第 7章 枝状管网水力工况分析
与调节
管网的水力工况即指管网的流量和压力分布状况。
在管网中，流量的大小影响管段压力损失 —— 影响
管网的压力分布状况。
管网的压力分布反映流体的流动状况，决定管网中
的流量分配。
在管网运行时，对流量分配有定量的要求，还要求
流体的压力在合适的范围内。
对管网的水力工况进行分析具有重要的意义。本章
讲述枝状管网水力工况分析的原理和调节方法 。
7.1 管网系统压力分布
7.1.1管流能量方程及压头表达式
1.液体管流能量方程及压头表达式
21
222
2
121
1 22 ???????? Hg
v
g
PZ
g
v
g
PZ
??
)2()2(
2
22
2
2
11
121 g
v
g
PZ
g
v
g
PZH ???????
? ??
)()( 221121 gPZgPZH ?? ????? ?
等管径的一般管流能量分布示意图
测压管水头线
C
Z1
O
Z
H
P
1
1
总水头线A
HB
Z2
2
D
P
2
Z
H
O
1-2
2
1
p
1
ρ
2
g
p
ρ
g
2g
2
2
V
V 2g
2
1
2.气体管流能量方程及压力表达式
? 忽略位压时：
21
2
2
212
2
1
1 2))((2 ????????? P
vPZZgvP
jaj
????
21
2
2
2
2
1
1 22 ?????? P
vPvP
jj
??
7.1.2 管网压力分布图
1.液体管网压力分布图 ----水压图
在液体管路中，将各点的 测压管水头高度顺次连接起
来形成的线, 称为水压曲线，它可直观地表达管路中
液静压的分布状况，也称其为水压图。
作用：
（ 1） 确定管道中任何一点的静压值。
（ 2） 表示出各管段的压力损失值。
（ 3） 确定管段的单位管长平均压降的大小。
室
内
热
水
供
暖
管
网
的
水
压
图
静水压曲线
动水压曲线
水泵
锅炉
3
2
E
D
1
水箱
j
O'
C
D'
E'
A
用热设备
F
A'
B'
B
j
C'
O0 0'
室
内
热
水
供
暖
管
网
的
水
压
图
2,气体管网压力分布图
7.1.3 吸入式管网的压力分布特性分析
? (1)风机吸入段的全压和静压均为负值，在
风机入口负压最大。
? (2)在吸入管段中静压绝对值为全压绝对值
与动压值之和 。
? (3)风机提供的全压等于风机进出口的全压
差，也等于整个管网的压力损失（包括出
口压力损失）。
2.液体吸入式管网的压力分布特性
SSS
a h
g
vHPP ?????
2
2
11
??
自由液面与泵的进口安装真空表处 1-1断面的能量方程：
g
w
g
vCP
h
g
v
H
P
g
w
g
vC
h
g
v
H
PP
K
sSS
a
sSS
Ka
22
)
2
(
22
)
2
(
2
0
2
1
2
0
2
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0
2
1
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0
2
1
?
??
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??
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?
?????
?
?
?????
?
?
