阻力分布范文

阻力分布范文（精选2篇）

阻力分布 第1篇

集中供热系统中克服整个管网流体输配的阻力是由循环水泵来完成的。目前,传统系统中循环水泵的选择是通过计算最不利环路的阻力来进行确定的。这种设计方法必然会造成供热系统的近端热用户,必须靠调节阀来消耗掉多余的资用压头,且为落后的大流量运行方式提供平台。可见,供热管网中的阻力集中式输配系统是造成能耗过大、效率过低的主要原因。因此,许多学者提出了阻力分布式供热系统。它是指把供热系统的最不利环路的阻力,分布在管网系统中的各个热力站(或热用户)和热源主循环水泵上,以减少不必要的节流损失,达到节能的目的[1]。

1 阻力分布式供热系统应用的意义

上面提到的近端热用户靠调节阀消耗掉多余的资用压头,是以水泵消耗更多的电能为代价的。同时,为了提高运行管理水平,许多大中型热网逐渐开始使用自动监控系统,由此必须使用电动调节阀。而1个质量较好的电动调节阀价格不菲,小口径的几千元,大口径的上万元。另外,对于大高差的供热区域,如果按照传统的供热方法设计,将会使系统中的许多管网的工作压力超过1.6 MPa,甚至达到2.5 MPa。这样,管材及附件的承压都必须满足2.5 MPa,总的投资会增加很多。为解决以上投资多、耗能大等问题,阻力分布式变频供热系统就是1种非常好的方法。

2 与传统供热系统设计方法的比较

与传统供热系统的设计相比较,主要区别在于水压图的确定、循环水泵的选择计算上。

2.1 传统供热系统

传统供热系统水压图(见图1)[2]管网系统的总阻力都由热源循环水泵来承担。循环水泵的流量为管网系统中所有热力站(热用户)流量的和,其扬程应满足最不利(最末端)用户的资用压头,并假设所有用户的资用压头相等。所以水泵的扬程为:

H=SgQ2+ShQ2+ΔHb, (1)

式中:Sg为热源至最不利热力站供水管网的阻抗(包括热源);Sh为最不利热力站至热源回水管网的阻抗(包括热源);Q为系统中各个热力站的流量和;ΔHb为最不利热力站(热用户)的资用压头。

从图1中看出,斜线Ⅰ,Ⅱ为供回水管的水压线,假定各热力站的资用压头相等,则斜线Ⅰ,Ⅲ之间的竖线表示管网系统中的用户多余资用压头,被调节阀消耗掉,这就是传统设计方法不经济的主要问题所在。从图中看出,节能就是减少调节阀的使用,运行能耗最少的设计是各用户都不使用调节阀。

2.2 阻力分布式变频供热系统

阻力分布式变频供热系统节能的关键,在于把本该热源循环泵承担的阻力分摊在各个用户,热源只负担系统中的一部分。当用户资用压头不足时,由设在用户回水侧的变频泵来提供,需要多少补多少。这样就减少或避免了传统系统中调节阀的使用,整个管网运行期间浪费的水泵功耗相对传统系统就少很多。

图2为阻力分布式系统的水压图,斜线Ⅰ′、Ⅱ为其供回水压线,此设计方法的水压图存在零压差点[3](即供回水压力相等点)。零压差点的位置选择尤为重要,它直接影响到管网初投资和管网运行期内泵的功耗。理论上零压差点越靠近热源则运行能耗越少但相应的初投资会有所增加,但总体来讲,考虑到热源循环泵功率的降低、电动调节阀的使用等因素,投资不会比传统供热系统多。

图2的外网提供给用户1的压头刚好等于其所需的资用压头,第一个用户不必使用调节阀;外网提供给用户2~4的压头小于其所要求的资用压头,甚至出现回水压力大于供水压力的情况(如用户4),因此,要使系统正常运行,必须在用户2~4的回水上设变频泵。图中竖直实线的高度就是变频泵应有的扬程。热源主循环泵的扬程为从热源循环泵至管网系统零压差点之间的供回水管网的阻力损失和。各用户回水加压泵的扬程为供水管压力消耗掉热力站(或热用户)内的阻力损失后回到回水管压力所需的阻力损失。假设各热力站的资用压头(或站内损失)相等,热力站2的回水加压泵的扬程为H2=PB2-PC2,即斜线Ⅱ与Ⅲ之间的差值。

