5 .1 Počiatočné údaje
Ako počiatočné údaje pre základný matematický model vedeckého a priemyselného komplexu som použil tabuľky mesačných zmien parametrov inštalácie T-180/210-130-1 Komsomolskaja CHPP-3 za rok 2009 (tabuľka 5.1).
Z týchto údajov boli prevzaté:
§ tlak a teplota pary pred turbínou;
§ čistá účinnosť turbíny;
§ spotreba tepla na výrobu elektriny a hodinová spotreba tepla;
§ vákuum v kondenzátore;
§ teplota chladiacej vody na výstupe z kondenzátora;
§ teplotný rozdiel v kondenzátore
§ prietok pary do kondenzátora.
Použitie údajov z reálnej turbíny ako počiatočných údajov možno v budúcnosti považovať aj za potvrdenie primeranosti výsledného matematického modelu.
Tabuľka 5.1 - Parametre inštalácie T-180/210-130 KTETs-3 pre rok 2009
|
Kondenzátor |
|||||||||
|
Tlak pary pred turbínou, P 1, MPa |
Teplota pary pred turbínou, t 1, ºС |
Čistá účinnosť, % |
Spotreba tepla na výrobu elektriny, Q e,ͯ10 3 Gkcal |
Hodinová spotreba tepla, Q h, Gcal/h |
Vákuum, V, % |
Teplota chladenia výstupná voda, ºС |
Spotreba pary, Gp, t/h |
Teplotný tlak, δ tV, ºС |
|
|
septembra |
|||||||||
5 .2 Základný matematický model
Vedecký a priemyselný komplexný matematický model odráža hlavné procesy vyskytujúce sa v zariadeniach a štruktúrach nízkopotenciálnej časti tepelných elektrární. Zahŕňa modely výskumných a vývojových zariadení a štruktúr používaných v skutočných tepelných elektrárňach a zahrnutých do návrhov nových tepelných elektrární.
Hlavné prvky vedecko-priemyselného komplexu - turbína, kondenzátory, zariadenia na chladenie vody, cirkulačné čerpacie stanice a systém cirkulačných vodovodných potrubí - sú v praxi realizované vo forme množstva rôznych štandardných veľkostí zariadení a konštrukcií. Každý z nich sa vyznačuje viac či menej početnými vnútornými parametrami, konštantnými alebo meniacimi sa počas prevádzky, ktoré v konečnom dôsledku určujú stupeň účinnosti elektrárne ako celku.
Pri použití jedného typu vodných chladičov na skúmanej TPP je množstvo tepla odvádzaného v chladičoch do okolia jednoznačne určené teplom odovzdaným chladiacej vode v turbínových kondenzátoroch a pomocných zariadeniach. Teplota chladiacej vody sa v tomto prípade ľahko vypočíta z charakteristík chladiča. Ak sa použije niekoľko chladičov, zapojených paralelne alebo sériovo, výpočet teploty chladenej vody sa výrazne skomplikuje, pretože teplota vody za jednotlivými chladičmi sa môže značne líšiť od teploty vody po zmiešaní prúdov z rôznych chladičov. . V tomto prípade je na určenie teploty chladenej vody potrebné opakované spresňovanie teploty vody za každým zo spoločne pracujúcich chladičov.
Matematické modely chladičov vody umožňujú určiť tak teplotu ochladzovanej vody, ako aj stratu vody v chladičoch vyparovaním, strhávaním kvapiek a filtráciou do zeme. Dopĺňanie strát vody sa vykonáva buď priebežne, alebo počas určitej časti výpočtového obdobia. Predpokladá sa, že dodatočná voda sa privádza do cirkulačnej cesty v mieste, kde sa zmiešavajú prúdy vody z chladičov, a zohľadňuje sa jej vplyv na teplotu chladiacej vody.
