автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Анализ и оптимальный синтез теплообменных систем со сложной конфигурацией потоков в энергетических и химических комплексах

На правах рукописи

Барочкин Евгений Витальевич

АНАЛИЗ И ОПТИМАЛЬНЫЙ СИНТЕЗ ТЕПЛООБМЕННЫХ СИСТЕМ СО СЛОЖНОЙ КОНФИГУРАЦИЕЙ ПОТОКОВ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ

05.13.01 - «Системный анализ, управление и обработка информации» (в химической технологии, нефтехимии и нефтепереработке, биотехнологии)

05.14.14 - «Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты»

АВТОРЕФЕРАТ на соискание ученой степени доктора технических наук

ИВАНОВО 2008

003168200

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет»

Научный консультант-

доктор технических наук, профессор Жуков Владимир Павлович Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Дорохов Игорь Николаевич

доктор технических наук, профессор Шарапов Владимир Иванович

доктор технических наук, профессор Елин Николай Николаевич

Ведущая организация - Московский государственный университет

инженерной экологии (МГУ ИЭ)

Защита состоится 2 июня 2008 г в 12 — часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212 063 05 при ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет» по адресу 153000, г Иваново, пр Энгельса, 7

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Ивановский государственный химико-технологический университет»

Автореферат разослан ¿ 2 апреля 20081

Ученый секретарь совета Д 212 063 05, дф-мн Зуева Г А

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертаиии Повышение потребления энергии на душу населения с одновременным ростом численности населения земного шара приводит к увеличению производства энергии и ставит перед человечеством глобальные проблемы теплового загрязнения окружающей среды, с одной стороны, и истощения разведанных запасов топлива, с другой В связи с этим особую актуальность приобретает задача повышения эффективности систем генерации и использования энергии в энергоемких отраслях промышленности химической, энергетической и др

Теплообменное оборудование является важной составной частью большинства энергоемких производств Рациональная организация процессов тепломассообмена во многом определяет ресурсосбережение и экологическую безопасность этих производств Стремление наиболее полно использовать располагаемую тепловую энергию приводит к созданию тепломассообменных устройств с весьма сложной конфигурацией потоков теплоносителей как внутри этих устройств, так и в объединяющих их схемах Кроме того, во многих случаях в теплоносителях возможны фазовые переходы, при появлении которых меняются качественные и количественные характеристики тепломассообмена В подобных устройствах и схемах появляется сильное взаимное влияние отдельных стадий процесса или аппаратов друг на друга, без точного учета которого вновь проектируемый аппарат или схема могут оказаться низкоэффективными В этих условиях, особенно для энергоемких отраслей промышленности, задача разработки единого подхода к моделированию и оптимизации сложных систем тепломассообменных аппаратов является весьма актуальной

Современным инструментом для исследования и совершенствования сложных систем, включающих элементы разной физической природы, является системный анализ Применение методологии системного анализа для описания и оптимизации сложных теплооб-менных систем при производстве и потреблении электрической и тепловой энергии является актуальной научной и практической задачей, которой и посвящено настоящее исследование

Актуальность темы работы подтверждается также ее выполнением в рамках ФЦП «Интеграция» (2 1-А118 Математическое моделирование ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий) и международных договоров о научно-техническом сотрудничестве с Ченстоховским политехническим университетом (Польша) и Горным институтом г Алби (Франция)

Целью работы является развитие теоретических основ и принципов системного подхода к решению проблемы повышения эффективности тепломассообменных процессов в технических системах химических и энергетических комплексов со сложной конфигурацией потоков

Для достижения поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи

- проведение системного анализа тепломассообменных установок со сложной конфигурацией потоков теплоносителей с учетом возможности в них фазовых переходов, работающих в стационарных и переходных режимах,

- разработка моделей и методов расчета процессов тепломассопереноса в локальных подсистемах поверхностных и смешивающих подогревателей с учетом массообмена и внутренних источников массы, обусловленных химическими реакциями, позволяющих их интеграцию в синтезируемую модель системы с варьируемым уровнем декомпозиции

Научная новизна

1 С позиции системного подхода развиты теоретические основы синтеза математических моделей тепломассообменных аппаратов и их систем со сложной конфигурацией по-

ь

токов, позволяющие вводить различный уровень декомпозиции моделируемых систем и процессов

2 Предложена принципиально новая матричная модель для расчета характеристик систем поверхностных теплообменников со сложной конфигурацией потоков теплоносителей, учитывающая возможность фазовых переходов в теплоносителях, в которой модели подсистем (элементов) представлены конечным числом предложенных дифференциальных описаний

3 Предложенная модель обобщена на случай расчета характеристик многоступенчатых смешивающих тепломассообменных аппаратов струйного и барботажного типов, на основе которой разработана модель деаэрации воды в многоступенчатых деаэраторах струйного и струйно-барботажного типов с учетом внутренних источников массы, обусловленных химическими реакциями

4 Разработана система кодификации структуры систем тепломассообменных аппаратов, которая однозначно ставит в соответствие данной структуре ее код, а по коду синтезирует разработанную матричную модель системы, позволяющую рассчитать ее характеристики и оценить эффективность С использованием предложенной системы кодификации разработан генетический (эволюционный) алгоритм структурной оптимизации сложных систем тспломассообменного оборудования

5 Разработан алгоритмический подход к моделированию переходных процессов в тепломассообменных аппаратах и их системах со сложной конфигурацией потоков, использующий математический аппарат теории цепей Маркова, позволяющий описывать их характеристики в нестационарных режимах работы и позволяющий достаточно просто использовать эти модели в системах автоматического регулирования

6 Выполнены экспериментальные исследования тепломассообменных процессов при струйной и барботажной деаэрации, восполняющие пробелы эмпирического обеспечения разработанной модели, и их критериальная обработка На их основе выполнена параметрическая идентификация и проведена проверка адекватности предложенных моделей процессов тепло- и массопереноса в ряде промышленных аппаратов и расширены возможности эмпирического обеспечения методов их расчета

7 По ряду выбранных целевых функций сформулированы и решены задачи многопараметрической и многокритериальной оптимизации систем тепломассообменных аппаратов со сложной конфигурацией потоков теплоносителей и показана нетривиальность расчетных рекомендаций по совершенствованию режимно-конструктивных параметров тепло-массобменного оборудования

8 Поставлена и решена с использованием алгоритма Беллмана нелинейная задача об оптимальном по расходу топлива распределении выработки тепловой и электрической энергии на совокупности турбоагрегатов с различными характеристиками при меняющейся потребности в тепловой и электрической энергии с учетом сложных технологических ограничений на область допустимых значений управляющих параметров

Практическая ценность

1 Проведенные экспериментальные исследования позволили предложить расчетные зависимости для коэффициентов тепло- и массопередачи при струйной и барботажной деаэрации, которые положены в основу эмпирического обеспечения предложенного метода расчета для ряда промышленных аппаратов

2 На основе разработанной модели и проведенной идентификации предложен инженерный метод расчета систем тепломассообменных аппаратов поверхностного и смешивающего типов со сложной конфигурацией потоков, базирующийся на единой алгоритмической основе Разработанный метод расчета дает более широкую и достоверную информацию о характеристиках сложных технических систем, что позволяет вырабатывать надеж-

ные рекомендации по повышению эффективности их работы и снижению риска экологического ущерба от теплового загрязнения окружающей среды

3 На основе предложенных методов расчета разработаны алгоритмы и пакеты прикладных программ для расчета тепломассообменных систем со сложной конфигурацией потоков Разработанные подходы матричной формализации положены в основу расчета энергетических характеристик оборудования и использованы при создании программного комплекса "ТЭС ЭКСПЕРТ", внедрение которого только на Владимирской ТЭЦ позволило сэкономить 14 тыс Гкал/год тепловой энергии за счет выбора оптимального состава и режима работы оборудования

4 Разработанные математические модели, методы расчета, их программная реализация, решения на их основе проектных и конструкторских задач внедрены ь Чекстоховском политехническом университете (Польша), на Ковровском заводе котельного и сушильного оборудования «СОЮЗ», на Костромской ГРЭС (ОАО «ОГК-3»), Владимирской и Дзержинской ТЭЦ (ОАО «ТГК-6»), ОАО «Северсталь», МУП «Тегоюэнергия» г Череповца, ОАО «Тепломонтажналадка» г Кострома

5 Автор защищает

1 Развитие теоретических основ и принципов системного подхода к синтезу математических моделей массообменных аппаратов и их систем со сложной конфигурацией потоков, позволяющих вводить различный уровень декомпозиции моделируемых подсистем и процессов

2 Новые матричные модели для расчета характеристик систем поверхностных и смешивающих теплообменников струйного и барботажного типа, учитывающие возможности фазовых переходов в теплоносителях и универсальный алгоритм компьютерного синтеза этих моделей из моделей отдельных подсистем и процессов

3 Матричную модель деаэрации воды в многоступенчатых деаэраторах струйного и струйно-барботажного типов с учетом внутренних источников массы, обусловленных химическими реакциями

4 Единый алгоритмический подход к моделированию переходных процессов в тепломассообменных аппаратах и их системах, основанный на математическом аппарате теории цепей Маркова и позволяющий описывать их характеристики в нестационарных режимах работы и инкорпорировать эти модели в системы автоматического регулирования

5 Результаты экспериментальных исследований и выполненной на их основе параметрической идентификации предложенных моделей для ряда промышленных тепломассообменных установок

6 Систему кодификации, которая по заданной структуре системы однозначно формирует ее код, а по заданному коду осуществляет компьютерный синтез математической модели системы, и которая позволяет эффективно осуществлять выбор оптимальных структур с использованием эволюционных (генетических) алгоритмов

7 Результаты решения расчетных и оптимизационных задач по ряду выбранных целевых функций режимно-структурных параметров тепломассобменного оборудования, в том числе, решения с использованием алгоритма Беллмана нелинейной задачи об оптимальном по расходу топлива распределении выработки тепловой и электрической энергии на совокупности турбоагрегатов с различными характеристиками при меняющейся потребности в тепловой и электрической энергии с учетом сложных технологических ограничений на область допустимых значений управляемых параметров

Апробаиия работы Основные положения диссертации доложены и обсуждены на следующих конференциях VI Miedzynarodowa konfereneja naukowa „Nowe technologie î osiagmecie w Metalurgn î înzyniem Matenalowej", Politechmka Czestochowska (Польша 2005), 34л International Conferense of Slovak of Chemical Engineering (Словакия, 2007), Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях»

-5-

(ММТТ-2001, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007), Международной научно-технической конференции «Энерго- ресурсосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные производства» (Иваново 2004, 2007), Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (Бенардосовские чтения) (Иваново 2003, 2006, 2007), Всесоюзной научно-технической конференции "Химические реакторы "(Чимкент, 1983), Всесоюзной научно-технической конференции "Физико-химические проблемы материаловедения и новые технологии" (Белгород, 1991)

Публикации Основное содержание диссертации опубликовано в 51 печатной работе, в том числе в 15 изданиях, предусмотренных перечнем ВАК

Объем и структура диссертации Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка использованных источников (275 наименований работ) и приложений Работа содержит 308 страниц, в том числе 294 страницы основного текста и 2 приложения на 14 страницах

