基于感阻理论的暖通空调水管网动态特性研究

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本文主要研究暖通空调系统中闭式水系统管网动态水力特性。动态特性主要体现在水系统在变工况运行或水泵启停时,系统中各点压力、流量随时间的瞬态变化过程。管网动态特性受水泵特性,管网拓扑结构,管网阻抗分布,定压水平,管网中各设备特性等多种因素影响。系统水力变化过程中,压力的波动幅度,流量变化,系统最大压力值,变工况稳定时间等特征参数是反映系统运行是否安全,流量调节是否有效,风机盘管等设备控制策略是否可行的重要依据。本文以刚性管道理论及电路理论为基础,提出将管网中设备特性按阻性和感性等效处理的简化方法,并用于水泵启动过程的动态特性模拟,通过模拟与实际实验想结合,提出用S型函数拟合水泵启动过程中流量的变化曲线,得出水泵启动过程中扬程是否存在超过管网设计值的判定方法及其最大值的确定方法;借助CFD软件对缓冲水箱的变流量动态特性进行模拟分析,提出缓冲水箱缓冲能力的评价指标,研究了缓冲水箱的结构参数对缓冲水箱影响因素,得出缓冲水箱进出口等高连接缓冲效果要好于有高度差的连接方式及定体积条件下存在着一个较优的结构尺寸,为实际工程中缓冲水箱的设计提供参考依据。本文还进一步研究了纯感性元件在定压差和定流量两种不控制方式条件下对系统流量稳定性的影响,通过在管网特征位置设置正弦函数形式的扰动,及在相应位置增加感抗,模拟分析其对系统流量波动的缓冲效果,得出感性元件具有一定的水力分区作用,在定流量空调条件下增加感抗缓冲效果比定压条件更好,在不同形式的扰动源的条件下较优的感抗点的位置不同,对实际工程中缓冲设备的选型、安装位置的确定等有意义的指导。
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