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基于水锤和气压脉冲的管道冲洗试验研究

作　者: 刘从胜
导　师: 袁一星
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 城市水资源
关键词: 给水管网二次污染管道冲洗水锤气压脉冲法
分类号: TU991.33
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 72次
引　用: 2次
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内容摘要

给水系统是城镇的基础设施之一,给水管网是给水系统重要的组成部分,经水厂净化后的水,通过给水管网输送至用户。一般水厂出水水质都能达到国家规定的生活饮用水水质标准,但经过给水管网送至用户时,水要在给水管网中停留一段时间,在此期间会受到二次污染。管网中的“生长环”是造成二次污染的重要原因,清除“生长环”有利于提高供水水质和管道通水能力。通过对几种管道清洗方法的对比发现,气压脉冲法是一种非常好的管道冲洗方法。对气压脉冲法进行理论研究,提高气压脉冲法的冲洗效率,对减少管网水二次污染有重要的理论和实际意义。为了更好的研究气压脉冲法,通过自行设计搭建的试验平台,对开阀水锤这种瞬变流进行了研究。通过控制开阀间隔时间进行试验发现,开阀能引起管道内水流的流速和压力的剧烈波动,揭示了这种波动幅度的大小与开阀间隔时间的关系。用特征线法对开阀水锤进行了模拟,模拟结果与试验结果吻合。对气压脉冲的脉冲发生频率进行了研究,得到了最优的脉冲发生频率;供气压力一定的情况下,改变供水流量,得到供水流量与管道中水流流速、压力之间的关系;供水流量一定的情况下,改变供气压力,得到供气压力与管道中水流流速、压力之间的关系。对比开阀和气压脉冲所形成的两种瞬变流形式的压力波传播速度、压力等参数,发现气压脉冲更能增加管道中水流的紊动程度,冲洗效果更好。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-19
  1.1 课题来源  9
  1.2 课题背景  9-10
  1.3 课题研究的目的及意义  10-11
  1.4 国内外相关领域发展现状  11-18
    1.4.1 城市供水管网二次污染原因  11-12
    1.4.2 供水管网二次污染的危害  12-13
    1.4.3 供水管网二次污染的应对措施  13-14
    1.4.4 国内外管网清洗技术发展现状  14-18
  1.5 课题主要研究内容  18-19
第2章水锤分析基本理论  19-34
  2.1 水锤计算的基本方程  19-21
  2.2 水锤波速的计算  21-23
  2.3 水锤基本计算方法  23-29
    2.3.1 特征线法概述  24
    2.3.2 特征方程组  24-27
    2.3.3 特征方程组的求解  27-29
  2.4 边界条件的处理  29-32
    2.4.1 管道进口  30
    2.4.2 管道出口  30-31
    2.4.3 串联管道的连接点  31-32
  2.5 管道的分段  32-33
  2.6 本章小结  33-34
第3章水锤试验研究  34-50
  3.1 试验介绍  34-36
    3.1.1 试验装置  34-35
    3.1.2 试验数据采集系统  35-36
  3.2 流态  36-38
    3.2.1 层流和紊流  36-37
    3.2.2 流态判定标准  37-38
  3.3 水锤试验  38-43
    3.3.1 不同开阀时间水锤试验  38-42
    3.3.2 试验结果分析  42-43
  3.4 水锤模拟  43-49
    3.4.1 沿程阻力系数的测定  43
    3.4.2 水锤波速计算  43-45
    3.4.3 模拟结果  45-48
    3.4.4 模拟结果的分析  48-49
  3.5 本章小结  49-50
第4章气压脉冲试验研究  50-73
  4.1 试验装置  50
  4.2 脉冲频率选择试验  50-65
    4.2.1 充气1s 脉冲间隔时间选择试验  50-54
    4.2.2 充气2s 脉冲间隔时间选择试验  54-56
    4.2.3 充气3s 脉冲间隔时间选择试验  56-57
    4.2.4 充气4s 脉冲间隔时间选择试验  57-58
    4.2.5 充气5s 脉冲间隔时间选择试验  58-59
    4.2.6 充气6s 脉冲间隔时间选择试验  59-60
    4.2.7 充气7s 脉冲间隔时间选择试验  60-61
    4.2.8 充气8s 脉冲间隔时间选择试验  61-62
    4.2.9 充气9s 脉冲间隔时间选择试验  62-63
    4.2.10 充气10s 脉冲间隔时间选择试验  63-64
    4.2.11 充气时间选择  64-65
  4.3 变流量脉冲试验  65-69
    4.3.1 流量0.0035m~3/s 脉冲试验  65-66
    4.3.2 流量0.0041m~3/s 脉冲试验  66-67
    4.3.3 流量0.0046m~3/s 脉冲试验  67-68
    4.3.4 不同流量脉冲试验比较  68-69
  4.4 变气压脉冲试验  69-72
    4.4.1 脉冲频率3s-5s 变气压脉冲试验  69-70
    4.4.2 脉冲频率4s-5s 变气压脉冲试验  70-71
    4.4.3 脉冲频率5s-5s 变气压脉冲试验  71-72
  4.5 本章小结  72-73
第5章水锤与气压脉冲对比研究  73-78
  5.1 管道内部流态  73-75
    5.1.1 有压供水管道中气水两相流的六种流态  73-74
    5.1.2 六种流态间的相互转化  74-75
    5.1.3 段塞流  75
    5.1.4 管道内部流速  75
  5.2 压力波传播速度  75-77
  5.3 测压点压力变化  77
  5.4 本章小结  77-78
结论  78-80
参考文献  80-85
致谢  85

基于水锤和气压脉冲的管道冲洗试验研究

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