供熱管網(wǎng)的建模分析及水力平衡調(diào)節(jié)

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1、北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文供熱管網(wǎng)的建模分析及水力平衡調(diào)節(jié)姓名：孫巍申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：系統(tǒng)工程指導(dǎo)教師：楚紀(jì)正20080528摘要供熱管網(wǎng)的建模分析及水力平衡調(diào)節(jié)供熱管網(wǎng)是一個復(fù)雜的流體網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它的運(yùn)行工況受多方面的影響。對供熱管網(wǎng)水力工況進(jìn)行建模計算是對供熱管網(wǎng)運(yùn)行狀況進(jìn)行分析以及對其進(jìn)行優(yōu)化計算的基礎(chǔ)。隨著城市建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大和熱用戶的不斷增多，我國政府已經(jīng)越來越重視供熱管網(wǎng)的優(yōu)化規(guī)劃及改造工作。進(jìn)行城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)化研究，不但對節(jié)約投資有著重要的意義，而且是實(shí)現(xiàn)供熱安全可靠，改善供熱水平的重要環(huán)節(jié)。水力失調(diào)是供熱管

2、網(wǎng)普遍存在的現(xiàn)象，如何克服水力失調(diào)，實(shí)現(xiàn)供熱管網(wǎng)的水力平衡，改善供熱質(zhì)量，是供熱行業(yè)所面I臨的問題?；诖?，本文主要研究了以下幾方面的問題。本文首先利用流體網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)圖論的有關(guān)定理定律，建立供熱管網(wǎng)水力工況的數(shù)學(xué)模型，對供熱管網(wǎng)進(jìn)行流體網(wǎng)絡(luò)分析。通過供熱管網(wǎng)水力工況的數(shù)學(xué)模型，分析和計算管網(wǎng)系統(tǒng)中流量、壓力等參數(shù)的變化規(guī)律。然后分析了供熱管網(wǎng)設(shè)計優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型，建立了年折算費(fèi)用的目標(biāo)函數(shù)，不僅考慮了管網(wǎng)的建設(shè)費(fèi)用，還考慮了每年運(yùn)行消耗的電費(fèi)以及熱損失的費(fèi)用，除了將各個管段的管徑作為決策變量還將循環(huán)水泵的揚(yáng)程作為決策變量考慮到優(yōu)化

3、當(dāng)中，使優(yōu)化結(jié)果更接近工程實(shí)際。在水力約束條件下，本文利用粒子群優(yōu)化算法和模擬退火算法分別進(jìn)行了供熱管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計的計算，并提出了對粒子群算法的改進(jìn)，利用分層思想解決供熱管網(wǎng)多目標(biāo)設(shè)計優(yōu)化問題。本文編制了MATL心程序，對算例進(jìn)行了計算，首北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文先驗(yàn)證了供熱管網(wǎng)的數(shù)學(xué)模型，然后對粒子群優(yōu)化算法和模擬退火算法的優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了對比分析。最后在第五章，對水力平衡的相關(guān)概念進(jìn)行了介紹，并對優(yōu)化前后的水力失調(diào)狀況進(jìn)行了對比，結(jié)果分析表明，兩種優(yōu)化算法不僅對供熱管網(wǎng)的設(shè)計優(yōu)化有良好的效果，而且優(yōu)化的結(jié)果能改善供熱系統(tǒng)的水力

4、失調(diào)狀況，提高供熱質(zhì)量。關(guān)鍵詞：供熱管網(wǎng)，圖論建模，粒子群優(yōu)化，水力失調(diào)IIMODELINGANALYSISANDHYDRAULICBALANCEREGULATIoNONHEATSUPPLYNETWORKABSTRACTHeatsupplynetworkisacoInplexliquidne鉚orkwhichisa虢ctedbyV撕ousfactorsinreali吼sotheanalysisofoperationstamsandoptimizationt0itisstrictlybasedonthemodelingofhydr

5、aulicbehaVior．Withmeexpansionofc時constructionandincreasingcustomers，thegoVemmenthauspaidmoreattentionontheoptimizationprogrammingandreconstlllctionworktOtheheatsupplyne佃’ork．Theref．ore，t11eoptimizationresearChtoproVidecentmlizedheatsupplyincities，cannotonlysaveagreat

6、sumofmoney，butalsoproVidereliableandhigllemciemheatsupplytousers．HydraulicmaladjustIllentisapreValentphenomenoninheatsupplynetwork，sohowtooVercomethisdi銜culty，achieVelb，draulicbalanceandinlproVeheatsupplyquali劬isthegreatestproblemneedtobesolVed，nowadays．Basedonthesei

7、ssues，theresearChofthispapercanbediVidedintoseVeralbigpartsassho、Ⅳnbelow：Inthefirstpan，aCcordingtotheliquidne帆orkauldreleVantprinciplesofne咖rkgr印htheoⅨanaccuratemathematicalmodelabouttheheatsupplyne錒orkisestablished，whichisusedtoanalyzeandcomputethequantitynow，pressu

8、re，etcinthepipenetWorksystem．III北京化工大學(xué)碩士學(xué)位論文IntheseCondpart，themathematicmodelusedforoptimizingheatsupplyne嘲orkisa11alyzed，a11dtheo