多热源环状管网定压及运行调节的研究

论文摘要

随着城市供热的发展,多热源环状管网供热以其节能、可靠等优势已成为供热的发展趋势。由于多热源环状管网的水力特性与常规的枝状管网不同,为了正确地进行设计和水力工况调节,充分发挥环状管网的优势,本文提出了多热源环状管网定压及运行调节的有关问题,并对其进行研究。该论文介绍了多热源环状管网在国内外的研究及发展现状,指出了国内在多热源环状管网应用技术方面亟待解决的问题,主要涉及多热源环状管网的定压点个数、水力汇交点位置以及多热源环状管网的运行调节等问题。由于多热源环状管网水力特性的特殊性,应该使用单点定压还是多点定压,这一问题还需深入研究。定压点个数的问题直接影响多热源环状管网运行的安全性、可靠性以及水力稳定性。针对这个问题,本文采用数学方法进行了推导证明。用图论的方法将环状管网的物理模型用数学方法进行表述,即建立了相应的数学矩阵模型,并用线性代数的方法进行理论推导,研究结果表明多热源环状管网只能进行单点定压。多热源环状管网的水力交汇点,起到了划分多热源环状管网中各热源供热范围的作用。水力交汇点位置的正确判定,对多热源环状管网的设计和运行调节意义重大。本文利用MATLAB软件编辑计算程序,对所建立的管网模型进行了多工况的计算分析,研究结果表明多热源环状管网中增大与水力汇交点相关联管段的阻抗及增大用户的阻抗对水力汇交点的位置影响甚微。在单热源枝状管网中,由于热源的供热范围不会因为流量而改变,因此热源循环水泵的转速与热源的流量成正比例关系。然而,对于多热源环状管网,由于水力汇交点的位置可能会随热源流量的改变而改变,各热源供热范围的总阻抗将发生变化,有可能导致多热源环状管网热源的流量与循环水泵的转速不再成正比例关系。本文利用MATLAB软件对多个工况进行了水力工况分析,证明了这一结论。最后,本文针对西安市碑林区热源的分布现状,建立了多热源环状管网模型,并在该模型上,进行了以上相关问题的计算分析,再现了以上理论分析所得到的结论。本论文的研究成果,对多热源环状管网的正确设计和运行调节具有一定的实际指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题的研究背景及问题的提出
• 1.2 多热源环状管网的优缺点
• 1.3 环状管网的发展现状
• 1.4 研究任务
• 第二章 环状管网定压点个数的确定
• 2.1 环状管网数学模型的建立
• 2.2 环状管网的数学模型
• 2.3 确定环状管网定压点的个数
• 2.4 数学推导的物理意义
• 2.5 本章小结
• 第三章 典型环状管网数学模型的建立及其算法
• 3.1 环状管网模型的建立
• 3.1.1 双热源双环模型空间管网拓扑结构的建立
• 3.1.2 双热源三环模型空间管网拓扑结构的建立
• 3.2 环状管网工况分析的基本原理及数值计算方法
• 3.2.1 管网特性的原理和数值计算方法介绍
• 3.2.2 关于泵的扬程特性及计算方法
• 3.2.3 计算程序的建立
• 3.3 本章小结
• 第四章 双热源环状管网供热调节
• 4.1 供热调节方案的确定
• 4.1.1 供热模型简述
• 4.1.2 室外温度小于临界室外温度时双热源联合运行调节
• 4.1.3 室外温度大于临界室外温度时单热源的运行调节
• 4.1.4 供暖期水温调节曲线的绘制
• 4.2 水力汇交点位置特性分析
• 4.2.1 水力汇交点位置确定性分析
• 4.2.2 用户和干管阻抗变化对水力汇交点位置的影响
• 4.3 主、辅热源泵的转速比与流量比的关系
• 4.3.1 双热源两环模型的运行分析
• 4.3.2 对双热源三环模型的运行分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 西安市碑林区供热运行模拟
• 5.1 碑林区供热模型的建立
• 5.1.1 碑林区基本情况介绍
• 5.1.2 供热管网模型的建立
• 5.2 碑林区供热模型的设计
• 5.2.1 确定各换热站的设计热负荷及流量
• 5.2.2 管网管径的确定
• 5.3 运行调节方法的制定
• 5.3.1 供热调节方法的制定
• 5.3.2 供热全过程水温调节曲线的绘制
• 5.3.3 热负荷延续时间图的绘制
• 5.4 碑林区供热的水力工况分析
• 5.4.1 热源循环泵转速比与热源流量比的关系
• 5.4.2 三热源联合运行阶段三个热源的流量同比例变化对水力汇交点位置的影响
• 5.5 供暖期三热源同步供热
• 5.6 两种运行方法优缺点的阐述
• 5.6.1 两种方法的简述
• 5.6.2 两种方法的优缺点
• 5.7 本章小结
• 成果与展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