| Najdôležitejšie: Elektrický kondenzátor môže uchovávať a uvoľňovať elektrickú energiu. Zároveň ním preteká prúd a mení sa napätie. Napätie na kondenzátore je úmerné prúdu, ktorý ním prešiel počas určitého časového obdobia a trvania tohto obdobia. Ideálny kondenzátor neprodukuje žiadnu tepelnú energiu. Ak sa na kondenzátor privedie striedavé napätie, v obvode vznikne elektrický prúd. Sila tohto prúdu je úmerná frekvencii napätia a kapacite kondenzátora. Na odhad prúdu pri danom napätí sa zavádza koncept reaktancie kondenzátora. Rozmanitosť typov a typov kondenzátorov vám umožňuje vybrať ten správny. |
Kondenzátor je elektronické zariadenie určené na akumuláciu a následné uvoľnenie elektrického náboja. Výkon kondenzátora priamo súvisí s časom. Bez zohľadnenia zmeny náboja v priebehu času nie je možné opísať činnosť kondenzátora.
Bohužiaľ, v článkoch sa pravidelne vyskytujú chyby, opravujú sa, články sa dopĺňajú, rozvíjajú a pripravujú sa nové.
Ako funguje spätný stabilizátor napätia? Kde sa používa? Popis...
Tranzistorový analóg tyristora (dinistor / trinistor). Simulátor...
Obvod analógu tyristora (dióda a trióda) s použitím tranzistorov. Výpočet parametrov...
Dopredný pulzný stabilizovaný menič napätia,...
Ako funguje dopredný stabilizátor napätia? Popis princípu fungovania. P...
Induktor. Výroba. Navíjanie. Make. Navijak. Mo...
Výroba induktora. Tienenie vinutia...
Rezistor
Matematický model rezistora (obr. 2.1) popisuje Ohmov zákon:
U R = IR alebo I=gUR R, kde g=1/R.
V prvom prípade je špecifikovaný pokles napätia U R na rezistore a požadovaná hodnota je prúd I cez odpor. V druhom prípade je špecifikovaný prúd I cez odpor a požadovaná hodnota je U R cez odpor.
nominálna hodnota odporu R N;
tolerancia odporu R;
teplotný koeficient TCR.
Tolerancia R je hranica odchýlok odporu od menovitej hodnoty, ktoré vznikajú počas výrobného procesu rezistorov:
v tomto prípade môžu odpory rezistorov pri ich výrobe nadobudnúť nasledujúce hodnoty:
Ak je hodnota odporu R menšia ako nominálna hodnota R H , potom relatívna odchýlka R/ R H 0, inak R/ R H 0.
Zvyčajne sa tolerancia R uvádza v percentách.
Teplotný koeficient TKR nastavuje hodnotu odporu pre aktuálnu teplotu T:
kde T N – nominálna hodnota teploty sa rovná 27 0 C.
TKR sa teda rovná relatívnej odchýlke odporu od menovitej hodnoty pri zmene teploty o 1 0 C. Niekedy sa TKR nastavuje v propromil (ppm) :
TKR ppm = TKR 10 6.
Kondenzátor
Matematický model kondenzátora (obr. 2.2) je napísaný ako:
alebo
V prvom prípade je daná hodnota úbytok napätia U C (t) na kondenzátore a požadovaná hodnota je prúd cez kondenzátor I().
V druhom prípade je danou hodnotou prúd cez kondenzátor I(t) a požadovanou hodnotou je pokles napätia U C (t).
Parametre matematického modelu:
nominálna hodnota kapacity CH;
tolerancia kapacity С;
teplotný koeficient TKC.
Pojem tolerancie a teplotného koeficientu bol daný pri popise modelu odporu.
Induktor
alebo
Induktor (obr. 2.3) je opísaný dvoma matematickými modelmi: , Parametre matematického modelu sú L H , L
TKL, ktorých obsah je podobný obsahu uvažovanému pre rezistor a kondenzátor.
Modely aj tých najjednoduchších komponentov teda môžu byť dosť zložité, ak sa vyžaduje vysoký stupeň primeranosti parametrov fyzického objektu a jeho matematického modelu.
Transformátor s dvojitým vinutím
Transformátor (obr. 2.4) je možné znázorniť vo forme nasledujúceho matematického modelu:
kde L 1, L 2 sú indukčnosti vinutí,
M 12 – vzájomná indukčnosť.
