Русская версия English version

Матричная формализация расчета и анализ многопоточных многоступенчатых теплообменных аппаратов со сложной конфигурацией потоков

А.Е. Барочкин, В.П. Жуков, К.А. Касаткин

Вестник ИГЭУ, 2019 г. выпуск 1, сс. 70—76

Скачать PDF

Аннотация на русском языке: 

Состояние вопроса. Ранее нами получено решение задачи матричного описания многоступенчатых двухпоточных систем теплообменных аппаратов, каждая ступень которых представлена в виде четырехполюсника с двумя входными и двумя выходными потоками. Однако на практике в теплообменные аппараты помимо двух основных потоков холодного и горячего теплоносителей часто направляются дополнительные потоки, обусловленные дренированием, продувкой или аварийными режимами системы. Подача перечисленных потоков теплоносителей может производиться в разные точки теплообменного аппарата, что обусловливает разную эффективность анализируемых процессов. В настоящее время существуют модели для расчета двухпоточных и многоступенчатых или многопоточных и одноступенчатых систем теплообменных аппаратов, а модели для расчета многоступенчатых многопоточных систем теплообменных аппаратов отсутствуют. Разработка методов расчета многопоточных многоступенчатых теплообменных аппаратов для проведения анализа их тепловой эффективности является актуальной задачей, стоящей перед энергетикой и смежными отраслями промышленности.

Материалы и методы. Для исследования многопоточных тепломассообменных систем и подсистем тепловых электрических станций используются уравнения балансов массы и энергии, для решения которых применяются методы высшей математики и математического программирования.

Результаты. В рамках матричного подхода разработана модель многопоточных многоступенчатых теплообменных систем, каждая ступень которых может иметь произвольное число входных и выходных потоков. Порядок использования и возможности матричного подхода продемонстрированы на примере четырехступенчатой трехпоточной системы теплообменных аппаратов. Получены и проанализированы решения уравнений модели, показана достоверность и обоснованность предложенного подхода.

Выводы. Полученные результаты могут быть использованы для повышения степени обоснованности расчета систем многопоточных тепломассообменных аппаратов, создания компьютерных тренажеров и программных средств оптимизации режимов технологических систем и подсистем ТЭС.

 

Список литературы на русском языке: 
  1. Жуков В.П., Барочкин Е.В. Системный анализ энергетических тепломассообменных установок. – Иваново, 2009. – 176 с.
  2. Барочкин А.Е., Жуков В.П., Беляков А.Н. Исследование процесса теплопередачи в многопоточных теплообменных аппаратах // Изв. вузов. Химия и химическая технология. – 2011. – Т. 54, вып. 11. – С. 116–119.
  3. Моделирование тепломассопередачи в многофазной среде конденсатора турбины / А.Е. Барочкин, В.П. Жуков, А.Н. Беляков, Г.В. Ледуховский // Вестник ИГЭУ. – 2012. – Вып. 1. – С. 52–56.
  4. Барочкин А.Е., Жуков В.П. Моделирование и расчет многопоточных теплообменных аппаратов // Вестник ИГЭУ. – 2017. – Вып. 3. – С. 70–75.
  5. Власов В.Г. Конспект лекций по высшей математике. – М.: Айрис, 1996. –  287 с.
  6. Карманов В.Г. Математическое программирование. –  М.: Физматлит, 2004. – 264 с.
  7. Вентцель Е.С. Исследование операций: задачи, принципы, методология. – М.: Дрофа, 2004. – 208 с.
  8. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. – М.: Энергоатомиздат, 1981. – 416 с.
  9.  Исследование технологических процессов атмосферной деаэрации воды / Г.В. Ледуховский, В.Н. Виноградов, С.Д. Горшенин, А.А. Коротков. –  Иваново, 2016. – 420 с.
  10. Шарапов В.И., Цюра Д.В. Термические деаэраторы. – Ульяновск: УлГТУ, 2003. – 560 с.
  11. Разработка компьютерной модели и расчет оптимальных режимов работы циркуляционной системы ТЭЦ-23 ОАО «Мосэнерго» / Н.А. Зройчиков, В.А. Кудинов, А.Г. Коваленко и др. // Теплоэнергетика. – 2007. – № 11. – С. 14–21.
  12. Компьютерные модели тепловых сетей и циркуляционных систем / В.В. Дикоп, В.А. Кудинов, А.Г. Коваленко и др. // Теплоэнергетика. – 2006. –
    № 8. – С. 66–68.
  13. Щинников П.А., Ноздренко Г.В., Томилов В.Г. Комплексные исследования ТЭС с новыми технологиями. – Новосибирск: НГТУ, 2004. – 528 с.
  14. Ледуховский Г.В., Поспелов А.А. Расчет и нормирование показателей тепловой экономичности оборудования ТЭС. – Иваново, 2015. – 468 с.
  15. Hesselgreaves J.E. Compact Heat Exchangers. – Elsevier, 2016. – 484 p.
  16. Аронсон К.Э., Блинков С.Н., Брезгин В.И. Теплообменники энергетических установок. – Екатеринбург: Сократ, 2003. – 968 с.
  17. Xie G.N., Sunden B., Wang Q.W. Optimization of compact heat exchangers by a genetic algorithm // Applied Thermal Engineering. – 2008. – № 28. – S. 895–906.
  18. Sunden B. Introduction Heat Transfer. –WITpress, 2012. – 366 p.
  19. Amano R.S., Sundén B. Impingement Jet Cooling in Gas Turbines. – WITpress, 2014. – 252 p.

 

Ключевые слова на русском языке: 
матричная формализация, тепломассообменные системы, четырехполюсники, шестиполюсники, многополюсники, баланс энергии, баланс массы, многопоточные системы, многоступенчатые системы
Ключевые слова на английском языке: 
matrix formalization, heat and mass transfer systems, quadrupoles, six-poles, multipoles, energy balance, mass balance, multi-flow systems, multi-stage systems
Индекс DOI: 
10.17588/2072-2672.2019.1.070-076
Количество скачиваний: 
48