一種同程管網(wǎng)水力校核方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于流體管網(wǎng)的水力計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種同程管網(wǎng)水力校核方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為流體輸配管網(wǎng)設(shè)計(jì)的基本手段，水力計(jì)算貫穿于暖通空調(diào)領(lǐng)域的全過程，受 到設(shè)計(jì)、施工、檢測和鑒定等機(jī)構(gòu)的重視，并開展大量研究工作，探索和優(yōu)化水力計(jì)算方法。
[0003] 現(xiàn)階段，國內(nèi)外水力計(jì)算應(yīng)用的最主要方法包括假定流速法、壓損平均法、靜壓復(fù) 得法、經(jīng)濟(jì)流速法和經(jīng)濟(jì)比摩阻法，其中經(jīng)濟(jì)比摩阻法作為暖通空調(diào)水系統(tǒng)普遍應(yīng)用的水 力計(jì)算方法，已被納入標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范之中。雖然上述方法可在一定程度上估算管網(wǎng)的水力狀況， 但是由于它們均存在"并聯(lián)環(huán)路間阻力偏差小于15%"的要求，致使設(shè)計(jì)工況與實(shí)際工況 不一致，造成水力失調(diào)問題的出現(xiàn)。特別是對同程管網(wǎng)而言，極易出現(xiàn)流體逆流或靜止的情 況，嚴(yán)重影響供冷供熱質(zhì)量?？梢?，在流體管網(wǎng)的設(shè)計(jì)計(jì)算基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行管網(wǎng)流量的校 核是十分必要的。
[0004] 對于流體管網(wǎng)的校核計(jì)算，現(xiàn)階段大多是運(yùn)用平差計(jì)算原理進(jìn)行的，并形成了哈 代-克羅斯法、牛頓-萊福遜法、線性理論法、有限元法和圖論法等方法，被廣泛應(yīng)用于市政 供熱、市政供水、供燃?xì)獾裙芫W(wǎng)的校核計(jì)算。雖然上述方法可以解決流體管網(wǎng)的校核計(jì)算問 題，但仍存在諸多問題限制了它們在暖通空調(diào)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
[0005] (1)校核計(jì)算方法復(fù)雜、過程繁瑣。平差計(jì)算方法往往需要求解復(fù)雜的線性或非線 性矩陣，計(jì)算過程中極易出現(xiàn)震蕩和發(fā)散等問題，計(jì)算方法繁瑣，不利于工程應(yīng)用。
[0006] (2)暖通空調(diào)管網(wǎng)大多是一供一回的非環(huán)狀的管網(wǎng)，形式簡單、結(jié)構(gòu)清晰，而平差 計(jì)算方法大多是應(yīng)用于復(fù)雜管網(wǎng)、環(huán)狀管網(wǎng)的計(jì)算方法，致使上述方法在暖通空調(diào)領(lǐng)域應(yīng) 用受阻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于解決上述的技術(shù)問題而提供一種同程管網(wǎng)水力校核方法。
[0008] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0009] -種同程管網(wǎng)水力校核方法，包括以下步驟：
[0010] (1)確定同程管網(wǎng)各供、回水干管和支管的阻力特性系數(shù)；
[0011] ⑵確定同程管網(wǎng)各支管的流比系數(shù)；
[0012] (3)運(yùn)用同程管網(wǎng)水力遞推算法，計(jì)算各供、回水干管和支管的流量；
[0013] 遞推算法如下： CN 105160062 A 說明書 2/4 頁
[0014]
[0015] 式中，Sg,1+1為第i+1個(gè)供水干管的阻力特性系數(shù)，S h,1+1為第i+1個(gè)回水干管的阻 力特性系數(shù)，S1為第i段支管的阻力特性系數(shù)，ZG為管網(wǎng)的總流量與第1支管的流量的比 值，下標(biāo)i為各供、回水干管和支管的編號(hào)；Ki+Ι是第i+Ι段支管的流比系數(shù)；K 1為第i個(gè) 支管的流比系數(shù)：
為第1至i支管的流比系數(shù)之和。
[0016] (4)利用迭代求解法，重復(fù)上述步驟（1)、（2)、（3)計(jì)算各供、回水干管和支管的流 量，直至滿足收斂條件為止。
[0017] 其中，所述確定同程管網(wǎng)各供、回水干管和支管的阻力特性系數(shù)的步驟為：
[0018] 根據(jù)各供、回水干管和支管的管徑d、流量q和供回水溫度T，計(jì)算各供、回水干管 和支管的雷諾數(shù)Re，判斷各供、回水干管和支管的水流態(tài)；
[0019] 根據(jù)各供、回水干管和支管的管徑d、流量q、管長1以及局阻構(gòu)件類型及數(shù)量，結(jié) 合各供、回水干管和支管的水流態(tài)選擇對應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算各供、回水干管和支管的沿程 阻力和局部阻力損失
