【摘要】：隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和城鎮(zhèn)化進程的加快,集中供熱系統(tǒng)也正蓬勃發(fā)展,其提供了舒適的居住環(huán)境的同時,正逐步加劇現(xiàn)階段能源供求矛盾。同時,國內(nèi)目前集中供暖能源效率僅有發(fā)達國家的1/3左右,因此,對集中供熱的節(jié)能研究勢在必行。本文針對現(xiàn)階段集中供熱二次管網(wǎng)中關(guān)鍵部件、關(guān)鍵問題,分析了在各種復雜工況下二次管網(wǎng)中板式換熱器熱力運行狀態(tài)、針對不同建筑特性參數(shù)和氣候參數(shù)的熱負荷預測與分析以及用戶側(cè)異常用熱的檢測。主要研究工作如下:提出了一種簡單精確的兩相流板式換熱器實時控制模型,對板式換熱器傳熱傳質(zhì)基本特性進行了理論與實驗研究。針對兩相流板式換熱器中,蒸汽側(cè)包含相變過程,其換熱計算相對復雜,各工況參數(shù)不易測量或獲取等問題,提出一種對針對兩相流的板式換熱器模型。首先,通過機理分析與傳熱傳質(zhì)方程對換熱過程進行數(shù)學描述,并對參數(shù)進行集總,采用線性最小二乘法和非線性最小二乘法對未知參數(shù)進行辨識,以減少應用中的預測誤差,最終得到可控或可測參數(shù)之間的關(guān)系,滿足了實時控制與優(yōu)化的應用要求,提高供熱質(zhì)量。提出一種基于建筑特性參數(shù)、氣候參數(shù)的集中供熱用戶側(cè)熱負荷預測精確模型。該模型基于實際應用和理論計算,從熱力學定律的經(jīng)典工程方程出發(fā),利用物理和經(jīng)驗建模方法的優(yōu)點來實時地描述房間的換熱過程,推導出基本控制方程。同時通過對變量進行集總、辨識,推導出了一個簡單而精確的混合模型結(jié)構(gòu)。在選取的終端用戶的實際住宅耗熱量等數(shù)據(jù)的基礎上,對模型的有效性和準確性進行了研究和驗證。提出的建模方法考慮了用戶的建筑參數(shù)、室外溫度、風速、高度等熱負荷影響因素,并依次通過實驗將上述因素對建筑熱負荷的定量影響進行了研究。該模型為集中供熱二次管網(wǎng)間的熱能平衡、按需分配、網(wǎng)絡設計等提供指導和建議。提出了適用于二次供熱管網(wǎng)的用戶側(cè)供熱異常檢測方法。以提出的熱負荷預測方法為依據(jù),利用核高斯混合聚類(Kernel Gaussian Mixture Cluster,KGMC)和核高斯混合推理指數(shù)(Kernel Gaussian Mixture Inferential Index,KGMMⅡ)算法,將低維空間中的原始數(shù)據(jù)投影到高維空間進行聚類或分類計算,以適應二次管網(wǎng)的大數(shù)據(jù)量、非線性與滯后性。同時將其與K-Means和高斯混合聚類(Gaussian Mixed Mode,GMM)算法相比,檢測率和誤報率均有不同程度的改善。在所提異常檢測算法的基礎上,針對不同的建筑類型判斷其異常用熱的數(shù)據(jù)特征,如開窗散熱、安裝加壓泵等。同時,通過與分戶計量數(shù)據(jù)的對比分析,對所提檢測算法的精確度進行了度量。該異常檢測方法將有助于供熱公司主動檢測異常,做好供熱調(diào)節(jié),提高能源效率和熱舒適性。搭建基于大數(shù)據(jù)的用戶熱負荷數(shù)據(jù)處理平臺,即工業(yè)大數(shù)據(jù)的采集和分析平臺,以Yarn作為底層資源管理平臺的Spark系統(tǒng),采用yarn-cluster模式。平臺采用據(jù)源、數(shù)據(jù)獲取層、數(shù)據(jù)分析層和數(shù)據(jù)存儲層的搭建結(jié)構(gòu),其中數(shù)據(jù)處理流程為供熱數(shù)據(jù)直接被導入到HDFS或通過Sqoop進入數(shù)據(jù)分析層,通過迭代計算,將KGMC聚類與KGMMII分類算法進行實現(xiàn),將最后的結(jié)果存儲在HDFS,針對具體應用進行分析。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TU995.3
【圖文】：

圖１．３技術(shù)路線逡逑

如前文所述，板式換熱器作為集中供暖二次管網(wǎng)中換熱站的關(guān)鍵部件，研究逡逑并預測蒸汽一熱水換熱器中的多相流的流型，對于工程設備的熱工設計計算和操逡逑作運行非常重要。其中換熱站系統(tǒng)圖如圖２．１所示，板式換熱器起著至關(guān)重要的逡逑作用。由于不同的多相流流型擁有不同的流體動力學、傳熱和傳質(zhì)學特性，且因逡逑換熱器蒸汽側(cè)包含相變過程，其換熱及阻力計算相對復雜，現(xiàn)存相關(guān)模型與算法逡逑多是根據(jù)熱負荷或熱流密度的經(jīng)驗估計推算換熱面積、溫度、供熱量、散熱量的逡逑分布狀況等工況值，不夠精確或不夠簡潔，無法預測運行參數(shù)隨工況的變化情況，逡逑造成極大的熱量浪費。因此，本章提出了一種簡單精確的兩相流板式換熱器優(yōu)化逡逑模型。對板式換熱器傳熱傳質(zhì)基本特性進行了理論與實驗研究，通過機理分析與逡逑傳熱傳質(zhì)方程得到可控或可測的Ｉ／Ｏ參數(shù)之間的關(guān)系，如不同幾何參數(shù)、流動參逡逑數(shù)等，為板式換熱器實際應用與設計提供了理論依據(jù)，滿足了控制與優(yōu)化的應用逡逑要求

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 楊洋;代偵勇;;供熱管網(wǎng)空間數(shù)據(jù)模型研究[J];測繪科學技術(shù)學報;2015年04期

2 劉麗梅;韓斌橋;張瑞坤;;基于熱電比的熱電聯(lián)產(chǎn)機組供熱經(jīng)濟性分析[J];區(qū)域供熱;2010年01期

本文編號：2742444