Повышение эффективности теплоэнергетических систем. Повышение эффективности теплоэнергетических установок и систем. Курс лекций Повышение эффективности теплоэнергетических установок и систем Выполнили Смирнов Д. А. Блинов Е. С
 Скачать 0.98 Mb.
|
12Критерий эффективности теплотехнических системСуществуют разнообразные теплотехнические системы. Они различаются по своему назначению. Системы работают и при этом достигают какой-то цели, т.е. они созданы для каких-то потребительских функций. Например, для производства электроэнергии, механической или на основе исполнения различных видов топлива. Для производства теплоты в системах теплоснабжения, производства холода, пресной воды – это системы для решения технологических задач(птицефабрики, свинокомплексы; кирпичные, сталепрокатные, металлургические и химические заводы и предприятия). Каждому комплексу присущи свои параметры. Эти параметры группируются таким образом, чтобы они отражали состояние объекта как качественно, так и количественно. Состояние объекта математики записывается в виде простого состояния объекта. При этом параметры объекта группируются в пространстве и во времени. Рассматриваем s-объект в виде произвольной области. Математическая модель этого объекта обозначена через MMs, s-объект – это множество точек в пространстве и во времени, а математическая модель этого объекта – это другое множество MMs, тогда говорят, что MMses/принад. Математическая модель содержит в себе производство Х-множество входных воздействий на систему, производство V-множество внешних воздействий. При этом объект имеет множество внутренних параметров-n. Математическая модель имеет множество входящих параметров Y,
Сгруппировав между собой параметры, описывающие работу предприятия через указанные выше множества можно записать математическую модель Y()=F(x,v,h,) для любого предприятия, где – временная функция предприятия
где 0 - начальный момент времени; Т - конечный момент времени.
где Т – период рассматриваемого времени предприятия.
где m – интервал квантования работы системы. Поскольку в момент времени =0 пр-во состояния z0=F0(x0,V0,H0,) – оператор системы, который показывает организацию предприятия в начальный момент, тогда работу данного предприятия можно записать в виде математической модели
Тогда выходные параметры рассматриваемой системы
где y – вектор параметра; z – вектор параметра. t=t=0 А сама деятельность предприятия, записываемая через про-во его с помощью алгоритма функционирования предприятия As. Эти простые математические выражения позволяют записать обобщенную математическую модель развития или деградации рассматриваемого предприятия. При этом математическая модель может быть реализована на PC в виде имитационной модели либо модели уравнения. Для уравнения в группе входных, внешних, внутренних и выходных воздействий выделяется группа или множество управляющих параметров, с помощью которых можно ввести управляющие воздействия, а следовательно и построить процедуру выходной траектории процесса управления энергетическим хозяйством предприятия. Таким образом каждому теплотехническому комплексу соответствуют свои параметры, которые группируются, таким образом, чтобы они отражали состояние объекта как качественно, так и количественно, т.е. траектория и алгоритм функционирования системы ведут к выполнению каких-то целей. Характеристики целей, заданные количественно, называются критериями эффективности функционирования системы. Зависимости между критериями эффективности и определяющими их параметрами называют целевыми функциями, т.е. всегда должна быть поставлена функция цели и критерии. К таким критериям, характеризующим систему, предъявляются требования существенно зависеть от процесса функционирования системы и характеризовать ее эффективность. Применяются различные критерии эффективности – это энергетические, технические. Энергетические – предельная мощность, техническая масса установки, технико-экономические параметры, в которых существуют денежные параметры и термодинамические, а так же экологические и другие параметры. Т.е. современный исследователь должен учитывать экологические параметры, т.е. влияние системы на окружающую среду. В большинстве случаев ставится задача осуществить необходимый процесс через его траекторию в про-ве состояния при минимальных затратах энергии, средств, материалов и выбросов в окружающую среду. В качестве энергетических критериев широко применяются различного рода КПД. Например имеется энергетическая система, на входе в которую имеется энергия Е1, на выходе Е2, внутри системы расходуется какое-то количество энергии Е, Е=Е1-Е2, тогда эффективность работы системы равна отношению энергии полезной к затраченной
В теплотехнических системах энергия Е1 – это, как правило, энергия топлива или природных возобновляемых ресурсов, а так же вторично используемая энергия (утилизированная энергия). Энергия Е2 – это та энергия, которая идет на следующий иерархический уровень моделирования, проект-ия, функц-ия, например, механическая энергия превращается в электрическую в турбогенераторе или энергия рабочего тела, выбрасываемая в окружающую среду. Тогда говорят, что все параметры энергетической системы необходимо рассмотреть относительно окружающей среды. Тогда критерий эффективности можно записать как
(использованная энергия относительно окружающей среды). В литературе система таких КПД называется еще эксергетическими КПД. Это выгодно при исследовании теплотехнических систем, поскольку энергетический потенциал в таких системах (запас энергии) может быть использован эффективно для получения работы, если он реализован до параметров окружающей среды. При рассмотрении всевозможного рода КПД необходимо рассматривать условия или параметры системы, при которых достигается максимальный КПД или максимальные коэффициенты использования энергии. К энергетическим критериям относится удельный расход топлива на установках или системах. Обычно мы пишем, что расход топлива должен быть минимальным. При анализе теплотехнических систем часто используется критерий роста энтропии системы или минимизации скорости ее роста, который позволяет предсказывать развитие или деградацию системы. В частности, в энергетике к техническим критериям относят предельную мощность, минимальную массу, минимальную поверхность (м2). При этом говорят, что мощность должна быть максимальной, а масса или расход топлива минимальным и минимальной системы, при которых идет реализация максимальной мощности. Это минимаксная программа. |
– выходная траектория функционирования предприятия, записанная