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована ее цель, указаны научная новизна, практическая ценность и основные положения, выносимые на защиту

В первой главе проанализированы современные подходы к математическому моделированию и повышению эффективности сложных технических систем тепломассообменных аппаратов Выполнен анализ существующих конструкций теплообменных аппаратов и схем их включения, изложены известные подходы к описанию процессов тепломассообмена как в отдельных аппаратах, так и сложных системах их соединения, работающих в стационарных и переходных режимах Отмечается, что создание сложных технических систем, проектирование сложных народнохозяйственных комплексов и управление ими, анализ экологической ситуации требуют организации исследований, которые носили бы системный характер

Основы математического моделирования собственно процессов тепломассопереноса заложены в основополагающих работах А В Лыкова, С С Кутателадзе, А И Леонтьева и ряда других авторов В дальнейшем они развивались В И Коноваловым, С В Федосовым, П Г Романковым и другими исследователями Однако, объектом исследования в этих работах были или собственно процесс, или процесс в отдельном аппарате, а не в сложной их совокупности, включающей, например, и обратные связи

Базовые принципы системного подхода в химической инженерии разработаны в трудах В В Кафарова, И Н Дорохова и В П Мешалкина с соавторами и ряда других отечественных и зарубежных ученых Системный подход предполагает декомпозицию системы до необходимого уровня, разработку моделей полученных подсистем и синтез модели системы из моделей подсистем На основе системного подхода, используя уравнения баланса теплоты и массы и уравнения тепло- и массопередачи, в принципе, можно построить математическую модель системы любой сложности Однако, даже для относительно простых систем решение этой задачи становится время- и трудоемким, а при их усложнении и необходимости перебора вариантов соединения оборудования - практически неразрешимым Прогресс в решении этой задачи может быть достигнут только при создании автоматизированных компьютерных средств синтеза математических моделей сложных тепломассообменных систем из моделей подсистем, математическое описание которых разработано ранее

В качестве технической системы рассматривается совокупность аппаратов для тепло- и массопереноса Примером таких систем, включающих десятки и даже сотни подсистем, могут служить сложные химические технологии, системы регенеративного подогрева питательной воды электрических станций, системы теплоснабжения и др

Решение задач системного анализа напрямую связано с разработкой математических моделей процесса Анализ условий протекания процессов в аппаратах со сложной структурой потоков, осложненной процессами тепломассообмена, позволяет выделить элементы объема с приближенно равномерно распределенными параметрами процесса и выполнить расчет для этих элементов - ячеек Использование ячеечных моделей для анализа различных химических процессов хорошо известно

Однако, при расчете различных систем с разной выбираемой степенью детализации (и разной требуемой точностью расчета), размеры ячеек могут существенно меняться Одной из задач предлагаемого исследования является разработка математических моделей системы с варьируемым уровнем декомпозиции, который мог бы обеспечивать эффективное решение задачи Возможность варьирования уровня декомпозиции системы проиллюстрирована на рис 1, где приведена принципиальная схема тепловой электрической станции (рис 1 а) и показан вариант ее декомпозиции на пять ячеек (рис 16) Число ячеек при декомпозиции системы определяется целесообразностью и требуемой точностью при решении конкретных технологических задач

Очевидно, что с ростом числа ячеек резко возрастает и число потоков теплоты и (или) массы между ними, что, как правило, требует большого объема экспериментального обеспечения расчета этих потоков Вместе с тем, переход от локального описания к более интегральному (укрупнение ячеек и уменьшение их числа) всегда возможен и единственен, обратный же переход без привлечения дополнительной информации (или гипотез) невозможен

Показано, что работа оборудования в переходных режимах часто связана с выходом параметров процесса из допустимых диапазонов, кроме этого, моделирование переходного процесса необходимо при разработке многофункциональных тренажеров и систем автома-

Рис 1 Тепловая схема электрической станции (а) и вариант ее декомпозиции на пять ячеек (б) 1 - котел, 2 - турбина, 3 - конденсатор и два подогревателя, 4 — деаэратор и один подогреватель, 5-подогреватель Тонкие линии показывают внутренние связи между ячейками, фигурные стрелки соответствуют внешним потокам

тического регулирования Анализу нестационарных и переходных процессов в химических технологиях и энергетике, в том числе и с использованием математического аппарата теории цепей Маркова, посвящены работы И О Протодьяконова, В И Шарапова, В Е Мизо-нова, А Тамира, А Бертье, В М Рущинского и др Однако, вопросы описания переходных процессов в системах теплообменных аппаратов с учетом массообмена, например, при аэрации остались малоизученными

Существующие методики расчета процессов тепломассообмена и аппаратов, в которых они реализуются, при сложных структурах потоков теплоносителей по данным разработчиков дают относительную погрешность от 20 до 30 % при определении коэффициентов тепло- и массопередачи Дальнейшее уточнение методов расчета тепломассообменных аппаратов связано с согласованием уровня декомпозиции моделей с уровнем получения ее экспериментального обеспечения

Показана актуальность в изменившихся условиях функционирования энергетики задачи оптимального распределения нагрузки между энергетическими установками в энергетических комплексах

В заключении главы формулируются задачи исследования

Вторая глава посвящена моделированию и расчету стационарных процессов в системах тепломассообменных аппаратов поверхностного и смешивающего типа со сложной конфигурацией потоков (как с учетом, так и без учета фазового перехода в теплоносителях) В химической технологии и энергетике различают два вида расчетов тепломассообменных аппаратов поверочный и конструкторский

Во второй и третьей главах основное внимание уделяется поверочным расчетам аппаратов, в которых реализуются стационарные и переходные процессы тепломассопередачи

Конструкторские задачи, при которых определяются оптимальные по выбранной целевой функции режимы при заданных ограничениях, рассматриваются в пятой главе Под расчетом процессов и аппаратов в работе понимается тепловой (технологический) расчет

Системы поверхностных теплообменных аппаратов В качестве подсистем в системе поверхностных теплообменных аппаратов могут рассматриваться либо отдельные аппараты, либо их ступени Основное внимание при анализе процессов уделяется газообразному и жидкому фазовому состоянию теплоносителей на примере воды и водяного пара, как наиболее распространенных теплоносителей в химической, энергетической и других отраслях промышленности В общем случае в пароводяных, паропаровых и водоводяных теплообменных аппаратах каждый теплоноситель может находиться в одном из трех состояний перегретый пар (П), насыщенный пар (Н) и вода (В) Если в теплообмене участвуют два теплоносителя, возможны девять различных сочетаний их фазовых состояний П-П, ПН, П-В, Н-П, Н-Н, Н-В, В-П, В-Н, В-В Для описания указанных сочетаний достаточно четырех моделей

Модель 1 Фазовый переход теплоносителей отсутствует (П-П, П-В, В-П, В-В) Модель 2 Фазовый переход только холодного теплоносителя (Н-В, Н-П) Модель 3 Фазовый переход только горячего теплоносителя (В-Н, П-Н) Модель 4 Фазовый переход холодного и горячего теплоносителей (Н-Н) Области применения моделей и примеры сочетания возможных фазовых состояний теплоносителей проиллюстрированы на рис 2, где приведены изменения температуры горячего и холодного теплоносителя вдоль поверхности нагрева Горизонтальные участки графиков, на которых температура не меняется, соответствуют фазовому переходу в теплоносителе Для каждой из четырех моделей разработано математическое описание процесса Элемент теплообменного аппарата, в котором реализуется одна из моделей, далее рассматривается как отдельная ячейка или подсистема

I

I - .1 г _п \ 1 н ! ■ - - *

1 1 ]_ н 1 Н 1

од 1 ^ 1

I! 1 2 1! II

12 2

При разработке моделей ступени (подсистемы) из баланса тепловой энергии составляется система дифференциальных уравнений, описывающая изменение параметров горячего и холодного теплоносителей вдоль поверхности нагрева При отсутствии фазового перехода в качестве параметра состояния теплоносителя выбирается температура, при наличии фазового перехода - степень сухости пара (х), которая определяется как массовая доля пара в пароводяной смеси Полученная система уравнений решается при заданных начальных условиях, и частное решение может быть записано в виде двух алгебраических уравнений Начальные условия могут задаваться для четырех параметров теплоносителей шестью различными способами, при этом, соответственно, получаются шесть частных решений для каждой модели, приведенной в табл 1

Разработана универсальная форма записи общего решения в матричном виде, которая позволяет получить шесть возможных частных решений, задавая различные начальные условия

В*т=т0, (1)

где В - матрица процесса в ступени, Т - вектор параметров ступени, Т0 - вектор свободных членов Вид перечисленных матриц для четырех рассматриваемых моделей показан в табл 1

Для установки из п ступеней с произвольной структурой связей между ними предложена методика синтеза модели системы из моделей подсистем Для задания направления движения потоков горячего (в), холодного (X), совместно горячего и холодного (СХ) теплоносителей предложены матрицы, автоматически приравнивающие значения параметра выходного потока ячейки к значению параметра входного потока той ячейки, куда этот по-

Рис 2 Характерные области изменения температуры холодного (сплошная линия) и горячего (штриховая линия) теплоносителей вдоль поверхности нагрева и соответствующие им модели П - перегретый пар, Н - насыщенный пар, В - вода

ток направляется

0 ООО' 0 0 0 0'

0 0 0 0 0 0 0 0

в = , Х =

-10 0 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 1 0 0,

СХ =

(2)

Система из четырех алгебраических уравнений (1) записывается для п ступеней установки, а полученная система из 4п линейных уравнений приводится к матричному виду

^11 ^12 А,, Ац А22 АЕ

II АД1

а2„

А,„

А*Т = Т„.

(3)

где А - блочная матрица, определяющая состав и структуру системы, каждый блок которой Ач размера 4x4 соответствует одной из матриц процесса табл 1 или матрице связи (2) Вектор искомых параметров определяется из решения матричного уравнения (3) в виде Т = А"'*Т„

Фазовое состоя ние теп-лоно-сите-лей Графики изменения температур горячего и холодного теплоносителей вдоль поверхности нагрева Математическая модель Решение модели для теплообменника (или ступени) в матричном виде В*Т=То

В = 'Ь„ Ь|2 Ь,з 0 Ь2| Ь22 0 Ь24 1 ООО 0 1 0 0 ] т То

мод 1 В-В, П-П П-В В-П | = а2(1,-,2) к к 1 = -. ат = - ' с,С, 2 с2в2 а\ Ьп= 1 + ^-е'4 ->г. м '1 м) о4 0 0 0

мод 2 Н-П Н-В Л и к к ' г,в,' ~ с2С2 аг Ь21=0,Ьп=-е-",Ьи=1 (х \ А10 Чо а2 (1-е 0 0

мод 3 П-Н В-Н (п2 -Е* к к Ьи=-е,4,г=0, = 1. Ь2, = —(1-е Ьг =1А,=-1 V Х20 ' О-е-'Х, ^О-е-Ч: а1 0 0

мод 4 Н-Н Л 1п2 Р ёх, ^ = -а,(1п|-1„2) к к Г1°|' ! Фг ь„ = -1,Ь12 =0,Ь13 =1, Ь2,=0,Ь22=-1,Ь24=1 / N хю Х20 х! \Х2 ) 0 о

Матрица А для расчета произвольной установки из п ступеней составляется в соответствии со следующими правилами.