吸水管路（自由液面 — 泵内压力最低点）的能量关系：
7.1.4 水压图在液体管网设计中的重要作用
—— 以室外供热管网为例
1.热水网路压力状况的基本技术要求
（ 1）不超压。
（ 2）不汽化。
（ 3）不 倒空 。
（ 4）不吸气。
此外：考虑采暖用户的连接要求。
? 关键：静水压线的确定。
绘制热网水压图
? 作位置图，定基准面，标注房屋标高等。
? 定静水压线。
? 绘制回水管动水压线。
? 绘制供水管动水压线。
? 确定循环水泵的扬程。
? 确定用户的连接方式。
注意：有人把“动水压线”说成“动压线”。
? 用户 2：间接连接。用户采暖系统与室外
管网水力无关。
用户 1：喷射泵直接连接。
用户 3：回水加压连接。
7.1.5 管网系统的定压
? 选定的静水压线位置靠系统所采用的定压
方式来保证。 也可以说，定压方式决定了
管网系统的静水压线，对系统的压力工况
有决定性的影响。
常用定压方式：
? 1.高位水箱定压方式
? 2.补给 水泵 定压方式
a.补给水泵连续补水定压方式
b.补给水泵间歇补水定压方式
? 3.气体定压
补给水泵连续补水定压方式示意图
补给水泵间歇补水定压方式示意图
7.2 调节阀的节流原理与流量特
性
相对开度
相对流量
图 7 - 3 - 2 阀芯形状
(
1)
直线特性阀芯； （ 2 ）等百分比特性阀芯 （ 3 ）快开特性阀芯；
（ 4 ）抛物线特性阀芯 （ 5 ）等百分比特性阀芯 （开 口形） （ 6 ）直线特性阀芯 （开口形）
图 7-2-3 三通调节阀的理想流量特性曲线
（ R=30,阀芯开口方向相反 ）
（ 1） 直线； （ 2） 等百分比； （ 3） 抛物线
(3")
(2")
max
200
相对开度 (%)
l max
相对流量
20
3.3
20
Q
Q
(2 ' )
40
(3')
60
(1')
(2)
60
80
(%)
100
(3)
(1)
80 100
(1")
l
p
2
p
p
1
C gu
Q
p
p
p
p
p
p
Q
max
2
2m
1
1m
图 7－ 2－ 6 串联管道时调节阀的工作特性 (以 Q/Qmax作参比值 )
（ a）直线流量特性 ；（ b）等百分比流量特性
图 7－ 2－ 7 串联管道时调节阀的工作特性 (以 Q/Q100作参比值 )
（ a）直线流量特性；（ b）等百分比流量特性
图 7－ 2－ 9 有并联管道时调节阀的
工作特性 (以 Q/Qmax作参比值 )（ a）
直线流量特性；
（ b）等百分比流量特性
调节器 执行器 调节阀 热交换器 房间
传感器
Kt Kz Kv Kb Kf
Kc
θ f
θ r
θ r
θ 2
θ g θ s y L q
室温自动控制系统原理图
q
1.0
0
1.0 L 1.0
0
1.0
q
L
蒸汽－空气加热器静特性 热水－空气加热器静特性
调节阀流量特性与热交换器静特性的综合
? 〔 例 〕 有一台直通双座调节阀，根据工艺要求，
其最大流量是 65m3/h，最小压差是 50000Pa；
其最小流量是 13m3/h，最大压差是 97500Pa。
阀门为等百分比直线流量特性,Sv＝ 0.5，被
调介质为水，试选择阀门口径。
VN型直通双座调节阀的参数表
%10003.0
1
10
/
03.1
25
2
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
?
??
V
i
V
S
Q
PC
S
K
?
%1 0 01
1
10
/
lg
48.1
1
25
2
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
??
?
?
V
i
V
S
Q
PC
S
K
?
开度验算公式：
理想特性为直线：
理想特性为等百分比：
3cm/g;PaP
??
???
?
阀门全开时的阻力，
7.4 管网系统水力工况分析
2
2
1
2
2
1
12121
?
??
???
?
???
