工程热物理专业论文蒸汽管网水力热力耦合计算方法的研究及软件开发

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1、山东建筑大学硕士学位论文摘要蒸汽管网水力热力计算方法考虑蒸汽热力损失和动力损失之间的相互影响，将蒸汽流动的水力工况和热力工况耦合在一起，解决目前水力计算中忽略二者相互影响导致计算误差大的问题。本文基于蒸汽输送过程中流动和传热特性，建立蒸汽管网水力热力耦合计算数学模型，提出采用标准四阶Runge公式对微分方程进行求解，并以C++6．为开发工具，编制出蒸汽管网水力热．K力u耦tta合计算分析软件，通过大量实例管V网isu对a10其验证，蒸汽管网耦合计算理论及方法可以应用于蒸汽供热工程的计算和分析。本文以蒸汽管网水力热力耦合计算方法的建立为

2、主线，开展了以下工作的研究：一、通过对蒸汽输送过程中流动及换热特性的研究，综合考虑蒸汽的可压缩性、状态变化、摩擦和传热等多种因素的作用，导出蒸汽流动动量方程，结合蒸汽状态方程，将蒸汽流动应遵循的连续性方程、动量方程和能量守恒方程，组成蒸汽稳定流动的水力热力耦合计算数学模型，并给出数学模型的边界条件，解决目前蒸汽管网水力计算中忽略散热损失对压力变化的影响所导致的计算结果与实际运行数据误差大的问题。二、根据蒸汽管网水力热力耦合计算微分方程组，得到高压蒸汽管网动量方程和能量方程的积分形式，考虑蒸汽输送过程中常伴有相态变化，本课题采用水蒸汽“

3、IAPWS．IFl997工业公式"中2区多参数状态方程，求解蒸汽流动过程中的密度、动力黏滞系数和压缩因子，为动量方程和能量方程的求解提供依据。三、对蒸汽管网耦合计算数学模型简化后，提出采用标准四阶Runge公式求．Kutta解微分方程组，从而得到数学模型的数值解。RungeKutta公式利用目标函数在某些点处函数值的线性组合构造差分方程，避免了高阶导数的计算，计算结果精度高。四、管道保温结构及厚度是影响蒸汽传热特性的重要因素，本文针对蒸汽管道不同敷设方式，分别利用给定散热损失值法、介质表面温度法，确定架空、‘直埋管道保温层厚度和单位管

4、长散热量，分析得出影响管道散热损失的主要因素，并在相同条件下，对架空、直埋管道单位长度热损失大小进行对比分析。五、采用VisualC++6．0为开发工具，编制蒸汽管网水力热力耦合计算分析软件。软件主要分为管网线图绘制、管网参数输入、管网线图编辑、水力热力耦合计算、计算结·本研究为国家“十一五”科技支撑计划课题《城市能源基础设施系统优化与模拟技术》(2006BAJ03801)的部分研究内容I知识水坝@damdoc山东建筑大学硕士学位论文果输出及保存五个大的功能模块，软件内嵌了“蒸汽管道保温层厚度及散热量计算"、“水蒸汽热物性计算"和“蒸

5、汽管道水力热力耦合计算"三个软件模块，实用价值高。最后，以济南市多条蒸汽管网为例，对蒸汽管网水力热力耦合计算理论及方法进行验证，耦合计算结果能够准确描述管网实际运行中蒸汽压力和温度的变化关系，各管段计算结果与实际运行数据的最大误差为6％；而仅进行水力计算所得计算结果与实际运行数据的平均误差为21％，最大误差超过50％。耦合计算结果与运行数据吻合较好，精度高，可以应用于蒸汽管网改造工程、蒸汽管网联网运行方案的设计计算和分析。关键词：蒸汽管网，耦合计算，数学模型，可压缩性，黏性，软件开发Ⅱdamdoc为您倾心整理(小店damdoc.tao

6、bao.com)(QQ@2218108823)知识水坝@damdoc山东建筑大学硕士学位论文Study0IIMothodofHydraulic&ThermalCouplingCalculationforSteamHeatingPipeNetworksandSoftwareExploitationGaoLufeng(EngineeringThermophysics)DirectedbyTianGuansanABSTRACTThemethodofsteamnetworkhydraulicandthermalcouplingcalculat

7、ion，consideringtheinfluencebetweenthermodynamiclossandpowerloss，cansolveproblemofbigerrorscausedbyignoringtheinteractionofthetwoconditionsinthecurrenthydrauliccalculation．Inthisdissertation,themodelofsteamnetworkhydraulicandthermalcouplingcalculationwasconstructeddirect

8、lyonpropertiesofsteamflowandheattransfer,andthedifferentialequationwassolvedbytypicalfourstagesRunge_Kuttaform