1 Каждому теплообменнику (ступени, подсистеме) установки присваивается номер

1 = Ьп

2 Теплообменнику с номером 1 соответствует в блочной матрице А 1-я строка В каждой строке располагается не более трех ненулевых блоков

3 На главной диагонали матрицы размещаются в зависимости от фазового состояния теплоносителей или реализуемой модели матрицы процессов из табл 1 Ац = В,

4 Если горячий теплоноситель ступени подается в )-ый элемент, то Ау = в

5 Если холодный теплоноситель ступени подается в .)-ый элемент, то АЧ=Х

6 Если горячий и холодный теплоносители из 1-ой ступени подаются в _|-ый элемент, то Ли =вх

7 Столбец неизвестных Т содержит п блоков или 4п элементов, соответствующих параметрам теплоносителя внутри установки

8 Ненулевые элементы столбца свободных членов То равны параметрам известных внешних потоков При подаче внешнего потока в 1-ый элемент в 1-ой строке матрицы То содержится ненулевой элемент

Пример схемы трехступенчатого теплообменника приведен на рис 3 вместе с матрицей А, составленной в соответствии с предложенным сип ори! мим и определяющей структур;, и состав системы

1 2 3

д ск 0

А= 0 Вг в

X 0 В,

Рис 3 Схема потоков в трехступенчатом теплообменнике, вид матрицы А, определяющей структуру и состав системы, и пример ее кода

Нумерация элементов выполнена по ходу движения горячего теплоносителя, холодный теплоноситель последовательно проходит ступени 3-1-2

Матричная формализация расчета позволила разработать систему кодификации тепло-массообменных систем, которая по заданной структуре однозначно формирует код, а по заданному коду восстанавливает структуру системы Каждой ступени соответствуют четыре позиции кода, разделенные точками и записанные на рис 3 в круглых скобках Первая позиция показывает номер ступени, в которую направляется горячий теплоноситель Вторая позиция соответствует типу канала, в который подается горячий теплоноситель 1-горячий, 2-холодный Значения третьей и четвертой позиций выбираются аналогично для холодного теплоносителя. Предложенная система кодификации позволяет определить число возможных вариантов структур системы, которое для системы из N элементов составляет (2Ы)2М Для рассматриваемого трехступенчатого теплообменника число схем равно б6 Предлагаемая система кодификации позволяет легко оптимизировать структуру системы, перебирая возможные коды и автоматически выполняя их расчет, то есть решать задачу структурной оптимизации по выбранной целевой функции

Для иллюстрации возможностей и порядка построения модели сложной системы из моделей подсистем рассмотрен пример расчета регенеративного подогревателя ПН-400-26-2 (рис 4), используемого для подогрева основного конденсата паровой турбины К-300-240 Подогреватель имеет три хода греющего пара и четыре хода воды

Считается, что пар подается в подогреватель в состоянии насыщения со степенью сухости равной единице и делится на два параллельных потока, один из которых идет на нагрев первого и второго, а другой - третьего и четвертого хода воды Образовавшийся конденсат собирается в нижней части аппарата и через регулятор уровня покидает теплообменник Повышение уровня конденсата приводит к подтапливанию поверхности теплообмена, а

понижение уровня ведет к проскоку пара через аппарат Для нормальной работы теплообменника необходима полная конденсация греющего пара

а)

Рис 4 Эскиз (а,б) и расчетная схема (в) пароводяного регенеративного подогревателя ПН-400-26-2

Результаты численных экспериментов приведены на рис 5 На рис 5 а показаны зависимости степени сухости горячего теплоносителя от номера ступени при различных значениях расхода греющего пара Из рисунка видно, что низкий расход пара (кривая 3) приводит к его полной конденсации уже в середине поверхности нагрева, а завышенный расход пара (кривая 1) - к выходу некон-денсированного пара из поверхностей теплообмена

Рис 5 а Зависимость степени сухости X горячего теплоносителя от номера ступени по ходу пара при различных расходах пара на подогреватель 1-9,2-7, 3-5 кг/с

Рис 5 б Зависимость расхода холодного теплоносителя 02 от расхода горячего теплоносителя 0| при условии обеспечения полной конденсации пара в аппарате

Нормальный режим эксплуатации установки соответствует практически полной конденсации пара (кривая 2) На рис 5 б приведена зависимость расхода воды от расхода пара при условии полной его конденсации на выходе из установки (х(-=0) Сопоставление расчетных и экспериментальных результатов для промышленных установок позволяет диагностировать состояние теплообменников В частности, подбирая значение коэффициента теплопередачи для совпадения расчета с экспериментом и сравнивая его с нормативными данными, можно диагностировать состояние поверхностей нагрева Разработанный метод позволяет также учитывать подачу в аппарат дополнительных теплоносителей или изменение поверхностей теплообмена

Системы смешивающих теплообменных аппаратов Наиболее эффективный процесс теплопередачи осуществляется в смешивающих подогревателях При моделировании теплообмена в смешивающих подогревателях струйного типа поверхность нагрева определяется как суммарная поверхность струй

Наиболее часто в химической промышленности, энергетике, коммунальном хозяйстве применяются пароводяные подогреватели, где в качестве греющей среды используется

-12-

пар, который при теплообмене частично конденсируется, а образовавшийся конденсат перемешивается с водой Таким образом, в смешивающих подогревателях одновременно происходят процессы тепло - и массопереноса

Из баланса энергии и массы в элементах с поверхностью обмена (№ (рис 6) записана система дифференциальных уравнений, описывающая изменение температурного напора х и массового расхода теплоносителей О вдоль определяющей координаты Р

120

в,

а)

(10 t2.G2.C2

сШ сЮ, <Ш

<ю.

<1Р

Т = (1,

х _

кт

"с202 кх

~ у

Ч

сК^

<Ш ' -У,

кт2 г,б,

б)

(5)

Рис 6 Представление ступени теплообмена в виде четырехполюсника (а) и расчетная схема потоков через элементарную поверхность теплообмена (И1 (б)

где к - коэффициент теплопередачи, с-удельная теплоемкость, О - расход, I - температура теплоносителя, г-удельная теплота парообразования, индекс «1» относится к горячему, «2» - к холодному теплоносителю, «п» - к состоянию насыщения Решение (5) при начальных условиях т|м =т„, 0,|м =О10, С2|р_„ =СМ получено в виде

т = т„ ехр(-

|р-о

Ю,„

-То)). С2 =

21м "

-^а-(-т),

(г/с2-т0) с2

°1 =(О10+О20)-°2

(6)

Результаты расчета смешивающего теплообменника (Р= 200 м , О10=5 кг/с, 02о=200 кг/с,

с2 = 4 кДж/(кг К), к = 5000 Вт/(м2 К), х0=15 °С, г = зависимости температурного напора и расхода воды от площади поверхности нагрева

Для интегрирования расчета смешивающих подогревателей в расчет сложных теплообмен-ных установок предложена упрощенная модель процесса, которая не учитывает теплоты смешения конденсата пара и воды, которая на два-три порядка меньше теплоты конденсации пара Система дифференциальных уравнений относительно температурного напора и степени сухости х горячего теплоносителя с учетом сделанного допущения принимает вид

(7)

2258 кДж/кг) приведены на рис 7 в виде

201

ИХ»*—-

б)

0|--

ах _ кх

с202

(IX, кх

Д? ~ г,О,

Рис 7 Зависимости расхода воды (а) и температурного напора (б) от поверхности нагрева подогревателя линиями показаны результаты расчета по точной (5), точками - по упрощенной (7) модели

Аналитическое решение (7) при начальных условиях т| = т0, х,^ =*,„ может быть записано в матричном виде

1 0 Х 10 ^О-е-'Ч,

»г

0 -е--' 0 1 * 20 О-е^К,

1 0 0 0 * | Х10

,0 1 0 0, 4

в*т=т0

где х*0, 4

• числовые значения известных из на-

чальных условии параметров, а единица в матрице коэффициентов размещается в позиции, соответствующей задаваемому параметру

Сопоставление результатов расчета по упрощенной (7) и точной (5) модели на рис 7 показывает их практическое совпадение

Матричное представление (8) позволяет интегрировать модель в расчет многоступенчатых установок, матричная формализация которых рассмотрена ранее Рассматривается расчетная модель тарельчатого смешивающего подогревателя, показанного на рис 8 В подогревателе выделяется 4 ступени, нумерация которых выполнена по ходу воды В соответствии с предложенными правилами блочная матрица А в уравнении (3) для системы из четырех смешивающих подогревателей имеет вид (Ъ, X О о'

Рис 8 Эскиз (а) и расчетная схема (6) смешивающего тарельчатого подогревателя

А =

в В2 X О в В,

о о в

(9)

Решение системы (3) с учетом (8), (9) позволяет определить температуру холодного и степень сухости горячего теплоносителя в каждой ступени

Системы смешивающих тепломассообменных аппаратов — деаэраторов Особый научный и практический интерес представляет тепломассообмен в смешивающих аппаратах - деаэраторах, где наряду с нагревом воды осуществляется удаление из нее растворенных газов Схема движения потоков пара и воды в ступени струйной деаэрации показана на рис 9 а Вода через перфорацию тарелок стекает сверху вниз, пар, двигаясь в горизонтальном направлении, отдает тепло воде и частично конденсируется Разница температур обуславливает теплообмен между водой и паром, разница концентраций газа -деаэрацию воды Рассматривается среда, состоящая из четырех компонентов вода, водяной пар, газ в жидкой и газ в паровой фазе Считается, что в ступени одновременно протекают следующие процессы

•теплообмен между паром и водой,

• массообмен между паром и водой,

• массообмен между газом, растворенным в воде, и газом паровой фазы Температура пара в состоянии насыщения остается постоянной, поэтому температурный

напор х меняется только вследствие изменения температуры воды Теплообмен между паром и водой осуществляется через поверхность раздела фаз - поверхность струй При постоянной температуре греющего пара теплообмен мало зависит от направления движения теплоносителей, поэтому при составлении расчетной схемы рассматривается прямоточный теплообменник (рис 10) В качестве определяющей координаты выбирается площадь поверхности теплообмена Б На элементарном участке с!Р вода нагревается за счет

теплопередачи от пара и смешения с его конденсатом За счет разности концентраций происходит удаление газа из воды

Из баланса теплоты и массы (рис 10) получена , поля а)

система дифференциальных уравнений, описывающая изменение температурного напора т, массового расхода теплоносителей G и концентрации газа в воде (cg2) и паре (cgi) вдоль определяющей ^ координаты F

С

àz кт кт2

AV ~ -a '

ш

dG, кт

dF 4 '

dG2 dG,

dF " dF'

dc„

dF G,

dci2

dF G2

Л,б>

-I | Г--'

(10)

г)

где т = (11п -Ц) - температурный напор, с - удельная теплоемкость, св - концентрация газа, кт - коэффициент массопередачи, к8 - коэффициент, определяющий связь между концентрацией газа в воде и равновесной концентрацией газа в паровой фазе

Первое уравнение системы (10) определяет изменение температурного напора между паром и водой, второе - уменьшение расхода пара за счет его конденсации, третье - увеличение расхода воды за счет смешения с конденсатом пара Движущей силой дегазации является разность между равновесной концентрацией газа в паровой фазе и концентрацией газа в паровой фазе Равновесная концентрация газа определяется в соответствии с законом Генри Система из пяти дифференциальных уравнений (10) описывает изменение пяти неизвестных функций (тА^Сл^) вдоль координаты Р Процессы тепло- и массообмена между паром и водой сопряжены с большими массо- и энергопотоками и от процесса деаэрации практически не зависят, что позволяет решать систему (10) в два этапа

На первом этапе решаются первые три уравнения системы (10) аналогично решению системы (4) Найденные из решения (3) распределения температур и расходов теплоносителей по ступеням позволяют перейти ко второму этапу моделирования - расчету деаэрации На втором этапе решаются уравнения газообмена (четвертое и пятое уравнение системы (10)

С учетом допущения о постоянном расходе пара и воды внутри ступени и начальных

Рис 9 Схема движения потоков в ступени струйной деаэрации (а) и расчетная схема, включающая б) 1 элемент, в) 3 элемента, расположенные вертикально, г) 3 элемента, расположенные горизонтально, д) 9 элементов

условии с

'«if-0 clg0'c2g|f»0

'•îgo

решение записывается в виде

Хю, СдТО^ 1го.Сд2о

Х1Й1

ХьвьГ,

dF

-►

а)

б)

......

