set且Hi>Hj,减压阀处于工作状态,下游端水压力等于Hset管段流量qk是水头Hset和Hj以及传导系数
的函数。这种情况就好象在减压阀处有一固定水头为Hset的水库在向
供水,如图5(b)。管段流量可表示为:qk=
-×(Hset-Hj)n。
3.当Hi<Hj,减压阀就相当于一个逆止阀,管段中没有流量通过,传导系数为零,yk=0,如图5(c)。图5
3.4 加压泵 由于水泵的能量输入,水流流过水泵之后,水头不仅未象普通管段那样减少,反而增加了,这就是水泵扬程。但也可把扬程视为“管段”的“水头损失”,只是这“水头损失”是负值。加压泵一般选用离心泵,其流量和扬程关系可由水泵特性曲线H=Hx-Sx×Q2表示,Hx和Sx由水泵特性曲线求出。对水泵来说,有实际意义的是落在水泵高效区的一小段曲线。而管道计算常用传导公式一般形式为q=α×hβ,α、β为常数。因此可用适合管网计算的曲线(21)拟合水泵特性曲线,使Q可用一常数项加一个关于H的非常数项来表示。
q=q0-a×h2
(21)
在水泵特性曲线高效区靠近两端的位置各选一具有代表性的点坐标值,代入式(21),即可求 出系数a和常数项q0。这样,拟合曲线就确定了。
水泵特性拟合曲线式(21)由于有一常数项q0,仍无法直接给出此“管段”的传导系数。因此可把式(21)分成2部分:第1部分为q=q0,是一个恒定流量;第2部分为q=-a×h2,是一与扬程H有关的流量.所以水泵这一特殊“管段”可视为两根管段的复合,即一管段中的流量始终是q0,另一管段的传导系数为“-a”。可在水泵上游节点加上一个值为“-q0”的节点输入流量,下游节点加上一个值为“q0”的节点输出流量。水泵管段的传导公式就变为式(22),即可按普通管段计算。计算结果加上流量q0即得水泵流量。
q=-a×h2
(22)
3.5 水塔 水塔节点的压力水头可认为是恒定值,即H(i)=constant。当对置水塔向管网供水时,可以把水塔的供水量作为节点入流量,纳入管网进行计算。
4、算例
作者用此法计算武汉市汉阳区自来水管网,得到了较满意的结果。该系统有330个节(其中3个水源节点),395根管段,66个环,见图6。当不考虑附件时,部分计算结果如表所示,经验证,结果完全满足节点方程和环方程。若考虑节点56、57之间有一逆止阀,只允许从节点57流向56。考虑附件后的部分计算结果如表所示。
图6 武汉市汉阳区自来水水管网简图
无附件
有附件
管段
上游
下游
流量
流速
上游节
下游节
流量
流速
上游节
下游节
编号
节点
节点
点水头
点水头
点水头
点水头
m3/S
m/s
m
m
m3/s
m/s
m
m
1
1
22
0.584
0.74
66.29
66.09
0.584
0.74
66.29
66.09
2
1
2
1.180
1.04
66.29
66.19
1.180
1.04
66.29
66.19
190
58
57
-0.339
-1.68
50.12
50.83
0.005
0.02
43.05
43.00
194
57
56
-0.405
-1.05
50.83
52.05
0
0
43.00
56.80
195
56
55
-0.440
-5.56
52.05
52.98
0.012
0.04
56.80
57.50
394
117
329
0.007
0.39
52.54
52.36
0.007
0.39
50.32
50.14
395
56
330
0.029
0.41
52.05
51.71
0.029
0.41
57.50
56.84
从对照表可以看出,虽然管网中只出现了一个逆止阀,但整个管网的水力状态受到很大影响。节点1是供水节点,离逆止阀较远,所以没有受到大的影响;节点55和56的节点水头普通升高,增幅达9%;节点57和58的水头则大幅度下降,下降幅度达15%;节点119和329的水头也有所下降,但下降幅度相对较小,是因为这两个节点离逆止阀较远,故受影响较小。在装上逆止阀之后,原来要从节点56流向57的部
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