CN105160062A - 一种同程管网水力校核方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种同程管网水力校核方法，包括：确定同程管网各供、回水干管和支管的阻力特性系数，确定同程管网各支管的流比系数，运用同程管网水力递推算法，计算同程管网各供、回水干管和支管的流量，并结合迭代理论计算管网流量的精确数值。本发明使得同程管网水力校核更为简单，方便，也更为准确，满足了同程管网水力校核的要求。

Description

一种同程管网水力校核方法

技术领域

本发明属于流体管网的水力计算技术领域，具体涉及一种同程管网水力校核方法。

背景技术

作为流体输配管网设计的基本手段，水力计算贯穿于暖通空调领域的全过程，受到设计、施工、检测和鉴定等机构的重视，并开展大量研究工作，探索和优化水力计算方法。

现阶段，国内外水力计算应用的最主要方法包括假定流速法、压损平均法、静压复得法、经济流速法和经济比摩阻法，其中经济比摩阻法作为暖通空调水系统普遍应用的水力计算方法，已被纳入标准规范之中。虽然上述方法可在一定程度上估算管网的水力状况，但是由于它们均存在“并联环路间阻力偏差小于15％”的要求，致使设计工况与实际工况不一致，造成水力失调问题的出现。特别是对同程管网而言，极易出现流体逆流或静止的情况，严重影响供冷供热质量。可见，在流体管网的设计计算基础上，对其进行管网流量的校核是十分必要的。

对于流体管网的校核计算，现阶段大多是运用平差计算原理进行的，并形成了哈代-克罗斯法、牛顿-莱福逊法、线性理论法、有限元法和图论法等方法，被广泛应用于市政供热、市政供水、供燃气等管网的校核计算。虽然上述方法可以解决流体管网的校核计算问题，但仍存在诸多问题限制了它们在暖通空调领域的广泛应用。

(1)校核计算方法复杂、过程繁琐。平差计算方法往往需要求解复杂的线性或非线性矩阵，计算过程中极易出现震荡和发散等问题，计算方法繁琐，不利于工程应用。

(2)暖通空调管网大多是一供一回的非环状的管网，形式简单、结构清晰，而平差计算方法大多是应用于复杂管网、环状管网的计算方法，致使上述方法在暖通空调领域应用受阻。

发明内容

本发明的目的在于解决上述的技术问题而提供一种同程管网水力校核方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种同程管网水力校核方法，包括以下步骤：

(1)确定同程管网各供、回水干管和支管的阻力特性系数；

(2)确定同程管网各支管的流比系数；

(3)运用同程管网水力递推算法，计算各供、回水干管和支管的流量；

递推算法如下：

式中，S_g,i+1为第i+1个供水干管的阻力特性系数，S_h,i+1为第i+1个回水干管的阻力特性系数，S_i为第i段支管的阻力特性系数，ZG为管网的总流量与第1支管的流量的比值，下标i为各供、回水干管和支管的编号；Ki+1是第i+1段支管的流比系数；K_i为第i个支管的流比系数；为第1至i支管的流比系数之和。

(4)利用迭代求解法，重复上述步骤(1)、(2)、(3)计算各供、回水干管和支管的流量，直至满足收敛条件为止。

其中，所述确定同程管网各供、回水干管和支管的阻力特性系数的步骤为：

根据各供、回水干管和支管的管径d、流量q和供回水温度T，计算各供、回水干管和支管的雷诺数Re，判断各供、回水干管和支管的水流态；

根据各供、回水干管和支管的管径d、流量q、管长l以及局阻构件类型及数量，结合各供、回水干管和支管的水流态选择对应的经验公式，计算各供、回水干管和支管的沿程阻力和局部阻力损失

计算各供、回水干管和支管的阻力特性系数S。

所述确定同程管网各支管的流比系数的步骤为：

根据各支管的流量q，计算各支管的流比系数，公式如下：

式中，q₁为第1支管的流量，q_i为第i个支管的流量。

本发明通过步骤(1)确定同程管网各供、回水干管和支管的阻力特性系数，步骤(2)确定支管的流比系数，步骤(3)运用同程管网水力递推算法计算各供、回水干管和支管的流量，并利用迭代求解法重复上述步骤(1)、(2)、(3)计算各供、回水干管和支管的流量，直至满足收敛条件为止，使得同程管网水力校核更为简单，方便，也更为准确，满足了同程管网水力校核的要求。

附图说明

图1所示为本发明实施例提供的同程管网的示意图；

图2所示为同程管网水力计算处理流程示意图。

具体实施方式

下面，结合实例对本发明的实质性特点和优势作进一步的说明，但本发明并不局限于所列的实施例。

请参阅图1～2所示，一种同程管网水力校核方法，包括以下步骤：

(1)确定同程管网各供、回水干管和支管的阻力特性系数；

(2)确定同程管网各支管的流比系数；

(3运用同程管网水力递推算法，计算各供、回水干管和支管的流量；

式中，S_g,i+1为第i+1个供水干管的阻力特性系数，S_h,i+1为第i+1个回水干管的阻力特性系数，S_i为第i段支管的阻力特性系数，ZG为管网的总流量与第1支管的流量的比值，下标i为各供、回水干管和支管的编号；Ki+1是第i+1段支管的流比系数；K_i为第i个支管的流比系数；为第1至i支管的流比系数之和；

