一种可调式减压装置的减压性能和水力特性研究

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1、一种可调式减压装置的减压性能和水力特性研究第一章绪论1.1引言近年，随着科学技术以及社会经济的发展，建筑物，尤其是高层建筑中的供水管网趋于复杂化。管网中局部位置也越来越可能出现压力值过大的问题。高层建筑变得普遍，使得供水需要采用较高水压来满足用户的用水需求，供水管网中就会有更多位置可能出现局部管道段水压过高的问题。对于部分建筑物的底层用户，特别是原有老旧建筑物的用户，供水管道中往往也会存在富余压力的问题。当用户开启出水阀门的时候，常常会因为供水管道中过大的水压，产生水花飞溅，既浪费了水资源，又会给用户的生

2、活造成干扰，还会损坏管道及附件，给供水安全带来隐患。如果建筑物供水管网中局部管道段存在压力过高的问题，还会存在爆管的危险，极大地缩短供水管网中管道的使用寿命，是供水管网漏失的重要隐患[1]。这种安全隐患在老旧建筑物中显得更加常见，富余压力对陈旧供水管道设备有着更大的威胁。供水管网中局部位置水压过高会造成一系列不利的影响，具体表现在如下几点：（1）浪费稀缺的水资源根据2013年的水资源公报，在2013年，全国总的用水量为6183.4亿m3，其中，生活用水占到12.1%，约为750.1亿m3，消耗量巨大。在2

3、009年，我国城市供水管网中，因为漏失而浪费的水资源量高达83亿吨。供水管网中输送的自来水是经过自来水公司处理过的生活用水，存在着一定的生产成本。供水管道中自来水的浪费，无形也是对自然资源和社会经济的浪费。虽然单次自来水的浪费量较小，但是随着用户数量的增加和单用户使用次数的上升，总体的水资源浪费量也是不可估量。更何况，自来水资源是一种宝贵的自然资源和社会劳动产物，我们应当更加有效、合理和科学的利用水资源。..1.2研究目的及方法为了改善管网中水压过高的问题，通常所采取的办法是在相应管道段添加减压装置，来降

4、低该处的水压。关于减压装置的选用，通常会采用以下两种方式来降低管网中富余的水压。减压孔板在工程设计中应用广泛，有着结构简单，安装方便，投资较少的优点[2]，但是也存在着减压效率无法调节，减压效果一般的缺点。减压阀可以进行调节，适用于减压效率需要调节的场合，但是相对减压孔板而言，结构较为复杂，安装和维护投资成本较高。两种减压方式有着鲜明的优点和缺点，分别有着各自擅长的工作领域，但是实际工程中，在一些管道段处，需要一种新型的减压装置，它应当同时包含有两种减压方式各自的优点，既有这相对低廉的价格成本，也能够实现

5、减压效率的自由调节。因此，本文将提出一种新型可调节栅栏结构的减压装置，能够实现不同减压效率下的自由调节，也可以保证出水装置处有着相对较低的水压。本文将通过三种方式对新型减压装置进行计算与分析，研究的重点在于不同工况下的减压性能和水力特性。这三种方式分别为模型试验，数值模拟和建立压强～流量模型及关系式。.第二章模型试验数据结果及分析2.1模型试验布置模型试验台总共由以下几个部分组成：动力系统的主体是一台离心泵，它负责为整个系统来提供所需要的压力水头。管道系统为试验中的主要组成部分，包括减压装置试验段和其余管

6、道两个部分。减压装置的试验段位于管道的中间部分，其余管道负责将管道内的流体以试验中所需要的状态输送至减压装置的试验段。管道可以分为水平直管和水平弯区管道两种，管道由有机玻璃制成，内径与减压装置尺寸内径一致，为100mm，壁厚为5mm，分段连接而成。监测与调节系统主要是指流量调节阀门与涡轮流量计两部分。流量调节阀门可以对管道内的流量进行控制与调整，涡轮流量计能实时监测管道中水流的流量，二者相配合以达到试验所需要的管道流量。在模型试验环节一共在减压装置所在试验段设置三个测压点位置，两个测压点位于减压装置前端，

7、一个测压点位置位于减压装置的后端。试验进行的时候，先启动离心泵，将地下水库中的水抽入管道当中，观测涡轮流量计中的读数，同时调节流量调节阀，关注水流在管道中的流动情况，确保管道中时刻被水流所充满。接下来继续调节管道中的流量调节阀，确保管道内的流量可以稳定在试验所需要的水流流量下。2.2减压装置介绍减压装置是本文所研究的对象，总共有五部分组成栅栏结构是减压装置减压与调节的主要位置和手段方法，栅栏结构一共分为内栅栏和外栅栏两层，内栅栏与外栅栏各自为一整体，二者之间保持独立，两层栅栏间可以通过转动的方式来实现角度

8、的调节。外栅栏由六条几何形状特征完全相同的栅栏组成，呈中心对称分布，宽度为13mm，厚度为3mm，材料为有机玻璃。内栅栏与外栅栏结构基本相同，也是由中心对称的六条相同栅栏组成，内栅栏位于外栅栏内侧位置，同样是采用有机玻璃材料制成，宽度为13mm，厚度为3mm，几何形状与外栅栏一致。减压装置前端面是由一前一后两层圆柱体共同组成，负责支撑内、外栅栏的前端位置，中央通过一个螺钉固定，有前后两层，外栅栏与靠前圆柱体相连，内栅栏与靠后圆