水壓圖在液體管網設計中的重要作用
在液體管網系統中連線著許多使用者。這些使用者對流體的流量，壓力及溫度（如熱水管網）的要求，可能各有不同，且所處的地勢高低不一。在管網的設計階段必須對整個管網的壓力狀況有個整體的考慮。
因此，通過繪製流體網路的壓力分布圖（水壓圖），用以全面地反映管網和各使用者的壓力狀況，並確定使它實現的技術措施。在執行中，通過網路的水壓圖，可以全面了解整個系統在調節過程中或出現故障時的壓力狀況，從而揭示關鍵性的影響因素和採取必要的技術措施，保證安全執行。
此外，各個使用者與管網的連線方式以及整個管網系統的自控調節裝置，都要根據網路的壓力分布或其波動情況來選定，即需要通過對水壓圖的分析作為決策依據。
綜上所述，水壓圖是流體管網設計和執行工況分析的重要工具，應掌握繪製水壓圖的基本要求、步驟和方法，以及會利用水壓圖分析系統壓力狀況。
在各種流體管網中，熱水網路由於溫度較高而對壓力分布要求相對較為複雜，所以下面以熱水管網為例，介紹其水壓圖繪製及其水壓分析的方法。
1． 熱水網路壓力狀況的基本技術要求
熱水供熱系統在執行或停止執行時，系統內熱水的壓力必須滿足下列基本技術要求。
（1）在與熱水網路直接連線的使用者系統內，壓力不應超過該使用者系統用熱裝置及其管道構件的承壓能力。如供暖使用者系統一般常用的柱形鑄鐵散熱器，其承壓能力為4×105pa。因此，作用在該使用者系統最底層散熱器的表壓力，無論在網路執行或停止執行時都不得超過4bar。
常用換熱器與散熱器的工作壓力見表7-1-1。
常用換熱器與散熱器的工作壓力表7-1-1
（2）在高溫水網路和使用者系統內，水溫超過100℃的地點，熱媒壓力應不低於該水溫下的汽化壓力。不同水溫下的汽化壓力見表7-1-2。
高溫水汽化壓力（表壓表7-1-2
從執行安全角度考慮，還應留有30~50kpa（3~5mh2o）的富裕壓力。
（3）與熱水網路直接連線的使用者系統，無論在網路迴圈水幫浦運轉或停止工作時，其使用者系統回水管出口處的壓力，必須高於使用者系統的充水高度，以防止系統倒空吸入空氣，破壞正常執行和腐蝕管道。
（4）網路回水管內任何一點的壓力，都應比大氣壓力至少高出50kpa（5mh2o），以免吸入空氣。
（5）在熱水網路是熱力站或使用者引入口處，供、回水管的資用壓差，應滿足熱力站或使用者所需的作用壓頭。
2． 繪製熱水網路水壓圖的步驟和方法
根據對水壓圖的基本要求，下面以乙個連線四個供暖使用者（使用者散熱器的承壓能力為40 mh2o）的高溫水供熱系統為例，闡明繪製水壓圖的步驟和方法。在圖7-1-6中，下部是網路的平面圖，上部是它的水壓圖。
（1）以網路迴圈水幫浦的中心線的高度（或其他方便的高度）為基準面，在縱座標上按一定的比例尺作出標高的刻度（如圖7-1-6上的o-y）。沿基準面在橫座標上按一定的比例尺作出距離的刻度（如圖7-1-6上的o-x）。
按照網路上的各點和各使用者從熱源出口起沿管路計算的距離，在o-x軸上相應點標出網路相對於基準面的標高和房屋高度。各點地面高度的連線線就是圖7-1-6上帶有陰影的線，表示沿管線的縱剖面。
（2）選定靜水壓線的位置。靜水壓線是網路迴圈水幫浦停止工作時，網路上各點的測壓管水頭的連線線。它是一條水平的直線。靜水壓線的高度必須滿足下列的技術要求。
1）與熱水網路直接連線的供暖使用者系統內，底層散熱器所承受的靜水壓力應不超過散熱器的承壓能力。
2）熱水網路及與它直接連線的供暖使用者系統內，不會出現汽化或倒空。
以圖7-1-6為例，設網路設計供、回水溫度為110℃/70℃。使用者1、3、4樓高為17m，使用者2為一高層建築，樓高為30m。如全部採用直接連線，並保證所有使用者都不會出現汽化或倒空，靜水壓線的高度需要定在不低於43.
