CN105160063A - 一种异程管网水力校核方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种异程管网水力校核方法，包括：确定异程管网各供、回水干管和支管的阻力特性系数，确定异程管网各支管的流比系数，运用异程管网水力递推算法，计算异程管网各供、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。本发明使得异程管网水力校核更为简单，方便，也更为准确，满足了异程管网水力校核的要求。

Description

一种异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，具体涉及一种异程管网水力校核方法。

背景技术

随着社会经济的发展和生活水平的提高，居住对舒适性的要求也快速提升，推动暖通空调领域的迅猛发展，供冷、供热等系统也在建筑中得到大面积应用。而水力计算作为暖通空调系统应用的基础，也受到国内外专家的重视，并开展广泛的研究，取得诸多成果。

目前，流体管网的水力计算包括设计计算和校核计算。对于设计计算而言，形成了假定流速法、压损平均法和静压复得法等方法，其中经济比摩阻法已被纳入标准规范，被推广应用于暖通空调系统的设计计算。对于校核计算而言，利用流体管网的平差计算，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，被广泛应用于集中供热、供水、供燃气等环状管网的校核计算。

虽然上述方法推动了流体管网的水力计算的发展，但是仍存在一系列问题亟待解决。

(1)建筑领域的水力计算缺少校核计算过程。现阶段，我国建筑领域的水力计算仅以设计计算为主，计算结果直接作为项目施工的依据，致使水力失调问题严重，浪费大量人力物力在暖通空调系统的运行调试中。

(2)传统校核计算方法复杂、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。

(3)暖通管网大多是一供一回的非环状的简单管网，仅包括异程和异程管网两种形式，而平差方法适用于多源的复杂环状管网，若用于异程和异程管网计算，略显大材小用。

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异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：

一种异程管网水力校核方法，包括以下步骤：

(1)确定异程管网各供、回水干管和支管的阻力特性系数；

(2)确定异程管网各支管的流比系数；

(3)运用异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：

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

式中，S_g,i为第i个供水干管的阻力特性系数，S_h,i为第i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，S_i+1是第i+1段支管的阻力特性系数,下标i为各供、回水干管和支管的编号；K_i+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，所述确定异程管网各供、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。

所述确定异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：

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

式中，q₁为第1支管的流量，q_i为第i个支管的流量。

本发明通过步骤(1)确定异程管网各供、回水干管和支管的阻力特性系数，步骤(2)确定异程管网支管流比系数，步骤(3)运用异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，使得异程管网水力校核更为简单，方便，也更为准确，满足了异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异程管网的示意图；

图2所示为异程管网水力计算的流程示意图。

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，一种异程管网水力校核方法，包括以下步骤：

(1)确定异程管网各供、回水干管和支管的阻力特性系数；

(2)确定异程管网各支管的流比系数；

(3)运用异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： $K_{i+1}=\sqrt{\frac{S_i{K}_i^2+(S_{g,i}+S_{h,i}){\left(\underset{j=1}{\overset{i}{\Σ}}{K}_j\right)}^2}{S_{i+1}}},$

式中，S_g,i为第i个供水干管的阻力特性系数，S_h,i为第i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，S_i+1是第i+1段支管的阻力特性系数,下标i为各供、回水干管和支管的编号；K_i+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(或称为分配流量)，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，所述确定异程管网各供、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，所述的确定异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：

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

式中，q₁为第1支管的流量，q_i为第i个支管的流量，参见图1所示，所述第1支管即指图1中最右侧的支管，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)确定异程管网各供、回水干管和支管的阻力特性系数，步骤(2)确定各支管流比系数，步骤(3)运用异程管网水力校核方法计算各供、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。该方法使得异程管网水力校核更为简单，方便，也更为准确，满足了异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)

1.一种异程管网水力校核方法，其特征在于，包括步骤：

(1)确定异程管网各供、回水干管和支管的阻力特性系数；

(2)确定异程管网各支管的流比系数；

(3)运用异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：

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

式中，S_g,i为第i个供水干管的阻力特性系数，S_h,i为第i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，S_i+1是第i+1段支管的阻力特性系数,下标i为各供、回水干管和支管的编号；K_i+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。

2.如权利要求1所述异程管网水力校核方法，其特征在于，所述确定异程管网各各供、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所述异程管网水力校核方法，其特征在于，所述确定异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：

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

式中，q₁为第1支管的流量，q_i为第i个支管的流量。