集中供热管网的设计方法分析与改进

本文研究了集中供热管网的设计水力计算方法及改进,包括集中供热管网的水力计算模型、水力计算方法、影响热网水力计算结果的因素分析、建立热网优化设计模型、以及进行水泵拟合曲线的研究和建立水泵数据库。首先介绍了热网的水力计算模型,通过图论的知识,用矩阵表示热网,按照一定的假设条件,进行了其模型的求解。 分别介绍了枝状热网和环型热网的水力计算方法。对环型热网的水力计算方法进行了一些改进,进行了管网的简化、改进初始流量的分配方式以及构造最小生成树。其中重点介绍考虑管长因素的最小平方和流量分配法,提高了计算效率,能尽快达到平差精度。 针对大型热网设计参数较多的情况,在排除已知的或预先给定的设计参数以后,研究了管壁当量绝对粗糙度K与集中供热管网阻力损失的关系,以及不同的K值对水力计算结果的影响。 利用最小二乘法建立了水泵性能曲线回归方程,建立了相同型号、不同型号的并联、串联水泵组的拟合曲线公式,研究了变频水泵的性能曲线方程。与项目组合作建立了水泵数据库,通过所编制的程序,调用水泵数据库,可以实现不同运行方案下水泵的计算机选型。 完善了环型热网优化设计的数学模型。以年折算费用为优化目标函数,其包括初投资、运行费用和维护费用等方面;以离散管径作为决策变量;并以技术上的合理性作为模型的约束条件。模型的求解采用交叉概率、变异概率随适应度自动进行调整的自适应遗传算法(Adaptive Genetic Algorithm, AGA),计算效率高,收敛速度快,可求出模型的相对最优解或最满意解。 编写了相关的程序,在考虑事故工况下限额供热要求的基础上,对算例热网进行了计算。并将计算结果与推荐比摩阻法进行了比较。