线都将变平缓，从热源到用户4之间的供、回水压线都将变得平缓一些，具体的网路水压图示意图如图16所示。比例一致失调。4个用户的水力失调度x相同，通过读取各用户的流量计读数即可计算出各自的水力失调度，计算后应满足x=x=x=x。1234此时根据各热用户进、出口的P9、P11等压力表的实际读数即可绘制出实际的热网运行水压图。3、管网阻力系数测定试验1)管道阻力特性系数在热网实际运行过程中，由于管段的流通能力会因各种内、外因素而变化，所以在管段阻力损失的计算公式中引入一个表征管段阻力特性的系数S值，称之为管段阻力特性系数，S是用来表征管段阻力特性的一个重要依据。对于热网供、回水管道，在已

12、知水温的情况下，其设计阻力特性系数只与管段的管径、长度、管壁的当量绝对粗糙度、以及局部阻力当量长度的大小有关，具体值可根据下式直接求出：lzh1)K0.25S=6.88x10-3-p-d525h(4)式中S供、回水管网管段的设计阻力特性系数，Pa/(t/h)2；dpK管壁的当量绝对粗糙度，m；d管道的内径，m；l管段的折算长度，m；zhp水的密度，kg/m3。但是在管网实际运行过程中，管道的阻力特性系数变化受铺设年代、管径、管材、水质、管段内壁腐蚀等多种因素的影响，因此通过公式计算得到的管道设计阻力特性系数值与管道实际阻力特性系数差别较大。通过本实验系统可对管网各管道的阻力特性系数进行实验，得

13、到其运行时的实际的阻力特性系数。此时管道的实际阻力特性为：2)APS=iiG2i式中S供、回水管网i管段的实际阻力特性系数，Pa/(t/h)2；iAPi管道两端压力表差值，Pa；G2i管段的流量，t/h。2)热用户阻力特性系数热用户阻力特性系数则按照下式计算：3)APS=dl,iG2dsn,i式中Si热用户阻力特性系数，Pa/(t/h)2；dl,iAPi热用户进出口压差，即为各热用户进出口表压之差，Pal,iGi热用户流量，即为各热用户流量计读数，t/h。dsn,i2)管网总阻力特性系数H循环泵组扬程，Pa；pG热源运行总流量，t/h。对于本实验系统在计算一级网的阻力特性系数时，循环泵组扬程h

14、按下式计算H=P1-P2（5）p式中P1一级网循环泵组出口压力，Pa（尚缺少该压力表）P2一级网定压压力，Pa；热源运行总流量G为涡轮流量计W1的读数。在计算二级网的阻力特性系数时，循环泵组扬程H按下式计算pH=P1-P2（6）p式中P1二级网循环泵组出口压力，Pa（尚缺少该压力表）P2二级网定压压力，Pa；热源运行总流量G为涡轮流量计W2的读数。s4、管网定压方式比较利用本实验系统可对开式膨胀水箱定压与补给水泵连续定压两种方式进行比较。采用开式膨胀水箱定压由于其使用简单方便，是过去采暖系统十分常用的一种定压方式。对于本实验系统，关闭阀门QF50、QF53后，则一级网系统采用开式膨胀水箱定压。

15、溢流QF5H1系统的定压压力QF51X1/2QF531/2&循坏水泵T1CQ!T24-o7towi电热水锅炉現QF14X1-BEQF2-*3-F3NF1DNF2接给水P=H1b炉膨丿长水箱水位高度，采用膨胀水箱定压，往往受足系统压力要求时，可利用补给水泵提供的压头来满足系统的压力要求，此时由mHO；2(7)到水箱放置高度的影响，当水箱放置高度不能满排水11)于水泵既承担系统定压任务，又为系统补水，因此将此种定压方式称为补给水泵定压。补给水泵定压方式一般可分为补给水泵连续定压、补给水泵间歇定压及补给水泵定压点设在旁通管处的定压方式。对于本实验系统，采用补给水泵连续定压方式。关闭阀门QF49、QF

16、52后，则一级网系统切换到补给水泵定压方式。此时定压点设在网路循环水泵的吸入端，利用压力调节阀保持定压点恒定的压力。补给水泵的扬程：H=H+H+H-pgh(8)bxsys式中:H系统定压压力值，Pa；bH补水泵吸入管路的阻力损失，Pa；xsH补给水泵压水管路中的阻力损失，Pa；ysh补给水箱最低水位高出系统补水点的高度，m；p水的密度，kg/m3；g重力加速度，m/s2。与开式膨胀水箱定压方式相比，采用补给水泵连续定压方式，不受水箱高度限制，设备简单、容易实现，因此也是目前国内集中供热系统最普遍的一种定压方式。5、管网热效率管网热效率为管网提供给各热用户的热量之和与热源供给管网的热量之比式中Q

