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热水供热水锤分析

0 前言

近十余年来，我国的城镇集中供热事业取得了令人瞩目的进展，北京、沈阳等城市已经或正在建成大型的集中供热系统，热水供热是一个安装有泵、阀门等设备的十分复杂的密闭循环系统，一旦出现了水锤就无法隔离事故，水锤事故影响范围广，严重时会产生巨大损失，甚至危及人的安全．热水供热发生水锤是我国城镇集中供热发展过程中出现的实际问题，因此对．热水供热进行水锤分析的研究具有重要的国民经济意义和学术意义。

本文将水锤的理论和温控器方法引入供热专业的研究中，建立了热瞬变分析的数理模型，处理了热中复杂的边界条件，从描述水锤基本规律的偏微分方程组出发，使用特征线法对热水供热进行水捶数值计算，其计算结果可为系统的设计、施工及制定系统运行操作规程提供了科学依据。

1 热水供热水锤的起因

有压管中运动着的液体，由于阀门或水泵突然关闭，使得液体流速和动量发生急剧变化，从而引起液体压强的骤然变化，这种现象称为水锤、在现代化热中，由于加大了热源（热电厂和区域锅炉）单位热容量，由于大管径、长距离的热力管道与设有大量的调节设备、调节阀、闸板阀的大型水泵分站的投入运行，发生水锤的可能性大为提高。在热水供热中能引起流速变化而导致水锤的因素很多，主要有以下几种；

（1）阀门的正常启闭和调节，事故开、关和阀瓣的损坏脱落；

（2）泵的正常或事故启动和停止；

（3) 泵中的叶轮或导叶的不稳定性和振动；

（4）管道的事故堵塞；

（5）负水锤产生的空泡溃灭水锤；

（6）过热；指一级水和二级水进行热交换时，如果二级水侧的流量由于某种原因减少，而一级水侧的流量仍保持不变。二级水所发生的过热现象。

（7）热平衡的变化；指由于冷热水之间的密度不同，热生产和热消耗的差异引起的水容积和压力的变化。

2 热水供动水锤的数图为拜耳工程师在上海聚合物科研开发中心测试由轻型塑料制成的车前灯镜片学处理

2.l 基本方程

热水供热的水锤可以由运动方程和连续方程描述；

（１）

（２）

式中H为测压管水头（mH2O）；t为时间（s）是实验力、变位等的数据精密水平的测定才能目标；a为水锤波传播速度（m/s）；A为管道横断面积（m2）；Q为管道流量（m3/s）；x为计算点距起始点的坐标距离（m）；f为管道沿程磨擦阻力系数；D为管内径（m）。

由特征线方法，上述偏微分方程可以用下面的一对有限差分方程近似：

（３）

（４）

式中

式中Qpl、Hpl为时刻t管遇第i个计算截面的未知流量和测压管水头；Qi-1、H i-1；为时刻t-△t管道第i一1个计算截面的已知流量和测压管水头，Qi+1；Hi＋l为时刻t-△t管道第i十1个计算截面的已知流量和测压管水头。

从图1布式硬度上限值HB650,不能高于此值可以看到若已知t=0时刻管空调清洗道的各计算截面的H和Q值，在任何一个内部格点，都可以利用方程组求出计算时刻的H和Q值。

2．2 边界条件

下面逐各讨论热水供热中常见的边界条件。

（1）水泵

根据相驳船似准则，当泵的比转速相同时，具有相问的全特性WH及WB。

令

其中

式中下标R代表额定值；H为扬程，Q为流，T为轴线转矩；N为转速。

如果某台泵全特性曲线已知，那么就有v和a。两个未知量，可以通过平衡方程和扭矩平衡方程，叠代求解v 和a，得到每一时刻泵的动态参数作为边界条件。

（2）调节阀

（5）

（5）

对于负向流动：

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