Теплоэнергетика. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Системно структурированная адаптация теплопередачи в котлах
Статья научная
Представлена модель процессов теплообмена и горения в котельных агрегатах, разработанная методами системного анализа и адаптированная к пятиступенчатой схеме процессов. Для каждой из ступеней (локальных систем) сформулированы условия разделения всех факторов и параметров на входные, выходные и факторы управления, определены связи и границы между локальными системами. В качестве модельной схемы компоновки конструктивных элементов котельных агрегатов рассмотрена наиболее распространенная П-образная схема, которая легко преобразуется в другие схемы. Многообразие систем подготовки и подачи компонентов горения топлива унифицируется по выходным параметрам, которые являются входными параметрами для зоны интенсивного горения. Распределение температуры по зоне интенсивного горения топлива и основному объему топки реализовано на основе применения представлений теории вероятности к потоку топливо-воздушной смеси. Решенная задача является этапом при режимной и конструктивной оптимизации котельных агрегатов в стационарных условиях, в основном промышленных ТЭС средних параметров, но может быть распространена на котельные агрегаты других типов и параметров.
Бесплатно
Сравнение эффективности каналов насадок регенераторов по результатам расчета в пакете ANSYS CFX
Статья научная
Представлены результаты сравнения четырех различных профилей каналов насадки: квадратного, круглого, диффузорно-конфузорного и квадратного канала с нанесенными сферическими лунками в условиях высокотемпературного нагрева воздушного потока, полученные с использованием лицензионного пакета ANSYS CFX.
Бесплатно
Статья научная
Использование в энергоиспользующих установках непрерывного действия процессов и аппаратов с апериодичностью приводит к возмущению термодинамических параметров материальных потоков. Применительно к транспортабельной газодобывающей станции рассмотрена задача стабилизации давления в ректификационной колонне получения жидкого азота с целью повышения эффективности функционирования воздухоразделительной установки при внесении в дроссельный поток питания теплового возмущения, обусловленного переходом адсорберов блока очистки воздуха на параллельный режим работы. На основании производственных испытаний газодобывающей станции ТКДС-100В и имитационного моделирования с использованием разработанного математического описания, реализованного в среде MATLAB/Simulink, установлены закономерности динамики давления в ректификационной колонне получения азота. Обоснован метод стабилизации давления, основанный на временном прекращении отбора дистиллята.
Бесплатно
Сушка термолабильных культур в ИК-диапазоне с учетом оптических свойств продукта
Статья научная
На примере исследований спектральных характеристик укропа и петрушки изучено влияния оптических свойств термолабильных культур на выбор диапазона ИК-излучения для их сушки.
Бесплатно
Статья научная
Разработана конструкция термохимического реактора для бескислородной паровой конверсии метана с частичным окислением продуктов конверсии с целью обеспечения автотермичности процесса. Реактор разделен на нижнюю зону слоя с каталитической насадкой, в которой происходит конверсия метана, и верхнюю, где организован отвод из реактора части продуктов конверсии и окисление оставшейся части для обеспечения необходимой температуры слоя. Представлены результаты экспериментальных исследований реактора, включающие определение вертикальной эффективной теплопроводности псевдоожиженного слоя электрокорунда, заторможенного алюмо-никелевой каталитической насадкой КСН-2, температуры и состава продуктов конверсии. Разработана стационарная одномерная модель паровой конверсии метана в однородном псевдоожиженном слое, заторможенном каталитической насадкой. Расчетный и экспериментальный составы продуктов конверсии метана при соотношении CH4:H2O=1:1 и температуре на выходе из слоя около 1000 °С удовлетворительно совпадают. Продукты конверсии могут применяться в качестве восстановительных атмосфер, например, при переделе железорудного сырья.
Бесплатно
Технико-экономические аспекты развития региональной теплоэнергетики
Краткое сообщение
Технико-экономический анализ различных вариантов развития теплоэнергетики подтвердил эффективность и приоритетность энергосберегающих решений, а также перспективность энергетических технологий на топливных элементах.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена работа тиристорного выпрямительного агрегата применительно к условиям электролизного производства алюминия в зонах с потреблением и генерированием реактивной мощности. Генерирование реактивной мощности обеспечивается включением компенсирующего устройства на токи пятой и седьмой гармоник.
