Повышение эффективности работы децентрализованной системы теплоснабжения с электродным теплогенератором
Способы регулирования температуры воды в электрических водонагревателях. Методы интенсификации тепломассообмена. Расчет проточной части котла, максимальной мощности теплоотдачи конвектора. Разработка экономичного режима работы электродного котла в Matlab.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | магистерская работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 20.03.2017 |
| Размер файла | 2,5 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
В отчете должны быть отражены следующие пункты:
1. цель работы и задачи исследований;
2. краткое изложение теории по сути исследований;
3. принципиальная схема лабораторной установки или ее участка с краткими пояснениями о ее функционировании;
4. таблицы с результатами наблюдений и методология последующей математической их обработки;
5. графическая иллюстрация главных положений по результатам расчетно-экспериментальных исследований;
6. основные выводы, непосредственно вытекающие из результатов работы.
Над каждым столбцом в таблице необходимо указать, какие величины приведены в таблице и в каких единицах.
Графический материал, приведенный в отчете, должен удовлетворять следующим требованиям:
-графики выполняются в электронном виде и распечатываются на отдельных листах бумаги;
-графики должны быть занумерованы и иметь названия;
-если на одном графике приводятся результаты нескольких экспериментов, отличающихся условиями их проведения или опытными образцами, то для отметки экспериментальных точек следует пользоваться различными значками;
-графики должны сопровождаться объяснениями обозначений нанесенных точек;
-на осях графика следует указывать название или символ величины и единицы ее измерения, при этом, если измеряемые величины отличаются на много порядков от 1, то целесообразно представить их в форме с десятичным множителем (например, P*10-5 Па и т. д.);
-если на графике для сравнения с экспериментом приводится теоретическая кривая, то расчетные точки, используемые для ее построения, не должны быть видны на графике;
-кривые должны быть проведены плавно, через возможно большее число точек.
Графики должны быть наглядными, удобными и легко читаемыми. Это во многом зависит от удачной разметки осей графика, т. е. от правильного выбора масштаба и диапазона (интервала), в котором представляется исследуемая величина. Масштаб должен быть простым. Лучше всего, когда одному сантиметру (1 см) оси соответствует единица измеренной величины или ее значение, кратное 10. Возможен также масштаб, кратный 2 или 5.
Выбор начального и конечного значения шкалы на осях производится из условий более полного использования всего поля графика.
3.2 Алгоритм включения лабораторного стенда в работу
1. Формирование таблиц экспериментальных данных и разбиение на подгруппы;
2. Регулировка арматуры для работы необходимого циркуляционного контура;
3. Заполнение установки сетевой водой до давления в верхнем манометре, заданного преподавателем (от 0,1 до 0,3) с помощью открывания шарового крана, расположенного на трубопроводе, соединенного с системой отопления;
4. Включить в сеть установку (включить подачу электрической энергии на установку) (на 3-хфазном выключателе поднять вверх рычажки желтого и зеленого цвета);
5. Задать на блоке автоматики температуру нагрева, заданную преподавателем (от 0 до 100), и поднять вверх рубильник, после чего начнет работать теплогенерирующая установка;
6. Настроить насос на режим, заданный преподавателем (изменить угол поворота шарового крана от 0-900);
7. Включить циркуляционный насос, заранее выбрав необходимую скорость его работы (переключение скоростей производить только при отключении подачи электрической энергии насосу);
8. Включить компьютеры (нажать на системном блоке кнопку «пуск»);
9. На компьютере открыть программу 7018rec (из папки «эксперименты», находящейся на рабочем столе);
10. Запускается специальное приложение «7018rec» на компьютере ( путь к файлу С:\лабораторная работа\эксперимент\7018rec), с помощью которой происходит сохранение данных, полученных термопарами, подключенными к блоку «ТГ» и блоку «Конвекторы». Настройка программы постоянна (не изменять).
11. Включить кнопку «startrecord» для фиксации показаний термопар, убедившись в том, что термопары отображаются в программе виде галочек напротив названий термопар.
12. При отсутствии галочек в ячейках напротив названий термопар в программе, необходимо проверить включен ли блок АЦП, не нарушился ли контакт в месте соединения кабеля от блока питания с проводом от АЦП (показатель работы АЦП-горящие красным цветом кнопки на блоках). Если кнопки горят, но термопары не отображаются, тогда надо зайти в свойства «мой компьютер», далее зайти в «оборудование», найти «порты», проверить, что помимо работающего порта принтера и порта кабеля от АЦП больше нет работающих портов (при наличии удалить), и проверить, что порт от кабеля блока АЦП является портом COM-1, если порт с другим обозначением, тогда зайти в свойства порта и изменить на COM-1 и перезагрузить компьютер.
13. Снять показания при начальных условиях (показания с манометров, расходомера, амперметра, температур ограждения, тепловыделяющих устройств в помещении и т.д.)
14. Обработать матрицы экспериментальных данных;
15. Выполнить расчеты, заданные преподавателем.
Примечание:
Для того, чтобы обработать данные, полученные блоками АЦП, необходимо открыть записанный файл (он автоматически сохраняется в папке с программой и определить его можно по дате сохранения/изменения) в программе MSEXCEL. Для начала открывают программу и потом с помощью следующих операций: «файл» далее «открыть» далее изменить формат поиска файлов на «все форматы» найти путь сохранения файла и открыть его. После чего появляется окно, в котором ничего не изменяя нажимать «далее» пока не появится таблица с данными. В появившейся таблице будет ~9 столбцов , первый из которых «Время» а остальные столбцы - это данные термопар с нулевой по седьмую. Далее выделяется область данных (полностью), например с помощью команды сtrl+А и выполняют команду ctrl+F. Далее переходят в открывшемся окне во вкладку «Найти и заменить» и прописывают в первой ячейке знак запятой «,» а в нижней ячейке знак точки «.». После чего полученные данные необходимо оформить в виде температур (за исключением показания первого столбца) следующим образом: на пустой ячейке пишут знак «=» и вводят следующую формулу: 24,53*x+27,3, где x-показания термопар. Функция для перевода значений ТЭДС в значения температур находится для каждой термопары в результате их градуировки.
3.3 Гидравлический расчет проточной части котла
На базе проведенных экспериментов и анализа литературы сформирована методика расчета потерь механической энергии. В результате расчитываются потери напора в электротеплогенераторе, совершаемая механическая работа на проталкивание рабочего тела. Определяются условия образования кавитационного режима и вычисляется коэффициент трансформации механической энергии.
Для удобства делим проточную часть котла на четыре участка (рис. 2.5).
Участок 0-1.
Общие исходные данные:
1) Температура жидкости tж = 20°С
2) Геометрические параметры теплогенератора
3) Расход жидкости G=966 кг/ч
4) Диаметр входного патрубка d1=0,021м
5) Диаметр корпуса ЭТГ d2=0,032м
6) Плотность жидкости при температуре среды tж=20°С > с=998,2 кг/м3
На этом участке происходит внезапное расширение потока. Вода из входящего патрубка, поступает в теплогенератор, внизу у которого установлены электроды (3.1).
