ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ............................................................................................................................... 9
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ МНОГОПОТОЧНЫХ МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ СИСТЕМ И УСТАНОВОК ......................................... 19
1.1. Анализ подходов к моделированию теплоэнергетических установок ТЭС и расчету энергетических характеристик оборудования .................................................. 19
1.2. Анализ подходов к моделированию многопоточных тепломассообменных систем ....................................................................................................................................... 27
1.2.1. Контактные аппараты .................................................................................................... 28
1.2.2. Башенные градирни ....................................................................................................... 34
1.2.3. Многоступенчатые испарительные установки ........................................................... 40
1.2.4. Пластинчатые и спиральные аппараты ....................................................................... 44
1.2.5. Встроенные теплофикационные пучки в конденсаторах турбин ............................. 46
1.2.6. Конденсационные котлы ............................................................................................... 48
1.3. Анализ подходов к моделированию многокомпонентных технологических систем измельчения ............................................................................................................... 49
1.4. Анализ подходов к моделированию многокомпонентных систем ректификации .................................................................................................................................................... 54
1.5. Использование метода матричной формализации для расчета сложных многоступенчатых систем .................................................................................................... 59
1.6. Система классификации и кодификации задач тепломассообмена для многокомпонентных многопоточных многоступенчатых технологических систем 68
1.7. Постановка задач исследования .................................................................................. 72
ГЛАВА 2. МАТРИЧНЫЙ ПОДХОД К МОДЕЛИРОВАНИЮ И АНАЛИЗУ МНОГОПОТОЧНЫХ И МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ И УСТАНОВОК .................................................................................................. 73
2.1. Разработка унифицированной матричной модели паротурбинной установки 73
2.2. Построение расчетным путем энергетических характеристик ПТУ на основе ограниченного объема эмпирических данных ................................................................. 79
5
2.2.1. Построение энергетических характеристик ПТУ по упрощенной модели паротурбинной установки ....................................................................................................... 79
2.2.2. Построение энергетических характеристик ПТУ по уточненной модели паротурбинной установки с учетом подмодели конденсатора ........................................... 82
2.3. Математическая модель многопоточных многоступенчатых теплообменных систем с произвольным числом входных и выходных потоков в каждую ступень 86
2.4. Аналитическое решение задачи охлаждения уходящих дымовых газов без учета конденсации водяных паров ..................................................................................... 92
2.5. Матричный метод решения обратной задачи теплопередачи в двухпоточных одноступенчатых теплообменных аппаратах .................................................................. 94
2.6. Матричный метод решения обратной задачи теплопередачи в трехпоточных теплообменных аппаратах ................................................................................................. 100
2.7. Анализ эффективности структуры потоков в четырехпоточных теплообменных аппаратах без учета фазового перехода в теплоносителях ............ 103 2.8. Выводы по второй главе ............................................................................................. 106
ГЛАВА 3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ МНОГОПОТОЧНЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ ПРИ НАЛИЧИИ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА В ТЕПЛОНОСИТЕЛЯХ ......................................................................................................... 107
3.1. Построение модели водо-газо-воздушных теплообменных систем для охлаждения дымовых газов и конденсации из них водяных паров .......................... 107
3.2. Аналитическое решение задачи охлаждения уходящих дымовых газов с учетом конденсации водяных паров в уходящих дымовых газах ........................................... 113
3.3. Постановка и решение задачи охлаждения уходящих дымовых газов с учетом конденсации водяных паров при противоточном движении теплоносителей в контактных аппаратах ....................................................................................................... 116
3.4. Матричный метод решения обратной задачи теплопередачи в теплообменных аппаратах с фазовым переходом ....................................................................................... 123
3.5. Выводы по третьей главе ............................................................................................ 130
ГЛАВА 4. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ РАЗДЕЛЕНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СМЕСЕЙ ......................................................................... 131
4.1. Моделирование формирования многокомпонентных потоков в технологических системах измельчения ......................................................................... 131
6
4.2. Структурная и параметрическая идентификация модели двухступенчатой классифицирующей установки разделения разнородных компонентов смеси сыпучих материалов ........................................................................................................... 136
4.3. Моделирование разделения смеси компонентов с разной температурой кипения для определения степени разделения компонентов и качества готового продукта ................................................................................................................................. 141
