【摘要】：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)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(shí),正逐步加劇現(xiàn)階段能源供求矛盾。同時(shí),國(guó)內(nèi)目前集中供暖能源效率僅有發(fā)達(dá)國(guó)家的1/3左右,因此,對(duì)集中供熱的節(jié)能研究勢(shì)在必行。本文針對(duì)現(xiàn)階段集中供熱二次管網(wǎng)中關(guān)鍵部件、關(guān)鍵問(wèn)題,分析了在各種復(fù)雜工況下二次管網(wǎng)中板式換熱器熱力運(yùn)行狀態(tài)、針對(duì)不同建筑特性參數(shù)和氣候參數(shù)的熱負(fù)荷預(yù)測(cè)與分析以及用戶(hù)側(cè)異常用熱的檢測(cè)。主要研究工作如下:提出了一種簡(jiǎn)單精確的兩相流板式換熱器實(shí)時(shí)控制模型,對(duì)板式換熱器傳熱傳質(zhì)基本特性進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)研究。針對(duì)兩相流板式換熱器中,蒸汽側(cè)包含相變過(guò)程,其換熱計(jì)算相對(duì)復(fù)雜,各工況參數(shù)不易測(cè)量或獲取等問(wèn)題,提出一種對(duì)針對(duì)兩相流的板式換熱器模型。首先,通過(guò)機(jī)理分析與傳熱傳質(zhì)方程對(duì)換熱過(guò)程進(jìn)行數(shù)學(xué)描述,并對(duì)參數(shù)進(jìn)行集總,采用線(xiàn)性最小二乘法和非線(xiàn)性最小二乘法對(duì)未知參數(shù)進(jìn)行辨識(shí),以減少應(yīng)用中的預(yù)測(cè)誤差,最終得到可控或可測(cè)參數(shù)之間的關(guān)系,滿(mǎn)足了實(shí)時(shí)控制與優(yōu)化的應(yīng)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(hù)側(cè)熱負(fù)荷預(yù)測(cè)精確模型。該模型基于實(shí)際應(yīng)用和理論計(jì)算,從熱力學(xué)定律的經(jīng)典工程方程出發(fā),利用物理和經(jīng)驗(yàn)建模方法的優(yōu)點(diǎn)來(lái)實(shí)時(shí)地描述房間的換熱過(guò)程,推導(dǎo)出基本控制方程。同時(shí)通過(guò)對(duì)變量進(jìn)行集總、辨識(shí),推導(dǎo)出了一個(gè)簡(jiǎn)單而精確的混合模型結(jié)構(gòu)。在選取的終端用戶(hù)的實(shí)際住宅耗熱量等數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,對(duì)模型的有效性和準(zhǔn)確性進(jìn)行了研究和驗(yàn)證。提出的建模方法考慮了用戶(hù)的建筑參數(shù)、室外溫度、風(fēng)速、高度等熱負(fù)荷影響因素,并依次通過(guò)實(shí)驗(yàn)將上述因素對(duì)建筑熱負(fù)荷的定量影響進(jìn)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(luò)設(shè)計(jì)等提供指導(dǎo)和建議。提出了適用于二次供熱管網(wǎng)的用戶(hù)側(cè)供熱異常檢測(cè)方法。以提出的熱負(fù)荷預(yù)測(cè)方法為依據(jù),利用核高斯混合聚類(lèi)(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(jìn)行聚類(lèi)或分類(lèi)計(jì)算,以適應(yīng)二次管網(wǎng)的大數(shù)據(jù)量、非線(xiàn)性與滯后性。同時(shí)將其與K-Means和高斯混合聚類(lèi)(Gaussian Mixed Mode,GMM)算法相比,檢測(cè)率和誤報(bào)率均有不同程度的改善。在所提異常檢測(cè)算法的基礎(chǔ)上,針對(duì)不同的建筑類(lèi)型判斷其異常用熱的數(shù)據(jù)特征,如開(kāi)窗散熱、安裝加壓泵等。同時(shí),通過(guò)與分戶(hù)計(jì)量數(shù)據(jù)的對(duì)比分析,對(duì)所提檢測(cè)算法的精確度進(jìn)行了度量。該異常檢測(cè)方法將有助于供熱公司主動(dòng)檢測(cè)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(hù)熱負(fù)荷數(shù)據(jù)處理平臺(tái),即工業(yè)大數(shù)據(jù)的采集和分析平臺(tái),以Yarn作為底層資源管理平臺(tái)的Spark系統(tǒng),采用yarn-cluster模式。平臺(tái)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(chǔ)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(dǎo)入到HDFS或通過(guò)Sqoop進(jìn)入數(shù)據(jù)分析層,通過(guò)迭代計(jì)算,將KGMC聚類(lèi)與KGMMII分類(lèi)算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn),將最后的結(jié)果存儲(chǔ)在HDFS,針對(duì)具體應(yīng)用進(jìn)行分析。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TU995.3
【圖文】：

圖１．３技術(shù)路線(xiàn)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(yù)測(cè)蒸汽一熱水換熱器中的多相流的流型，對(duì)于工程設(shè)備的熱工設(shè)計(jì)計(jì)算和操逡逑作運(yùn)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(dòng)力學(xué)、傳熱和傳質(zhì)學(xué)特性，且因逡逑換熱器蒸汽側(cè)包含相變過(guò)程，其換熱及阻力計(jì)算相對(duì)復(fù)雜，現(xiàn)存相關(guān)模型與算法逡逑多是根據(jù)熱負(fù)荷或熱流密度的經(jīng)驗(yàn)估計(jì)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(jiǎn)潔，無(wú)法預(yù)測(cè)運(yùn)行參數(shù)隨工況的變化情況，逡逑造成極大的熱量浪費(fèi)。因此，本章提出了一種簡(jiǎn)單精確的兩相流板式換熱器優(yōu)化逡逑模型。對(duì)板式換熱器傳熱傳質(zhì)基本特性進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)機(jī)理分析與逡逑傳熱傳質(zhì)方程得到可控或可測(cè)的Ｉ／Ｏ參數(shù)之間的關(guān)系，如不同幾何參數(shù)、流動(dòng)參逡逑數(shù)等，為板式換熱器實(shí)際應(yīng)用與設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)，滿(mǎn)足了控制與優(yōu)化的應(yīng)用逡逑要求

【參考文獻(xiàn)】

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(cè)繪科學(xué)技術(shù)學(xué)報(bào);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(jī)組供熱經(jīng)濟(jì)性分析[J];區(qū)域供熱;2010年01期

本文編號(hào)：2742444