(3.1)
Скорость движения теплоносителя находим по формуле (3.2):
(3.2)
Зная скорость теплоносителя и значение коэффициента местных сопротивлений, можно найти потери механической энергии (3.3):
,, м(3.3)
Для определения характера движения теплоносителя находим число Рейнольдса. При Re>2300 -режим движения теплоносителя турбулентный, если, если Re<2300 режим движения теплоносителя будет ламинарным (3.4).
(3.4)
Re =16209 > 2300, следовательно режим движения жидкости турбулентный.
Так как режим движения теплоносителя турбулентный, коэффициент гидравлического трения находим по формуле (3.5):
(3.5)
Удельные потери давления на трение равны нулю, поэтому суммарные потери давления на участке 0-1 (3.6):
, м(3.6)
Потери механической энергии по уравнение Бернулли (3.7):
(3.7)
Аналогичным образом рассчитываются остальные участки котла. Результаты расчета приведены в таблице 3.1.
3.4 Тепловой баланс котла
В данном разделе представлены результаты расчетно-экспериментального определения теплового баланса электродного котла (рис.3.2) с целью получения информации о: 1) теплоте, выделяемой в котле, 2) теплоте, воспринимаемой водой, 3) теплоте рассеивающейся в помещении. Основные результаты исследования, представленные в данном разделе опубликованы в сборниках научных конференциях [33-37].
Рассмотрим тепловой баланс электродного котла и на его основе составим дифференциальное уравнение. Пусть в единицу времени в воде выделяется количество теплоты
Таблица 3.1 - Результаты гидравлического расчета
|
Номер участка |
Скорость воды |
На участке |
Сумма коэффициентов местных сопротивлений |
Потери давления в местных сопротивлениях |
Суммарные потери давления на участке |
Число Рейнольдса |
Коэффициент гидравлического трения |
Удельные потери давления на трение |
Абсолютное давление |
Потери механической энергии |
Уравнение Бернулли |
Механическая работа, Дж |
||
|
w |
Rl |
Уо |
hм.с. |
Rl+h |
Re |
л |
R |
Рабс |
Дh |
h вх.вых. |
ДL |
|||
|
м/с |
Па |
м |
Па |
Па/м |
Па |
м |
м |
Дж |
||||||
|
схема с конвекторами третья скорость насоса при б=0° |
||||||||||||||
|
0_1 |
0,626979 |
0 |
внезапное расширение |
0,1181641 |
0,00236993 |
0,00236993 |
13088,04 |
0,036661 |
0 |
134500,7 |
0,227608 |
1,4466395 |
599765,6 |
|
|
1_2 |
0,270017 |
0,010534 |
поворот |
1,5 |
0,0055798 |
0,01611383 |
8589,025 |
0,036857 |
0,065838 |
134500,7 |
2,322166 |
1,4466395 |
||
|
2_3 |
0,043203 |
0,000139 |
внезапное расширение |
0,36 |
3,4282E-05 |
0,00017372 |
3435,61 |
0,042203 |
0,00082 |
134500,7 |
0,022727 |
1,4314009 |
||
|
3_4 |
0,626979 |
0 |
внезапное сужение |
0,5439063 |
0,01090874 |
0,01090874 |
13088,04 |
0,036661 |
0 |
134500,7 |
1,047675 |
1,4031269 |
,
где Ро - электрическая мощность, Вт. Тогда за бесконечно малый промежуток времени количество теплоты будет идти на нагрев воды Q1 и частично отдаваться во внешнюю среду Q2.
Тепловой баланс электродного котла представим в виде уравнения (3.8):
Q=Q1+Q2 (3.8)
Рисунок 3.2 - Геометрия электродного теплогенератора
1. Определим теплоту, выделяемую в котле.
В исследуемом теплоэнергетическом устройстве происходит процесс преобразования электрической энергии в тепловую.
По закону Джоуля-Ленца в электронной теории энергия, накапливаемая электронами, при столкновениях передается ионам кристаллической решетки. Полная энергия, выделяющаяся в единицах объема за единицу времени, равна (3.9):
. (3.9)
Это есть закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме.
Если однородный цилиндрический проводник имеет длину l и поперечное сечение S, то мощность , выделяемая в объеме V=lS (3.10):
,(3.10)
гдеR - полное сопротивление проводника;
Q - количество теплоты эквивалентное подаваемой электрической форме энергии;
- удельное сопротивление проводника;
U- напряжение на концах цилиндрического проводника;
Тепловая мощность, преобразованная из электрической мощности, определяется по формуле (3.11):
(3.11)
Это выражение закона Джоуля-Ленца в интегральной форме.
2. Определим теплоту, которая передаётся теплоносителю.
Внутри проточной части электродного котла идёт процесс трансформации тепловой энергии теплоносителя.
Процесс нагрева в электроводонагревателе электродного типа происходит посредством протекания электрического тока через теплоноситель, за счет электрического сопротивления которого и происходит нагрев. Электрический ток должен быть переменным для снижения явления электролиза. Эффективность нагрева зависит от свойств теплоносителя.
(3.11)
где G1 - расход воды, м3/ч;
Ср1 - удельная теплоёмкость воды, кДж/м2*0С;
tв1 -температура воды в момент времени ф1, 0С;
tв2- температура воды в момент времени ф2, 0С.
3. Определим теплоту, отданную от стенки котла.
На основании экспериментальных данных по плотности теплового потока определяем количество теплоты, отданное от стенки котла помещению по формуле (3.12).
, Вт (3.12)
где q1 - плотность теплового потока, Вт/м2;
S1- площадь поверхности корпуса ТГ, м2.
Результаты расчетно-экспериментального определения теплового баланса приведены в таблице 3.2, а основные зависимости представлены на рисунках 3.3 - 3.6.
Рисунок 3.3 - Импульсный режим работы котла.
Таблица 3.2 - Расчет теплового баланса по экспериментальным данным
|
Время |
Температура воды |
Температура внутреннего воздуха |
Плотность теплового потока от конвектора |
Тепловая мощность от конвектора |
Потребляемая электрическая энергия |
Теплота, выделяемая в котле |
Тепловая мощность от котла |
Тепловая энергия от котла |
Тепловая энергия, воспринятая водой |
|
|
ф |
t воды |
t вн |
q1 |
Q 2экс кон. |
Е |
Q |
Q2 экс. котла |
Q2 экс.котла |
Q1 |
|
|
мин |
°С |
°С |
Вт/м2 |
Вт |
кВт*ч |
кВт*ч |
кВт |
кВт*ч |
кВт*ч |
|
|
0 |
20 |
15 |
-5 |
-2,5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
0 |
20 |
15 |
-5 |
-2,5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
|
2,5 |
90 |
15,5 |
1000 |
500 |
0,416667 |
0,375 |
6,6 |
0,275 |
0,375 |
|
|
17,5 |
80 |
17 |
1460 |
730 |
0 |
0 |
1,04 |
0,26 |
0 |
|
|
19 |
90 |
17,5 |
1400 |
700 |
0,416667 |
0,375 |
6,6 |
0,275 |
0,375 |
|
|
34 |
80 |
20 |
1460 |
730 |
0 |
0 |
1,04 |
0,26 |
0 |
|
|
44 |
70 |
22 |
1360 |
680 |
0 |
0 |
1,32 |
0,22 |
0 |
|
|
59 |
50 |
25 |
1160 |
580 |
0 |
0 |
0,6 |
0,15 |
0 |
|
|
119 |
20 |
18 |
-5 |
-2,5 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
Рисунок 3.4 - Тепловой баланс котла.
