Расчёт технологической схемы котельной
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
по потокам вещества и энергии. Определяются также связи с внешними системами, в том числе с окружающей средой.
Таким образом, при составлении технологический схемы используем два типа элементов: технологические и транспортные. К первым относятся элементы, в которых происходят преобразования массы и энергии, ко вторым - элементы, служащие для транспорта материальных и энергетических потоков, т.е. для соединения технологических элементов между собой. Элементы первого типа в дальнейшем будем называть элементами, а второго типа - связями.
Теплоносители и рабочие тела, посредством которых осуществляются различные технологические процессы в элементах оборудования и связи между ними, будем называть энергоносителями. Условно принимаем, что связи по механической и электрической энергии также осуществляются соответствующими энергоносителями. Каждая стационарная связь характеризуются строго заданным направлением, соответствующим действительному направлению движения потока энергоносителя между элементами оборудования. Связи, осуществляемые каким-либо теплоносителем (если известен их состав), однозначно определяются одним расходным и двумя термодинамическими параметрами его состояния, и поэтому их считают трехпараметрическими. Механические и электрические связи количественно характеризуются мощностью, поэтому их называют однопараметрическими. Полученная таким образом расчётная технологическая схема представлена на рисунке 2.1.1.
Рисунок 2.1.1 - Расчётная технологическая схема
После построения структуры системы и определения состава в нее входящих элементов оценивается сложность расчетной схемы и определяется уровень глубины исследования.
Упростим полученную расчётную технологическую схему по следующей схеме:
-объединим блоки I и II в блок I (перераспределение нагрузок между котлоагрегатами рассмотрим на последующем этапе моделирования).
-из блока I для расчёта необходимо знать только количество тепла, воспринятое нагреваемой средой. Таким образом, сократим связи 4, 5, 7, 8, 44 и 45 заменив их 78.
-укрупним схему, выделив в ней два блока теплогенерирующий и блок подготовки воды и горячего водоснабжения (L).
Сократив лишние элементы и связи, получим эквивалентную технологическую схему, которая представлена на рисунке 2.1.3.
Блок L рассчитывается по дополнительной системе уравнений составленной по расчётной схема блока L которая представлена на рисунке 2.1.2.
Рисунок 2.1.2 - Расчётная технологическая схема блока L
Рисунок 2.1.3 - Эквивалентная расчётная технологическая схема
2.2Разработка математической модели теплогенерирующего блока
Математическая модель теплогенерирующего блока представляет собой совокупность соотношений формул, уравнений, неравенств, которые связывают характеристики объекта с параметрами объекта и исходной информацией. Математическая модель дает формализованное и приближенное (с определенной степенью точности) описание реальной картины количественных и логических взаимосвязей и соотношений между основными параметрами рассматриваемой установки, технологическими и материальными характеристиками ее элементов, характеристиками внешних технологических и экономических связей, системой ограничений и величиной соответствующего критерия эффективности.
Структурная схема технологического процесса требует больших усилий для формализации. При исследовании технологических объектов, структурная схема подлежит оптимизации, а следовательно значительным изменениям. Поэтому, необходимы другие виды и способы изображения технологических схем.
Описание технологической схемы (рис. 2.1.3) произведем с помощью теории графа [1] и также представим саму схему в виде поточного направленного графа (рис. 2.2.1). Вершины представляют собой функциональные элементы системы, а дуги - связи между элементами.
Кодирование графа произведем с помощью матрицы соединения и матрицы типов связи.
В матрице соединений узлов графа (табл. 2.2.1) единицы в строках показывают наличие связи входящей в элемент (-1) и выходящей из элемента (1). При этом строка, соответствующая связи между узлами схемы (внутренняя связь), имеет два ненулевых члена (1 и -1), а строка, соответствующая связи между узлом схемы и внешним объектом (внешняя связь), имеет один ненулевой член (1 и -1).
Рисунок 2.2.1 - Поточный направленный граф
Таблица 2.2.1
Матрица соединений
IVVIVIIXXIVXVXVIIXXVXXVIL?9-10+1000000000110-10000000+100120000+10000-100130+1000-10000001600-10000000+10170000+100000-1019000-100+100000230000-1+10000002500000-1+10000026+100000-1000002700000-10+10000280000+1000-1000290000000-1+1000330000000000-1-1370000000000+1+149000000000-10-15000000000-100-178+10000000000+11010+1-100000000010300-1+100000000104000-1000+10000
В матрице видов связи (табл. 2.2.2) единицы в столбцах указывают тип энергоносителя, посредством которого осуществляется данная связь. Каждый тип энергоносителя характеризуется параметрами.
Таблица 2.2.2
Матрица типов связи
Вид энер-гии / № связиводаэнергияпараметры связи91011101210131016101710191023102510261027102810291033103710490150017801101101031010410
Для проведения анализа математической модели составим вспомогательные матрицы: матрицу смежности, матрицу процесса, матрицу контуров. Единицы в матрице смежности (табл. 2.2.3) показывают направление связи, то есть из какого элемента (строка) в какой элемент (столбец) она направляется. Матрица просматривается на наличие пустых строк и столбцов. Элементы, соответствующие этим строкам и столбцам не входят в