Бесплатно
Фрикционно-диссипативные свойства камер сгорания доменных воздухонагревателей
Статья научная
В работе рассмотрено распространение возмущений акустического характера в канале камеры сгорания доменного воздухонагревателя и проведен анализ фрикционно-диссипативных свойств канала камеры сгорания.
Бесплатно
Цифровая модель процессов в топке котла
Статья научная
Нормативный метод (НМ) теплового расчета котлов, неоднократно подтвержденный и уточненный, содержит структуру идей и методов, которые были сохранены и адаптированы при переходе к цифровым технологиям. В применении к анализу тепловых процессов в топке котла с факельными топками это потребовало преобразования большого массива исходных и справочных данных, которые без изменения не могут применяться в цифровых технологиях, в том числе при использовании ЭВМ. Это касается графических и табличных данных, которые занимают до 80 % объема НМ. Основными нормативными элементами цифровой модели в данном случае являются: температура адиабатного горения топлива, коэффициент ослабления излучения топочной средой, степень черноты топки с учетом размера излучающего слоя, коэффициент тепловой эффективности экранов топки, результирующее число Больцмана и финальное расчетное значение температуры газа на выходе из топки. Применение конкретных данных для котла с D = 400 т/ч позволило уточнить структуру аналитических зависимостей, а также величину отклонений величин от нормативных в конечных значениях температуры. Разработан переход к зависимостям с учетом тепловой мощности котла и вида топлива. Адаптация цифровой модели к условиям котла при использовании всех видов топлива позволила определить средние значения отклонений конечных параметров. Количественно весь материал соответствует нормативным данным, представлен в цифровом формате и методически отвечает пакету Mathcad-15. В отличие от известных работ в этой области все факторы, влияющие на тепловой баланс, представлены аппроксимациями с учетом переменности температуры.
Бесплатно
Цифровая модель теплового баланса котла
Статья научная
Нормативный метод (НМ) теплового расчета котлов, неоднократно подтвержденный и уточненный, содержит структуру идей и методов, которые были сохранены и адаптированы при переходе к цифровым технологиям. В применении к анализу теплового баланса котла с факельными топками это потребовало преобразования большого массива исходных и справочных данных, которые без изменения не могут применяться при использовании ЭВМ. Это касается графических и табличных данных, которые занимают до 80 % объема НМ. Для получения корреляционных зависимостей применен метод неизвестных коэффициентов, достаточно простой и надежный, с включением проверочного алгоритма, в случае равноотстоящих аргументов - это коэффициенты Грегори - Ньютона. Как показал предварительный анализ, практически для всех зависимостей достаточен полином второй степени, иногда заменяемый двумя полиномами. Методом варьирования определяющих факторов в области номинальных значений ±20 % получен отклик модели в виде изменения расхода топлива. Количественно весь материал соответствует нормативным данным, представлен в цифровом формате и методически отвечает пакету Mathcad-15. В отличие от известных работ в этой области все факторы, влияющие на тепловой баланс, представлены аппроксимациями с учетом переменности температуры и давления.
Бесплатно
Численная аппроксимация конвективного граничного условия для сеток с подвижными узлами
Статья научная
Обычно для решения уравнения теплопроводности в областях с переменными во времени границами применяют метод ловли границы в узел пространственной сетки, что обуславливает необходимость использования при расчетах переменного шага по времени, кроме того, переменным будет и число пространственных узлов. Однако во многих случаях более предпочтительным может быть метод сеток с подвижными узлами, в этом случае нет необходимости в изменении числа пространственных узлов и шага по времени. В данной работе для сеток с подвижными узлами рассмотрена задача аппроксимации конвективного граничного условия. Непосредственная замена производных в граничном условии конечными разностями приводит к большой погрешности вычисления температуры поверхности и, вследствие этого, и всего температурного поля тела. При использовании сетки с постоянным шагом по пространству с целью повышения точности расчетов для конечно-разностной замены граничного условия можно использовать формулу Бека. В литературе для сеток с подвижными узлами формулы, аналогичной формуле Бека, нет, поэтому возникает задача по определению такой формулы. Для решения поставленной задачи аппроксимации применен метод теплового баланса для элементарной ячейки у поверхности тела. Выполнена апробация полученной конечно-разностной формулы, в том числе и с помощью вычислительного эксперимента. Полученные результаты могут быть использованы при построении вычислительных схем метода сеток с подвижными узлами.