Рисунок 3.5 - Тепловая мощность конвектора.
Рисунок 3.6 - Экономическое обоснование математической модели импульсного режима работы котла.
4. Разработка экономичного режима работы электродного котла в MATLAB
Постановка задачи.
В данном разделе представлены результаты исследований численными методами дифференциального уравнения теплового баланса электродного котла с целью получения информации об оптимальных: 1) конструкции корпуса электродного теплогенератора и электродов, 2) режимах работы электродного теплогенератора. При разработке математической модели использованы следующие источники литературы [38-57].
В литературе известно дифференциальное уравнение теплового баланса электродного котла. Задача данного раздела представить результаты усовершенствованной математической модели на основе натурных исследований.
Построение модели.
В основу анализа процесса нагрева воды в электродном котле (рис.1) может быть принята теория нагрева идеального однородного тела, под которым понимается тело с равномерным рассеиванием теплоты со всей поверхности и равномерным распределением температуры по объему.
Рассмотрим тепловой баланс электродного котла и на его основе составим дифференциальное уравнение. Пусть в единицу времени в воде выделяется количество теплоты , где Ро - электрическая мощность, Вт. Тогда за бесконечно малый промежуток времени количество теплоты будет идти на нагрев воды Q1 и частично отдаваться во внешнюю среду Q2.
Тепловой баланс электродного котла представим в виде уравнения (3.8).
Если за время dt температура воды повысилась на dU, то за это время в воде накопилась теплота m1c1dU, где m1 - масса воды, кг и с1 - ее удельная теплоемкость, Дж/(кг*0С).
Если за этот же промежуток времени превышение температуры электродного котла над окружающей средой равно (U-н), то количество теплоты, отдаваемого в окружающее пространство за время dt, будет равно Sб(U-н)dt, где S - площадь охлаждаемой поверхности электродного котла, м2; б- коэффициент теплоотдачи с поверхности, Вт/(мІ·0С), U - температура воды, 0С, v - температура воздуха в помещении, 0С. Математическая модель представлена на рисунке 3.7.
В результате решения дифференциального уравнения с помощью программы Matlab получен график импульсного режима работы электродного котла с учетом взаимодействия помещения с окружающей средой (рис. 3.8).
Введем следующие условные обозначения:
U(t) - температура воды в момент времени t, 0С.
v (t) - температура воздуха в помещении в момент времени t, 0С.
температура снаружи
P0 - мощность нагревателя, кВт.
m - масса воды, кг.
с - теплоёмкость воды, кДж/(кг*0С).
S - площадь наружной поверхности нагревателя, м2.
4.1 Алгоритм определения неизвестных коэффициентов
1. Запишем систему двух уравнений: 1) тепловой баланс электродного котла в дифференциальной форме, 2) взаимосвязь с окружающей средой:
(4.1)
Рисунок 3.7 - Математическая модель импульсного режима работы котла.
Рисунок 3.8 - Реализация математической модели в Matlab.
2. После преобразования системы уравнений (4.1)
(4.2)
;
U - температура воды, 0С. Ограничение Umax = 90, 0С;
v - температура воздуха внутри помещения, 0С. Ограничение: vmin = 18 0С; vmax = 25 0С;
w - температура окружающей (наружной) среды, 0С при условии постоянства;
P0 - электрическая мощность котла, Вт;
б1 - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стенки котла в воздух помещения, Вт/(м2*0С);
б2 - коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности стенки помещения в воздух окружающей среды, Вт/(м2*0С);
S1 - площадь поверхности наружной поверхности стенки котла, м2;
S2 - площадь поверхности ограждающей конструкции помещения, м2;
m1 - масса воды, кг;
m2 - масса воздуха, кг;
c1 - теплоёмкость воды, Дж/(кг*0С);
c2 - теплоёмкость воздуха, Дж/(кг*0С);
k - коэффициент эффективности нагрева помещения, характеризующий геометрию и теплотехнические свойства ограждающих конструкций помещения.
3. Найдем неизвестные коэффициенты a, b, k из системы уравнений (4.2) при условиях, что P, w - заданные числа. Найдем общее решение, т.е. множество всех решений системы (4.2) следующим образом:
3.1. Найдем постоянное решение системы (4.2), т.е. пару чисел (), удовлетворяющих условиям:
(4.3)
3.2. Находим общее решение однородной системы:
(4.4)
3.3. Тогда общее решение системы (4.2) представим в следующем виде:
(4.5)
3.4. Решая систему уравнений (4.3), находим и :
(4.6)
(4.7)
(4.8)
(4.9)
3.5. Чтобы найти общее решение системы (4.4), продифференцируем (возьмем производную) первое уравнение системы и вместо y' подставим выражение из второго уравнения:
(4.10)
3.6. Таким образом, систему уравнений (4.4) свели к одному уравнению (4.10). Находим общее решение уравнения (4.10), составляя характеристическое уравнение:
(4.11)
3.7. Заметим, что в наших уравнениях a>0, b>0, c=k*a>0 и имеет место неравенство:
(4.12)
Действительно,
(4.13)
Значит, корни квадратного уравнения действительны, и они равны (4.14):
(4.14)
3.8. По числам л1 и л2 выписываем общее решение уравнения (4.10):
(4.15)
3.9. Учитывая равенство , находим y:
(4.16)
(4.17)
3.10. Таким образом, общее решение системы (4.4) определяется формулами (4.15), (4.17). Из формул (4.5), (4.9) и (4.15), (4.17) вытекает, что общее решение исходной системы (4.5) определяется формулами:
(4.18)
(4.19)
3.11. Для разности функций (U(t)-н(t)) имеем формулу:
(4.20)
3.12. А для разности (н(t)-w) имеем:
(4.21)
3.13. Пусть нам заданы условия:
(4.22)
где определяются из экспериментальных измерений и, кроме того, считаются известными . Тогда, в силу формул (4.20), (4.21), получаем следующую систему алгебраических уравнений для определения неизвестных D1, D2, a и b:
(4.23)
Согласно формулам (4.14), л1, л2 определяются следующими равенствами:
(4.24)
Реализация алгоритма нахождения неизвестных коэффициентов представлена в Приложении 4.
Заключение
В данной магистерской диссертации показаны пути повышения эффективности работы децентрализованной системы теплоснабжения с электродным теплогенератором с целью повысить качество и надежность работы системы в целом, что является актуальным при теплоснабжении индивидуальных в местах, удаленных от дешевых энергоресурсов.