? ??????? SSSLLLPP
1
V
2
A B
A B
3 m
C
C
n
S S S S S
NM
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
M
N
S S S S
S
1 2
3 m
n
A
1 2 3 4 5
B
(a ) (b ) (c )
(e )(d )
C
A
1 2 3 4 5
B
(a ) (b ) (c )
(e )(d )
C
? [例题 ] 管网在正常工况时的水压图和各热用
户的流量如图所示 。 如关闭热用户 3,试求
其它各热用户的流量及其水力失调程度 。 其
中, 管网图中的数字表示流量 （ m3/h）, 水
压图里的数字表示压差 （ kPa） 。 其中, 循
环水泵的性能参数如下表 。
21 3 4 5
100 100 100 100 100
500 400 300 200 100
500 400600kPa 300 200 100
600 m3/h442365
501
630
620
P kPa
700
300
400
783
800
与调节
管网的水力工况即指管网的流量和压力分布状况。
在管网中，流量的大小影响管段压力损失 —— 影响
管网的压力分布状况。
管网的压力分布反映流体的流动状况，决定管网中
的流量分配。
在管网运行时，对流量分配有定量的要求，还要求
流体的压力在合适的范围内。
对管网的水力工况进行分析具有重要的意义。本章
讲述枝状管网水力工况分析的原理和调节方法 。
7.1 管网系统压力分布
7.1.1管流能量方程及压头表达式
1.液体管流能量方程及压头表达式
21
222
2
121
1 22 ???????? Hg
v
g
PZ
g
v
g
PZ
??
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2
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2
2
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121 g
v
g
PZ
g
v
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等管径的一般管流能量分布示意图
测压管水头线
C
Z1
O
Z
H
P
1
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总水头线A
HB
Z2
2
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P
2
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H
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2
1
p
1
ρ
2
g
p
ρ
g
2g
2
2
V
V 2g
2
1
2.气体管流能量方程及压力表达式
? 忽略位压时：
21
2
2
212
2
1
1 2))((2 ????????? P
vPZZgvP
jaj
????
21
2
2
2
2
1
1 22 ?????? P
vPvP
jj
??
7.1.2 管网压力分布图
1.液体管网压力分布图 ----水压图
在液体管路中，将各点的 测压管水头高度顺次连接起
来形成的线, 称为水压曲线，它可直观地表达管路中
液静压的分布状况，也称其为水压图。
作用：
（ 1） 确定管道中任何一点的静压值。
（ 2） 表示出各管段的压力损失值。
（ 3） 确定管段的单位管长平均压降的大小。
室
内
热
水
供
暖
管
网
的
水
压
图
静水压曲线
动水压曲线
水泵
锅炉
3
2
E
D
1
水箱
j
O'
C
D'
E'
A
用热设备
F
A'
B'
B
j
C'
O0 0'
室
内
热
水
供
暖
管
网
的
水
压
图
2,气体管网压力分布图
7.1.3 吸入式管网的压力分布特性分析
? (1)风机吸入段的全压和静压均为负值，在
风机入口负压最大。
? (2)在吸入管段中静压绝对值为全压绝对值
与动压值之和 。
? (3)风机提供的全压等于风机进出口的全压
差，也等于整个管网的压力损失（包括出
口压力损失）。
2.液体吸入式管网的压力分布特性
SSS
a h
g
vHPP ?????
2
2
11
??
自由液面与泵的进口安装真空表处 1-1断面的能量方程：
g
w
g
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h
g
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H
P
g
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h
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K
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2
(
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2
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0
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??
?
??
?
?
?????
?
?
?????
?
?
