基于环路拓展的集中供热系统水力与热力耦合计算方法的研究

摘要

随着供热技术的进步，供热系统也呈现多样性。但是这些系统都有一个共同点，能耗越来越低，调节控制愈来愈方便。
　　 本文从前人的研究成果入手，阐述了国内外供热事业发展的现状，分析了分布式供热系统取代传统供热形式的决定性因素——运行能耗低;通过对现有的几种供热形式的比较，引入了基于环路拓展的集中供热系统，该系统是兼顾分布式供热系统节能特性和直连式供热系统供热效率高的一种新型供热系统形式。
　　 作者通过对基于环路拓展的集中供热系统的特点和水压图的分析，得出其在供热中具有不可替代的优点:由于水力分压器所特有的混水特性将用户侧管网和室外主管网分离开来，避免了用户侧的变化对主管网的影响;由于混水作用的存在，可以提高供热管网的供水参数，减小管网的管径;该系统仍采用的是直连形式，供热效率要比间接连接式供热系统高;而且，该系统采用水泵分布式供热，其输配能耗比较低。
　　 接着，作者通过对现有供热系统的几种运行调节方式的对比分析，确定了适合于该系统的运行调节方式——定温差调节，使该系统在实际运行过程中能够适应负荷的变化。
　　 随后，作者运用图论原理将管网图形简化为计算机能够识别的计算机模型，再通过对模型的分析，得出供热管网水力计算和热力耦合计算的数值解法;运用C语言对模型水力计算的求解过程进行了编程，从而可以利用模型进行水力计算。
　　 在此基础上，作者建立了这种新型供热系统多用户串联的计算模型，通过对串联级数进行分析，得出该系统最大的串联级数为3级，即可以在已有散热器用户回水管路上再串联一个散热器用户和一个地暖用户。
　　 最后，作者通过对现有供热系统水力计算过程中供回水温度的分析，总结了现阶段查取比摩阻所参考两种工况:95/70℃和110/70℃。但是对于基于环路拓展的集中供热系统，其供回水温度并不是仅有这两种工况，而是可以灵活选择的，在对该系统进行水力计算时，仍按照这两种工况进行比摩阻的查取势必会造成计算误差。结合供热系统中水力与热力的耦合特性，本文利用Excel中的数据处理函数，结合传统水力计算表的编制原理及计算公式，编制了室内和室外两种供热管网的动态水力计算表。该表格可以根据不同的水温得出该温度条件下的各种管径的比摩阻。该表格数据准确，使用方便，为基于环路拓展的集中供热系统的水力计算提供了参考依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 我国集中供热管网的发展及现状

1．1．2 国外集中供热管网的发展及现状

1．2 本课题的研究意义

1．3 本论文研究的主要内容

1．4 本章小结

第2章 基于环路拓展的集中供热系统理论基础

2．1 常用的集中供热形式

2．2 基于环路拓展的集中供热系统

2．2．1 水力分压器

2．2．2 基于环路拓展的集中供热系统原理

2．2．3 基于环路拓展的集中供热系统的分类

2．3 基于环路拓展的集中供热系统的调节方式

2．3．1 定温差调节方式

2．3．2 三次网的调节

2．3．3 二次网的调节

2．3．4 一次网的调节

2．4 本章小结

第3章 供热管网水力与热力耦合计算模型及其算法

3．1 图论在简化供热管网计算模型中的应用

3．1．1 节点关联矩阵

3．1．2 回路矩阵

3．2 供热管网水力与热力耦合计算模型的数值解法

3．2．1 供热管网水力计算基本方程

3．2．2 供热管网的热力计算基本方程

3．3 水力计算模型的求解过程

3．3．1 水力计算模型的求解方法

3．3．2 水力计算模型的编程计算

3．3．3 计算实例列举

3．4 本章小结

第4章 基于环路拓展的集中供热系统环路串联级数

4．1 散热器采暖和地板辐射采暖最低供回水温度的确定

4．1．1 散热器采暖最低供回水温度

4．1．2 地板辐射采暖最低供回水温度

4．2 环路串联模型的建立

4．2．1 串联一个用户环路的供热模型分析

4．2．2 串联两个用户环路的供热模型分析

4．2．3 串联三个用户环路的供热模型分析

4．3 本章小结

第5章 基于环路拓展的集中供热系统水力计算表的编制

5．1 供热系统水力计算的基本公式

5．2 水力计算表的编制

5．2．1 室内供热管网水力计算表

5．2．2 室外供热管网水力计算表

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

后记

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况