[0020] 計(jì)算各供、回水干管和支管的阻力特性系數(shù)S。
[0021] 所述確定同程管網(wǎng)各支管的流比系數(shù)的步驟為：
[0022] 根據(jù)各支管的流量q，計(jì)算各支管的流比系數(shù)，公式如下：
[0023]
[0024] 式中，qi為第1支管的流量，q i為第i個(gè)支管的流量。
[0025] 本發(fā)明通過步驟（1)確定同程管網(wǎng)各供、回水干管和支管的阻力特性系數(shù)，步驟 (2)確定支管的流比系數(shù)，步驟（3)運(yùn)用同程管網(wǎng)水力遞推算法計(jì)算各供、回水干管和支管 的流量，并利用迭代求解法重復(fù)上述步驟（1)、（2)、（3)計(jì)算各供、回水干管和支管的流量， 直至滿足收斂條件為止，使得同程管網(wǎng)水力校核更為簡單，方便，也更為準(zhǔn)確，滿足了同程 管網(wǎng)水力校核的要求。
【附圖說明】
[0026] 圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的同程管網(wǎng)的示意圖；
[0027] 圖2所示為同程管網(wǎng)水力計(jì)算處理流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面，結(jié)合實(shí)例對本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和優(yōu)勢作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明并不局 限于所列的實(shí)施例。
[0029] 請參閱圖1~2所示，一種同程管網(wǎng)水力校核方法，包括以下步驟：
[0030] (1)確定同程管網(wǎng)各供、回水干管和支管的阻力特性系數(shù)；
[0031] (2)確定同程管網(wǎng)各支管的流比系數(shù)；
[0032] (3運(yùn)用同程管網(wǎng)水力遞推算法，計(jì)算各供、回水干管和支管的流量；
[0033]
[0034] 式中，Sg,1+1為第i+Ι個(gè)供水干管的阻力特性系數(shù)，S h,1+1為第i+Ι個(gè)回水干管的阻 力特性系數(shù)，S1為第i段支管的阻力特性系數(shù)，ZG為管網(wǎng)的總流量與第1支管的流量的比 值，下標(biāo)i為各供、回水干管和支管的編號(hào)；Ki+Ι是第i+Ι段支管的流比系數(shù)；K 1為第i個(gè) 支管的流比系數(shù)；
為第1至i支管的流比系數(shù)之和；
[0035] (4)利用迭代求解法，重復(fù)上述步驟（1)、（2)、（3)計(jì)算各供、回水干管和支管的流 量，直至滿足收斂條件為止。
[0036] 所述步驟（4)中，通過重復(fù)上述步驟（1)、（2)、（3)計(jì)算各供、回水干管和支管的流 量，并當(dāng)各管段，即各管段，即各供、回水干管和支管迭代相鄰兩次流量差值的絕對均值在 允許誤差限范圍內(nèi)，認(rèn)為是滿足收斂條件，便停止迭代，從而完成計(jì)算。
[0037] 本發(fā)明實(shí)施例中，所述確定同程管網(wǎng)各供、回水干管和支管的阻力特性系數(shù)的步 驟為：
[0038] 根據(jù)各供、回水干管和支管的管徑d、流量q和供回水溫度T，計(jì)算各供、回水干管 和支管的雷諾數(shù)Re，判斷各供、回水干管和支管的水流態(tài)；
[0039] 根據(jù)各供、回水干管和支管的管徑d、流量q、管長1以及局阻構(gòu)件類型及數(shù)量，結(jié) 合各供、回水干管和支管的水流態(tài)選擇對應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算各供、回水干管和支管的沿程 阻力和局部阻力損失
[0040] 計(jì)算各供、回水干管和支管的阻力特性系數(shù)S。
[0041] 本發(fā)明實(shí)施例中，所述的確定同種管網(wǎng)各支管的流比系數(shù)的步驟為：
[0042] 本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)各支管的流量q，計(jì)算各支管的流比系數(shù)，公式如下：
[0043]
[0044] 式中，qi為第1支管的流量，q i為第i個(gè)支管的流量；參見圖1所示，所述第1支 管即指圖1中最左側(cè)的支管（連接第1供水干管Sgl以及第1段回水干管Shl)，第1支管 的阻力特性系數(shù)為S1，流比系數(shù)為K1，其它支管的流比系數(shù)K通過上述公式進(jìn)行計(jì)算。
[0045] 參見圖1-2所示，具體在運(yùn)用本發(fā)明方法實(shí)際處理時(shí)，可通過先行輸入管網(wǎng)類型 (即室內(nèi)或室外管網(wǎng)）、供回水溫度以及各供、回水干管和支管的長度、管徑、流量和局阻構(gòu) 件類型及數(shù)量，計(jì)算各供、回水干管和支管雷諾數(shù)來確定各供、回水干管和支管的水流態(tài)， 然后根據(jù)各供、回水干管和支管的水流態(tài)，選擇經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算各供、回水干管和支管的沿 程阻力和局部阻力損失，并確定各供、回水干管和支管的阻力特性系數(shù)和流比系數(shù)，然后利 用遞推法計(jì)算第i段管網(wǎng)的流量，直到所有并聯(lián)環(huán)路計(jì)算完畢，且各管段，即各供、回水干 管和支管迭代前后相鄰兩次流量差值的絕對值均在允許誤差限范圍內(nèi)，認(rèn)為是滿足收斂條 件，便停止迭代，從而完成計(jì)算。
