闭式空调水系统动态特性数值模拟及实验研究

摘要

闭式冷媒水管网是中央空调系统重要组成部分，各末端支路流量与设计值的偏差将直接影响人生活环境的热舒适性，对系统运行稳定性和末端支路之间的相互干扰性研究具有重要的意义，另外优秀的管网设计和合理的末端控制将减少许多能耗。离心泵的启停及阀门开度变化瞬态管网内压力波动大，将关系到系统的安全。
　　本文分别从异程动力集中最不利支路定压差系统、异程动力分散最不利支路定压差系统、同程最不利支路定压差三种系统，分别探讨系统的稳定性及节能的潜力，异程动力分散和同程相对异程动力集中在系统一侧时，最不利支路位置是否改变，指出找出最不利支路方法。将系统分为满负荷、部分负荷、小负荷三个工作工况，数值模拟出每个工况的水力失调度，讨论每个工况下最不利支路定压差控制相对传统的节流时能耗对比和对末端水力稳定性的作用。闭式水系统离心泵的启停，分别模拟不同的水泵启动时间、水泵额定转速、末端阻力，得出这三个因素对离心泵启动冲击扬程的影响，从理论上分析产生冲击扬程的原因；讨论三台离心泵并联时，错开时间启动与同时启动管网瞬态压力及瞬态扬程比较，可知道错开启动可降低泵入口出现负压的风险；球阀开度变化且关阀耗时一定，看进出口压力瞬态值变化，阀门开度减小越多，入口峰值压力越大，出口谷值越小，且与关阀稳定后差值越大。
　　离心泵启停实验，定压装置分别采用开式膨胀水箱和隔膜式气压罐时，比较系统稳定压力所需要的时间；采用变频器控制水泵启动和停止时间，监测水泵进出口压力，实时得出离心水泵以不同方式启停时，瞬态扬程随时间变化关系。干管球阀快速关闭及开启实验，采集球阀进出口瞬态压力变化情况，得出球阀进口和出口瞬态压力变化趋势。闭式水系统双定压点实验，探讨双定压点实验与单定压点时管网内压力分布区别，以及双定压点对系统运行的稳定性影响。上述实验为实际工程中离心泵合理启停方式方法，能为降低管网超压和出现负压风险提供参考。

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1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究概况

1.3 论文的主要研究内容

2 闭式水系统最不利末端定压差控制数值模拟

2.1 水力稳态数值模拟数学模型

2.3数值模拟管网建模及边界条件

2.4异程动力集中支路无控制方式工况模拟

2.5异程动力集中最不利支路定压差模拟

2.6异程动力分散最不利支路定压差模拟

2.7同程式管网最不利支路定压差模拟

2.8本章小结

3 闭式水管网组件参数改变水力瞬态数值模拟

3.1水力瞬态数值模拟数学模型

3.2离心泵水力瞬态数值模拟

3.3干管球阀开度突变阀前后瞬态压力数值模拟

3.4本章小结

4 离心泵启停瞬态过程管网压力波动实验

4.1 实验管网原理图及边界条件

4.2 离心泵启停瞬态定压点压力波动实验

4.3 膨胀水箱定压离心泵变频启动过程瞬态实验

4.4 膨胀水箱定压离心泵变频关闭过程瞬态实验

4.5 本章小结

5 双定压点实验

5.1膨胀水箱定压

5.2隔膜式气压罐定压

5. 3本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 课题展望

致谢

参考文献

附录1 在校期间发表的论文