热水供热系统的水锤计算 摘要 热水供热系统发生水锤是集中供热进展进程中出现的实际问题,一旦发生,破坏力大,会导致财、物的重大损失,甚至危及人身安全.本文叙述了热水供热系统水锤的概念,建立了基本方程组,处理了常见的各种复杂边界条件,考虑了出现蒸汽穴的影响.所编制的软件对实例的运行结果表明:物理上看合理、正确,计算结果与某国咨询公司计算结果吻合较好.一、水锤的概念 当压力管道中的流体因某些原因而产生流速的急剧变化时,由于流体的惯性作用而引起管道的流体压力急剧变化,这种现象作为水锤现象或流体瞬变过程. 水锤是管道瞬变流动中的一种压力波.下面以图 1 所示的简单的供热系统模型为例来说明水锤波的形成机理及其传播、反射和叠加过程.为便于分析,假设循环水泵 a 产生的压头与流量无关,水泵的吸入端和压出端连接膨胀水箱 e 和 f,使管网在任何水力工况下,水泵吸入端 6 和压出端 1的总压头都保持固定不变。 图 1 热水供热网模型图 a--循环水泵;b--止回阀;c--干线供水管上的调节阀; d--热用户;e--膨胀水箱;f--膨胀水箱 当阀 C 全开、供热系统处于稳态时.管中流速为 VQ,倘若由于某种原因,阀 C突然瞬间关闭,则点 3 流速突然滞止为零,点 2 出现突然压力升高,从而使此部分流体的密度增大、流体压缩和管道膨胀;点 3出现突然的压力降低,使这部分流体的密度减小、流体膨胀和管壁压缩.阀门 C 前后的压力以弹性波的形式由阀门 C 迅速传向全部热水网管道。 当快速关闭阀门 C 时,上游管道中的后续流体仍以原来流速+V0 继续向阀门 C 方向运动,与首先停留的流体相毗邻的流体一起填充了前一部分流体压缩和管壁膨胀而扩大了的容积之后,其流速也相继从+V0骤降为零,随即产生升压,流体压缩和管壁膨胀.这样依次由阀门 C 向循环水泵 a 延伸.当这种升压运动传播到假设压力恒定点 1 时,1 一 2 管道中的全部流体速度都变为零,在这一瞬间,管道中流体的动能全部转化为流体的弹性压缩能和管壁的变形能,1-2 管在正压力作用下呈现膨胀状态。 当水锤波达到点 1 时,由于点 1 压力不变,所以在压力波达到的瞬间,点 1 处于一种不平衡状态。点 1 处流体密度首先恢复到原来状态,升压随即消逝。由这一瞬间开始,压力波向反方向运动,管段 1-2中流体产生与原来相反的流动,这种降压以同样的传播速度向阀门 C 处传播,当其返回阀门 C 处时,管道 1-2 中的...