城市集中供热系统的调节就其本质可分为质调节、量调节，其他调节方式，如分阶段改变流量的质调节、间歇调节实际上是这两种调节方式的结合或变异。在变流量供热系统中，流量基本上由用户决定，如果用户需要提高室内温度，则开大温控阀，增加流量，流量的增加将引起热网压力下降，下降的压力由调速循环泵提高转速补偿。板式换热器价格，板式换热器厂家，服务咨询热线13869202861。

　　间接连接供热系统中，热量通过换热器进行传递，因此流量控制必须考虑换热器在流量变化时的热力特性。流量的变化将使换热器的传热系数发生变化，进而影响一级管网的流量和供回水温度。

　　1 调节参数的确定

　　① 一级管网的量调节方式

　　在直接连接系统中，由于散热器热流量一般按供热系统定流量考虑，加之用户的热力入口没有设置变流量调节设备，若流量变化较大，户内系统热力工况将发生严重失调。因此，直接连接系统不宜采用流量变化较大的纯粹量调节。

　　在间接连接系统中，二级管网对于用户而言是直接连接系统，采用质调节。一级管网的量调节可以采取两种方式：

　　a. 一种方式是固定供水温度，改变流量。在热负荷降低时，一二级管网供回水温度降低，换热器对数平均温差升高或基本不变，由下式：

　　Ф=KA△tm (1)

　　式中Ф——换热器换热量，W

　　K——换热器传热系数，W/(m2·K)

　　A——换热面积，m2

　　△tm——换热器对数平均温差，℃

　　当热负荷降低而对数平均温差变化很小时，传热系数和传热面积应相应减小，但换热器换热面积无法变化，因此只能通过降低传热系数适应热负荷的变化。传热系数降低意味着供热介质流速的下降，也可认为在截面积不变的情况下流量的降低。但计算表明，流量小幅下降并不能明显使传热系数下降，即传热系数对流量变化不敏感。

　　由于量调节下供水温度不变，当一级管网流量大幅度降低时，供回水温差加大，回水温度将大幅降低。为保证传热温差，一级管网回水温度应高于二级管网回水温度，即流量的变化将受到换热器传热性能的制约。有两种方法可以使流量变化幅度减小，从而使流量变化与换热器传热性能相适应。一种方法是减小换热器传热面积，在有多台换热器的热力站中，当室外温度升高，热负荷减小时，可关闭部分换热器，减少换热面积。二级管网变为分阶段变流量的质调节或旁通混水连接，一级管网回水温度升高，流量增加。另一种方法是分阶段改变一级管网供水温度，在不同的室外温度阶段采用不同的供水温度，减小流量的降低幅度。

　　b. 另一种方式，我们可以设定一级管网的供回水温差不变，而供回水温度随热负荷的变化改变。这样将使换热器对数平均温差的变化与一级管网流量的变化相适应，使流量的变化程度降低，降低换热器热力工况的失调程度。

　　② 调节参数的确定

　　在非设计工况下，换热器一二级侧的出口温度一般是未知的，因此对数平均温差不易计算，这给换热器热力工况分析计算带来不便。文献[2]提出采用换热器有效系数s，将对数平均温差用线性关系近似描述。换热器有效系数ε可定义为单位流量热当量(定义为供热介质的比定压热容与其质量流量乘积)下，换热流体之间温差为1℃时换热器的传热量。

　　有效系数ε还表示加热流体温降或被加热流体温升与最大温差的比值。因此，有效系数ε实际上表明了换热器的换热能力。有效系数ε不大于1，当换热器传热面积无穷大时，ε=1。可由热平衡推导出：

　　式中ω、θ——系数

　　Ws——换热器小流量侧的流量热当量，J/(h·K)

　　WL——换热器大流量侧的流量热当量，J/(h·K)

　　在间接连接系统中，一级侧流量热当量W1=Ws，二级侧流量热当量W2=WL应满足如下方程：

　　式中Ф——相对热负荷比

　　W1——一级管网相对流量热当量比

　　tf,s——任意工况下一级管网供水温度，℃

　　tf,r——任意工况下一级管网回水温度，℃

　　tf,s,d——设计工况下一级管网供水温度，℃

　　tf,r,d——设计工况下一级管网回水温度，℃

　　ts,r——任意工况下二级管网回水温度，℃

　　ts,r,d——设计工况下二级管网回水温度，℃

　　W2——二级管网相对流量热当量比

　　ts,s——任意工况下二级管网供水温度，℃

　　ts,s,d——设计工况下二级管网供水温度，℃

　　tin——任意室内温度，℃

　　to——任意室外温度，℃

　　tin,d——供暖室内计算温度，℃

　　to,d——供暖室外计算温度，℃

　　Фd——设计热负荷，形

　　W1,d——设计工况下一级管网流量热当量

　　W2,d——设计工况下二级管网流量热当量

　　由式(5)～(11)可推导出一级管网供回水温度的调节公式，在求解过程中需补充附加条件(调节方式)。间接连接系统一级管网采用量调节，二级管网采用质调节，这样补充的附加条件为：一级管网供水温度固定或供回水温差固定，二级管网W2=1。将附加条件代入一级管网供回水温度的调节公式，若换热器有效系数占已知，则可求出任意工况下一级管网供回水温度和质量流量。但由式(2)可知，参数ω、θ在变工况下并不是已知的，必须在确定了换热器传热系数和一级管网流量的前提下才能计算ε。而供热介质的部分参数和一级管网流量未知，这也正是我们要计算的。因此，调节方程具有隐函数性质，用解析法是无法解出的。