В ходе работы использованы методы системного анализа, неравновесной и феноменологической термодинамики с применением численного и натурного моделирования гидродинамических и теплообменных процессов. А также метод конечных элементов (МКЭ) для решения задачи анализа тепловых полей (пакет программ ANSYS), методы параметрической оптимизации, методы сбора и анализа физических параметров в программной среде Matlab. Теоретические исследования проводились с применением законов электротехники и теплотехники, теории установок электродного нагрева.
В ходе работы разработаны: физическая, математическая и компьютерная модели для расчетно-экспериментального определения всех тепло, гидро, электрических параметров децентрализованной системы отопления с электродным котлом с целью повышения эффективности ее работы.
В диссертации решены следующие задачи:
1. Исследован принцип действия установки. Выявлены закономерности эффективного преобразования электрической энергии в тепловую энергию в зависимости от геометрических размеров стержней.
2. Разработана математическая и трехмерная компьютерная модели для анализа электро-, тепло- гидравлических процессов, происходящих в котле.
3. Оптимизирована конструкция электродов, определён экономный режим работы котла с помощью математической модели, что позволяет снизить электропотребление.
Полученные в диссертационной работе результаты натурных испытаний получены от нескольких серий экспериментов на физической модели.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ в сборниках научных трудов VII Всероссийской молодежной научно-практической конференции «Исследования молодежи - экономике, производству, образованию», Приборостроение и автоматизированный электропривод в топливно-энергетическом комплексе и жилищно-коммунальном хозяйстве: материалы докладов I Поволжской научно-практической конференции, Энергетика: Эффективность, надежность, безопасность: материалы XXI всероссийской научно-технической конференции [33-37]. Также получен акт внедрения результатов работ на предприятии (Приложение 5).
Список использованных источников
1. Федеральный закон от 23.11.2009 N 261-ФЗ (ред. от 13.07.2015) "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации": Интернет-портал "Консультант Плюс".
2. Распоряжение Правительства РФ от 08.01.2009 N 1-р (ред. от 05.05.2016) «Об основных направлениях государственной политики в сфере повышения энергетической эффективности электроэнергетики на основе использования возобновляемых источников энергии на период до 2024 года»: Интернет-портал "Консультант Плюс".
3. Электродный котёл «Галан». официальный сайт фирмы-производителя
4. Электродный котёл фирмы «Электрокотлы»: официальный сайт фирмы-производителя
5. Электродный котёл «Луч»: официальный сайт фирмы-производителя
6. Электродный котёл «ЭПЗ» официальный сайт фирмы-производителя
7. Электродный котёл «ЭПГ»: официальный сайт фирмы-производителя
8. Электродный котёл «ION»: официальный сайт фирмы-производителя
9. Электродный котёл «Градиент». официальный сайт фирмы-производителя
10. Информационно-аналитический Интернет портал о технологиях
11. Шишинина Н.Г. Снижение энергозатрат на нагрев воды при дойке коров за счет плавного регулирования мощности электродных водонагревателей объемным экраном: Автореферат дис. канд. техн. наук. - Саратов: СГАУ им. Н.И. Вавилова, 2012. - 22 с.
12. Игонин В.И. К разработке методики определения эффективности от диссипативных энергетических процессов для электрического теплогенератора проточно-гидравлического типа / В.И. Игонин, О.В. Стратунов // Современные наукоемкие технологии. 2014.№4. С. 70-75.
13. Свод правил: СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция взамен СНиП 23-02-2013 / НИИ строит. физики Российская академия архитектуры и строительства. [Текст] : нормативно-технический материал. - - М. : Госстрой России, 2004. - 26 с.
14. СТОМП АВОК-2.1-2008 Здания жилые и общественные. Нормы воздухообмена: утв. МП «АВОК 02.09.2002 : взамен СТО МП АВОК-1-2004 : дата введ. 09.06.2004. М. : ПП АВОК, 2004. - 27 с.
15. В.И. Игонин Н.В. Мнушкин К выбору источника теплоты электротеплогидравлического типа. Энергоаудит зданий, сооружений и инженерных сетей. Научно-исследовательская работа в семестре. Методические указания. - Вологда: ВоГТУ,2014. -90 стр., с ил.
16. Мнушкин Н.В. Расчетно-экспериментальное исследование эффективности работы системы децентрализованного отопления. Молодые исследователи - регионам: материалы международной научной конференции. В 3-х т. / Мин-во обр. и науки РФ; Вологод. гос. ун-т. - Вологда ВоГУ, 2015. - Т. 1. - С. 280-281.
17. Мнушкин Н.В. Иллюстративность неравновесной динамики моделирования энергетических систем с диссипативными составляющими Н.В. Мнушкин, В.И, Игонин. Журнал "Современные наукоёмкие технологии". - 2015. - №1 (часть 1). - С. 23-30.
18. Игонин, В. И. Технологические особенности энергообследования зданий, сооружений и инженерных сетей : курс лекций: [для студентов всех форм обучения, обучающихся по направлениям 270800 - Строительство и 140100 - Теплоэнергетика и теплотехника] / В.И. Игонин. - Вологда: ВоГТУ, 2012. - 107 с.
19. Игонин В.И. Особенности системного анализа энергетической установки через ее удельные характеристики /В.И.Игонин, Н.В. Мнушкин //Вестник МАНЭБ: научный журнал. - 2012. - No4 (17). - С.66-72.
20. Игонин В.И. К внедрению и выбору новых технологических решений в системах теплоснабжения в учреждениях образовательного типа /В.И. Игонин, Н.В.Мнушкин //Энергоэффективные технологии в современном учреждении: материалы Международного энергетического форума /ВоГТУ. - Вологда, 2013. - С. 39-42.
21. Игонин, В.И. Проявления свойств интегральности при системном термодинамическом анализе энергетической установки./ В.И. Игонин. Международный научно-исследовательский журнал. Часть1.5(5) .2012.Research Journal of International Studies, ISSN 23ОЗ-9868, технические науки.стр.93-94.
22. Игонин В.И. Об очевидности проявления свойств интегральности при системном термодинамическом анализе энергетической установки./ В.И. Игонин. Вестник Череповецкого государственного университета. Научный журнал. №1(45) -2013.с 12-14.
23. Игонин В.И. методические особенности структуризации научно-исследовательских лабораторно-практических занятий на лабораторно-вычислительном комплексе теплогидравлического типа. В.И. Игонин. Методические указания. - Вологда: ВоГТУ, 2013. - 40с.
24. Стратунов О.В. Исследование гидротермических характеристик электротеплогенератора/ Куцентов А.А., Стратунов О.В. Молодые исследователи - регионам: Материалы всероссийской научной конференции студентов и аспирантов. В 2-х т. - Вологда: ВоГТУ, 2009. - Т.1. - 2009.
25. Игонин В.И. Обобщенная междисциплинарная образовательная модель для образовательных учреждений. Энергоэффективные технологии в современном учреждении: материалы международного энергетического форума.- Вологда: ВоГТУ, 2013. с.35-38.
26. L.-E. Janson, Plastics pipes for water supply and sewage disposal. Boras, Borealis, 4th edition, 2003 - 404 c.
27. Игонин В.И. Научно-исследовательская работа в семестре: лабораторный практикум часть1 ./В.И. Игонин, О.В. Стратунов.-Вологда: ВоГу, 2012г.-67с.
