蒸汽供熱管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、提高能源利用率和降低環(huán)境污染已經(jīng)是全球重視的課題。隨著城市建設(shè)規(guī)模的擴(kuò)大和熱用戶的不斷增多,進(jìn)行城市集中供熱管網(wǎng)的優(yōu)化研究,不但對(duì)節(jié)約投資、降低供熱能耗等有重要意義,而且實(shí)現(xiàn)供熱的安全可靠,具有重要的社會(huì)效益。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)熱網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了廣泛的研究,提出的優(yōu)化方法大多只針對(duì)以熱水為熱媒的供熱管網(wǎng)進(jìn)行管徑規(guī)格的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本論文在管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)函數(shù)中涵蓋了由于散熱損失引起的運(yùn)行成本,增加了保溫層厚度值作為決策變量,解決以蒸汽為熱媒的

2、城市集中供熱管網(wǎng)中管道規(guī)格和保溫層厚度的優(yōu)選這一類通用問(wèn)題。 作者在閱讀大量中外有關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,以管徑規(guī)格和保溫層厚度為決策變量,目標(biāo)函數(shù)包括兩部分：管材、保溫材料等費(fèi)用；管網(wǎng)運(yùn)行時(shí)散熱損失費(fèi)用。采用運(yùn)籌學(xué)中的整數(shù)規(guī)劃和動(dòng)態(tài)規(guī)劃,通過(guò)優(yōu)選管徑規(guī)格和保溫層厚度,求使得目標(biāo)函數(shù)最小或較小的多種解決方案。利用VC++開(kāi)發(fā)出蒸汽供熱管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件,能夠在輸入管網(wǎng)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)(如管長(zhǎng)、阻力件和熱力件)和各熱用戶點(diǎn)的需求參數(shù)(如蒸汽流量、壓

3、力和溫度設(shè)計(jì)參數(shù))基礎(chǔ)上,根據(jù)約束條件優(yōu)化選擇管網(wǎng)中各管段的管徑規(guī)格和保溫層厚度,并且快速返回按照目標(biāo)函數(shù)(即管網(wǎng)系統(tǒng)總投資運(yùn)行費(fèi)用)從小到大排列的多組可行方案,方案結(jié)果包括管網(wǎng)的總體項(xiàng)目參數(shù)(如總投資運(yùn)行費(fèi)用),各管段蒸汽流速,壓力溫度參數(shù)和各個(gè)熱用戶點(diǎn)的流量,溫度壓力參數(shù)等,軟件還可將可行方案以Excel,Access和AutoCAD形式輸出。本論文還對(duì)帶有環(huán)形的蒸汽供熱管網(wǎng)計(jì)算過(guò)程進(jìn)行深入剖析,針對(duì)蒸汽可壓縮性和比容受壓力參數(shù)影響

4、大的特點(diǎn)對(duì)傳統(tǒng)的解節(jié)點(diǎn)方程法和解環(huán)方程法加入熱力計(jì)算過(guò)程,利用MATLAB編寫出計(jì)算程序。將以上開(kāi)發(fā)的優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件和MatMb計(jì)算程序分別應(yīng)用于蒸汽供熱管網(wǎng)項(xiàng)目實(shí)例,結(jié)果顯示：優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件得出的最優(yōu)解決方案目標(biāo)函數(shù)值,即投資和運(yùn)行總費(fèi)用較傳統(tǒng)算法明顯減少,優(yōu)化節(jié)能效果很好；MatMb程序成功計(jì)算了帶有環(huán)形的蒸汽管網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的壓力和溫度參數(shù)。 結(jié)果表明,本文所提出的模型算法達(dá)到了預(yù)期要求,從節(jié)能性和技術(shù)性的角度出發(fā),成功解決蒸汽供熱