Сд2,62

I

ар

{г+сйг.вг

Сд^СдЧ.в) В)

кгаОЧСаг-Св!^ Сдг+ЙСдг.вг

Рис 10 Представление ступени тепломассообмена в виде четырехполюсника (а), расчетная схема энергетических потоков через элементарную поверхность теплообмена dF (б), расчетная схема массо-потоков газов через элементарную поверхность теплообмена <1Р (в)

(Ь„ Ь„ -1 0' Г 0 4

ьи Ъ22 0 -1 С280 0

1 0 0 0

ч 0 1 0 0,

(И)

где

Ь„=-

а„+а.

, «п

(аи +ан)

ь2,=-

'2|(а1|+а22) Ьг

'о.

О,

(1-е"" ктк

-(1 +

О, к_к„

С8Ю'Се20 - значения известных из начальных условий концентраций, а единица в матрице коэффициентов размещается в позиции, соответствующей задаваемому параметру

Описание ступени деаэрации в матричном виде (11) позволяет по аналогии с теплообменом для нахождения значений концентрации газа в произвольной точке установки воспользоваться правилами матричной формализации и построить матричную модель в виде

А*С = С„

(12)

где А - блочная матрица размером пхп блоков, определяющая состав и структуру установки, С, С0-матрицы-столбцы неизвестных концентраций и свободных членов

Решение системы (8) позволяет определить значение температуры и расхода, а решение (12) - концентрацию газа в произвольной точке многоступенчатой установки

Уравнения (3), (12) представляют замкнутое описание струйной деаэрации при произвольной структуре потоков Разработанная модель деаэрации построена на допущении прямоточного движения теплоносителей Для исследования влияния выбора расчетной схемы системы на результаты расчета процесса тепломассопереноса ступень - зона между двумя тарелками - разбивается различными способами на 1, 3 и 9 подсистем (рис 9) Результаты расчета, приведенные в табл 2, показывают, что число элементов и их расположение не влияют на результаты расчета процесса тепломассообмена для воды и пара и влияют незначительно на процесс деаэрации

Таблица 2

Номер модели (см рис 9) Число элементов О, кг/с Сь кг/с 12, °С мкг/дм с* мюг/дм

1 1 3,57 201,43 89,03 271,5 15,2

2 3 3,57 201,43 89,03 278,0 15,1

3 3 3,57 201,43 89,03 279,9 15,0

4 9 3,57 201,43 89,03 283,0 15,0

Рассмотренные модели пригодны в тех случаях, когда фазовые состояния в каждой ступени теплообменного аппарата остаются постоянными и известны заранее В этом случае для описания каждого элемента (ступени) выбирается одна из моделей табл 1

Если границы фазовых переходов теплоносителей заранее неизвестны, то для расчета ступени предлагается следующий алгоритм

1 Поверхность теплообмена разбивается на участки площадью ДР каждый

2 На каждом шаге определяется состояние теплоносителей и из табл 1 выбирается соответствующая расчетная модель По заданным входным параметрам определяются выходные параметры ступени Значение площади поверхности теплообмена увеличивается на величину шага

3 Расчет согласно п 2 выполняется до достижения конечного значения площади поверхности нагрева

В диссертации приведены результаты численных экспериментов с моделью, где граница перехода ш одной модели к другой устанавливается в процессе расчета

Обобщенный метод матричной формализаиии Рассмотренные подходы применимы для описания технологических систем при подаче всего потока из одной ступени на вход другой и при отсутствии рециркуляции или байпасирования потоков теплоносителей Для устранения указанных ограничений разработан новый обобщенный метод матричной формализации В основу математического описания положены также уравнения материального и теплового баланса Пусть установка включает п элементов (ступеней) Ступень теплообмена представляется четырехполюсником с входными и выходными потоками для холодного и горячего теплоносителей Матрица-столбец (вектор признаков) X составляется из аддитивных параметров теплоносителей, значения которых можно складывать при смешении потоков Такими параметрами являются, например, теплота или масса

Наиболее общий случай соединения ступеней предполагает возможность подачи на вход в 1-ый элемент потоков из всех остальных элементов На рис. 11 схематично показано формирование потока на входе в 1-ый элемент установки На вход в первый элемент подаются потоки холодного и горячего теплоносителя, которые характеризуются набором признаков [Хо]|, индекс «О» внутри квадратных скобок указывает на входные параметры, индекс «1» за квадратными скобками относится к номеру ступени Процесс теплообмена, массообмена или их совместное протекание описывается матрицей процесса В, произведение которой на вектор входных параметров позволяет определить выходные параметры ступени |Х]1=В1[Хо]1 Для указания направления движения потока после ступени сформируется матрица коммутации Кц, элементы которой показывают доли потока из первой ступени в 1-ю Матричное произведение КцВ^Хо]] определяет параметры потока, подаваемого из первого элемента в 1-й Очевидно, что на вход в 1-ю ступень могут подаваться потоки из остальных элементов схемы и внешние для установки потоки Входной вектор признаков для 1-го элемента определится как сумма аддитивных характеристик смешиваемых на входе в него потоков [ХД =К,1В1[Хв]1 +К12В2[Х0]2 +...+КшВп[Х0]11 +[Хвх]„ (13)

где индекс «вх» указывает на внешний поток, подаваемый на вход ступени Уравнения аналогичные (13) записываются для каждой из п ступеней установки Полученная система уравнений после преобразований представляется в матричном виде

' -I к12в2 к1пв„ (IX.il] |ЧХ„П

к21в1 -I К2пВ» = -[Х„]г

Кп1В, К„2В2 -I /

где 1-единичная матрица

|[Хо1, -»• В.рС,], ->■ К„В1|Хо1,->1Хо]| Рис 11 Расчетная схема потоков

При известных матрицах В и К решение системы (14) позволяет определить значения параметров теплоносителей в любой точке установки Система (14) для целого ряда практически важных случаев является системой линейных уравнений Рассмотрим порядок составления системы уравнений (14) и ее решение на ряде конкретных примеров применительно к широко используемым в промышленности пароводяным и водоводяным теплообменникам

Пример 1 Каскад поверхностных теплообменников без учета теплообмена (теплоносители с одинаковыми температурами) Вектор признаков составляется из массовых расходов горячего С[ и холодного С2 теплоносителей = ^ Теплоносители в поверхностном подогревателе разделены стенкой, поэтому их расходы не меняются, а матрица процесса равна единичной матрице В = I Матрица коммутации состоит из четырех элемента., С112 ^

тов К„= , каждый из которых показывает долю потока из 1-го в 1-ыи элемент

1«21 «22^

а,, - горячего теплоносителя в горячий, а12 - холодного в горячий, а2] - горячего в холодный, ап - холодного в холодный Наиболее простой и практически значимый вид матрицы коммутации представлен в табл 3 Задавая дробные значения элементов матриц коммутаций на отрезке [0,1], можно описывать деление теплоносителей на произвольное число потоков

Таблица 3

Вид матрицы коммутации Кц при подаче из >го в 1-ый элемент

горячего теплоносителя холодного теплоносителя горячего и холодного теплоносителя теплоносители не подаются

(\ <л [о о) (0 <л и 0 {1 О4) 1о и п

Решение системы (14) при известных матрицах [Хи], и Кц позволяет найти расходы теплоносителей в любой точке установки Следует отметить, что предложенный подход справедлив и при наличии внутренних рециркуляций

Пример 2 Каскад поверхностных теплообменников с учетом теплообмена В решении задачи выделяются два этапа определение расходов теплоносителей аналогично примеру 1 и расчет температуры теплоносителей Найденные на первом этапе расходы теплоносителей используются для формирования матриц процессов в ячейках На втором этапе вектор

признаков составляется из температуры горячего и холодного тептоносителя х = 1 Матрица В для ступени теплообмена, представленная в табл 1, записывается в виде

в"й Й- <" -(^-"""ИН •

Температура не является аддитивным параметром, поэтому для составления балансовых уравнений аналогичных (14) температуру следует умножить на расход теплоносителя и теплоемкость Полученное произведение есть количество теплоты потока и при смешении потоков может складываться С учетом сделанных замечаний для случая теплоносителей с одинаковыми теплоемкостями система (14) преобразуется к виду

' -С,. К12СггВг К,„С„В. [Х01х

кг1сив, -с, к2.с„в. [Х,]г = -[СХ„]2

чК.А.В, К.2С22В2

где с„ =

[СХ„] =

а,.

диагональная матрица расходов теплоносителей через ступень,

- вектор-столбец из произведений температуры на расход внешних потоков

Из пешения (15^ нахолится темпеплтлпя трпппногитрпя и чюбпй тпчк-р установ«™

Пример 3 Каскад смешивающих теплообменников В смешивающих подогревателях процессы тепло- и массообмена происходят одновременно Температура горячего теплоносителя считается постоянной и равной температуре насыщения В качестве параметров, определяющих процесс, выбраны степень сухости пара и температура холодного теплоносителя [XI = Уравнение связи входных и выходных параметров и вспомогательные

матрицы А, В записываются виде

Ч = вХ"

11, и,

+ А, а,

к_

' го:

^(1-е*') (О е-'

Л , 41-« "К,

А = | аг

' -с„ К12С22В2 К|.с.„в.