28. Игонин В.И. Методология научных исследований и научно-техническое развитие «субъекта»: учебное пособие [для магистров по направлениям 270800 - "Строительство", 140100 - "Теплоэнергетика и теплотехника"] / В.И. Игонин. - Вологда: ВоГТУ, 2013. - 111с.
29. Игонин В.И. Пути повышения эффективности теплоэнергетических систем: монография / В.И. Игонин. - Вологда: ВоГТУ, 2007. - 119 с. 6. Игонин, В.И. Основные задачи проектирования эффективного теплоснабжения здания: методические указания /сост. В.И. Игонин. - Вологда: ВоГТУ, 2012. - 80с.
30. Методические особенности структуризации научно-исследовательских лабораторно-практических занятий на лабораторно-вычислительном комплексе теплогидравлического типа: методическое пособие к лабораторно-практическим занятиям / сост. В.И. Игонин. - Вологда: ВоГТУ, 2013. - 35 с.
31. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1960.-464 с., ил.
32. Слободянюк,Д.А. К вопросу повышения эффективности теплоэнергетических систем для функционирования промышленных, коммунальных объектов и систем / Д.А. Слободянюк, Н.В. Мнушкин // «Исследования молодежи - экономике, производству, образованию»: материалы VII Всероссийской молодежной научно-практической конференции / Сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования. - Сыктывкар: СЛИ, 2016. - С. 215 - 218.
33. Слободянюк Д.А. Численно-экспериментальное моделирование температурного поля многослойного стенового блока на основе Mathcad / Д.А. Слободянюк, С.В. Поскотинов, И.А. Перов // Приборостроение и автоматизированный электропривод в топливно-энергетическом комплексе и жилищно-коммунальном хозяйстве: материалы докладов I Поволжской научно-практической конференции - 2015. - С. 416 - 418.
34. Слободянюк Д.А. Экспериментальное исследование теплофизических свойств многослойного стенового блока / Д.А. Слободянюк, С.В. Поскотинов, И.А. Перов // Приборостроение и автоматизированный электропривод в топливно-энергетическом комплексе и жилищно-коммунальном хозяйстве: материалы докладов I Поволжской научно-практической конференции - 2015. - С. 467 - 469.
35. Слободянюк Д.А. Исследование теплоэффективности теплоблока / Д.А. Слободянюк, И.А. Перов // Энергетика: Эффективность, надежность, безопасность: материалы XXI всероссийской научно-технической конференции / Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во «Скан», 2015. - 1 Т. - С. 402 - 405.
36. Слободянюк Д.А. К вопросу создания инженерной методики определения коэффициентов теплопроводности строительных конструкций / Д.А. Слободянюк // Энергетика: Эффективность, надежность, безопасность: материалы XXI всероссийской научно-технической конференции / Томский политехнический университет. - Томск: Изд-во «Скан», 2015. - 1 Т. - С. 409 - 411.
37. Барилович В.А., Смирнов Ю.А. Основы технической термодинамики и теории тепло- и массообмена.- СПб.: Изд. «Нестор», 2001.-402 с.
38. Барилович В.А., Смирнов Ю.А. Основы термогазодинамики двухфазных потоков и их численное моделирование.- СПб.: Изд. «Нестор», 2001.-294 с.
39. Бахвалов Н.С., Жидков Н.П., Кобельков Г.М. Численные методы. - М.: Лаборатория Базовых знаний, 2001.-632 с.
40. Белоцерковский О.М. Математическое моделирование на суперкомпьютерах// в кн. «Новое в численном моделировании. Алгоритмы, вычислительные эксперименты, результаты».- М.: Наука, 2000.- 247 с
41. Бицадзе А.В., Калиниченко Д.Ф. Сборник задач по уравнениям математической физики.- М.: Наука, Физматлит, 1977.-224 с.
42. Бутковский А.Г. Теория оптимального управления системами с распределенными параметрами.- М.: Наука, 1965.
43. Власова Е.А., Зарубин B.C., Кувыркин Т.Н. Приближенные методы математической физики.- М.: Изд. МГТУим. Н.Э. Баумана, 2001.-699 с.
44. Годунов С.К., Рябенький В.С. Разностные схемы. М.: Наука, 1973,-245с.
45. Дегтярев Г.Л. Об оптимальном управлении процессами тепло- и массопереноса, Труды КАИ, вып. 97,1968. с.67-72.
46. Егоров А.И. Оптимальное управление тепловыми и диффузионными процессами.- М.: Наука, 1978.- 463 с.
47. Карташев Э.М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел.-М.: Высшая школа, 2001.-550 с.
48. Карташев Э.М. Аналитические методы решения краевых задач нестационарной теплопроводности в области с движущимися границами (обзор).- Инженерно-физический журнал, 2000, т.74, № 2, с. 1 24.
49. Карташев Э.М. Аналитические методы решения смешанных граничных задач теории теплопроводности (обзор). Изв. АН СССР, Энергетика и транспорт, 1986, № 6, с. 116 129.
50. Коздоба Л.A. Методы решения нелинейных задач теплопроводности.- М.: 1975. -320 с.
51. Козлов В.Н., Магомедов К.А. Негладкие операторы и электрические цепи, СПб.: изд. СПбГПУ,- 2003. -120 с.275
52. Козлов В.Н. Метод нелинейных операторов в автоматизированном проектировании динамических систем- Л.: Изд-во ЛГУ им. А.А.Жданова, 1986. -166 с.
53. Козлов В.Н., Куприянов В.Е., Заборовский B.C. Вычислительные методы синтеза систем автоматического управления,- Л.: Изд. ЛГУ им. А.А.Жданова, 1989. 232 с.
54. Козлов В.Н., Магомедов К.А. Разностные схемы на основе принципа аддитивности для кусочно линейных систем. - Сб. «Фундаментальные исследования в технических университетах».- СПб.: изд. СПбГТУ, 2001. с. 34-35.
55. Кудинов В.А., Карташев Э.М. Техническая термодинамика, М.: Высшая школа.-2000.- 261 с.
56. Кулик Л.М., Шаповалов Г.Е. Неустановившаяся теплопередача через многослойную плоскую пластину.- Изв. АН СССР, серия «Энергетика иавтоматика», 1971, № 2, с. 72-77.
Приложение 1
Таблица П1.1 - Коэффициенты кинематической вязкости
|
Температура |
Динамическая вязкость |
Кинематическая вязкость |
|
|
оС |
(Н • c / м2) • 10-3 |
(м2/ с) • 10-6 |
|
|
0 |
1,787 |
1,787 |
|
|
5 |
1,519 |
1,519 |
|
|
10 |
1,307 |
1,307 |
|
|
20 |
1,002 |
1,004 |
|
|
30 |
0,798 |
0,801 |
|
|
40 |
0,653 |
0,658 |
|
|
50 |
0,547 |
0,658 |
|
|
60 |
0,467 |
0,475 |
|
|
70 |
0,404 |
0,413 |
|
|
80 |
0,355 |
0,365 |
|
|
90 |
0,315 |
0,326 |
|
|
100 |
0,282 |
0,294 |
Приложение 2
Последовательность определения гидравлического сопротивления с помощью компьютерного моделирования
1) Запуск Ansys Worbench
2) Сохранение проекта в папку с новым проектом
Рисунок П2.1 - Сохранение проекта в папку с новым проектом
3) Добавляем модуль Geometry, нажав двойным щелчком кнопку Geometry в окне Component Systems.
