Комплексная параметрическая оптимизация структурно дифференцированных теплотехнических систем
Д.С. Агапов, А.П. Картошкин, М.И. Куколев
Вестник ИГЭУ, 2025 г. выпуск 6, сс. 5—9
Скачать PDF
Состояние вопроса. Эффективность работы теплотехнических систем определяется как их структурой, так и режимами функционирования. Любая теплотехническая система на протяжении всего жизненного цикла (от синтеза, включая эксплуатацию, до утилизации) подвергается структурной и параметрической оптимизации. Анализ существующих данных показывает, что к настоящему моменту накоплен опыт совершенствования структуры систем на этапах создания и реконструкции, заложены основы структурного совершенства нестационарных систем, а также с учетом различной локализации отдельных элементов системы на основе пинч-технологии. С другой стороны, известны методы оптимизации рабочих параметров систем на основе энтальпийных и эксергетических показателей. Эти методы рассматривают, как правило, систему в целом, без декомпозиции на отдельные подсистемы. Это обусловлено тем обстоятельством, что не всегда совершенство отдельного элемента системы аддитивно или мультипликативно определяет глобальное совершенство системы в целом. В связи с этим появляется принципиальная возможность использования низкоэффективных устройств для построения совершенных систем.
Материалы и методы. Используемые сегодня методы структурной и параметрической оптимизации позволяют вести синтез систем и поиск оптимальных рабочих параметров с учетом термоэкономических показателей, таких как стоимость единицы теплоты, эксергии и других видов энергетических и материальных ресурсов.
Результаты. Разработан метод комплексной оптимизации теплотехнических систем, позволяющий производить комплексную параметрическую оптимизацию структурно дифференцированных систем. На примере газопоршневой когенерационной установки JMS 612 GS-B.L определены оптимальные регулировочные параметры ее функционирования.
Выводы. Предложенный метод комплексной параметрической оптимизации структурно дифференцированных систем может применяться как на этапе синтеза теплотехнических систем, так и в процессе реконструкции. Определенные в процессе исследования оптимальные параметры функционирования установки JMS 612 GS-B.L могут быть использованы при ее эксплуатации.
1. Картошкин А.П., Агапов Д.С. Ресурсосбережение при проектировании и эксплуатации технологического оборудования энергетических систем. – СПб.: Проспект Науки, 2021. – 311 с.
2. Тверской Ю.С., Муравьев И.К. О методологии структурного синтеза эффективных систем управления технологическим процессом // Газотурбинные технологии. – 2022. – № 5(188). – С. 32–37. – EDN IIXOJY.
3. Матричная модель цифрового двойника энергетического оборудования / А.Е. Барочкин, В.П. Жуков, Г.В. Ледуховский, К.Н. Бубнов // Развитие методов прикладной математики для решения междисциплинарных проблем энергетики: материалы I Всерос. науч.-техн. конф. с междунар. участием, Ульяновск, 6–7 октября 2021 года. – Ульяновск: Ульяновский государственный технический университет, 2021. – С. 14–18. – EDN ANWXBG.
4. Горбунов В.А., Лоншаков Н.А., Дунаев В.А. Повышение эффективности эксплуатации тепломеханического оборудования АЭС // Электроэнергетика глазами молодежи: труды VI Междунар. науч.-техн. конф., Иваново, 9–13 ноября 2015 года. Т. 2. – Иваново, 2015. – С. 335–338. – EDN WASQHB.
5. Киселев В.Г., Калютик А.А., Куколев М.И. Металлоемкость тепловых машин и теплоемкость их рабочего тела // Проблемы региональной энергетики. – 2020. – № 2(46). – С. 53–64. DOI: 10.5281/zenodo.3898237. – EDN GRGKIG.
6. Совершенствование пинч-технологии для возможности интеграции нестационарных тепловых процессов с учетом их локализации / Д.С. Агапов, А.П. Картошкин, А.А. Калютик, А.В. Кондрашов // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2023. – Т. 25, № 5. – С. 115–125. DOI:10.30724/1998-9903-2023-25-5-115-125.
7. Бродянский В.М., Фратшер В., Михалек К. Эксергетический метод и его приложения / под ред. В.М. Бродянского. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 288 с.
8. Тсатсаронис Д. Взаимодействие термодинамики и экономики для минимизации стоимости энергосберегающей системы / пер. с англ. Т.В. Морозюк. – Одесса: Студия «Негоциант», 2002. – C. 152.
9. Луканин П.В. Оценка энергетической эффективности производства сульфатной целлюлозы методом приращения эксергий // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. – 2020. – Т. 22, № 2. – С. 3–11. DOI: 10.30724/1998-9903-2020-22-2-3-11. – EDN WOZNTV.
10. Belinskaia I., Agapov D. Parametric optimization of energy conversion systems based on thermo economic indicators // Engineering for Rural Development: Proceedings, Jelgava, 25–27 May 2016. Vol. 15. – Jelgava: Latvia University of Agriculture, 2016. – P. 274–277. – EDN WPFVQF.