集中供热网数值模拟仿真研究

集中供热系统作为现代化城市建设的重要措施之一,不但节约能源,保护环境,而且能够改善供热水平。随着城市建设规模的不断扩大和热用户的逐渐增多,集中供热系统已经成为我国北方冬季供暖的一种主要形式。 集中供热系统是一个十分复杂的多变量系统,它的运行工况受多方面的影响。任何局部运行工况的变化、个别用户用热量的改变、管网结构的变化都会影响到其它用户,严重时甚至影响到整个网络,水力失调是供热管网普遍存在的现象,如何避免水力失调,实现供热管网的水力平衡,对提高供热质量、节约投资起着重要的作用。 本文采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方式,对集中供热网水力工况进行研究,主要进行了以下几方面的工作: 对国内外集中供热系统的现状进行了概述,利用计算流体力学商业软件FLUENT针对集中供热系统进行研究,采用标准k-ε模型对典型热网稳定水力工况进行数值模拟,建立供热管网水力工况的数学模型,通过对算例进行计算,得到集中供热系统一次热网、二次热网压力分布特征;分析供热管网系统水力失调时流量、压力等参数的变化规律,将模拟压降结果与实验数据进行了对比,验证了采用标准k-ε模型分析热网系统水力工况的有效性,为进一步研究热网系统优化设计提供了参考。此外,在研究集中供热系统流体流动和压力变化规律的基础上,本文以实验室板式换热器为例,进行了板式换热器换热过程的数值模拟,分析板式换热器换热过程中压力、温度分布变化规律,为集中供热网的热力工况建模提供了参考。