4) Запускаем Design Modeler двойным щелчком по знаку вопроса в окне Geometry.
5) Рисуем 3D модель электродного котла.
5.1) Нажимаем на систему координат XYplane.
5.2) Переходим во вкладку Scetching.
5.3) Нажимаем на кнопку Circle.
5.4) Рисуем окружность произвольного радиуса из центра оси координат.
5.5) Переходим во вкладку Dimensions.
Рисунок П2.2 - Добавляем модуль Geometry
5.6) Нажимаем на кнопку Diameter.
5.7) Нажимаем на периметр окружности и выставляем выноску в произвольную точку.
5.8) Задаем диаметр окружности (выходного канала) в поле D1 согласно исходным данным, нажимаем кнопку Generate и масштабируем область до момента, когда диаметр заполнит экран.
5.9) Рисуем 3D модель входного патрубка.
5.9.1) Нажимаем на кнопку Extrude.
5.9.2) Задаем длину трубопровода в поле FD1, Depth>1
5.9.3) Нажимаем Generate.
Рисунок П2.3 - Входной патрубок
5.10) Выбираем систему координат ZXplane во вкладке Modeling и нажимаем кнопку New Plane.
5.11) В окне Details View в поле Transform 1 (RMB) нажимаем на кнопку Offset X и в поле FG1, Value1 задаем смещение системы координат вдоль оси X и нажимаем на кнопку Generate.
5.12) Выбираем созданную систему координат Plane 4 во вкладке Modeling и нажимаем кнопку New Plane.
5.13) В окне Details View в поле Transform 1 (RMB) нажимаем на кнопку Offset Z и в поле FG1, Value1 задаем смещение системы координат вдоль оси Z и нажимаем на кнопку Generate.
5.14) Рисуем окружность с заданным диаметром из центра новой системы координат.
5.15) Рисуем 3D модель проточной части электродного котла.
5.16) Выбираем созданную систему координат Plane 5 во вкладке Modeling и нажимаем кнопку New Plane.
5.17) В окне Details View в поле Transform 1 (RMB) нажимаем на кнопку Offset Z и в поле FG1, Value1 задаем смещение системы координат вдоль оси Z и нажимаем на кнопку Generate.
5.18) Рисуем окружность с заданным диаметром из центра новой системы координат.
5.19) Рисуем 3D модель выходного патрубка.
Рисунок П2.4 - Геометрия теплогенератора без электродов
5.20) Аналогичным образом рисуем 3D модель электродов.
5.20.1) Нажимаем на Plane 5 и создаем новую систему координат с помощью кнопки New Plane.
5.20.2) В окне Details View в поле Transform 1 (RMB) нажимаем на кнопку Offset X и в поле FG1, Value1 задаем смещение системы координат вдоль оси X на 0,01 и нажимаем на кнопку Generate.
5.20.3) Нажимаем на Plane 9 и создаем новую систему координат с помощью кнопки New Plane.
5.20.4) В окне Details View в поле Transform 1 (RMB) нажимаем на кнопку Offset X и в поле FG1, Value1 задаем смещение системы координат вдоль оси X на 0,01734 и нажимаем на кнопку Generate.
5.20.5) Рисуем окружность (электрода) с заданным диаметром из центра новой системы координат.
5.20.6) Рисуем 3D модель проточной части электродного котла.
5.20.7) Нажимаем на кнопку Extrude.
5.20.8) Задаем длину трубопровода 0,15 в поле FD1, Depth>1.
5.20.9) Выбираем в поле Operation настройку Add Frozen.
5.20.10) Нажимаем Generate.
5.20.11) Аналогичным образом строятся остальные 3 электрода.
5.21) Объединяем 3 электрода с проточной частью.
5.21.1) Нажимаем на кнопку Boolean.
5.21.2) В окне Details View в поле Operation выбираем Substract.
5.21.3) Нажимаем на поле Target Bodies и нажимаем на проточную часть теплогенератора (кнопка Solid 1).
5.21.3) Нажимаем на поле Tool Bodies и выделяем 3 электрода (кнопка Solid 1).
5.21.4) Нажимаем Generate.
Рисунок П2.5 - Геометрия теплогенератора с электродами
5.22) Разбиваем полученную модель на конечные элементы (создаем сетку).
5.22.1) Запускаем модуль Mesh.
5.22.2) Передаём данные из модуля Geometry в модуль Mesh.
Рисунок П2.6 - Геометрия с электродами с расположением двух электродов напротив входного патрубка
5.22.3) Запускаем Meshing
5.22.4) Применяем следующие настройки сеткопостроителя:
5.22.4) Нажимаем на Generate.
Рисунок П2.7 - Призматически-тетраэдральная сетка с уменьшенным шагом в пристеночных областях
5.23) Нажимаем на модуль Fluent и далее задаем граничные условия и запускаем решение.
5.23.1) Передаем в модуль Fluent данные из Mesh.
5.23.2) Нажимаем Update по модулю Mesh.
5.23.3) Запускаем Fluent.
Рисунок П2.8 - Запуск Fluent
5.23.4) Задаем граничные условия по заранее названным границам модели, которые должны задаваться в модуле Mesh (Inlet - вход, outlet - выход, wall - стенка).
5.23.5) Задаем следующие настройки и граничные условия для решения.
Рисунок П2.9 - Включение модели энергии
Рисунок П2.11 - Выбор модели турбулентности
Рисунок П2.12 - Добавление новых материалов
Рисунок П2.12 - Настройка сеточной зоны
Рисунок П2.13 - Граничные условия для входа
Рисунок П2.14 - Граничные условия для выхода
Рисунок П2.15 - Граничные условия для стенки
5.23.6) Запускаем инициализацию расчета (определяем начальное решение).
Рисунок П2.16 - Инициализация расчета
5.23.6) Запускаем расчет.
Рисунок П2.17 - Запуск расчета
5.24) Вывод информации
5.24.1) Добавляем модуль Results и передаем результаты из Fluent
Рисунок П2.18 - Итоговая схема компьютерного моделирования
5.24.2) Осуществляем вывод необходимой информации
Рисунок П2.19 - Распределение скорости во входном патрубке, в проточной части и выходном патрубке котла
5.25) Расчеты были произведены для 3 видов геометрии при одинаковых граничных условиях:
- без электродов;
- с электродами, когда 1 электрод расположен напротив входного патрубка;
- с электродами, когда 2 электрода расположены напротив входного патрубка.
Расчетная схема в окне Workbench представлена на рисунке 5.19.