К2|СИВ| К2.С..В. [Х,Ь =

ЛЛА

(16)

С учетом сделанных замечаний система (14) приводится к виду

'-(СХД-К^А,- -К,.С„А/

-К21С11А|-|СХ„|,- -КЛА м

-К.,С„В,-К^С^В; - -|СХ„].,

Расчет смешивающего подогревателя проводится в два этапа определяются аналогично примеру 1 начальные расходы теплоносителей, затем согласно (16) находятся температуры и уточненные расходы теплоносителей во всех точках установки

Пример 4 Расчет многоступенчатых деаэраторов В деаэраторах наряду с подогревом воды происходит удаление из нее растворенных газов Процесс деаэрации связан с незначительными массо- и энергопотоками, что позволяет рассматривать процессы теплообмена и деаэрации последовательно На первом этапе решается задача определения температур и расходов теплоносителей аналогично примеру 3 Движущей силой деаэрации является разность концентраций газа В качестве вектора параметров на втором этапе решения зада-

чи выбирается концентрация газа в паровой фазе и воде [Х] =

Матрица процесса де-

аэрации, полученная ранее, записывается в виде

В =

1А21 К

21 +

-Р^ + е1

(0,,+ад)

(1-е"""^),

<ЧАа\\+ап) аи +^22 «11

к к

г, » а21 - „ '°22 - п

Ц &

2 ^2

где кш - коэффициент массопередачи, к8 - коэффициент, определяющий связь между концентрацией газа в воде и равновесной концентрацией газа в паровой фазе

Составление материальных балансов по газу приводит систему (14) к виду

"Си КЦ8!.0!!8! к,.в„с„,в. IX, 1,

КЛ-^П8! -С 22 к, в «В 1Л ЯП во в [Х.12 = -[ОХ„12

-с„„ Дх«1.

Л-Дх 0)

где матрица в,„ = ' I определяет изменение концентрации газа за счет смешения

конденсата пара с водой, Лх, - изменение степени сухости пара внутри ступени Решение системы (17) позволяет определить концентрации газа внутри установки

Рассматривается пример расчета деаэратора (вю = 3 кг/с, О20 = 100 кг/с, с2 = 4 кДж/кг/К, к = 5000 Вт/м2*К, т0 = 15 °С, г = 2258 кДж/кг, сг,0 = 0 мкг/дм3, св2о = 21 мкг/дм3), имеющего четыре струйных отсека в деаэрационной колонке и один барботажный отсек в водяном объеме деаэраторного бака Технологическая и расчетная схемы этого деаэратора приведе-

б)

Рис 13 Зависимости температуры воды (а) и расхода пара (б) от номера отсека (Стрелками показано направление движение теплоносителей)

6)

п

Рис 14 Изменение концентрации газа в воде (а) и в паре (б) от номера отсека (Стрелками показано направление движение теплоносителей)

Вода поступает сверху на первую перфорированную тарелку и струями стекает последовательно на вторую, третью и четвертую тарелки После четырех отсеков струйной деаэрации вода попадает в деаэраторный бак, где деаэрация осуществляется барботировани-ем слоя воды паром Пар подается в деаэратор тремя потоками в деаэрационную колонку, на вентиляцию бака и барботирование Двигаясь снизу вверх, пар передает тепло воде, частично конденсируется и поглощает растворенные в воде газы На рис 12 6 показана расчетная схема деаэратора Барботажная ступень деаэрации считается аналогично струйной с учетом эффективной поверхности тепломассообмена

Алгоритм расчета включает следующие операции

• расчет согласно (16) температуры воды и расхода пара и воды по ступеням,

• расчет tuijidCHO (17) кинценфации raja в паровой и водяной фазах

Изменение температуры воды и расхода пара вдоль ступеней теплообмена показано на рис 13 Изменение концентрации газа в паровой и водяной фазах внутри деаэратора приведены на рис 14 Экстремальное значение концентрации газа в воде перед второй тарелкой (рис 14,а) свидетельствует о неэффективной работе первого струйного отсека

В третьей главе предложена методика расчета переходных процессов тепломассообмена Разработанные в предыдущей главе модели ориентированы на непосредственный расчет параметров теплоносителей в установившемся состоянии функционирования системы, то есть время исключено из аргументов модели Это является их вычислительным преимуществом, если переходные процессы не являются объектами моделирования, и недостатком, если являются В основу моделирования переходных процессов также положено ячеечное представление Здесь используется разностная схема решения сопряженных нестационарных уравнений энергии для теплоносителей, которая в матричном виде совпадает с математическим аппаратом теории цепей Маркова, обращение к которой делает построение основных операторов физически более наглядным

Построение такой модели рассмотрено на примере прямоточного кожухотрубного теплообменника поверхностного типа (рис 15) Теплообменник разбивается по длине на п элементов Рассматривается процесс теплообмена без учета фазового перехода в теплоносителях Вводится вектор состояния системы, составленный из температур горячего (ti) и холодного (t2 ) теплоносителей T = [tu t2, t12 t^ tln t2n]T, где первый индекс характеризует теплоноситель «1» - горячий, «2» - холодный, второй индекс соответствует номеру ячейки Параметры среды внутри каждой ячейки равномерно распределены по ее объему Состояние процесса рассматривается через конечные, малые промежутки времени Дт, в течение которых перенос аддитивного свойства возможен только в соседние ячейки, но не далее Текущее дискретное время определяется как =(_/—1) Аг, где j = 1,2 -номер перехода или дискретный аналог времени Параметры 0+1) и j-ro состояния связаны матричным равенством

TJ+1=P*Tj-t-Tp) (18)

где Т, - вектор источников, обусловленный подачей в систему теплоносителей за время перехода Дт, Р - переходная матрица, построение которой является основной задачей моделирования

Для построения переходной матрицы, соответствующей матрице переходных вероятностей в теории цепей Маркова, рассматриваются тепловые балансы для ячейки горячего и холодного теплоносителей (рис 15) Изменение энергии в ячейке происходит за счет внутренних и внешних перетоков теплоносителей и теплопередачи от горячего теплоносителя холодному Тепловая энергия среды в ячейке представляется как произведение массы G, теплоемкости с и температуры теплоносителя в виде G.c,^; где верхний индекс показывает номер шага по времени Считается, что режим движения теплоносителя соответст-

-21 -

(сЛВДсГ

ШЭД.-^Дт

,|Р2

У.

Дх

КИ р =

огс21;]Рг

вует идеальному вытеснению со скоростью м> = <2/8, где О-объемный расход теплоносителя, ¡З-площадь сечения канала Доля лоносителя, покидающего ячейку за время Ас, или вероятность перехода в соседнюю ячейку находится как отношение ния среды к длине ячей-ууАт _ (ЗАт _ ддт _ ВДт Ах ~ БАх ~ АУ ~ в ' где «г - скорость теплоносителя, Дт - шаг по времени, Дх - длина ячейки, АУ - ее объем, В - массовая производительность, в - масса теплоносителя в ячейке Перейдя от ности к долям, будем называть матрицу Р просто переходной матрицей.

Считается, что размеры канала, расход и скорость движения не меняются вдоль аппарата, но различаются для горячего и холодного теплоносителей В следующую 1+1 ячейку переходит количество теплоты, определяемое произведением в.сХр, Теплота, приходящая с теплоносителем из предыдущей 1-1 ячейки, равна За счет внешних потоков энергия изменяется на величину с11""В'"Ат, за

счет теплопередачи уменьшение тепловой энергии горячего теплоносителя составит кАР^!, - )Ах Баланс энергии для ячейки горячего теплоносителя записывается в виде С.с,^ = О.С,^, +0)с11{,_1р1 -0,0,1^, -кДБО;, -т^Дт+В^с,^ Считая заполнение ячеек по длине реактора одинаковым, а теплоемкость постоянной,

Рис 15 Расчетная схема энергетических балансов теплоносителей для 1-й ячейки

уравнение преобразуется к виду

^ = (1 - р, - аХ + +р?Х

где а. = -

кДРДт

В," Дт

Р!

Ри

Дх С,

Аналогичные рассуждения для холодного теплоносителя позволяют записать

= 0-Р2~*гК +Р2 Ц^ +а2Ъ w2Дф

(19)

(20)

кДРДт где аг =—-, р2

Дх

Рг,

С,

Выражения (19) и (20), записанные для всех ячеек аппарата, формируют искомую переходную блочную матрицу Р

р =

Р. 2 р. р.

Ъ Ъ

1-р,-а, а, Я2 1-Рг-3!

Р2

Л

о о о о

,т.=

Рп*п

„.ВН+ЯН вн^ви

Рш'ш

Матрица Ря учитывает переход тепловой энергии от горячего теплоносителя к холодному Матрица Р, описывает переходы теплоносителей из ячейки в ячейку Матрица ТР характеризует внешние для аппарата потоки, которые могут подаваться в любые ячейки Матричное уравнение (18) позволяет определить распределение температуры теплоносителей вдоль канала в произвольный момент времени

а)

1 ,

^---- ----1

ч 11

б)

-1«„

в")

Пример расчета переходного процесса для прямоточного кожухотрубного подогревателя проиллюстрирован на рис 16 Эскиз подогревателя и направления движения теплоносителей показаны на рис 16 а Теплообменник по длине условно разделен на 5 участков, холодному и горячему теплоносителю на каждом элементе длины соответствует своя ячейка Вектор состояния системы, составленный из температур теплоносителей, приведен на рис 16 в Внешние для аппарата потоки холодною и горячего теплоносителей подаются в первую ячейку

Стрелками на рис 16 б показаны направления энергообмена за счет физического перемещения и теплопередачи Эволюция распределения температур вдоль аппарата после резкого изменения температуры горячего и холодного теплоносителей на входе в аппарат показана на рис 16 г Тонкие линии соответствуют распределениям температур вдоль канала в разные моменты времени, жирные линии - асимптотическим распределениям температур Направления изменения распределений температур во времени показаны стрелками

На этой же основе построена модель переходного процесса в смешивающем подогревателе-деаэраторе Состояние системы описывается двумя векторами состояния Вектор состояния Б характеризует массовую загрузку и тепловую энергию в паровой и водяной фазе ячейки

8 = 821 Бз, в41 83п 84п]т,

где 5,— параметр теплоносителя в ячейке, индекс 1 = 1 соответствует массе горячего, 1 = 2- массе холодного, энергии холодного теплоносителя, индекс 2, п показывает номер ячейки

Вектор состояния описывает содержание газа в паровой и водяной фазе

I

'„Г

Рис 16 Эскиз прямоточного кожухотрубного теплообменника (а), расчетная схема (б), вектор состояния системы (в) и распределение температуры горячего и холодного теплоносителей вдоль поверхности нагрева в разные моменты времени (г)

1- С=60°С, I" =10 °С,

2- с

= 100 "С, г™ =30 °с = 3 - энергии горячего, 1 = 4-

^ =[8,„ &

вП ^Й!

8В1п 882П]

где Э^-масса газа в ячейке, индекс 1=1,2 характеризует соответственно горячий и холодный теплоноситель, индекс ^1,2, п показывает номер ячейки

На каждом временном шаге к моделирование процесса осуществляется в два этапа на первом этапе описывается преобразование по времени вектора состояния 8,

Р 8к+<3 + С,

где

<Ш-1 р,

Р1 0 0 0

0 Рг 0 0

0 0 Р. 0

0 0 0 Р2

V

1-р. о о о

о 1-р, о о

о о

1-р

о

АЛ

-АЛ АЛ+А^Аг

1-р,-А ,1/8,,

к

где рь Р2 — вероятность перехода в соседнюю ячейку горячего и холодного теплоносителя соответственно. Вектор питания системы <3 характеризует внешние массо- и энергопотоки теплоносителей, которые могут подаваться в любые ячейки.