6m處（使用者2頂標高再加上110℃水的汽化壓力4.6m和3m的安全裕度）。由圖可見，靜水壓線定得這樣高，將使使用者1、3、4底層散熱器承受的壓力都超過其承壓能力（40mh2o）。
這樣使大多數使用者必須採用間接連線方式，從而增加了基建投資費用。
如在設計中希望採用直接連線方案，可以考慮除對使用者2採用間接連線方式外，按保證其他使用者不汽化、不倒空和不超壓的技術要求，選定靜水壓線的高度。
當使用者2採用間接連線後，系統的高溫水可能到達的最高點是在使用者系統4的頂部。4 `點的標高是15m，加上110℃水的汽化壓力4.6 mh2o，再加上3~5mh2o的富裕值，由此可定出靜水壓線的高度。
如圖所示將靜水壓線定在23m的高度上。
這樣，當網路迴圈水幫浦停止執行時，所有使用者都不會出現汽化，而且它們的底層散熱器也不會超過40mh2o允許壓力了。除使用者2外，其他使用者系統都可採用比較簡單而造價低的直接連線方案。
選定的靜水壓線位置靠系統所採用的定壓方式來保證。目前在國內的熱水供熱系統中，最常用的定壓方式是採用高位水箱或採用補給水幫浦定壓。同時，定壓點的位置通常設定在網路迴圈水幫浦的吸入端。
（3）選定回水管的動水壓線的位置。在網路迴圈水幫浦運轉時，網路回水管各點的測壓管水頭線的連線線，稱為回水管動水壓線。在熱水網路設計中，如預先分析在選用不同的主幹線比摩阻情況下網路的壓力狀況時，可根據給定的比摩阻值和區域性阻力所佔的比例，確定乙個平均比壓降（每公尺管長的沿程損失和區域性損失之和），亦即確定回水管動水壓的坡度，初步繪製回水管動水壓線。
如已知熱水網路水力計算結果，則可按各管段的實際壓力損失，確定回水管動水壓線。
回水管的動水壓線的位置，應滿足下列要求。
1）按照網路熱媒壓力必須滿足的技術要求中的第三條和第四條的規定，回水管動水壓曲線應保證所有直接連線的使用者系統都不倒空和網路上任何一點的壓力不應低於50kpa(5mh2o)的要求。這是控制回水管動水壓曲線最低位置的要求。
2）要滿足上述基本技術要求的第一條規定。這是控制回水管動水壓線最高位置的要求。如採用一般的鑄鐵散熱器的供暖使用者系統，當與熱水網路直接連線時，回水管的壓力不能超過4bar。
實際上，底層散熱器處所承受的壓力比使用者系統供暖回水管出口處的壓力還要高一些（一般不超過使用者系統的壓力損失1~1.5 mh2o），它應等於底層散熱器供水支管的壓力。但由於這兩者的差值與使用者系統熱媒壓力的絕對值相比較，其值最小。
為分析方便，可認為使用者系統底層散熱器所承受的壓力就是熱網回水管在使用者引入口的出口壓力。
現仍以圖7-1-6為例，假設熱水網路採用高位水箱或補給水幫浦定壓方式，定壓點設在網路迴圈水幫浦的吸入端。採用高位水箱定壓時，為了保證靜水壓線j-j的高度，高位水箱的水面高度應比迴圈水幫浦中心線高出23m。這往往難以實現。
如果採用補給水幫浦定壓，只要補給水幫浦加在定壓點處的壓力維持在23mh2o的壓力，就能保證系統迴圈水幫浦在停止執行時對壓力的要求了。
如定壓點設在網路迴圈水幫浦的吸入端，在網路迴圈水幫浦執行時，定壓點（圖7-1-6中的a點）的壓力不變，設計的回水管動水壓線在a點的標高上，仍是23m，而回水主幹線末端b點的動水壓線的水位高度應高於a點，其高度差應等於回水主幹線的總壓降。
如本例回水主幹線的總壓降，通過水力計算已知為12mh2o，則b點的水位高度為23＋12=35m。這就可初步確定回水主幹線的動水壓線的末端位置。