[0046] 本發(fā)明通過步驟（1)確定同程管網(wǎng)各供、回水干管和支管的阻力特性系數(shù)，步驟 (2)確定支管的流比系數(shù)，步驟（3)運(yùn)用同程管網(wǎng)水力核推算法，計(jì)算各供、回水干管和支 管的流量，并利用迭代求解法重復(fù)上述步驟（1)、（2)、（3)計(jì)算各管段，即各供、回水干管和 支管的流量，直至滿足收斂條件為止。該方法使得同程管網(wǎng)水力校核更為簡單，方便，也更 為準(zhǔn)確，滿足了同程管網(wǎng)水力校核的要求。
[0047] 盡管這里參照本發(fā)明的多個(gè)解釋性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是，應(yīng)該理解， 本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)出很多其他的修改和實(shí)施方式，這些修改和實(shí)施方式將落在本申 請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。
[0048] 更具體地說，在本申請公開、附圖和權(quán)利要求的范圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組 成部件和/或布局進(jìn)行多種變型和改進(jìn)。除了對組成部件和/或布局進(jìn)行的變型和改進(jìn)外， 對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，其他的用途也將是明顯的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種同程管網(wǎng)水力校核方法，其特征在于，包括步驟： (1) 確定同程管網(wǎng)各供、回水干管和支管的阻力特性系數(shù)； (2) 確定同程管網(wǎng)各支管的流比系數(shù)； (3) 運(yùn)用同程管網(wǎng)水力遞推算法，計(jì)算各供、回水干管和支管的流量； 遞推算法如下：式中，Sg,1+1為第i+Ι個(gè)供水干管的阻力特性系數(shù)，SM+1為第i+Ι個(gè)回水干管的阻力特 性系數(shù),S1為第i段支管的阻力特性系數(shù)，ZG為管網(wǎng)的總流量與第1支管的流量的比值，下 標(biāo)i為各供、回水干管和支管的編號(hào)^為第i個(gè)支管的流比系數(shù)，K 1+1是第i+Ι段支管的 流比系數(shù)；Σ K為第1至i支管的流比系數(shù)之和；（4)利用迭代求解法，重復(fù)上述步驟（1)、 (2)、（3)計(jì)算各供、回水干管和支管的流量，直至滿足收斂條件為止。2. 如權(quán)利要求1所述同程管網(wǎng)水力校核方法，其特征在于，所述確定同程管網(wǎng)各供、回 水干管和支管的阻力特性系數(shù)的步驟為： 根據(jù)各供、回水干管和支管的管徑d、流量q和供回水溫度T，計(jì)算各供、回水干管和支 管的雷諾數(shù)Re，判斷各供、回水干管和支管的水流態(tài)； 根據(jù)各供、回水干管和支管的管徑d、流量q、管長1以及局阻構(gòu)件類型及數(shù)量，結(jié)合各 供、回水干管和支管的水流態(tài)選擇經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算各供、回水干管和支管的沿程阻力和局部 阻力損失； 計(jì)算各供、回水干管和支管的阻力特性系數(shù)S。3. 如權(quán)利要求2所述同程管網(wǎng)水力校核方法，其特征在于，所述確定同程管網(wǎng)各支管 的流比系數(shù)的步驟為： 根據(jù)同程管網(wǎng)各支管的流量q，計(jì)算各支管的流比系數(shù)，公式如下：式中，Q1為第1支管的流量，q i為第i個(gè)支管的流量。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種同程管網(wǎng)水力校核方法，包括：確定同程管網(wǎng)各供、回水干管和支管的阻力特性系數(shù)，確定同程管網(wǎng)各支管的流比系數(shù)，運(yùn)用同程管網(wǎng)水力遞推算法，計(jì)算同程管網(wǎng)各供、回水干管和支管的流量，并結(jié)合迭代理論計(jì)算管網(wǎng)流量的精確數(shù)值。本發(fā)明使得同程管網(wǎng)水力校核更為簡單，方便，也更為準(zhǔn)確，滿足了同程管網(wǎng)水力校核的要求。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號(hào)】CN105160062
【申請?zhí)枴緾N201510441010
【發(fā)明人】左勇志, 趙炳文, 李真真, 董立曼, 劉亞坤, 馬德云, 劉育民, 南錕, 魯巧稚, 馬月坤, 劉云龍, 孫迪, 鄒林亥, 宋佳, 宋慧杰, 章濤, 莒運(yùn)奇, 李超, 石巖, 李博天, 趙佳俊, 郝夢瑤
【申請人】北京市建筑工程研究院有限責(zé)任公司
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年7月24日