Матрица свободных членов С размера 4пх1 содержит для каждой ячейки следующие четыре элемента

А{г2 А

АЛ--В- -*

1 п г с

С =

-АЛ 1 и

АЛ 1 п

где I- температура теплоносителя, индекс п относится к состоянию насыщения.

Найденные распределения массы и энергии теплоносителей по ячейкам позволяют перейти ко второму этапу решения задачи - расчету деаэрации

где переходная матрица

р8> ъ ъ ъ

р, РВ2 г ъ

г г ■ ■ Реш-1 ъ

ъ г Р, р

Р,

р, О О

"Р1 8 и

Аг в,,-

Аз

1 п Аз

А2 = ктР, А3 =к8А2,

химочищенная „ вода

г

ф©@

где (2В -вектор питания, кт - коэффициент массопередачи, кг - коэффициент, определяющий связь между концентрацией газа в воде и равновесной концентрацией газа в паровой фазе.

В четвертой главе изложено описание условий и методики проведения экспериментальных исследований. Целью этих исследований является получение опытных данных для идентификации, верификации модели и экспериментального обеспечения метода расчета процесса тепломас- . л.««» »Я

Т выпар

сооомена в многоступен- I

чатых деаэраторных установках. Эксперименты проводились на установке подпитки теплосети с деаэратором струйного типа филиала ОАО «ОГК-3» «Костромская ГРЭС» (КГРЭС) и на установке подготовки технологической воды с деаэратором струйно-барботажного типа ОАО «Северсталь». На рис. 17 приведена фотография пробоотборных устройств и схема экспериментальной установки промышленного деаэратора ДСА-300 струйно-барботажного типа с указанием замеряемых пара-

деаэрированная вода

Рис. 17. Фотография деаэрационной колонки с установленными пробоот-борными устройствами (а) и схема деаэратора ДСА-300 с указанием замеряемых параметров(б)

метров Экспериментальные данные условно разделяются на теплотехнические и химические К первой группе относятся расход и температура теплоносителей, ко второй - концентрации растворенных в воде газов, ее щелочность и др

в)

•

•

•

/ К "

//

Рис 18 Идентификация расчетной модели по полученным экспериментальным данным

а) - зависимость рассчитанной (линии) и замеренной (точки) температуры воды от номера ступени,

б) - зависимость рассчитанной (линии) и замеренной (точки) концентрации газа в воде от номера ступени,

в), г) - сопоставление рассчитанных и найденных из эксперимента коэффициентов теплопередачи и массопередачи соответственно

Расчет деаэратора (глава 2) выполняется также в два этапа сначала определяются расходы и температуры теплоносителей, затем содержание газов в паровой и водяной фазах В соответствии с вышесказанным идентификация модели (рис 18) проводится тоже в два этапа на первом этапе при выполнении теплового расчета, используя теплотехнические экспериментальные данные, определяются коэффициенты теплопередачи

На втором этапе при выполнении расчета деаэрации, используя результаты химических анализов, определяются коэффициенты массопередачи В диссертации приводятся методика обработки и полученные зависимости для коэффициентов тепло- и массопередачи при струйной и барботажной деаэрации, которые послужили экспериментальным обеспечением метода расчет тепломассообменных аппаратов со сложной конфигурацией потоков при изменяемом уровне декомпозиции модели

Для разработанной модели выполнена оценка показателя точности Характеристика точности модели - величина относительной погрешности расчета коэффициентов тепло- и массопередачи относительно их значений, определенных по результатам идентификации математической модели Корреляции между относительной погрешностью и уровнем коэффициентов тепло- и массопередачи не выявлено В среднем относительная погрешность расчета коэффициента теплопередачи составила 2,4 %, коэффициента массопередачи 8,5 %

В пятой главе описана практическая реализация результатов работы, которая осуществлялась по следующим направлениям

1 Разработка алгоритма и программная реализация методов расчета процесса тепломас-сопереноса в установках со сложной конфигурацией потоков

2 Использование разработанных алгоритмов синтеза сложных структур теплообменных аппаратов для решения следующих практических задач расчет деаэратора, расчет бара-

банного котла, реконструкция водогрейного котла в паровой котел, расчет систем пластинчатых теплообменников.

3. С использованием принципа оптимальности по Парето решены задачи системного анализа работы водогрейного котла (рис. 19), струйно-барботажного деаэратора, системы пластинчатых теплообменников.

4. Разработка методики построения энергетических характеристик оборудования и решения на их основе с использованием принципа оптимальности по Беллману задач оптимального распределения нагрузок между турбогенераторами ТЭЦ (рис. 20). В качестве критерия оптимизации при распределении нагрузки используется величина удельного расхода топлива на выработку электрической энергии, которая является величиной обратной коэффициенту полезного действия.

А • » . — , «

• •• к: • г •• 1 й

• • • • • • ••• »1 г • • • •

г- • 1:

V • • •

\ • • 1 • •

1

Рис. 19. Решение задачи многокритериальной оптимизации котельного агрегата в виде множества Парето (сплошная линия): точка А показывает вариант с минимальными тепловыми потерями, точка В -с минимальной поверхностью нагрева

Рис. 20. Пример реализации программного комплекса ТЭС-Эксперт:

1 - распределение удельных расходов топлива до оптимизации,

2 - после проведения режимной оптимизации, 3 - после режимно-структурной оптимизации оборудования ТЭЦ

показателей базового периода

энергетических характеристик

схем ТЭС

текущих показателей

Макет расчета ТЭП

Показатели оптимальных режимов

Структура программного комплекса «ТЭС-ЭКСПЕРТ» с указанием информационных потоков между основными информационными и расчетными модулями приведена на рис. 21.

Рис. 21. Состав информационных модулей и структура информационных потоков в программном комплексе "ТЭС ЭКСПЕРТ": БД - база данных; ТБ - модуль сведения тепловых балансов;

ПВБ - модуль сведения пароводяных балансов; ЭХ - расчет и компьютерное представление энергетических характеристик оборудования; ТЭП - технико-экономические

Перспективное Оперативное

планирование ведение

оптимального оптимального

режима режима

показатели

Комплекс позволяет оптимизировать состав и режим работы оборудования по выбранной целевой функции, как при оперативном ведении режима, так и при перспективном планировании работы энергетического комплекса Внедрение комплекса только на одном энергетическом предприятии (Владимирском филиале ОАО «ТГК-6») позволило снизить суммарный расход тепловой энергии на 14 тыс Гкал/год, что эквивалентно экономии более 5 миллионов рублей в год

Разработанные методики расчета, их программное обеспечение, а также результаты решения практических задач реализованы на Костромской ГРЭС ОАО «ОГК-3», Владимирской и Дзержинской ТЭЦ ОАО «ТГК-6», ОАО «Северсталь», МУП «Теплоэнергия» (г Череповец), ОАО «Тепломонтажналадка» (г Кострома), на Ковровском заводе котельного и сушильною оборудования «Союз» (г Ковров;, на кафедре «Котлов и термодинамики» Ченстоховского политехнического университета (Польша)

Основные результаты работы

1 С позиции системного подхода развиты теоретические основы синтеза математических моделей тепломассообменных аппаратов и их систем со сложной конфигурацией потоков, позволяющих вводить различный уровень декомпозиции моделируемых систем и процессов

2 Предложена принципиально новая матричная модель для расчета характеристик систем поверхностных теплообменников со сложной конфигурацией потоков теплоносителей, учитывающая возможность фазовых переходов в теплоносителях, в которой модели подсистем (элементов) представлены конечным числом предложенных дифференциальных описаний

3 Предложенная модель обобщена на случай расчета характеристик многоступенчатых смешивающих тепломассообменных аппаратов струйного и барботажного типов, на основе которой разработана модель деаэрации воды в многоступенчатых деаэраторах струйного и барботажного типов с учетом внутренних источников массы, обусловленных химическими реакциями

4 Разработана система кодификации структуры систем тепломассообменных аппаратов, которая однозначно ставит в соответствие данной структуре ее код, а по коду синтезирует разработанную матричную модель системы, позволяющую рассчитать ее характеристики и оценить эффективность С использованием предложенной системы кодификации разработан генетический (эволюционный) алгоритм структурной оптимизации счожных систем тепломассообменного оборудования

5 Разработан алгоритмический подход к моделированию переходных процессов в тепломассообменных аппаратах и их системах со сложной конфигурацией потоков, использующий математический аппарат теории цепей Маркова, позволяющий описывать их характеристики в нестационарных режимах работы и позволяющий достаточно просто использовать эти модели в системах автоматического регулирования

6 Выполнены экспериментальные исследования тепломассообменных процессов при струйной и барботажной деаэрации, восполняющие пробелы эмпирического обеспечения разработанной модели, и их критериальная обработка На их основе выполнена параметрическая идентификация и проведена проверка адекватности предложенных моделей процессов тепло- и массопереноса в ряде промышленных аппаратов и расширены возможности эмпирического обеспечения методов их расчета

7 По ряду выбранных целевых функций сформулированы и решены задачи многопараметрической и многокритериальной оптимизации систем тепломассообменных аппаратов со сложной конфигурацией потоков теплоносителей и показана нетривиальность расчетных рекомендаций по совершенствованию режимно-конструктивных параметров тепломассообменного оборудования

8 Поставлена и решена с использованием алгоритма Беллмана нелинейная задача об оптимальном по расходу топлива распределении выработки тепловой и электрической энергии на совокупности турбоагрегатов с различными характеристиками при меняющемся потребности в тепловой и электрической энергии с учетом сложных технологических ограничений на область допустимых значений управляющих параметров

9 Разработан алгоритм и пакет прикладных программ для реализации метода расчета теплообменных установок со сложной конфигурацией потоков Результаты работы реализованы при разработке компьютерного модуля ТЭС-ЭКСПЕРТ для оптимального распределения нагрузки между турбоагрегатам

10 Разработанные математические модели, методы расчета, их программная реализация, решения на их основе проектных и конструкторских задач внедрены в Ченстоховском политехническом университете (Польша), на Ковровском заводе котельного и сушильного оборудования «СОЮЗ», на Костромской ГРЭС (ОАО «ОГК-3»), Владимирской и Дзержинской ТЭЦ (ОАО «ТГК-6»), ОАО «Северсталь», МУП «Теплоэнергия» г Череповца, ОАО «Тепломонтажналадка» г Кострома

Основные положения диссертации опубликованы:

В ведущих рецензируемых журналах и изданиях (по списку ВАК):

1 Барочкин, Е. В. Системный анализ многоступенчатых теплообменных установок [Текст] /ЕВ Барочкин // Изв ВУЗов, «Химия и химическая технология» - 2005 - Т 48 -Вып 11 -С 123-126

2 Барочкин, Е. В. Структурно-параметрический синтез модели и системный анализ многоступенчатых деаэраторов [Текст] /ЕВ Барочкин, В П Жуков, В Е Мизонов, Е В Ма-гдиев // «Химическая промышленность сегодня» - 2005 - Вып 3 - С 28-32

3 Барочкин, Е В. Математическое моделирование многоступенчатых теплообменников сложной конфигурации [Текст] /ЕВ Барочкин, В П Жуков, Г В Ледуховский // Изв ВУЗов, «Химия и химическая технология» - 2004 - Т 47 - Вып 2 - С А5-А1

4 Барочкин, Е В. Опыт работы автоматизированной установки ионообменного умягчения природной воды [Текст] /ЕВ Барочкин, М {О Опарин, А А Ильичев, А Б Ларин // «Теплоэнергетика» -2005,-№ 10,-С 18-23

5 Барочкин, Е. В. Метод расчета многоступенчатых теплообменных аппаратов с учетом фазового перехода [Текст] /ЕВ Барочкин, В П Жуков, Г В Ледуховский, X Отвинов-ский//Изв ВУЗов, «Химия и химическая технология» -2004 - Т 47 - Вып 2 - С 170-173.

