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基于环路拓展的集中供热系统的研究及应用

陈华敏  
【摘要】:目前,能源日益紧张,生活的各个方面都需要节能。集中供热是现代化城市的主要基础设施之一,集中供热不断发展,规模越来越大,供热能耗也越来越大,约占建筑能耗的1/2左右。传统的单一布置循环泵系统形式越来越显示其不节能的一面,因为调节阀的使用至少要产生30%的无效能量。随着变频技术的广泛应用和计算机控制技术的发展,出现了多种循环泵布置方式。本文根据我国的供热现状和发展趋势,分析了国外的供热现状和供热形式,提出了基于环路拓展的集中供热系统形式。 本文首先介绍了基于环路拓展的集中供热系统的基本原理和基本形式,阐述了该系统中的一个主要设备即水力分压器的结构、运行方式;并应用FLUENT软件对其内部的流动状况进行了模拟,分析得出该设备在运行时内部压力基本相等的结论,这对于提高管网系统的稳定性有着重要的作用;结合该系统与直接连接形式、混水连接形式和间接连接形式进行了对比分析,发现水力分压器有时可以代替换热器。 然后,应用图论知识,建立供热管网的数学模型,得到基本关联矩阵、基本回路矩阵的数学表示,建立管网特征方程组并提出求解方法,为水力工况分析打下基础。并研究了多种循环泵的布置方式,指出最优方案是:热源循环泵+热用户加压循环泵,分别将常规供热系统、最优循环泵布置方案以及基于环路拓展的集中供热系统进行水力工况的模拟分析,研究表明,基于环路拓展的集中供热系统的运行能耗最少,约节省59%,是值得推广的新型供热系统。 通过水力工况模拟分析发现,基于环路拓展的集中供热系统中零压差点的最佳位置在热源出口处,与热网规模和负荷分布无关。在此基础上本文提出了基于环路拓展的集中供热系统的设计方法和设计思路。 最后,以山东招远热力工程为例,对基于环路拓展的集中供热系统进行了研究,实际运行参数表明,基于环路拓展的集中供热系统能够解决水力失调且节能效果明显,节能率为43%。本文提出的设计方法技术上可行,经济上合理,只要合理设计和应用,就能在实际工程中取得巨大的经济效益和社会效益。


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