(4)利用迭代求解法，重复上述步骤(1)、(2)、(3)计算各供、回水干管和支管的流量，直至满足收敛条件为止。

所述步骤(4)中，通过重复上述步骤(1)、(2)、(3)计算各供、回水干管和支管的流量，并当各管段，即各管段，即各供、回水干管和支管迭代相邻两次流量差值的绝对均值在允许误差限范围内，认为是满足收敛条件，便停止迭代，从而完成计算。

本发明实施例中，所述确定同程管网各供、回水干管和支管的阻力特性系数的步骤为：

根据各供、回水干管和支管的管径d、流量q和供回水温度T，计算各供、回水干管和支管的雷诺数Re，判断各供、回水干管和支管的水流态；

根据各供、回水干管和支管的管径d、流量q、管长l以及局阻构件类型及数量，结合各供、回水干管和支管的水流态选择对应的经验公式，计算各供、回水干管和支管的沿程阻力和局部阻力损失

计算各供、回水干管和支管的阻力特性系数S。

本发明实施例中，所述的确定同种管网各支管的流比系数的步骤为：

本发明实施例中，根据各支管的流量q，计算各支管的流比系数，公式如下：

式中，q₁为第1支管的流量，q_i为第i个支管的流量；参见图1所示，所述第1支管即指图1中最左侧的支管(连接第1供水干管Sg1以及第1段回水干管Sh1)，第1支管的阻力特性系数为S1，流比系数为K1，其它支管的流比系数K通过上述公式进行计算。

参见图1-2所示，具体在运用本发明方法实际处理时，可通过先行输入管网类型(即室内或室外管网)、供回水温度以及各供、回水干管和支管的长度、管径、流量和局阻构件类型及数量，计算各供、回水干管和支管雷诺数来确定各供、回水干管和支管的水流态，然后根据各供、回水干管和支管的水流态，选择经验公式，计算各供、回水干管和支管的沿程阻力和局部阻力损失，并确定各供、回水干管和支管的阻力特性系数和流比系数，然后利用递推法计算第i段管网的流量，直到所有并联环路计算完毕，且各管段，即各供、回水干管和支管迭代前后相邻两次流量差值的绝对值均在允许误差限范围内，认为是满足收敛条件，便停止迭代，从而完成计算。

本发明通过步骤(1)确定同程管网各供、回水干管和支管的阻力特性系数，步骤(2)确定支管的流比系数，步骤(3)运用同程管网水力核推算法，计算各供、回水干管和支管的流量，并利用迭代求解法重复上述步骤(1)、(2)、(3)计算各管段，即各供、回水干管和支管的流量，直至满足收敛条件为止。该方法使得同程管网水力校核更为简单，方便，也更为准确，满足了同程管网水力校核的要求。

尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (3)

1.一种同程管网水力校核方法，其特征在于，包括步骤：

(1)确定同程管网各供、回水干管和支管的阻力特性系数；

(2)确定同程管网各支管的流比系数；

(3)运用同程管网水力递推算法，计算各供、回水干管和支管的流量；

递推算法如下：

$K_{i+1}=\frac{S_i{K}_i\left|K_i\right|+S_{h,i}{\left(\underset{j=1}{\overset{i}{\Σ}}{K}_j\right)}^2-S_{g,i+1}{(ZG-\underset{j=1}{\overset{i}{\Σ}}{K}_j)}^2}{S_{i+1}\sqrt{\left|S_i{K}_i\right|K_i|+S_{h,i}{\left(\underset{j=1}{\overset{i}{\Σ}}{K}_j\right)}^2-S_{g,i+1}{(ZG-\underset{j=1}{\overset{i}{\Σ}}{K}_j)}^2|}},$

式中，S_g,i+1为第i+1个供水干管的阻力特性系数，S_h,i+1为第i+1个回水干管的阻力特性系数，S_i为第i段支管的阻力特性系数，ZG为管网的总流量与第1支管的流量的比值，下标i为各供、回水干管和支管的编号；K_i为第i个支管的流比系数，K_i+1是第i+1段支管的流比系数；为第1至i支管的流比系数之和；(4)利用迭代求解法，重复上述步骤(1)、(2)、(3)计算各供、回水干管和支管的流量，直至满足收敛条件为止。

2.如权利要求1所述同程管网水力校核方法，其特征在于，所述确定同程管网各供、回水干管和支管的阻力特性系数的步骤为：

根据各供、回水干管和支管的管径d、流量q和供回水温度T，计算各供、回水干管和支管的雷诺数Re，判断各供、回水干管和支管的水流态；

根据各供、回水干管和支管的管径d、流量q、管长l以及局阻构件类型及数量，结合各供、回水干管和支管的水流态选择经验公式，计算各供、回水干管和支管的沿程阻力和局部阻力损失；

计算各供、回水干管和支管的阻力特性系数S。

3.如权利要求2所述同程管网水力校核方法，其特征在于，所述确定同程管网各支管的流比系数的步骤为：

根据同程管网各支管的流量q，计算各支管的流比系数，公式如下：

$K_i=\frac{q_i}{q_1}$

式中，q₁为第1支管的流量，q_i为第i个支管的流量。