6 Барочкин, Е. В Обобщенная модель каскадных теплообменных аппаратов с учетом фазовых переходов [Текст] /ЕВ Барочкин, В П Жуков, Г В Ледуховский // Изв ВУЗов, «Химия и химическая технология», - 2004 -Т 47 - Вып 3 - С 67-69

7 Барочкин, Е. В. Моделирование тепломассообмена в смешивающих подогревателях со сложной конфигурацией потоков [Текст] /ЕВ Барочкин, В П Жуков, Г В Ледуховский //Изв ВУЗов, «Химия и химическая технология» -2004 -Т 47 -Вып 4 -С 164-166

8 Барочкин, Е. В. Матричная формализация расчета барабанных паровых котлов [Текст] / Е В Барочкин, В П Жуков // Изв ВУЗов, «Химия и химическая технология» - 2006 -Т 49 -№ 10 -С 98-100

9 Барочкин, Е. В. Моделирование тепломассообмена в струйных деаэраторах со сложной конфигурацией потоков [Текст] /ЕВ Барочкин, В П Жуков, Г В Ледуховский, А А Борисов // Изв ВУЗов, «Химия и химическая технология» - 2004 - Т 47 - Вып 9 -С 76-79

10 Барочкин, Е. В. Матричная модель пластинчатых теплообменников [Текст] /ЕВ Барочкин, В П Жуков, И В Степин, А А Борисов // Изв ВУЗов, «Химия и химическая технология» -2007 -Т 50 - №9 - С 121-123

11 Барочкии, Е. В. Применение теории цепей Маркова к моделированию тепломассообмена в струйных деаэраторах [Текст] /ЕВ Барочкин, В П Жуков, Е В Магдиев, В Е Мизонов // Изв ВУЗов, «Химия и химическая технология» - 2007 - Т 50 - № 10 -С 99-101

12 Барочкин, Е. В. Обобщенный метод расчета многоступенчатых деаэраторов [Текст] / Е В Барочкин, В П Жуков, Г В Ледуховский, А А Борисов // Изв ВУЗов, «Химия и химическая технология» -2004 -Т 47 -вып 9 - С 100-103

13 Барочкин, Е. В. Рециркуляция теплоносителей в теплообменных установках со сложной конфигурацией потоков [Текст] / В П Жуков, Е В Барочкин, В Е Мизонов, Н Otwmovski // Изв ВУЗов, «Химия и химическая технология» - 2005 - Т 48 - Вып 1 -С 124-128

14 Жуков, В. П. Применение теории цепей Маркова к динамическому моделированию теплообменных аппаратов [Текст] /ЕВ Барочкин, В. П Жуков, В Е Мизонов, Г. В Ледуховский //Изв ВУЗов, «Химия и химическая технология» -2005 -Т48 -Вып 4 -С 87-89

15 Жуков, В. П. Энтропийное моделирование и идентификация энергетического закона классификации / В П Жуков, Е В Барочкин, Р А Шорин // Изв ВУЗов, «Химия и химическая технология» - 2000 -Т 43 - Вып 4 -С 65-68

В монографии и в других журналах и материалах конференций:

16 Энергоаудит и энергосбережение на ТЭС [Текст] / Под ред AB Мошкарина, Е В Ба-рочкина, ЮМ Пашковского ИГЭУ. Иваново 1999 -208 с ISBN-5-89482-076-6

17 Барочкин, Е. В. Алгоритм структурно-параметрического синтеза систем тепломассоб-менных аппаратов со сложной конфигурацией потоков [Текст] / Е В Барочкин // Вестник ИГЭУ -2006 -Вып 4 - С 66-68

18 Барочкин, Е. В. О моделировании газообмена в пароводяном тракте ТЭС [Текст]/ Е В Барочкин, В П Жуков, И А Шатова, В Н Виноградов, Г В Ледуховский // Вестник ИГЭУ -2006 - Вып 2-С 28-31

19 Барочкин, Е.В Программный комплекс «ТЭС-ЭКСПЕРТ» опыт оптимизации режимов работы оборудования ТЭЦ [Текст] /ЕВ Барочкин, А А Поспелов, В П Жуков, А А Андреев, Г В Ледуховский, А А Борисов И Вестник ИГЭУ -2006 - Вып 4 - С 3-6

20 Барочкин, Е.В. Структурно-параметрическая оптимизация многопоточных систем пластинчатых теплообменных аппаратов [Текст] /ЕВ Барочкин, В. П Жуков // Вестник ИГЭУ -2007 -Вып 3-С 138-139

21 Барочкин, Е В. Расчет декарбонизации воды в многоступенчатом деаэраторе [Текст] / Е В Барочкин, В Н Виноградов, В П Жуков, Г В Ледуховский, И В Степин // Вестник ИГЭУ -2004 - Вып 5 - С 3-6

22 Ледуховский, Г В. Метод расчета многоступенчатых теплообменников сложной конфигурации с учетом фазового перехода теплоносителей [Текст] / Г В Ледуховский, В П Жуков, Е В Барочкин//Вестник ИГЭУ -2004 - Вып 3-С 138-139

23 Ледуховский, Г.В. Оптимизация режимов работы ТЭС [Текст] / Г В Ледуховский, А А Борисов, А А Поспелов, Е В Барочкин, В П Жуков // Вестник ИГЭУ - 2005 -Вып 4 - С 17-19

24 Барочкин, Е. В. Обобщенный метод расчета каскада подогревателей поверхностного и смешивающего типа [Текст] /ЕВ Барочкин // Труды ХУ1П Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-18»,-Казань -2005 - С 209

25 Барочкин, Е. В. Расчет тепломассообмена в контуре циркуляции барабанного котла [Текст] /ЕВ Барочкин, В П Жуков, В Е Мизонов // Региональное приложение к журналу «Современные наукоемкие технологии» -Иваново -2005 - С 34-38

26 Барочкин, Е. В. Расчет многоступенчатых подогревателей с произвольной структурой связей между ступенями [Текст] /ЕВ Барочкин, В П Жуков, Г В. Ледуховский П Труды

-29-

XVII Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-17» -Кострома -2004 -Т 9 -С 120-121

27 Барочкин, Е. В. Моделирование тепломассообмена в каскаде аппаратов сложной конфигурации [Текст] /ЕВ Барочкин, Г В Ледуховский, В П Жуков // Труды Междунар науч конф «Энерго- ресурсосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные производства» - Иваново - 2004 -Т 2 -С 36

28 Барочкин, Е. В. Обобщенный метод расчета сложных теплообменных деаэраторных установок [Текст] /ЕВ Барочкин, В П Жуков, Г В Ледуховский, Д В Русин // Материалы XII Межд науч техн конф Бенардосовские чтения «Состояние и перспективы развития электротехнологии» -Иваново -2005 - С 131

29 BarochkiQ, Е. V. Modelowame wielostopniowych wymiennikov ciepla Modelling of Multistage heat exchangers [Text] / E V Barochkin, V P Zhukov, H Otwmovski, D Urbaniak // VI Miedzynarodowa konferencja naukowa «Nowe technologie l osiagniecie w Metalurgn i inzynieniMatenalowej» - Politechnika Czestochowska -2005 -P 112-116

30. Барочкин, E. В. Выбор схемы включения прямоточных деаэрационных устройств [Текст] /ЕВ Барочкин, И А Шатова, Г В Ледуховский // Труды IV Российской научно-практическая конф «Повышение эффективности теплоэнергетического оборудования» -Иваново - 2005 - С 63-65

31 Барочкин, Е. В. Задача системного анализа пластинчатых теплообменных установок [Текст] /ЕВ Барочкин, В П Жуков , M Ю Зорин // Материалы XIV Межд науч техн конф Бенардосовские чтения «Состояние и перспективы развития электротехнологии» -Иваново -2007 - Т 2 -С 183

32 Барочкин, Е. В. Оценка влияния октадециламина на деаэрацию химочищенной воды [Текст] /ЕВ Барочкин, И А Шатова, Г В Ледуховский // Труды IV Российской научно-практической конференции «Повышение эффективности теплоэнергетического оборудования» -Иваново -2005 -С 66-69

33 Барочкин, Е. В. Опыт наладки деаэрационно-питательных установки при резко переменных нагрузках [Текст] /ЕВ Барочкин, В H Виноградов, Г В Ледуховский // Материалы XII Межд науч техн. конф Бенардосовские чтения «Состояние и перспективы развития электротехнологии» -2005 -Т 1 -С 137

34 Барочкин. Е. В. Повышение эффективности атмосферной деаэрации с использованием охладителей выпара [Текст] / Е В Барочкин , В H Виноградов, Г В Ледуховский // Материалы XII Межд науч техн. конф Бенардосовские чтения «Состояние и перспективы развития электротехнологии» -Иваново -2005 -Т 1 -С 138

35 Барочкин. Е. В. Моделирование, оптимизация и управление энерго- и ресурсосберегающими технологиями в сложных теплообменных системах [Текст] /ЕВ Барочкин, В П Жуков // Труды Междунар научн конф «Теоретические основы создания оптимизации и управления энерго- ресурсосберегающие процессами и оборудованием» - Иваново -2007 - Т1 -С 219-227

36 Барочкин, Е. В. Метод расчета многоступенчатого деаэратора с учетом декарбонизации воды [Текст] / Е В Барочкин, В П Жуков, И В Степин, В H Виноградов // Сборник трудов XX межд конф «Математические методы в технике и технологии ММТТ-20» -Ярославль -2007 -Т 5 -С 158-159

37 Жуков, В. П. Структурная и режимная оптимизация сложных технологических схем измельчения [Текст] / В П Жуков, А Е Иванов, В Е Мизонов, Е В Барочкин // Тез докл XI Межд научн конф «Математические методы в химии и технологиях MMXT-XI» -Владимир - 1998 - Т 3 -С 106

38 Жуков, В. П. Динамическое моделирование теплообменных аппаратов [Текст] / В П Жуков, Е В Барочкин, В Е Мизонов, Г В Ледуховский // Материалы XII Межд

науч техн конф Бенардосовские чтения «Состояние и перспективы развития электротехнологии» -Иваново -2005 -С 123

