专题研讨暖通空调HV&AC2011年第41卷第5期85集中供热管网热瞬态预测太原理工大学太原理工大学摘要马喜成范梅梅杨巨生山西电力职业技术学院采用高阶精度的数值方法,建立了数值模型。以太原市城南供热系统为研究对象,对3个典型热力站由热源负荷变化引起的供、回水温度的变化进行了预测,并将预测结果与实测结果进行了比较,二者较吻合。关键词集中供热热瞬态热力站数值模拟供、回水温度PredictionofthermaltransientincentralheatingnetworkBMaXicheng,FanMyeimeiandYangJushengAbstractBasedonthehighordernumericalmethod,establishesanumericalmodel.TakingtheheatingsysteminthesouthofTaiyuan,ShanxiProvincialcapital,astheresearchobject,predictsthechangesofsupplyandreturnwatertemperaturesinthreetypicalsubstationscausedbythechangingloadofheatsource.Comparisonofthepredictingresultwiththetestingdataconfirmstheirconsistency.Keywordscentralheating,thermaltransient,substation,numericalsimulation,supplyandreturnwatertemperatureTaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan,China0引言在集中供热系统中,供热温度与天气变化有着密切的关系,工作人员需要根据天气情况合理调节热源和热力站的负荷,使室内温度保持在人体适宜的范围内且又不造成供热资源浪费,从而达到既使广大用户感到舒适,又能让企业节省能源的目的。由于各热力站与热源的距离不同,而且管内流速、管径及管道向周围环境的散热量也不同,所以复杂供热管网中各热力站的热瞬态预测只能通过数值模拟来实现[2-3]。本文采用新的数值模型模拟、分析集中供热系统的热瞬态分布。由于本文的研究对象太原市城南供热系统,运行时采用的是分阶段改变流量的质调节方式,即在一段时间内的流量是连续不变的,只改变供热温度。因此模拟是在不连续改变流量,只改变温度的条件下进行的,且只适用于枝状管网,对于环状管网还需补充节点能量平衡方程和条件。该方法采用高阶精度的数值方法,通过求解能量瞬态方程,模拟了由热源负荷变化引起的热力站负荷的热瞬态变化,模拟得出的数据与3个位于不同距离和不同管线的热力站的实测数据较吻合,[1]表明该方法可以很好地模拟集中供热系统的热瞬态变化,能够为工作人员进行热调节提供参考。1模型的建立1.1能量瞬态平衡质量平衡方程:(v)=0(1)x为密度,kg/m3;为时间,s;v为速度,m/+式中s;x为距离,m。动量平衡方程:(v)式中(v)p=-f-gsin(2)xxp为压力,Pa;f为单位体积流体流动时受+32到的壁面摩擦阻力,N/m;g为自由落体加速度,2m/s;为管道弯度,rad。马喜成,男,1982年11月生,在读硕士研究生030045太原市迎泽区南十方街甲字十八号太原热力城南供暖分公司(0)13485334138Email:maxichengfmm@163.com收稿日期:20101126-一次修回:20110118-二次修回:20110402--86暖通空调HV&AC2011年第41卷第5期专题研讨一维能量瞬态平衡方程:(e)式中+(ve)=pgvsin+q(3)1.2数值模型式(6)是双曲线形式的微分方程,它可以沿着流体质点的特定轨迹进行求解,在空间时间坐标系中定义下式:d=1vdx(4)将式(9)代入式(6),得dh=qd式(10)写成数值方程式为(5)式中hi(+)-hA()=qAe为流体流动总能,J/kg;q为体积热源即单流动流体总能量方程:e=u+v22位体积流体的散热量,W/m3。(9)式中u为比热力学能,J/kg。比焓的热力学定义方程:h=u+p(10)(11)式中h为比焓,J/kg。下标i代表节点,如图1所示;A代表某一将式(1),(2),(4),(5)式代入式(3),并忽略压力变化和管壁阻力的影响(水压波动和管壁阻力对水的比焓的影响远小于散热损失而引起的比焓变化),可以得出下式:Dh=qD其中D=+v(7)Dx式(6