3 阻力分布式变频供热系统设计步骤

a) 管网系统设计,计算管网阻力。

b) 确定零压差点的位置,系统水压图的绘制。不同的零压差点对应不同设备初投资和管网运行费用,应按技术经济分析选择。但应以尽量靠近热源最节能为原则。

c) 主循环泵的选择。包括流量和扬程两方面。流量应满足整个供热管网的全部循环流量(即各热用户的流量和),扬程为热源到零压差点之间的供回水管网的阻力。如果热源主循环泵的扬程刚好满足离热源最近的1个热用户的资用压头时为热用户的资用压头加热源至第一个热用户的管网阻力损失。

d) 回水加压泵的选择。流量为各热用户的流量,扬程为供水管压力消耗掉热力站(或热用户)内的阻力损失后想要回到回水管压力所需的阻力损失。

4 水泵能耗分析

4.1 传统系统水泵的功耗

传统供热系统设计水泵的扬程是按最不利环路选取的。即其流量为所有用户的流量和,扬程为最不利环路的损失附加一定的余量。计算循环水泵的功耗为

N=∑QiHK/(367ηK), (2)

式中:N为水泵功耗,kW;∑Qi为各用户的流量和,m3/s;HK为系统最不利环路的总阻力损失,mH2O;ηK为按最不利环路选择热源水泵时的运行效率。

4.2 分布式系统水泵的功耗

这里只讨论主循环泵的扬程按次最不利环路选取的情况,即零压差点设在刚好满足次最不利环路的位置。主循环泵流量为所有用户的流量和,扬程为次最不利环路的损失附加一定的余量;回水加压泵的流量为最不利环路的流量,扬程为最不利环路与次最不利环路的阻力差。则泵的总功耗为

undefined, (3)

式中:Ne为水泵总功耗,kW;HK-1为系统次最不利环路的阻力损失,mH2O;ηk-1为按次最不利环路选择热源水泵时的运行效率;η为最不利用户回水加压泵的运行效率。

4.3 相对传统系统的节能率

阻力分布式系统相对于传统设计方法的节能率为

ΔNe/N=(N-Ne)/N=1-Hk-1ηk/Hkηk-1

-Qk(Hk-HK-1)ηk/∑QiHkη, (3)

忽略水泵型号不同对运行效率的影响,则

ΔNe/N=1-Hk-1/Hk-Qk(Hk-HK-1)/∑QiHk

=(1-Qk/∑Qi)(1-Hk-1/Hk)。 (4)

由式(4)可知,节能率大小与2个因素有关,次最不利环路与最不利环路的阻力比值越小,节能率越高;最不利环路流量与总流量的比值越小,节能率越高。

以上是最不利用户采用回水加压泵的节能率,如果是多个用户都采用回水加压泵,则总的节能率为

undefined。 (5)

即某一用户采用回水加压泵的节能率和这一用户环路阻力(i用户环路)与参考环路阻力(j用户环路)之比有关,和此用户的流量与总流量之比有关。

5 结语

以上仅分析了设计工况下水泵的节能率,在实际工况下,主循环泵和各站回水加压泵的变频运行并未做分析,但其节能率可见一斑。

摘要：叙述了阻力分布式供热系统应用的意义,分析了传统供热系统耗能的原因,对比了其与阻力分布式供热系统设计方法的异同,给出了阻力分布式供热系统的设计方法。得出阻力分布式变频供热系统节能效果显著的结论。

关键词：阻力分布式,供热系统,变频,节能

参考文献

[1]秦冰,秦绪忠,谢励人,等.分布式变频泵供热系统的运行调节方式[J].煤气与热力,2007,127(2):73-75.

[2]孟瑞平,苏保青.分布式变频调节系统的节能分析[J].山西建筑,2007(8):233-234.

空气阻力与什么 第2篇

空气阻力是物体在空气介质中行驶，物体相对于空气运动时空气作用力在行驶方向形成的分力。在赛车中，空气阻力与汽车速度的`平方成正比，车速越快阻力越大。如果空气阻力占汽车行驶阻力的比率很大，则会增加汽车燃油消耗量或严重影响汽车的动力性能。

摩擦阻力

摩擦阻力指空气粘度在车身表面产生的切向力在行驶方向的分力;该力仅占空气阻力总额的9%，在航空和航天中其作为重点考虑对象，在地面一般车辆中可予以忽略。