Разработка математической модели и исследование теплотехнической системы
Курсовой проект - Менеджмент
Другие курсовые по предмету Менеджмент
?райней мере, один такой зависимый параметр , определяемый из этого уравнения, который не может быть найден из уравнения балансов для соседнего элемента. Это обеспечивает совместимость уравнений по отдельным элементам и в целом по теплотехнической системе. Это означает также техническую возможность создания данного варианта системы. При несовместимости заданной системы уравнений теплотехническая система технически неосуществима.
Среди параметров и многочисленных технологических характеристик отдельных элементов оборудования теплотехнической системы встречаются достаточно сложные зависимости различного рода. Установление этих зависимостей является задачей совместного теплового, гидравлического, аэродинамического и прочностного расчетов элементов оборудования при их разработке.
Вместе с тем, анализ указанных зависимостей и их систематизация для различных видов элементов оборудования конкретного типа показывают, что все характеристики процессов и конструкций можно в конечном итоге выразить в явной форме или определить итерационно в зависимости от одной и той же совокупности параметров связей Z и конструктивных параметров установки Zk. Кроме того, существуют ограничения на величины, являющиеся функциями параметров, например скорость энергоносителей, температура конструктивных элементов.
Очевидно, что термодинамические, расходные и конструктивные параметры установки Z и Zk не могут принимать совершенно произвольные значения. Они в состоянии изменяться только в пределах физически возможных и технически осуществимых состояний энергоносителей и конструкций. Эти ограничения для различных элементов оборудования, материалов и энергоносителей обычно записывают в виде неравенств:
;(3.24)
(3.25) .
Все указанные ограничения определяют в многомерном пространстве переменных Z и Zk некоторую область, называемую допустимой областью исследования. Термодинамические, расходные и конструктивные параметры Z и Zk в процессе проектирования и оптимизации могут принимать лишь значения, которые находятся внутри или на границе допустимой области.
Для заданных типов элементов оборудования или их конструктивных частей и материалов на их характеристики накладываются ограничивающие условия, отражающие требования технологичности изготовления и надежной длительной эксплуатации установки. В курсовом проекте совокупность этих ограничений сформирована в составе таблицы параметров (табл. 3.7). В данной системе основными ограничениями являются расходы и энтальпии входных и выходных потоков. Все промежуточные значения расходов и энтальпий лежат в интервале соответствующих входных и выходных параметров.
Приведенная система балансовых уравнений выглядит следующим образом:
1)G2=G0-G1 (3.26)
2)G5=G4-G3 (3.27)
3)G6=G3 (3.28)
4)G8=G1-G7 (3.29)
5)G9=G0-G1+G7 (3.30)
6) (3.31)
7)(3.32)
8) (3.33)
9) (3.34)
10) (3,35)
Таблица
№ п. п.переменнаяОбозначениеЕдиницы измеренияДиапазон изменений, или параметрическая зависимость123451Расход сетевой водыG0кг/с0.1-102Энтальпия сетевой водыh0кДж/кг3Расход водопроводной водыG3кг/с0.1-104Энтальпия водопроводной водыh1кДж/кг5Расход воды на отоплениеG0кг/с0.1-106Энтальпия воды на отоплениеh8кДж/кг7Расход воды на ГВСG3кг/с0.1-108Энтальпия воды на ГВСh5кДж/кг
Алгоритм поиска последовательности решений уравнений с помощью матрицы функциональных связей можно представить в следующем виде:
- производится построчный просмотр матрицы для определения строк, в которых находится только одна независимая переменная. Наличие таких строк означает, что данные переменные могут быть определены в явном виде из соответствующих строкам уравнений (для табл. 3.8: из уравнения 1 - переменную N9; из уравнения 2 - переменную G3 ; из уравнения 3 - переменную N10 ; из уравнения 5 - переменную G8 и из уравнения 13 - переменную G19);
- исключаем эти переменные и уравнения из дальнейшего просмотра. Переходим к пункту 2, делая проверку по числу исключенных переменных (уравнений), если число исключенных уравнений на очередном шаге просмотра равно нулю, то осуществляется переход к пункту 3. Следует отметить, что очередность расчета уравнений (зависимых переменных) определяется очередностью их исключения из дальнейшего поиска;
3) производится просмотр оставшихся столбцов матрицы для выявления переменных, которые могут быть найдены только из одного уравнения При обнаружении таких переменных соответствующие строки и сами переменные из дальнейшего просмотра исключаются;
- повторяем операцию пункт 3 до тех пор, пока число таких столбцов не будет равно нулю После того как число столбцов, принадлежащих только одной переменной, становится равным нулю, осуществляется переход к пункту 5;
5)оставшиеся в матрице переменные должны определяться путем решения системы из уравнений, не исключенных в предыдущих пунктах. Предварительно определяется соответствие уравнений и переменных, т. е. определяется из какого уравнения можно выразить ту или иную переменную. Далее система уравнений приводится к виду, удобному для ее решения.
При выполнении данного курсового проекта в качестве итогового показателя эффективности сравниваемых вариантов системы принимаем один из энергетических критериев эффективности-КПД.
Задача оптимизации теплотехнической системы в этом случае конкретизируется следующим образом: найти значения параметров технологического процесса, состав элеме