4.4. Оптимизация структуры и режима работы сложных тепломассообменных систем с многокомпонентными теплоносителями ...................................................... 149
4.5. Выводы по четвертой главе ........................................................................................ 157
ГЛАВА 5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ МНОГОПОТОЧНЫХ МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ....................................................................................... 159
5.1. Экспериментальные исследования конденсационных котлов ........................... 159
5.1.1. Краткая характеристика оборудования ..................................................................... 159
5.1.2. Программа проведения испытаний водогрейных котлов ........................................ 160
5.1.3. Результаты испытаний ................................................................................................ 164
5.2. Экспериментальныеисследования турбоустановки с турбиной ПТ-12-35/10М КТЗ ПАО «Северсталь» ...................................................................................................... 171
5.2.1. Краткая характеристика оборудования турбоустановки ......................................... 171
5.2.2. Программа проведения испытаний турбоустановки ................................................ 171
5.2.3. Результаты экспериментальных исследований ........................................................ 173
5.3. Экспериментальные исследования турбоустановки с турбиной ТП-115/125-130-1ТП ............................................................................................................. 176
5.3.1. Краткая характеристика оборудования турбоустановки ......................................... 176
5.3.2. Программа проведения испытаний турбоустановки ................................................ 177
5.3.3. Результаты экспериментальных исследований ........................................................ 188
5.4. Экспериментальные исследования разделения разнородных компонентов смеси сыпучих материалов ................................................................................................ 192
5.4.1. Краткая характеристика оборудования классификатора ......................................... 192
5.4.2. Программа проведения испытаний классификатора ............................................... 193
5.4.3. Результаты испытаний классификатора .................................................................... 194
5.5. Выводы по пятой главе ............................................................................................... 197
7
ГЛАВА 6. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ ............. 199
6.1. Направления практического использования результатов работы ................... 199
6.2. Методы расчета МММС и их реализация в виде программных продуктов .... 199
6.2.1. Модуль расчета энергетических характеристик теплофикационной паровой турбины с учетом характеристик экономичности отсеков ее проточной части ............ 200
6.2.2. Модуль решения обратной задачи теплопередачи для многопоточных многоступенчатых систем ..................................................................................................... 206
6.2.3. Модуль расчета процесса тепломассообмена в башенных градирнях с учетом фазового перехода в теплоносителях .................................................................................. 208
6.3. Разработка мероприятий по повышению эффективности эксплуатации конденсационных котлов ООО «Нижегородтеплогаз» ................................................ 210
6.4. Разработка технико-экономического обоснования (ТЭО) оптимизации оборудования и режимов работы Сызранской ТЭЦ .................................................... 216
6.4.1. Задачи и способы оптимизации .................................................................................. 216
6.4.2. Варианты развития ...................................................................................................... 223
6.4.3. Расчет технико-экономических показателей Сызранской ТЭЦ ............................. 227
6.4.4. Сравнительный анализ результатов расчетов экономической эффективности вариантов № 2 и № 3 ............................................................................................................. 231
6.4.5. Разработка технико-экономического обоснования мероприятия «Оптимизация питательной установки Сызранской ТЭЦ» ......................................................................... 235
6.5. Разработка технико-экономического обоснования (ТЭО) оптимизации режимов работы Сакмарской ТЭЦ .................................................................................. 236
6.5.1. Варианты развития Сакмарской ТЭЦ ........................................................................ 236
6.5.2. Результаты расчетов финансово-экономических показателей по вариантам схем теплоснабжения Сакмарской ТЭЦ ....................................................................................... 241
6.6. Описание процесса тепломассообмена в башенных градирнях систем оборотного охлаждения Петрозаводской ТЭЦ ............................................................... 252
6.7. Описание процесса тепломассообмена в многоступенчатых испарительных установках ООО «Реиннольц» .......................................................................................... 256
6.8. Разработка оптимальных энергетических характеристик ТЭЦ с учетом распределения охлаждающей воды между конденсаторами турбоагрегатов ......... 259
6.9. Научно технические исследования ПГУ ТЭС «Международная» ...................... 261
8
6.10. Выводы по шестой главе ........................................................................................... 262
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ .................................................................... 265
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .................................................................................................. 268
ПРИЛОЖЕНИЯ ................................................................................................................... 297
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 ................................................................................................................ 298
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 ................................................................................................................ 302