Parametre modelu sú hodnoty L 1, L 2 a väzbový koeficient
Hodnota K SV sa pohybuje od nuly do jednej. Hodnota K SV = 1 indikuje prítomnosť tuhého spojenia medzi vinutiami, ktoré je typické pre prispôsobovacie a výkonové transformátory a pre výstupné transformátory zosilňovačov. K hodnota NE<1 говорит о наличии в трансформаторе индуктивности рассеяния, что приводит к уменьшению коэффициента передачи на высоких частотах. Такие трансформаторы используются в резонансных контурах фильтров.
Niekedy sú špecifikované nasledujúce parametre:
Okrem uvedených parametrov musíte uviesť spôsob zapínania vinutia - spoluhlásky alebo počítadlo.
Sekcia „Modelovanie fyzikálnych, mechanických a tepelných procesov v strojoch a zariadeniach“
MATEMATICKÝ MODEL KONDENZÁTORA-VYPARÁTORA ZARIADENIA NA ODDELENIE VZDUCHU
V. V. Černenko, D. V. Černenko
Sibírska štátna letecká univerzita pomenovaná po akademikovi M. F. Rešetnevovi
Ruská federácia, 660037, Krasnojarsk, ave. ich. plynu. "Krasnojarský pracovník", 31
Email: [e-mail chránený]
Uvažuje sa matematický model kondenzátora-výparníka kryogénnych zariadení na separáciu vzduchu, založený na spoločnom riešení rovníc hydrodynamiky a prenosu tepla pre rúrkové zariadenia.
Kľúčové slová: kondenzátor-výparník, matematický model, návrh, optimalizácia.
MATEMATICKÝ MODEL ZARIADENIA NA ODDELENIE VZDUCHU VÝPARNÍK-KONDENZÁTOR
V. V. Černenko, D. V. Černenko
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnojarsky Rabochy Av., Krasnojarsk, 660037, Ruská federácia E-mail: [e-mail chránený]
Matematický model výparníka-kondenzátora kryogénnych zariadení na separáciu vzduchu, založený na simultánnom riešení hydrodynamiky a rovníc výmeny tepla pre rúrkové zariadenia.
Kľúčové slová: výparník-kondenzátor, matematický model, návrh, optimalizácia.
Kondenzátor-výparníky v jednotkách na separáciu vzduchu (ASU) slúžia na kondenzáciu dusíka v dôsledku varu kyslíka, t.j. Sú to výmenníky tepla so zmenou stavu agregácie oboch médií zapojených do procesu výmeny tepla.
Účinnosť kondenzátora-výparníka do značnej miery určuje účinnosť celej inštalácie. Napríklad zvýšenie teplotného rozdielu medzi teplovýmennými médiami o 1 °K vedie k zvýšeniu spotreby energie na stlačenie vzduchu na 5 % celkových nákladov na energiu. Na druhej strane pokles teplotného tlaku pod hraničnú hodnotu vedie k potrebe výrazného zväčšenia teplovýmennej plochy. Vzhľadom na vysokú spotrebu energie a kovovú spotrebu zariadení ASU je zrejmá potreba optimalizovať každý z ich prvkov, vrátane kondenzátora-výparníka.
Najvhodnejšou metódou na štúdium a optimalizáciu takýchto veľkých a drahých objektov je matematické modelovanie, pretože vám umožňuje objektívne zvážiť a porovnať mnoho rôznych možností a vybrať tú najprijateľnejšiu, ako aj obmedziť rozsah fyzikálneho experimentu kontrolou primeranosti. modelu a určenie číselných hodnôt koeficientov, ktoré nie je možné získať analytickým spôsobom.
Kondenzátor-výparníky ASU pracujú v režime prirodzenej cirkulácie, preto majú zložitý vzťah medzi tepelnými a hydraulickými charakteristikami procesu odparovania. Prenos tepla z vriacej kvapaliny je určený rýchlosťou cirkulácie, ktorú zase možno zistiť z hydraulických výpočtov so známymi hodnotami tepelných tokov a geometrickými rozmermi teplovýmennej plochy, ktoré sú cieľovou funkciou optimalizačného problému. . Okrem toho proces varu prebieha súčasne s procesom kondenzácie, čo obmedzuje pomer tepelných tokov a teplotných tlakov oboch procesov. Model by teda mal byť zostavený na základe systému rovníc, ktoré popisujú cirkuláciu vriacej kvapaliny a procesy prenosu tepla na oboch stranách teplovýmennej plochy.
