某大型供热管网水力工况分析及性能预测研究

摘要

随着我国集中供热管网逐渐向大型化的发展，管网水力失调现象日益突显，同时也带来了管网供热效率低、供热质量差、水泵能耗高等问题。因此研究供热管网水力工况变化规律对减轻管网水力失调、实现供热经济运行具有重要的意义。
　　本文基于石家庄市某大型环状管网，建立了管网水力工况数学模型并对其进行水力工况分析。首先在连通阀不同启闭状态下，对管网流量变化规律及水泵能耗进行研究。结果表明，大环上连通阀启闭状态会对整个管网产生较大的水力影响，而小环上连通阀启闭状态主要对其所在管路产生水力影响；当连通阀均关闭时管网呈枝状，水泵电耗最小。当连通阀均开启时管网呈环状，水泵电耗最大。其次对处于不同位置的管段发生事故时管网流量变化规律进行预测研究，并计算获得管网限额供热时的最大限额流量系数，以及各事故工况下热用户入口阀门开度。结果表明，离热源最近的管段发生事故时管网水力失调最严重，其最大限额流量系数最小；而离热源较远的管段发生事故时因部分管段反向供热，可保证所有热用户水力失调度介于0.85-1.15之间。对处于不同位置的热用户关闭时管网流量分布进行模拟，研究不同数量热用户关闭时管网流量变化规律以及水泵的相应调节转速。结果表明，近端用户关闭相较远端会造成更严重的水力失调；拟合获得管网流量减小比与水泵转速的关系式。最后对热用户入口阀门分别使用球阀、蝶阀、截止阀时管网的水力稳定性进行了研究。结果表明，各热用户入口阀门均为蝶阀时，管网水力稳定性最好；热用户入口阀门均为截止阀时，管网水力稳定性最差。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外集中供热发展现状

1.3 国内外供热管网水力工况研究现状

1.4 本课题研究内容及意义

第二章 环状热网水力计算理论与方法

2.1 图论基础知识

2.2 热网水力计算基本公式

2.3 热网水力失调

2.4 本章小结

第三章 某大型环状热网模型建立及基本水力工况分析

3.1 研究对象物理模型

3.2 研究对象数学模型

3.3 模型合理性校验

3.4 热网基本水力工况分析

3.5 本章小结

第四章 环状热网连通阀启闭水力工况研究

4.1 连通阀启闭工况

4.2 水力工况分析

4.3 连通阀启闭对水泵电耗影响

4.4 本章小结

第五章 管路事故工况限额供热环状热网水力工况研究

5.1 限额供热相关概念

5.2 管路事故工况位置对管网性能影响

5.3 本章小结

第六章 故障热用户位置及数量对热网性能影响

6.1 某热用户关闭热网水力工况

6.2 故障热用户比例对热网性能影响

6.3 本章小结

第七章 阀门特性对管网水力工况影响

7.1 热网常用阀门特性与选择

7.2 三种阀门特性对管网水力工况影响

7.3 本章小结

第八章 结论

8.1 主要结论

8.2 工作展望

参考文献

附录A

附录B

附录C

攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果

致谢