环状集中供热管网动态热力、水力耦合特性仿真

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许多大型供热系统采用环状集中供热管网,增加了系统水力热力调度的难度。本文基于稳态水力模型和动态热力模型,构建了集中供热系统的动态热力、水力耦合计算模型,并对动态特性和输配能耗费用进行了分析。
  本文首先建立了环状集中供热管网的稳态水力模型并采用基本回路矩阵法进行求解,根据能量平衡方程建立了集中供热管网的动态热力模型,利用一阶隐式迎风格式进行求解,该方法具有计算速度快和无条件稳定的优点。提出了基于广度优先遍历法的动态热力、水力耦合计算模型,同时给出此算法用MATLAB计算时的计算流程,当环状集中供热管网水力、热力工况同时变化时,可利用此算法对其进行分析。
  根据华北某城镇环状集中供热管网算例并对管网进行动态特性分析,该方法能够实现水力工况和热力工况同时变化下的热动态特性预测,基于该算法研究了集中供热管网各个热力站温度延迟和温度衰减情况,结果表明,大型集中供热系统热量输配时间延迟较明显,热力站距热源越远,温度延迟时间越长。热力站处温度衰减的大小与热源供水温度的高低及热力站与热源之间的管路距离有关。该方法对集中供热系统的运行调节和优化控制都具有指导意义。
  本文对分别采用量调节和质调节两种运行调节方式下的环状集中供热管网进行动态热力、水力耦合计算,给出输配能耗费用的计算公式,分析热网在动态运行过程中的输配能耗费用变化情况,并探究引起输配能耗费用变化的原因。
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