Aktuálne problémy letectva a astronautiky - 2016. Zväzok 1
Prezentovaný model, ktorého schéma je znázornená na obr. 1 obsahuje najtypickejšie prípady, s ktorými sa stretávame pri návrhu a prevádzke výparníkových kondenzátorov. Metóda výpočtu je založená na princípe postupných aproximácií.
Používajú sa tieto vstupné faktory: hodnota celkového tepelného zaťaženia; tlak na strane varu; tlak na kondenzačnej strane; koncentrácia odparujúcich sa pár v zmysle O2; koncentrácia kondenzátu N2; výška, vonkajší a vnútorný priemer rúr.
Blok vopred zvolených parametrov zahŕňa stanovenie teplôt varu a kondenzácie pracovných médií s prihliadnutím na nečistoty, ako aj predbežné vyhodnotenie hodnôt dostupného teplotného tlaku a priemerného špecifického tepelného toku na aktívnom povrchu. vykurovacej časti zo strany vriacej kvapaliny, čo je potrebné na spustenie hydraulického výpočtu.
Účelom hydraulického výpočtu je určiť rýchlosť cirkulácie, dĺžku zóny ekonomizéra, tlaky a teploty v charakteristických úsekoch kanála. Na výpočet sa používa tradičná schéma zapojenia s prirodzenou cirkuláciou tekutiny (obr. 2).
1 Vstupné faktory /
Predvoľba parametrov
Hydraulický výpočet
Tepelný výpočet
Prenos tepla pri kondenzácii
Teplota spätného rázu pri vare
Konvergencia výsledkov výpočtu a vybraných - _ hodnôt
Výstupné parametre
Ryža. 1. Návrhová schéma modelu ASU kondenzátor-výparník
Ryža. 2. Hydraulický model ASU kondenzátor-výparník: I - dĺžka potrubia; 1op - dĺžka spodnej časti; /ek - dĺžka časti ekonomizéra; 4ip - dĺžka varnej časti; 1р - pracovná dĺžka; ω0 - rýchlosť obehu
Úlohou tepelného výpočtu je objasniť hodnotu hustoty tepelného toku v aktívnom úseku potrubia na základe výsledkov hydraulického výpočtu, ako aj objasniť dostupný teplotný tlak s prihliadnutím na hydrostatický a koncentračný pokles teploty. Modul výpočtu kondenzácie využíva model prestupu tepla na kondenzáciu jednozložkovej pary na zvislej stene s laminárnym prúdením filmu kondenzátu. Modul výpočtu varu je založený na modeli prenosu tepla do dvojfázového prúdenia v potrubí.
Sekcia „Modelovanie fyzikálno-mechanických a tepelných procesov v strojoch a zariadeniach“
Hydraulické a tepelné výpočty sa opakujú v rovnakom poradí, ak sa predbežné a vypočítané hodnoty hustoty tepelného toku líšia o viac ako 5%. Presnosť výpočtu sa spravidla po druhej aproximácii ukáže ako dostatočná.
Výstupnými parametrami sú teplovýmenná plocha, priemer centrálneho cirkulačného potrubia, počet a rozmiestnenie rúrok v rúrkovnici a priemer plášťa prístroja.
1. Narinsky G. B. Rovnováha kvapalina-para v systémoch kyslík-argón, argón-dusík a kyslík-argón-dusík // Proceedings of VNIIKIMASH. 1967. Vol. 11; 1969. Vol. 13.
2. Grigoriev V. A., Krokhin Yu I. Zariadenia na prenos tepla a hmoty kryogénnej technológie: učebnica. manuál pre univerzity. M.: Energoizdat, 1982.
3. Separácia vzduchu metódou hlbokého chladenia. 2. vyd. T. 1 / vyd. V. I. Epifanova a L. S. Axelrod. M.: Strojárstvo, 1973.
© Chernenko V.V., Chernenko D.V., 2016