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枝状管网离散优化设计的研究

作　者: 曾光
导　师: 赵华
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 枝状热网 热经济 管网优化 差额率
分类号: TU995.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 236次
引　用: 1次
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内容摘要


在我国集中供热系统规模稳步增加,人们对城市集中供热的要求已不仅在于供热规模的不断扩大,对于管网系统的优化设计、运行分析及改造等供热技术都提出了更高的要求,必然涉及着管网系统的技术性、节能性和经济性综合问题。长期以来,复杂供热管网的优化设计研究一直是较薄弱的环节,传统的设计方法主要考虑技术指标,往往偏离经济指标很远。为了能有效地提高热水管网的热经济性,本文对枝状管网系统的离散优化设计进行了深入的研究,主要研究内容和成果包括以下几个方面:(1)应用管网系统热经济最优综合设计理论,成功地解决了管网系统技术性、节能性和经济性之间的综合,使所设计的热网,具有运行能耗与初投资综合最小,并具有优良的技术性能。(2)建立了复杂热水管网全局优化设计的数学模型。模型中包括了各种技术经济指标,以离散管径作为决策变量,选定年折算费用作为优化目标函数,兼顾了投资、运行及维护等方面;约束条件中包括了各种技术参数,如压力、流速等水力约束。(3)提出了一种适用于枝状管网系统离散优化设计的算法—逐次逼近优化算法,本算法引入投资运行差额率与优化差额率的概念,提出无约束优化管网思想,来体现工程实在节能潜力,并有效夹挤与调整管径边界,大大缩短了目标函数收敛的计算时间,可以快速完成各种参数确定和约束条件的处理,解决了搜索算法大规模寻优操作时各种参数计算的时间问题,从而使其在枝状管网系统中具有实用性。(4)以实例计算,应用逐次逼近优化算法与传统算法分别进行设计计算,得出的年折算费用进行比较,分析逐次逼近优化算法对实际工程的参考价值。采用电价、热价、管网基建费用、投资效果系数和管网折旧维修率为敏感性因素,通过敏感性分析,得出各因素对年折算费用的影响程度,为工程人员设计提供参考价值。(5)在理论分析的基础上,编制了枝状管网离散优化设计软件,本软件可用于任意枝状管网的优化设计和计算已建管网年投资费用。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-16
  1.1 课题背景及研究的目的和意义  9-12
    1.1.1 我国供热现状与工程设计中存在的问题  9-10
    1.1.2 计算机在热网系统中的应用  10-11
    1.1.3 课题研究的意义  11-12
  1.2 国内外同类课题的研究状况  12-15
    1.2.1 国外研究状况  12-13
    1.2.2 国内研究状况  13-15
  1.3 主要研究内容  15-16
第2章 热网优化设计数学模型  16-33
  2.1 供热技术经济分析  16-20
    2.1.1 经济效果  16
    2.1.2 技术经济评价常用方法  16-19
    2.1.3 管网系统热经济最优综合设计理论  19-20
  2.2 目标函数  20-31
    2.2.1 目标函数的确定  20
    2.2.2 目标函数中个项费用的计算  20-29
    2.2.3 约束条件  29-31
  2.3 本章小结  31-33
第3章 热网管径优化算法  33-50
  3.1 管网系统模拟方法  33-39
    3.1.1 节点模拟计算法的计算原理  34-36
    3.1.2 管段和节点标记方案  36-39
  3.2 无约束优化算法  39-44
    3.2.1 最不利管路无约束优化  40-43
    3.2.2 其他支路无约束优化  43-44
  3.3 逐次逼近优化算法  44-48
  3.4 优化程序流程图  48-49
  3.5 本章小结  49-50
第4章 热网优化算例及分析  50-70
  4.1 算例参数  50-53
  4.2 算例结果比较分析  53-60
  4.3 影响因素分析  60-68
    4.3.1 电价  60-62
    4.3.2 热价  62-63
    4.3.3 管网基建费用  63-65
    4.3.4 投资回收年限与折旧维修率  65-68
  4.4 本章小结  68-70
第5章 软件开发  70-81
  5.1 软件的设计思想  70-71
  5.2 软件所设计的Matlab 软件知识  71-72
  5.3 软件的设计与说明  72-79
  5.4 本章小结  79-81
结论  81-83
参考文献  83-87
附录  87-98
攻读学位期间发表的学术论文  98-100
致谢  100

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 市政工程 > 城市集中供热 > 热力管网
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