集中供热管网动态特性分析及热瞬态预测研究

摘要

随着人口的增加、工业的发展，城市热负荷也相应的不断增大，在能源紧张和环境污染问题变的日益严重的今天，节能环保型的供热方式具有广阔的发展前景。由于集中供热不仅节约一次能源，同时也改善环境污染，提高人们的生活水平，并且充分显示出了现代化城市的舒适性、便利性和安全可靠性，集中供热已经成为城市现代化的主要标志之一。与发达国家相比，我国热用户的室内舒适度还比较差，而我国的供热能耗却要比发达国家高出许多。这主要是由于我国供热系统的供热管网输送效率较低，供热质量差，再加上没有很好的运行调节措施，使得供热损失比较大。在集中供热系统中，供热温度会随着室外温度、光照、风速等影响因素的变化而变化，为了降低能耗，同时保证用户的热舒适性，需要合理、准确地调节热源和热力站的负荷。在供热系统的热网运行中，只有知道各节点和管段中的运行参数，也就是知道各节点的压力、管道压降、管网中的温度分布，才能帮助运行调度部门了解热网的运行状况，及时、准确的调整供热。因此，热网中水力工况和热力工况的计算和分析是整个热网运行的基础，只有通过水力工况和热力工况的计算和分析，才能使供热调度人员对集中供热的热网运行情况做到心中有数，从而保证热网的优化运行。
　　 本文以太原市城南供热系统为研究对象，首先对其供热管刚进行了水力计算。计算得出供热管网在初、末寒期运行时的最佳流量为500t/h，在严寒期运行时的最佳流量为6200t/h；且亲贤街以北支线热力站实际资用压头偏大，南支干长风街以南支线12座热力站的资用压头不能满足运行要求，并提出了相应的改进措施。实施改进措施后，循环流量在5000t／h时，循环水泵的总功率降低了8.3％；在6200t／h时，循环水泵的总功率降低了6．7％。接着本文对供热管网进行了热力分析。通过对太原市城南供热系统中的距热源距离不同且位于不同管线的三个典型热力站供回水温度的测量，分析了热源升负荷和降负荷对位于热源不同位置的热力站的运行造成的影响。最后本文对供热管网中热力站的热瞬态进行了预测。由于集中供热管网中的热瞬态预测，对热源和热力站的负荷调节非常重要，而各热力站与热源的距离不同，而且管内流速，管径粗细，以及管道向周围环境的散热量也不同，使得复杂供热管网中各热力站的热瞬态预测只能通过数值模型和计算机代码来实现。为了能够对供热管网的热瞬态进行预测本文提出了供热系统热瞬态的新模型和数值方法，该方法采用高阶精度的数值方法，通过求解能量瞬态方程，模拟了由热源负荷变化引起的热力站负荷的热瞬态变化。这种新的计算手段可以预测山供热管网中所有管段的温度分布，能够计算出温度的动态变化，为热源到热力站的温度传递时间和热分布提供可靠的信息。利用这种新模型本文还模拟了太原市城南供热系统中的三个典型热力站的温度分布，井将这三个热力站的实际测量值与模拟值进行比较，得出比较一致的结果，该方法能够用于热力系统温度热瞬态的预测，以便运行人员能够提早了解管网热分布，并提前做出相应的调整。

目录

第一章绪论

第二章模型的建立

第三章太原市城南集中供热系统

第四章结果与分析

第五章结论与展望

参考文献

附录

致谢

攻读学位期间发表的学术论文目录

论文说明：符号说明

声明