　　索柯诺夫教授曾提出计算换热器传热系数的近似计算式：K=Kd(W1W2)0.5 (12)式中Kd——换热器在设计工况下的传热系数，W/(m2·K)式(12)针对管壳式换热器，并未考虑供热介质参数对传热系数的影响，有很大的局限性。笔者考虑目前供热中常用的板式换热器，利用计算板式换热器传热系数的经验公式，并对不同温度下供热介质参数进行计算调整，先给出温度和流量的原始值，经过不断的试算校正，最终得出满足工况要求的换热器设计参数。试算过程通过计算机程序完成，在给定条件下，精确计算出以上两种量调节方式下，一二级管网供回水温度和流量。计算程序专门针对板式换热器编写，在计算前，应确定一二级管网的设计参数，并选取合适的板式换热器，得到板式换热器的数量和设计参数，确定传热系数和阻力的相应计算公式。

　　2 算例

　　2.1 热网设计参数

　　以我国某城市热网中某座热力站为研究对象。供暖室外计算温度为-6℃，开始供暖时室外温度为8℃，供暖室内计算温度为18℃，一级管网设计供、回水温度为127、60℃，二级管网设计供、回水温度为80、55℃。选定一座供热面积为20×104m2的热力站，设计热负荷为11.24MW。

　　根据热负荷和供热介质设计参数选择板式换热器。在本算例中，换热器一级侧温差大，流量小;二次侧温差小，流量大。因此，应考虑供热介质在换热器通道内的流速。在选用换热器时流速一般控制在0.3～0.6m/s，并尽量使一二级侧的供热介质流速保持一致[3]。若选用等截面板式换热器，势必大幅增加二级侧流速和阻力，传热效果也不理想。因此，选用不等截面板式换热器，二级侧为宽流道，一级侧为窄流道，两侧供热介质流速接近。通过选型计算，得板式换热器总传热面积228.8m2，数量为3台。

　　2.2 调节方式

　　二级管网采用质调节方式。一级管网采用质调节与量调节，室外温度由-6℃升至-2℃，采用质调节，此时流量为管网设计流量;室外温度由-2℃升至8℃，采用量调节。

　　室外温度由-2℃升至8℃，一级管网供水温度固定为110℃。当室外温度升高时，热负荷降低，一级管网回水温度将随之降低，一级管网流量减小。由于板式换热器热负荷与流量呈非线性关系，当热负荷较小时，流量降低很多，不能满足传热要求。在计算中我们发现，当室外温度为2℃时，一、二级管网回水温度之差已经很小。当室外温度继续升高时，热负荷与流量继续减小，受二级管网回水温度的限制，一级管网回水温度无法继续减小，因此传热效果不能达到规定要求。为保证传热效果，我们在量调节阶段采取了两种解决方法：

　　① 方法1

　　方法1为固定一级管网供水温度，减少换热面积。热力站有3台板式换热器，当室外温度等于2℃时，我们可以关闭1台。采用方法1，一级管网供回水温度、质量流量随室外温度的变化曲线见图1、2，二级管网供回水温度随室外温度的变化曲线见图3。由图1～3可知，在室外温度为2℃时关闭1台换热器后，由于换热面积减少，一级管网流量增大，回水温度升高;一二级管网回水温差升高。

　　② 方法2

　　方法2为分阶段降低一级管网供水温度。供水温度的变化分为3个阶段：室外温度为-2～3℃时，供水温度为110℃;当室外温度为3～6℃时，供水温度降至100℃;当室外温度为6～8℃时，供水温度降至90℃。采用方法2，一级管网供回水温度、质量流量随室外温度的变化曲线见图4、5，二级管网供回水温度随室外温度的变化曲线见图6。

　　由图4～6可知，由于一级管网供水温度的分阶段降低，一级管网供回水温差减小，质量流量也分为3个阶段，温差减小与质量流量增大相对应。采用这种方法，使一级管网流量变化幅度减小，提高了一级管网回水温度，保证换热的完成。

　　对于室外温度由-2℃升至8℃阶段，笔者提出一级管网采用固定供回水温差的变流量调节，供回水温差固定为56℃。一级管网供回水温度及质量流量随室外温度的变化曲线见图7、8。由图8可知，采用固定供回水温差法的调节方式，一级管网质量流量随室外温度的升高逐步减小，与固定供水温度调节法比较，质量流量变化幅度较小。

　　2.3 调节方式的比较

　　① 量调节

　　当固定一级管网供水温度时，流量变化幅度较大，有利于降低管网和换热器阻力，而且供水温度恒定，操作方法比较简单。在热负荷减小到一定程度时，可减少换热器的投入数量，但热力站的控制复杂程度有所增加。总体而言，这种调节方式是经济、可行的。

　　分阶段降低一级管网供水温度的调节方式，实际上减小了流量变化幅度。这种调节方式由于分阶段改变供水温度，增加了控制难度，而且流量较高，因此运行成本较高。

　　② 固定供回水温差的变流量调节

　　固定供回水温差的变流量调节方式，供回水温度随热负荷的降低而减小，换热器传热温差、传热系数与一级管网流量的变化相适应，流量的变化幅度比采用固定供水温度调节方式小。在这种情况下，换热器失调度较小，换热效果易于保证。但流量加大，使换热器阻力增加，而且一级管网供回水温度同时改变，控制难度较高。