Рисунок П2.20 - Итоговая расчетная схема моделирования 3-х вариантов геометрий котла при одинаковых граничных условиях
По результатам моделирования по определенным граничным условиям в модуле Results выводятся значения давлений на входном и выходном патрубках, а затем по формуле из литературы [32] определяем значение гидравлического сопротивления.
Приложение 3
Парк измерительных приборов
Таблица П 3.1 - Приборы.
|
Прибор для измерения влажности и температуры Testo 625 |
Компактный термогигрометр с наконечником зонда в комплекте. Большой двухсторонний дисплей отображает температуру, относительную влажность, температуру шарика смоченного термометра, температуру точки росы. При измерении в труднодоступных местах наконечник зонда влажности легко отсоединить и прикрепить к рукоятке через кабель зонда Технические характеристики: * диапазон измерений температуры: от -10 до 60 0С; * погрешность измерения температуры: ±0,5 0С; * разрешение измерения температуры: 0,1 0С; * диапазон измерения относительной влажности: от 0 до 100%; * погрешность измерения относительной влажности: 2,5%; * разрешение измерения относительной влажности: 0,1%; Погрешности измерения температуры ±0,5єС, влажности: ±2,5 % . |
|
|
Пирометр Testo 845 |
Температура хранения -40…+70°C Рабочая температура -20…+50°C Тип батарейки 2 тип АА или через USB Ресурс батареи 25 ч. (без лазера); 10 (с лазером без подсветки); 5 ч (с лазером и 50% подсветки) Вес 465 г. Габариты 155х58х195 мм |
|
|
ИПП-2 |
Измеритель плотности теплового потока Диапазон измерения плотности теплового потока: от 10 до 250, 500, 2000, 9999 Вт/м2. |
|
|
Счётчик тепловой энергии Меркурий 205.1 |
Приборы для измерения и учета активной энергии в трехфазных трех- и четырехпроводных сетях переменного тока, Технические характеристики: * номинальное напряжение: 220; 230 В; * номинальный максимальный ток: 5(60) А; * номинальное значение частоты: 50 Гц; * габаритные размеры: 105х105х65 мм; * класс точности: 1; * диапазон рабочих температур: от -20 до +550С. |
|
|
Счетчик тепловой энергии Энергомера ЦЭ6803ВШ |
Приборы для измерения и учета активной энергии в трехфазных трех- и четырехпроводных сетях переменного тока. Характеристика прибора: Класс точности: 1 Частота измерительной сети, Гц: 50±2,5 (60±3) Максимальная сила тока*, А: 60; 100 Диапазон рабочих температур, °С : от -40 до 70 Габаритные размеры, мм : 143 x 170 x 52 |
|
|
Счетчик тепловой энергии Меркурий 230 . |
Приборы для измерения и учета активной энергии в трехфазных трех- и четырехпроводных сетях переменного тока. Характеристика прибора: · класс точности 0.5S, 1.0 · интерфейсы: RS-485; CAN, IrDA, PLC; · Возможность подключения резервного питания Uрез= 5,5...9 В; · Измерение мощности, токов, напряжений, частоты, cosfi; · Встроенный модем PLC для передачи данных по силовой сети 220 В (в зависимости от модификации); · Два стандартных гальванически развязанных телеметрических выхода ( DIN 43864), по одному на каждый вид энергии; · Счётчики работают в сторону увеличения показаний при любом нарушении фазировки подключения токовых цепей; · Автоматическая самодиагностика с индикацией ошибок; · Управление нагрузкой через внешние цепи коммутации (УЗО); · Электронная пломба. |
|
|
Амперметр LIRRD DP6-AA |
Амперметр - прибор измерения тока в цепях постоянного тока. Способ включения: c наружным калиброванным шунтом 75 ШС с калиброванными проводами Технические характеристики: * диапазон измерений: 0-2000 А; * класс точности: 0.5; * габаритные размеры прибора: 75x756x40 мм; * Рабочая частота: 5 - 60Hz * Скорость измерения 2.5 изм/сек. *Питание: AC 220V |
|
|
Вольтметр лабораторный LIRRDLRDP6-AV |
Вольтметр лабораторныйLIRRDLRDP6-AV предназначен для точных измерений напряжения, в цепях переменного и постоянного тока, а также для проверки менее точных приборов. Технические характеристики: Класс точности 0,5; Диапазоны измерения напряжений: DCV 2,20,200,600 ?V (выбирается DIP переключателем) Входное сопротивление: >10MОМ Габаритные размеры 72 x 46.5 x 28mm. |
Приложение 4
Код программы
MF2
% Первый вариант задания значений a, b, c, P
% a=0.5; % характеризует теплоотдачу воды внутреннему воздуху
% c=0.3;
% b=0.1; % характеризует теплоотдачу внутреннего воздуха наружнему воздуху
% P=20; % характеризует мощность нагревателя (мощность нагревателя большая)
% Второй вариант задания значений a, b, c, P
a=1; % характеризует теплоотдачу воды внутреннему воздуху
k=0.2; c=k*a;
b=0.08; % характеризует теплоотдачу внутреннего воздуха наружнему воздуху
P=70; % характеризует мощность нагревателя (мощность нагревателя умеренная)
Umax=90; % верхнее пороговок значение температуры воды
% при достижении которого нагреватель отключается
Vmax=25; % верхнее пороговое значение температуры внутреннего воздуха
% при достижении которого нагреватель отключается
Vmin=18; % нижнее пороговое значение температуры внутреннего воздуха
% при достижении которого нагреватель включается
w0=-10; % среднее значение наружнего воздуха
T=120; % общее время процесса
global T; % ПРИ ИЗМЕНЕНИИ ЗНАЧЕНИЯ Т ПРОГРАММУ МАТЛАБ ПЕРЕЗАПУСТИТЬ
global a; global c; global b; % после этих объявлений
global Umax; global Vmin; global Vmax; % значения переменных
global w0; global P; % доступны любой программе
s=0:0.01:T; % задаем сетку времени с заданным шагом
n=size(s(:)); % определяем количество точек в сетке времени
for i=1:10 % задаем (измеряем) значения
Fw(i)=w0+0*rand; % температуры наружнего воздуха
end % в десяти моментах времени
global Fw;
for i=1:n
w(i)=W1(s(i)); % находим значения температуры наружнего воздуха
% во всех точках сетки времени
FVmin(i)=Vmin+0*i; % определяем функцию нижнего порогового значения
% температуры внутреннего воздуха
FVmax(i)=Vmax+0*i; % определяем функцию верхнего порогового значения
% температуры внутреннего воздуха
end
for u0=30:30 % задаем всевозможные значения начальной темпеартуры воды
for v0=15:15 % задаем всевозможные значения начальной температуры внутреннего воздуха