吸水管路（自由液面 — 泵内压力最低点）的能量关系：
7.1.4 水压图在液体管网设计中的重要作用
—— 以室外供热管网为例
1.热水网路压力状况的基本技术要求
（ 1）不超压。
（ 2）不汽化。
（ 3）不 倒空 。
（ 4）不吸气。
此外：考虑采暖用户的连接要求。
? 关键：静水压线的确定。
绘制热网水压图
? 作位置图，定基准面，标注房屋标高等。
? 定静水压线。
? 绘制回水管动水压线。
? 绘制供水管动水压线。
? 确定循环水泵的扬程。
? 确定用户的连接方式。
注意：有人把“动水压线”说成“动压线”。
? 用户 2：间接连接。用户采暖系统与室外
管网水力无关。
用户 1：喷射泵直接连接。
用户 3：回水加压连接。
7.1.5 管网系统的定压
? 选定的静水压线位置靠系统所采用的定压
方式来保证。 也可以说，定压方式决定了
管网系统的静水压线，对系统的压力工况
有决定性的影响。
常用定压方式：
? 1.高位水箱定压方式
? 2.补给 水泵 定压方式
a.补给水泵连续补水定压方式
b.补给水泵间歇补水定压方式
? 3.气体定压
补给水泵连续补水定压方式示意图
补给水泵间歇补水定压方式示意图
7.2 调节阀的节流原理与流量特
性
相对开度
相对流量
图 7 - 3 - 2 阀芯形状
(
1)
直线特性阀芯； （ 2 ）等百分比特性阀芯 （ 3 ）快开特性阀芯；
（ 4 ）抛物线特性阀芯 （ 5 ）等百分比特性阀芯 （开 口形） （ 6 ）直线特性阀芯 （开口形）
图 7-2-3 三通调节阀的理想流量特性曲线
（ R=30,阀芯开口方向相反 ）
（ 1） 直线； （ 2） 等百分比； （ 3） 抛物线
(3")
(2")
max
200
相对开度 (%)
l max
相对流量
20
3.3
20
Q
Q
(2 ' )
40
(3')
60
(1')
(2)
60
80
(%)
100
(3)
(1)
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(1")
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p
2
p
p
1
C gu
Q
p
p
p
p
p
p
Q
max
2
2m
1
1m
图 7－ 2－ 6 串联管道时调节阀的工作特性 (以 Q/Qmax作参比值 )
（ a）直线流量特性 ；（ b）等百分比流量特性
图 7－ 2－ 7 串联管道时调节阀的工作特性 (以 Q/Q100作参比值 )
（ a）直线流量特性；（ b）等百分比流量特性
图 7－ 2－ 9 有并联管道时调节阀的
工作特性 (以 Q/Qmax作参比值 )（ a）
直线流量特性；
（ b）等百分比流量特性
调节器 执行器 调节阀 热交换器 房间
传感器
Kt Kz Kv Kb Kf
Kc
θ f
θ r
θ r
θ 2
θ g θ s y L q
室温自动控制系统原理图
q
1.0
0
1.0 L 1.0
0
1.0
q
L
蒸汽－空气加热器静特性 热水－空气加热器静特性
调节阀流量特性与热交换器静特性的综合
? 〔 例 〕 有一台直通双座调节阀，根据工艺要求，
其最大流量是 65m3/h，最小压差是 50000Pa；
其最小流量是 13m3/h，最大压差是 97500Pa。
阀门为等百分比直线流量特性,Sv＝ 0.5，被
调介质为水，试选择阀门口径。
VN型直通双座调节阀的参数表
%10003.0
1
10
/
03.1
25
2
?
?
?
?
?
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?
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V
i
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1
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48.1
1
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V
i
V
S
Q
PC
S
K
?
开度验算公式：
理想特性为直线：
理想特性为等百分比：
3cm/g;PaP
??
???
?
阀门全开时的阻力，
7.4 管网系统水力工况分析
2
2
1
2
2
1
12121
?
??
???
?
???
? ??????? SSSLLLPP
1
V
2
A B
A B
3 m
C
C
n
S S S S S
NM
Ⅰ Ⅱ Ⅲ
M
N
S S S S
S
1 2
3 m
n
A
1 2 3 4 5
B
(a ) (b ) (c )
(e )(d )
C
A
1 2 3 4 5
B
(a ) (b ) (c )
(e )(d )
C
? [例题 ] 管网在正常工况时的水压图和各热用
户的流量如图所示 。 如关闭热用户 3,试求
其它各热用户的流量及其水力失调程度 。 其
中, 管网图中的数字表示流量 （ m3/h）, 水
压图里的数字表示压差 （ kPa） 。 其中, 循
环水泵的性能参数如下表 。
21 3 4 5
100 100 100 100 100
500 400 300 200 100
500 400600kPa 300 200 100
600 m3/h442365
501
630
620
P kPa
700
300
400
783
800
