提高能源利用率和降低环境污染已经是全球重视的课题。随着城市建设规模的扩大和热用户的不断增多,进行城市集中供热管网的优化研究,不但对节约投资、降低供热能耗等有重要意义,而且实现供热的安全可靠,具有重要的社会效益。国内外学者对热网的优化设计进行了广泛的研究,提出的优化方法大多只针对以热水为热媒的供热管网进行管径规格的优化设计。本论文在管网优化设计的目标函数中涵盖了由于散热损失引起的运行成本,增加了保温层厚度值作为决策变量,解决以蒸汽为热媒的城市集中供热管网中管道规格和保温层厚度的优选这一类通用问题。 作者在阅读大量中外有关文献的基础上,以管径规格和保温层厚度为决策变量,目标函数包括两部分：管材、保温材料等费用；管网运行时散热损失费用。采用运筹学中的整数规划和动态规划,通过优选管径规格和保温层厚度,求使得目标函数最小或较小的多种解决方案。利用VC++开发出蒸汽供热管网优化设计软件,能够在输入管网结构数据(如管长、阻力件和热力件)和各热用户点的需求参数(如蒸汽流量、压力和温度设计参数)基础上,根据约束条件优化选择管网中各管段的管径规格和保温层厚度,并且快速返回按照目标函数(即管网系统总投资运行费用)从小到大排列的多组可行方案,方案结果包括管网的总体项目参数(如总投资运行费用),各管段蒸汽流速,压力温度参数和各个热用户点的流量,温度压力参数等,软件还可将可行方案以Excel,Access和AutoCAD形式输出。本论文还对带有环形的蒸汽供热管网计算过程进行深入剖析,针对蒸汽可压缩性和比容受压力参数影响大的特点对传统的解节点方程法和解环方程法加入热力计算过程,利用MATLAB编写出计算程序。将以上开发的优化设计软件和MatMb计算程序分别应用于蒸汽供热管网项目实例,结果显示：优化设计软件得出的最优解决方案目标函数值,即投资和运行总费用较传统算法明显减少,优化节能效果很好；MatMb程序成功计算了带有环形的蒸汽管网各节点的压力和温度参数。 结果表明,本文所提出的模型算法达到了预期要求,从节能性和技术性的角度出发,成功解决蒸汽供热管网中管径规格和保温层厚度的优选问题,节省了管网系统总投资运行的成本并达到真正节能,并且针对带有环形的热网提出了更为完善的水力热力计算方法。本文研究内容为城市蒸汽集中供热管网在实际中的应用提供了理论依据。