（4）選定供水管動水壓線的位置。在網路迴圈水幫浦運轉時，網路供水管內各點的測壓管水頭連線線，稱為供水管動水壓線。同理，供水管動水壓線沿著水流方向逐漸下降，它在每公尺管長上降低的高度反映了供水管的比壓降值。
供水管動水壓線的位置，應滿足下列要求：
1）網路供水幹管以及與網路直接連線的使用者系統的供水管中，任何一點都不應出現汽化。
2）在網路上任何一處使用者引入口或熱力站的供、回水管之間的資用壓差，應能滿足使用者引入口或熱力站所要求的迴圈壓力。
這兩個要求實質上就是限制供水管動水壓線的最低位置。
在本例中，由於假定定壓點位置在網路迴圈水幫浦吸入端，前面確定的回水管動水壓線全部高出靜水壓線j-j，所以在供水管上不會出現汽化現象。
網路供、回水管之間的資用壓差，在網路末端最小。因此，只要選定網路末端使用者引入口或熱力站處所要求的作用壓頭，就可確定網路供水主幹線末端的動水壓線的水位高度。根據給定的供水主幹管的平均比壓降或根據供水主幹管的水力計算結果，可繪製出供水主幹線的動水壓線。
在本例中，假設末端使用者4預留的資用壓差為10mh2o。在供水管主幹線末端c點的水位高度應為35＋10=45m。設供水主幹線的總壓力損失與回水管相等，即12mh2o，在熱源出口處供水管動水壓線的水位高度，即d點的標高應為45＋12=57m。
最後，水壓圖中e點與d點的高差等於熱源內部的壓力損失（在本例中假設為15mh2o），則e點的水頭應為57＋15=72m，由此可得出網路迴圈水幫浦的揚程應為72-23=49mh2o。
這樣繪出的動水壓曲線abcde以及靜水壓曲線j-j線，組成了該網路主幹線的水壓圖。各分支線的動水壓線，可根據各分支線在分支點處的供回水管的測壓管水頭高度和分支線的水力計算結果，按上述同樣的方法和要求繪製。
3．使用者系統的壓力狀況和與熱網連線方式的確定
當熱水網路水壓圖的水壓線位置確定後，就可以確定使用者系統與網路的連線
方式及其壓力狀況。
使用者系統1。它是乙個低溫水供暖的熱使用者（外網110℃水經過與回水混合後再進入使用者系統）。從水壓圖可見，在網路迴圈水幫浦停運時，靜水壓線對使用者1滿足不汽化和不倒空的技術要求。
（1）不會出現汽化。在使用者系統1,110℃高溫水可能達到的最高點在標高＋2m處。該點壓力，超過該點水溫下的汽化壓力。
（2）不會出現倒空。使用者系統的充水高度僅在標高19m處，低於靜水壓線。
使用者系統1位於網路的前端。熱水網路提供給前端熱使用者的資用壓頭δh，往往超過使用者系統的設計壓力損失δh1。如在本例中，設使用者1的資用壓頭δh1=10mh2o，而使用者系統1的壓力損失只有1mh2o。
在此情況下，可以考慮採用水噴射器連線方式。
這種連線方式示意圖和其相應的水壓圖可見圖7-1-7（a）。圖中δhp是表示水噴射器為抽引回水本身消耗的能量。在執行時，作用在使用者系統的供水管壓力，僅比回水管的壓力高出δhj（mh2o）。
因此，正如前述，我們可將回水管的壓力近似地視為使用者系統所承受的壓力。
由圖7-1-6可見，回水管動水壓曲線的位置，不致使系統1底層散熱器壓壞（圖7-1-6中點1處的壓力為35-2=33mh2o。該使用者系統滿足與網路直接連線的全部要求）。
如假設使用者系統1的壓力損失較大，為δhj=3mh2o，網路供、回水的資用壓差，不足以保證水噴射器使水混合後提供足夠的作用壓頭，此時就要採用混合水幫浦連線方式。
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