Бесплатно
Статья научная
Процесс газификации биомассы (древесной, сельскохозяйственной и т. д.) может быть неустойчивым из-за низкой теплоты сгорания, а также сопровождаться образованием значительного количества смолы. Поэтому добавление угля способствует повышению эффективности переработки биомассы. С другой стороны, высокая реакционная способность биомассы может способствовать стабилизации режимов горения и газификации низкореакционных топлив, таких как угли высокой степени метаморфизма или коксовые остатки нефтепереработки. Совместная газификация топлив с существенно отличающимися свойствами не только смещает оптимальные режимы работы газогенератора (по удельному расходу окислителя и условиям шлакования), но и существенно влияет на процессы, связанные с подготовкой горючего газа к использованию в камере сгорания или каталитическом реакторе. В работе проведено численное исследование стационарных режимов газификации угольной пыли с добавлением биомассы в поточном газогенераторе с парокислородным дутьем. Получены расчетные зависимости эффективности процесса от управляющих параметров: доли биомассы в смеси с углем и удельного расхода кислорода.
Бесплатно
Статья научная
Газификация твердого топлива позволяет повысить техническую и экологическую эффективность использования твердого топлива в энергетике. Обычно газогенераторы большой единичной мощности работают по принципу несущего потока: пылеугольное топливо увлекается дутьем и за время пребывания в реакторе претерпевает стадии превращения в горючие газы. В работе исследуется одноступенчатый процесс паровоздушной газификации угля с предварительным подогревом дутья. Для этого используется математическая модель, включающая одномерные уравнения переноса и химических превращений топлива и газовой смеси. С помощью расчетов определены основные характеристики процесса газификации и их зависимость от управляющих параметров: температуры подогрева воздуха, избытка окислителя и расхода пара.
Бесплатно
Численное моделирование температурных полей тел сложной формы на принципе диакоптики
Статья научная
Рассматривается подход к решению нелинейных многомерных задач теплопроводности конструкций промышленных объектов на принципе диакоптики - решение сложных задач по частям. Конструкция сложной формы представляется комбинацией фигур-примитивов, для которых разработаны простые программные модули. Сопряжение модулей происходит через граничные тепловые сопротивления фигур на основе полученных обобщенных зависимостей. Приводится алгоритм решения задачи.
Бесплатно
Эксергетический пинч-анализ системы теплообмена в технологии переработки нефти
Статья научная
Статья посвящена вопросу термодинамической оптимизации установки первичной перегонки нефти одного из заводов России. Оптимизация осуществляется эксергетическим методом термодинамического анализа, который позволяет учитывать как количественные, так и качественные характеристики тепловых процессов. В исследовании используются принципы и правила пинч-анализа. Таким образом, в статье решается задача оптимизации системы теплообмена установки первичной переработки нефти с использованием метода пинч-анализа и эксергии. Целью статьи является повышение энергоэффективности за счет снижения эксергетических потерь в технологических процессах переработки нефти. Эксергетический пинч-анализ установки первичной перегонки нефти показал, что существующая система теплообмена не оптимальна. Далее предложены меры для оптимизации системы теплообмена установки. Эксергетический пинч-анализ позволяет более эффективно использовать энергию и ресурсы на НПЗ, что актуально на сегодняшний день.
Бесплатно
Экспериментальное исследование полевой модели диода
Статья научная
Сравниваются переходные характеристики реального полупроводникового диода и результаты моделирования на ЭВМ p-n-перехода как управляемого сопротивления со смещениями, что приближает исследуемые процессы к полевому триоду.
Бесплатно