[t y]=ode45(@DE2,s,[u0, v0]); % решаем систему обыкновенных дифференциальных
% уравнений на сетке s с начальными
% условиями u0 и v0
u=y(:,1); v=y(:,2); % пару функций, составляющих решение системы обыкновенных
% дифференциальных уравнений,
% обозначаем через u и v
for i=1:n
u1(i)=F(t(i),u(i),v(i))-a*(u(i)-v(i)); % находим производную функции u
% в точках сетки времени % времени
v1(i)=c*(u(i)-v(i))-b*(v(i)-W1(t(i))); % находим производную функции v
% в точках сетки времени
end
subplot(2,3,1:3)
for i=2:n
plot(t(1:i),u(1:i),t(1:i),v(1:i),t(1:i),w(1:i),t(1:i),FVmin(1:i),['K','--'], t(1:i),FVmax(1:i),['K','--'])
% title('Графики функций u(t), v(t), w(t)');
axis([0 T w0-1 Umax])
grid on
pause(0.01)
end
subplot(2,3,4)
plot(u,v);
% axis([Vmin-1 Vmax+10 Vmin-1 Vmax+1]);
grid on
% title('Фазовый портрет на плоскости (u,v)');
subplot(2,3,5)
plot(u,u1);
% axis([Vmin-1 Vmax+10 -3 3]);
grid on
% title('Фазовый портрет на плоскости (u,u1)');
subplot(2,3,6)
plot(v,v1);
% axis([ Vmin-1 Vmax+1 -3 3 ]);
grid on
% title('Фазовый портрет на плоскости (v,v1)');
% pause
end
end
DE
function z=DE2(t,y)
global a; global c; global b;
z1=F(t,y(1),y(2))-a*(y(1)-y(2));
z2=c*(y(1)-y(2))-b*(y(2)-W1(t));
z=[z1;z2];
F
function z=F(t,u,v)
global a; global c; global b;
global Umax; global Vmin; global Vmax; global P;
% Первый вариант
USL=or(v<=Vmin, (v>Vmin)*(v<Vmax)*(c*(u-v)-b*(v-W1(t))>0)*(u<Umax));
if USL
z1=P;
else
z1=0;
end
z=z1;
% Второй вариант
% if v<=Vmin
% z1=P;
% else
% if (v<Vmax)*(c*(u-v)-b*(v-W1(t))>0)*(u<Umax)
% z1=P;
% else
% z1=0;
% end
% end
% z=z1;
% Третий вариант
% if v<=Vmin
% z1=P;
% end
% if (v>Vmin)*(v<Vmax)*(c*(u-v)-b*(v-W1(t))>0)
% z1=P;
% end
% if (v>Vmin)*(v<Vmax)*(c*(u-v)-b*(v-W1(t))<0)
% z1=0;
% end
%
% if v>=Vmax
% z1=0;
% end
% if u>=Umax
% z1=0;
% end
% z=z1;
W1
function z=W1(t)
global w0; global T; global Fw;
tau=linspace(0,T,10);
% Первый вариант задания температуры снаружи
% Fw(1)=w0+0; Fw(2)=w0+0; Fw(3)=w0+1; Fw(4)=w0+2; Fw(5)=w0-1;
% Fw(6)=w0-2; Fw(7)=w0-3; Fw(8)=w0-1; Fw(9)=w0-1; Fw(10)=w0+1;
% Второй вариант задания температуры снаружи
% for i=1:n%
% Fw(i)=w0+1*rand;
% end
% Третий вариант задания температуры снаружи
% eps=2;
% for i=1:n
% eps=-eps;
% Fw(i)=w0+eps;
% end
t1=t; z1=0;
for l=1:9
if (t1>=tau(l))*(t1<=tau(l+1))
z1=Fw(l)+(Fw(l+1)-Fw(l))*(t1-tau(l))/(tau(l+1)-tau(l));
end
end
z=z1;
SU
function z=SU(x)
k=0.2; w=-10; P=70;
u0=20; v0=15; u1=79.9; v1=25; t=1.9;
D1=x(1); D2=x(2); a=x(3); b=x(4); c=k*a;
L1=-0.5*(a+b+c+sqrt((a+b+c)^2-4*a*b));
L2=-0.5*(a+b+c-sqrt((a+b+c)^2-4*a*b));
z1=L1*D1+L2*D2-P+a*(u0-v0);
z2=L1*D1*exp(L1*t)+L2*D2*exp(L2*t)-P+a*(u1-v1);
z3=(a+L1)*D1+(a+L2)*D2+k*P*a/b-a*(v0-w);
z4=(a+L1)*D1*exp(L1*t)+(a+L2)*D2*exp(L2*t)+k*P*a/b-a*(v1-w);
z=[z1;z2;z3;z4];
RSU
y=fsolve('SU',[-1 1 1 1]);
D1=y(1)
D2=y(2)
a=y(3)
b=y(4)
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Получение энергии в виде ее электрической и тепловой форм. Обзор существующих электродных котлов. Исследование тепломеханической энергии в проточной части котла. Расчет коэффициента эффективности электродного котла. Компьютерное моделирование процесса.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 20.03.2017Способы и схемы автоматического регулирования тепловой нагрузки и давления пара в котле. Выбор вида сжигаемого топлива; определение режима работы котла. Разработка функциональной схемы подсоединения паропровода перегретого пара к потребителю (турбине).
практическая работа [416,1 K], добавлен 07.02.2014Структуризация теплоэнергетической системы в рамках ее модельного представления. Теория подобия в теплопередаче. Анализ пространственно-энергетического состояния децентрализованной системы отопления. Расчет коэффициента эффективности работы конвектора.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 15.02.2017Расчет и анализ основных параметров системы теплоснабжения. Основное оборудование котельной. Автоматизация парового котла. Предложения по реконструкции и техническому перевооружению источника тепловой энергии. Рекомендации по осуществлению регулировки.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 20.03.2017Технологический процесс пароснабжения с использованием электродного водогрейного котла. Назначение деаэратора ДСА-300. Разработка системы автоматического регулирования агрегата на базе современных технических средств автоматики, выбор типа регулятора.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 03.12.2012Устройство автоматизированной системы управления котельной AGAVA 6432. Назначение и область применения, включение питания. Подключение термопреобразователей и датчиков температуры. Структура меню контроллера. Принцип регулирования мощности котла.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 05.03.2014Растопка котла и его обслуживание во время работы, задачи персонала. Причины аварийной остановки котлоагрегата: повышение давления пара в котле сверх допустимого; утечка воды и переполнении котла водой; неисправность манометра и водоуказательных приборов.
контрольная работа [18,9 K], добавлен 09.07.2013Описание конструкции котла. Расчет продуктов сгорания, объемных долей трехатомных газов и концентраций золовых частиц в газоходах котла. Определение расхода топлива. Коэффициент полезного действия котла. Расчет температуры газов на выходе из топки.
курсовая работа [947,7 K], добавлен 24.02.2023Выполнение теплового расчета стационарного парового котла. Описание котельного агрегата и горелочных устройств, обоснование температуры уходящих газов. Тепловой баланс котла, расчет теплообмена в топочной камере и конвективной поверхности нагрева.
курсовая работа [986,1 K], добавлен 30.07.2019Определение необходимой тепловой мощности парового котла путем его производительности при обеспечении установленных температуры и давления перегретого пара. Выбор способа шлакоудаления, расчет объемов воздуха, продуктов сгорания и неувязки котлоагрегата.
курсовая работа [464,7 K], добавлен 12.01.2011