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北方小城镇供热输配管网的节能改造研究

作　者: 张伟龙
导　师: 谭羽非
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: 小城镇供热管网节能改造水力失调混水系统
分类号: TU995
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

近年来伴随着城市化进程的快速发展，我国北方小城镇的冬季采暖热负荷增长迅速，供热系统作为小城镇最为重要的基础设施建设之一，与小城镇居民的生活质量息息相关。但是随着集中供热系统在北方小城镇的推广，我国对于小城镇小型集中供热系统的技术研究还存在一定的滞后，在系统的设计和运行方面仍然存在大量问题，造成大量的能源浪费，因此对北方小城镇供热输配管网的节能改造势在必行。本文首先对北方小城镇的供热现状进行了调查研究，调研结果表明目前集中供热的采暖方式在小城镇迅猛发展，但是其运行时存在诸多问题，主要表现为系统中各用户存在严重的冷热不均现象，管网运行时普遍采用“大流量、小温差”的运行方式，整个供热管网缺乏科学有效的调节手段等，这些问题不但影响了小城镇供热系统的供热质量，同时造成了严重的能源浪费。本文针对以上问题，研究小城镇供热输配管网的节能改造方案。本文结合小城镇供热管网的特点，建立了小城镇枝状连接供热管网的水力工况数学模型，采用Hardy Cross平差法对简化后的数学模型进行了求解，为小城镇供热管网的水力计算和改造方案的研究奠定了基础。其次，针对小城镇供热输配管网能耗过高的问题，提出了分布泵方案、旁通混水方案两种改造方案，通过建立小城镇供热管网的计算模型，计算了不同方案的能耗情况，并进行了比较，得出采用本文所提出的改造方案之后，供热管网的输送能耗都有所降低，其中旁通混水方案的节能效果最为显著，与改造前相比，系统的能耗减少了71.66%。再次，针对小城镇供热输配管网调节方式落后的问题，研究了小城镇采用混水方案时的运行调节问题，得到了不同调节方式下的调节公式和调节曲线，并分析了不同调节方式下的水泵能耗，针对北方小城镇供热输配管网的特点，提出了小城镇采用旁通混水系统的控制方案。最后，本文运用所研究的内容，对黑龙江省某小城镇集中供热管网进行节能改造，通过对改造前后供热管网的输送能耗进行对比分析，对本文的理论研究成果进行了验证，证实了本文所提改造方案确实可行，方法确实有效，对北方小城镇供热系统的节能改造方法积累了经验。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-18
  1.1 课题来源及研究的背景和意义  10-11
    1.1.1 课题的来源  10
    1.1.2 课题研究的背景和意义  10-11
  1.2 国内外集中供热系统的研究与应用现状  11-16
    1.2.1 集中供热系统研究现状  11-14
    1.2.2 集中供热系统应用现状  14-16
    1.2.3 国内外研究现状的总结  16
  1.3 本文的主要研究内容  16-18
第2章北方小城镇供热状况调研  18-25
  2.1 小城镇的界定和概况  18-19
  2.2 北方小城镇集中供热状况调研  19-24
    2.2.1 调研背景  19
    2.2.2 调研结果  19-23
    2.2.3 小城镇供热系统能耗过高的原因  23-24
  2.3 本章小结  24-25
第3章小城镇供热管网的水力工况模拟  25-34
  3.1 供热管网水力工况基本公式  25-27
  3.2 小城镇枝状连接供热管网的水力工况模拟  27-32
    3.2.1 供热管网的水力工况数学模型  27-30
    3.2.2 小城镇供热管网数学模型  30
    3.2.3 小城镇供热管网数学模型的求解  30-32
    3.2.4 小城镇供热管网数学工况的模拟计算程序  32
  3.3 本章小结  32-34
第4章小城镇供热输配管网的节能改造方案  34-47
  4.1 小城镇供热管网水力平衡调节方法  34-36
    4.1.1 水力失调度  34-35
    4.1.2 水力失调产生的原因  35
    4.1.3 小城镇供热管网的水力平衡调节方法  35-36
  4.2 小城镇供热管网节能改造方案的提出  36-37
  4.3 计算模型的假设  37-40
  4.4 各方案的能耗计算  40-45
    4.4.1 方案一：常规方案  40-41
    4.4.2 方案二：分布泵方案  41-43
    4.4.3 方案三：旁通混水方案  43-45
  4.5 小城镇供热管网改造方案的确定  45-46
  4.6 本章小结  46-47
第5章小城镇混水系统调节与控制方案  47-64
  5.1 混水供热系统的运行调节  47-59
    5.1.1 供热调节基本公式  47-49
    5.1.2 混水供热系统运行调节方式分析  49-57
    5.1.3 不同调节方式下的水泵能耗计算  57-59
  5.2 小城镇混水供热系统的控制方案  59-63
    5.2.1 小城镇热力入口调节设备的选择  59-60
    5.2.2 控制参数的选择  60-61
    5.2.3 不同参数的控制方案  61-63
  5.3 本章小结  63-64
第6章工程实例分析  64-74
  6.1 工程概况  64-67
  6.2 供热管网存在问题  67-68
  6.3 供热管网改造前后能耗分析  68-72
    6.3.1 改造前水力平衡系统能耗  68-70
    6.3.2 旁通混水改造方案  70-72
    6.3.3 改造前后系统的能耗状况的比较  72
  6.4 混水改造不同调节方式下水泵能耗分析  72-73
  6.5 本章小结  73-74
结论  74-76
参考文献  76-81
致谢  81

北方小城镇供热输配管网的节能改造研究

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