Разработка методик расчета нестационарной газодинамики теплоносителей в теплотехнических установках и системах

• Автор: Василенко, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Краснодар
• Количество страниц: 142 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПО ПРОБЛЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ О

1.1 Моделирование нестационарных процессов в теплоэнергетических установках и системах.

1.2 Оперативное управление трубопроводными системами

1.3 Уравнения, описывающие нестационарное движение энергоносителей в ТЭУ и трубопроводах

1.4 Существующие решения уравнений движения сжимаемой среды в трубопроводе.

1.5 Выводы по 1 главе.

2 МЕТОДИКИ РЕШЕНИЯ УРАВНЕИЙ ДВИЖЕНИЯ СЖИМАЕМОЙ СРЕДЫ В ТРУБЕ.

2.1 Методики, основанные на решении линеаризованных уравнений движения сжимаемых сред в трубопроводе.
2.1.1 Методика расчета движения сжимаемой среды с использованием разложения в ряд Тейлора.
2.1.2 Метод коллокаций
2.2 Методики, основанные на решении нелинейных дифференциальных уравнений
2.2.1 Задача с пространственнораспределенными коэффициентами
2.2.1.1 Точное решение задачи.
2.2.1.2 1 риближеннос решение задачи.
2.2.2 Метод регулярного режима
2.2.3 Методика с применением разложения в ряд Тейлора.
2.3 Анализ методик расчета
2.4 Выводы по 2 главе.
3 МЕТОДИКИ РЕШЕНИЯ СПЕЦИАЛЬНЫХ ЗАДАЧ
3.1 Методика решения задачи газодинамики с учетом ускорения потока.
3.2 Движение сжимаемых сред в наклонных трубопроводах.
3.3 Движение сжимаемой среды в трубопроводе с промежуточными компрессорными станциями
3.4 Движение сжимаемых сред в трубопроводах с учетом сосредоточенных отборов
3.5 Выводы по 3 главе.
4 РЕШЕНИЕ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ.
4.1 Расчет паропровода промышленной ТЭЦ.
4.2 Расчет паропровода Краснодарской ТЭЦ
4.3 Расчет газопровода Белозерного ГПЗ
4.4 Определение режимных параметров газопровода при заданных управляющих воздействиях для ГТС ООО Кубаньгазпром
4.5 Динамика теплообменников с независимым обофевом.
4.5.1 Анализ результатов расчета
4.6 Выводы по 4 главе.
5 ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Управление может быть организовано с использованием соответствующих систем автоматического регулирования, но может выполняться и через ручное управление, оператором. Как правило, именно в последнем случае трудно добиться эффективной эксплуатации, при этом велика вероятность возникновения нештатных ситуаций. По этим причинам для теоретических исследований разрабатываются методики расчета соответствующих систем и установок, которые используются, в том числе, для создания АСУТП. Эти методики связаны с решениями нестационарных уравнений, которые намного сложнее стационарных. Методики расчета могут использоваться как для анализа нестационарных процессов, происходящих в элементах энергетического оборудования, так и для разработки соответствующих комплексов регулирования трубопроводных систем. На основании проведенных с их помощью теоретических исследований проводят окончательные экспериментальные исследования, что дает возможность экономить значительные финансовые средства. Прогресс в разработках средств вычислительной техники стимулирует усилия по их применению для управления технологическими процессами на ТЭУ. Однако реальные результаты пока невелики, что объясняется многими факторами. Один из них - отставание в создании математических моделей динамики процессов генерации пара и транспорте теплоносителей, удовлетворяющих жестким требованиям задач управления. Естественно, что реализация моделей, в связи с их сложностью, возможна лишь с привлечением компьютеров. Методики расчета, пригодные для количественного анализа, пока далеки от совершенства по многим показателям, основными из которых являются точность и быстродействие. Основным оборудованием ТЭУ являются парогенераторы и теплообменные аппараты, поскольку они являются основными источниками получения тепловой энергии и высокотемпературных теплоносителей (вода, пар). Разработка методик расчета для исследования динамики парогенераторов представляет собой сложную теоретическую и вычислительную задачу. Попытка учесть с максимальной полнотой все конструктивные и режимные особенности столь сложного энергетического объекта делает непростым проведение количественного и качественного анализа. С другой стороны, любой отход от реального процесса влияет на конечные результаты, и часто прогнозировать погрешность не представляется возможным [,]. В расчетных методах динамические характеристики парогенераторов и их элементов получаются в результате решения системы уравнений математической физики, с различной степенью полноты описывающей сложный комплекс взаимосвязанных тепловых, гидромеханических, физикохимических и других процессов, протекающих в объекте. Поэтому в квадратурах удается разрешить лишь уравнения, относящиеся к простым методикам расчета [, ]. Но и такие решения имеют большую ценность, поскольку позволяют наглядным путем установить основные закономерности динамического процесса. В большей части опубликованных исследований [2, , , , , , , , , , , , , , , 2] аналитические решения для решения нелинейных уравнений элементов теплотехнических установок получаются в виде передаточных функций, которые могут быть представлены как в дробно -рациональной, так и в трансцендентной форме, которая учитывает пространственную распределенность параметров, что объясняется, с одной стороны, достаточностью, а с другой - математическими трудностями перехода во временную область. Однако по существу метода преобразования Лапласа, приводящего к передаточным функциям, последние являются промежуточным результатом, и во многих случаях необходимо найти закон изменения во времени различных технологических параметров (расхода, давления и т. Задача определения динамических свойств парогенераторов решается с помощью выполнения операции линеаризации, чтобы область применения теоретических решений выходила за традиционные рамки «малых» отклонений. Линеаризация не только снимает ограничения на значения тестовых сигналов при определении динамических свойств парогенераторов, трубопроводов и теплообменников, но и открывает новые возможности теоретического моделирования нестационарных режимов в 'ГЭУ и связанных с ними систем.