大管径三通局部阻力特性数值模拟及多热源集中供热运行分析

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1、天津大学硕士学位论文大管径三通局部阻力特性数值模拟及多热源集中供热运行分析NumericalSimulationofLargePipeTeesLocalResistanceCharacteristicsandAnalysisofCentralHeatingSystemwithMulti-heatSourcesOperation一级学科：动力机械及工程热物理学科专业：动力工程作者姓名：巩启涛指导教师：杨俊红副教授企业导师：黄涛天津大学机械工程学院二零一五年十二月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本

2、人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查

3、阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日中文摘要多热源联网能够更好地适应大规模区域供热的负荷需求及其变化，同时集中供热有利于更好地采用先进技术实现节能减排。结合产学研项目和实际工程案例，基于工程实践，本工程硕士论文围绕供热系统的节能提效，主要工作包括：1）针对供热管网三通分流处的局部阻力影响系统水力平衡及运行能耗的问题，利用Fluent软件模拟了400mm及以上管径三通内流体流

4、动的速度场和压力46场，分别考察了分流比q(0~1)、雷诺数Re(4×10~1×10)、管径比dλ(0.38~1)及管间夹角θ(30°~90°)对三通局部阻力的影响。结果表明：研究范围内，主管与侧支管间局阻系数ζ01以及主管与直支管间局阻系数ζ02均随Re增大而减5小，当Re达到4.8×10时，基本不再变化。dλ＜0.8时，ζ01和ζ02均随q增大而单调递增，而当dλ≥0.8时，局阻系数均与q呈抛物线关系。q一定时，随着d增大，ζ01明显减小，当dλ>0.7时，减小趋势明显变缓。流动特征分析发现，

5、随着θ增大，侧支管内漩涡尺寸、速度梯度及流线弯曲程度明显增大，导致ζ01明显增大，直支管内速度梯度略微增大使得ζ02略微增加。2）针对实际供热系统的运行能效，通过对该供热系统的热源、一次网和换热站现场调研，得到2014-2015年供暖季系统的运行数据。依据《供热系统节能改造技术规范》（GB/T50893-2013），计算出系统的单位供热量能耗、单位供热面积能耗、锅炉效率、补水率及水力平衡度，并与上述规范评价标准对比。结果显示，该供热系统单位供热量能耗合格，单位面积能耗超标，其中单位面积耗电222量

6、3.36kWh/m，标准为2~3kWh/m；单位面积耗热量0.404GJ/m，标准为2220.23~0.35GJ/m；单位面积供热负荷43W/m，较需求热负荷高10W/m；6#锅炉处于大流量小温差低效运行状态。系统补水率超标，为1.28%，超过上述标准规定的0.78%；统计的16个换热站中70%出现了水力失调。3）针对由已建1号热源站和拟建2号热源站构成的实际双热源联合供热系统，基于热源供热负荷动态需求，采用图论方法，分析了热源负荷分配比例对一次网循环水泵电耗的影响。结果表明，需求热负荷率分别为1

7、00%，95%，90%时，1号站的最佳负荷分配比例分别为57.6%，42.2%，42.2%，此时水泵电耗分别为1439kW，1247kW，1143kW，较最大水泵电耗分别节能28.3%，33.8%，31.4%；当需求热负荷率为85%时，1号站能够满足供热需求，由1号站单独供热更经济。4）结合文献调研及实际工程案例既有运行的1号热源站、拟建的2号热源站以及已规划的3号热源站组成的多热源联合供热系统的特征的分析，初步构思了多热源供热管网物理实验模型，并初步给出了实验方案。关键词：多热源；集中供热；大管

8、径三通；数值模拟；热源负荷；能效IAbstractCentralheatingsystemwithmulti-heatsourcescanaccommodatethedemandsandchangesoflarge-scaledistrictheatingloadpreferably,andcentralheatingiscon-ducivetoadoptadvancedtechnologytoeconomizeonenergyandreducedischarge.Combinin