045-动力分散系统分散程度的探讨.doc

关于动力分散系统分散程度的探讨 武汉科技大学 焦扬 符永正 摘要：动力分散系统以支路水泵代替调节阀，虽可消除调节阀能耗，减少系统的输送能耗，但是过多的支路水泵可能造成初投资的增加、维护费用的增加以及管理难度的增大。本文从减少输送能耗出发，兼顾各方面因素，探讨系统动力的合理分散程度，并以一个具有五级网路的系统为例进行分析。 关键词：动力分散系统 分散程度 节能率 调节阀能耗 1.引言 动力分散系统可以减少乃至消除传统系统中的调节阀能耗，因而可以减少输送能耗，这一点在现有文献中已经成为一致的结论[1][2][3]。但是动力分散系统势必大大增加水泵的数量，有可能使系统的初投资增加、维护费用增加，以及使系统的管理难度增大。如果动力分散到末端设备的话，还应当考虑水泵的运行维护和噪声给用户带来的影响。所以，系统动力并不是越分散越好。本文在分析系统动力的分散程度与节能率关系的基础上，探讨系统动力的合理分散程度。 2．动力分散系统节能率的计算方法 图1 一级网路系统示意图 由文献[4]可知，对于图1所示一级网路系统，假设：n个用户流量相等，用户间距相等（包括第一支路到热源的距离），各用户的资用压力相等，干管比摩阻相等，忽略阀门全开时的阻力。系统设计合理，水泵选择恰当。则各用户支路调节阀能耗与泵的输出功率的比值为： （1） ——干管的能耗； ——各调节阀的能耗； ——用户能耗，即各用户支路除调节阀以外的能耗； ——热源的能耗； ——用户编号 ——各用户的流量（m3/h）； ——一对对应的供回水干管的压头损失之和（m）； ——用户支路的个数。 对于二级网路的系统，假设：有个支路，各支路情况完全相同，均负担个用户的需求，各用户流量相等，间距相等；主干线及支干线上的比摩阻分别相等；忽略调节阀全开时的阻力，系统设计合理，水泵选取恰当。 则一级调节阀能耗为： （2） 二级调节阀能耗为： （3） ——为一级支路的个数；——为二级支路的个数。 系统调节阀能耗与泵的输出功率的比值为： （4） 同理可推出m级的网路系统， 一级调节阀能耗为： 二级调节阀能耗为： . . . . . . . . . . . . 第i级调节阀能耗为： （5） 一级支路调节阀能耗与泵的输出功率的比值为： （6） 二级支路调节阀能耗与泵的输出功率的比值为： （7） . . . . . . . . . . . . 第i级支路调节阀能耗与泵的输出功率的比值为： （8） 式（6）~（8）中，分母相同而分子不同，所以其相对大小取决于分子的值。由这（8）式可知某一级调节阀能耗与水泵输出功率的比值的大小，与这一级的支路数和这一级的供回水干管压头损失的乘积相关，而的值的大小又与干管比摩阻和管段长度的乘积相关。一般来说 ，系统中各级干管的比摩阻相差不大，而管段长度差别较大，前一级支路干管长度往往大于后一级支路干管长度，所以对于动力分散系统，往往会出现从热源到末端，随着动力设置层级的延伸，逐渐减小，而水泵数量却大幅度增加的情况。下面以一个五级的网路为例分析。 3．实例计算及分析 3．1 计算实例的系统构造 一个五级网路的异程供热系统，每一级网路有4个支路，每个五级支路的流量为1t/h，每个四级支路的流量为4t/h，总的流量为10