17、z,iQy耳仝Q/Qgwz,iy第i热用户的热量，W；热源供热量，W；热用户数量，一级网为1、二级网为4，W9)对于本实验系统在计算一级网的管网热效率时，关断阀门QF6、QF47,开通阀门QF7与QF9，关断QF8与QF15则联通板式换热器，此时1个用户的热量为Q=Gc(TT)(10)1b11b2b式中G一级网运行流量，流量计W1的读数，t/h；1c水的比热，J/kgC；T板式换热器一次侧出口温度，温度传感器T3的读数，C；1bT板式换热器一次侧进口温度，温度传感器T4的读数，C。2b热源供热量q为CQ1的读数。y开通阀门QF8与QF15，关断阀门QF7与QF9则联通管式换热器，此时1个用户的

18、热量为Q1g=Gc(TT)11g2g15)式中G级网运行流量，流量计W1的读数，t/h;1c水的比热，J/kgQC；T管式换热器一次侧出口温度，温度传感器T5的读数，c；1gT管式换热器一次侧进口温度，温度传感器T6的读数，C。热源供热量q为CQ1的读数。对于本实验系统在计算二级网的管网热效率时，开通阀门QF7与QF9(联通板式换热器)或者QF8与QF15(管壳式换热器)，关断阀门QF6、QF47，则此时二级网4个用户的热量分别为热量表JQ1、JQ2、JQ3、Q4的读数。热源供热量Q按下式计算：yQ=Gc(TT)(11)y221式中G二级网运行流量，流量计W2的读数，t/h；2c水的比热，J/

19、kgQC；T换热器二次侧出口温度，温度传感器T4的读数，C；2T换热器二次侧进口温度，温度传感器T3的读数，C。16、板式换热器效率测定考虑到换热器散入周围环境的热损失，实际上由一级网供给换热器的热量并没有完全转换为换热器二次侧的供热量。此时，换热器二次侧的实际供热量与一级网供给换热器的热量之比即为换热器效率耳。n=Q/Q(12)21对于本实验系统，关闭阀门QF6、QF8、QF15、QF13、QF14后，则热网系统换热站采用板式换热器作为二级网的热源。13)14)根据被加热水需要加热的温度，板式换热器二次侧的实际供热量Q可由下式计算Q=Gc(TT)2221式中G二级网运行流量，流量计W2的读数

20、，t/h；2c水的比热，J/kgQc；T换热器二次侧出口温度，温度传感器T7的读数，C；2T换热器二次侧进口温度，温度传感器T8的读数，C。1一级网供给换热器的热量Q满足下式1Q=Gc(TT)1112式中G级网运行流量，流量计W1的读数，t/h；1c水的比热，J/kgQC；T换热器一次侧出口温度，温度传感器T4的读数，C；2T换热器一次侧进口温度，温度传感器T3的读数，C。综上，1板式换热器的效率可按下式计算G(TT)n=22iG(TT)11216)17)18)7、管式换热器效率测定对于本实验系统，关闭阀门QF6、QF7、QF9、QF11、QF12后，则热网系统换热站采用管式换热器作为二级网的

21、热源。根据被加热水需要加热的温度，管式换热器二次侧的实际供热量Q可由下2式计算Q=Gc(TT)2212式中G二级网运行流量，流量计W2的读数，t/h;2c水的比热，J/kgQc；T换热器二次侧出口温度，温度传感器T9的读数，c；1T换热器二次侧进口温度，温度传感器T10的读数，c。2一级网供给换热器的热量Q满足下式1Q=Gc(TT)1112式中G级网运行流量，流量计W1的读数，t/h；1c水的比热，J/kgQc；T换热器一次侧进口温度，温度传感器T3的读数，c。1T换热器一次侧出口温度，温度传感器T4的读数，c；2综上，管式换热器的效率可按下式计算G(TT)耳=221G(TT)1128、换热器

22、传热系数测定换热器的“传热面积”和“传热系数是表征换热器性能的两个重要参数。由于换热器间壁两侧的表面积可能不同，因此换热器的传热面积实际上是指约定的某一侧的表面积，习惯上一般把换热系数较小的一侧的流体所接触的壁面表面积称为该换热器的传热面积，相对于该传热面积，单位时间、单位面积、在单位温差下所传递的热流量，称为该换热器的传热系数。热媒将热量传给被加热水时，换热器的传热系数为K=Q/Ft(19)2p式中Q换热器二次侧的实际供热量，W；F换热器二次侧的换热面积，m2；At加热与被加热流体之间的对数平均温差，C；p其中对数平均温差为At=AldAfx(20)pAtlndAtd式中At、At换热器进、出口端热媒最大、最小温差，。C;dx对于水-水换热器At=TT（21）d22At=TT（22）此对于本实验系统，在某一工况条件下，换热器的有效加热长度及换热面积F可通过产品参数获得，换热器二次侧的实际供热量Q与对数平均温差At均可通过计算获得，因此其某一工况条件下的传热系数可测得。若要通过实验确定换热器产品