39 Ледуховский, Г. В. Моделирование тепломассообмена в многоступенчатых струйных деаэраторах [Текст] / Г В Ледуховский, В П Жуков, Е В Барочкин // Труды XVIII Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-18» -Казань -2005 -С 210

40 Межеумов, Г. Г. Математическое моделирование процессов измельчения с переменным кинетическим потенциалом [Текст] / Г Г Межеумов, В П Жуков, Е В Барочкин, Н Otwinowski // Сборник трудов XIV межд конф «Математические методы в технике и технологии ММТТ-14» - Смоленск -2001 -Т 3 -С 99

41 Жуков, В П Матричная форчалчзздчя расчета многоступенчатой испарнтсльной установки [Текст] / В П Жуков, А В Мошкарин, Е В. Барочкин // Материалы XI Межд науч техн конф Бенардосовские чтения «Состояние и перспективы развития электротехнологии» -Иваново -2003 -Т 1 -С 111

42 Козлов, М. А. Математическая модель агломерации сыпучих материалов в кипящем слое [Текст] / М А Козтов, В П Жуков, Л Н Овчинников, Е В Барочкин // Сборник трудов XVI межд конф «Математические методы в технике и технологии ММТТ-16» -Санкт-Петербург - 2003 - С 114

43 Ледуховский, Г. В. Расчетно-экспериментальные исследования процессов тепломассообмена в условиях струйно-барботажной деаэрации воды [Текст] / Г В Ледуховский, Е В Барочкин, В П Жуков, В Н Виноградов // Материалы XIII Межд науч техн конф Бенардосовские чтения «Состояние и перспективы развития электротехнологии» - Иваново - 2006 - С 56-57

44 Магдиев, Е. В. Применение теории цепей Маркова к моделированию процессов в теп-лообменных аппаратах [Текст] /ЕВ Магдиев, В П Жуков, Е В Барочкин // Материалы XIII Межд науч техн конф Бенардосовские чтения «Состояние и перспективы развития электротехнологии» - Иваново - 2006 - С 53-55

45 Жуков, В. П. Системный анализ многоступенчатых деаэраторов струйного типа [Текст] / В П Жуков, В Е Мизонов, Е В Барочкин // Вестник Международной академии системных исследований -Москва -2006 -Т 9 -Ч 1 -С 45-50

46 Магдиев, Е. В. Моделирование переходных процессов в теплообменных аппаратах смешивающего типа на основе цепей теории Маркова [Текст] /ЕВ Магдиев, В П Жуков, Е В Барочкин // Труды Междунар науч конф «Теоретические основы создания оптимизации и управления энерго- ресурсосберегающие процессами и оборудованием» -Иваново -2007 -Т 2 -С 80-82

47 Магдиев, Е. В. Моделирование переходных процессов в теплообменных аппаратах с учетом фазового перехода [Текст] / Е В Магдиев, В П Жуков, Е В Барочкин // Сборник трудов XX межд конф «Математические методы в технике и технологии ММТТ-20» -Ярославль -2007 -Т 5 - С 115-116

48 Жуков, В. П. Метод расчета пластинчатых теплообменных аппаратов [Текст] / В П Жуков, Е В Барочкин, Д Г Денисов, И В Степин // Сборник трудов XX межд конф «Математические методы в технике и технологии ММТТ-20» - Ярославль - 2007 - Т 5 -С 114-115

49 Pastucha, L. Heat exchanger modelling based on Markov chains [Text] / L Pastucha, H Otwinowski, E V Baroökin, V P Zukov [Text] // Proceedings 34th International Conferense of Slovak of Chemicfl Engineering - Slovakia -2007 -Po-We-4 -S91 -pdf

50 Мошкарин, А. В. Выбор основного и вспомогательного оборудования ТЭС Методическое пособие [Текст] / А В Мошкарин, Е В Барочкин, М Ю Зорин, Г В Ледуховский - Иваново - ИГЭУ - 2004 - 56 с

51 Мошкарин, А. В. Тепловые схемы и показатели работы теплофикационных паротурбинных установок ТЭС и АЭС Методическое пособие [Текст] / А В Мошкарин, Е В Барочкин, А Л Виноградов - Иваново - ИГЭУ - 2005 - 68 с

Список условных обозначений

(, °С - температура теплоносителя, т, °С - температурный напор, Р, м2 - поверхности нагрева, к, Вт/°С м -коэффициент теплопередачи, кт, кг/с м2 - коэффициент массопередачи; с, Дж/(кг °С) - удельная теплоемкость, в, кг/с - массовый расход теплоносителя, <3, м3/с -объемный расход теплоносителя, V, м3 - объем, х-степень сухости, г, Дж/кг - удельная теплота парообразования, м/с - скорость движения теплоносителя, р - вероятность

Матуииы

В-матрица процесса в ступени (подсистеме), А - матрица процесса в системе, в - матрица связи для горячего теплоносителя, X - матрица связи для холодного теплоносителя, СХ - матрица связи для горячего и холодного теплоносителя, К - матрица коммутации, Т, X - вектор состояния, Р - переходная матрица

Индексы 0 - начальные условия, известные параметры, 1 - горячий теплоноситель, 2 - холодный теплоноситель, g - газ, п - насыщение

БАРОЧКИН ЕВГЕНИЙ ВИТАЛЬЕВИЧ

АНАЛИЗ И ОПТИМАЛЬНЫЙ СИНТЕЗ ТЕПЛООБМЕННЫХ СИСТЕМ СО СЛОЖНОЙ КОНФИГУРАЦИЕЙ ПОТОКОВ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук Лицензия ИД № 05285 от 4 июля 2001 г Подписано в печать 28 01 2008 Формат 50x84 1/16 Печать плоская Уел печ л 1,86 Тираж 100 экэ Заказ № 151

Введение

1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕПЛОМАССООБМЕНА В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

СО СЛОЖНОЙ КОНФИГУРАЦИЕЙ ПОТОКОВ.

1.1. Современные тепломассообменные аппараты и схемные решения их объединения.

1.2. Моделирование и расчет процессов тепло- и массопереноса.

1.3. Использование теории цепей Маркова для динамического моделирования химических процессов.

1.4. Системный анализ процессов тепломассопереноса в химической промышленности и энергетике. Показатели эффективности тепломассообменного оборудования.

1.5. Постановка задачи исследования.

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ СИСТЕМ ТЕПЛОМАССО-ОБМЕННЫХ АППАРАТОВ СО СЛОЖНОЙ КОНФИГУРАЦИЕЙ ПОТОКОВ.

2.1. Моделирование процесса теплопереноса в поверхностных теплообменниках с учетом и без учета фазовых переходов в теп л он осите лях.

2.2. Моделирование тепломассопереноса в теплообменных аппаратах смешивающего типа.

2.3. Моделирование процесса деаэрации воды в аппаратах струйного и барботажного типа.

2.4. Обобщенный подход к моделированию каскадов теплообменных аппаратов.

2.5. Формирование матрицы коммутации и разработка системы кодификации структуры сложных систем тепломассообменных аппаратов.

2.6. Моделирование процесса деаэрации воды с учетом декарбонизации.

2.7. Выводы по главе.

3. МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

ЦЕПЕЙ ТЕОРИИ МАРКОВА.

3.1. Моделирование переходных процессов теплообмена в подогревателях поверхностного типа.

3.2. Моделирование переходных процессов в подогревателях смешивающего типа с учетом фазового перехода теплоносителей.

3.3. Моделирование переходных процессов деаэрации воды.

3.4. Выводы по главе.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССООБМЕНА В ДЕАЭРАЦИОННЫХ

УСТАНОВКАХ.

4.1. Исследование процесса тепломассообмена в установке со струйным деаэратором подпитки теплосети.

4.1.1. Описание установки и методики проведения экспериментальных исследований.

4.1.2. Проведение и результаты теплохимических исследований теплообмена и деаэрации воды.

4.1.3. Обработка результатов измерений, идентификация и проверка адекватности расчетной модели.

4.2. Расчетно-экспериментальное исследование процесса тепломассообмена в установке с деаэратором струйно-барботажного типа ДСА-300.

4.2.1. Описание экспериментальной установки и методики проведения экспериментальных исследований.

4.2.2. Результаты экспериментальных исследований.

4.2.3. Идентификация расчетной модели и проверка её адекватности.

4.3. Выводы по главе.

5. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ.

5.1. Методы расчета и их реализация в программные продукты.

5.1.1. Модуль расчета поверхностных теплообменных каскадов без учета и с учетом фазовых переходов в теплоносителях с фиксированной и с плавающей границей фазовых переходов.

5.1.2. Модуль расчета смешивающих подогревателей и деаэраторов струйно-барботажного типа.

5.1.3. Модуль расчета переходных процессов в тепломассообменных аппаратах на основе теории цепей Маркова.

5.2. Постановка и решение расчетных задач на основе метода матричной формализации.

5.2.1. Матричная формализация расчета барабанных паровых котлов.

5.2.2. Матричная модель пластинчатых теплообменников.

5.2.3. Рециркуляция теплоносителей в теплообменных установках со сложной конфигурацией потоков.

5.3. Постановка и решение задач оптимизации и системного анализа сложных систем тепломассообменного оборудования.

5.3.1. Задача системного анализа водогрейных энергетических котлов.

5.3.2. Оптимизация работы многоступенчатого деаэратора струйного типа.

5.3.3. Оптимизация структуры включения и режима работы системы пластинчатых теплообменных аппаратов.

5.4. Повышение эффективности деаэрационной установки подпитки теплосети.

5.5. Повышение эффективности работы вакуумного термического деаэратора конструкции Петина.

5.6. Использование метода матричной формализации для построения энергетических характеристик теплосилового оборудования. Задача оптимального распределения энергетических нагрузок между энергоустановками.

5.6.1. Методика расчета удельных расходов тепла на выработку электроэнергии теплофикационными турбинами.

5.6.2. Оптимизация распределения нагрузок между турбогенераторами

5.6.3. Оптимизация распределения нагрузок между турбогенераторами с использованием программного комплекса «ТЭС-Эксперт»

5.7. Выводы по главе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ.

Актуальность темы диссертации. Повышение потребления энергии на душу населения с одновременным ростом численности населения земного шара приводит к росту производства энергии и ставит перед человечеством глобальные проблемы теплового загрязнения окружающей среды, с одной стороны, и истощения разведанных запасов топлива, с другой. В связи с этим особую актуальность приобретает задача повышения эффективности систем генерации и использования энергии в энергоемких отраслях промышленности: химической, энергетической и др.

Теплообменное оборудование является важной составной частью большинства энергоемких производств. Рациональная организация процессов тепломассообмена во многом определяет ресурсосбережение и экологическую безопасность этих производств. Стремление наиболее полно использовать располагаемую тепловую энергию приводит к созданию тепломассообмен-ных устройств с весьма сложной конфигурацией потоков теплоносителей как внутри этих устройств, так и в объединяющих их схемах. Кроме того, во многих случаях в теплоносителях возможны фазовые переходы, при появлении которых меняются качественные и количественные характеристики тепломассообмена. В подобных устройствах и схемах появляется сильное взаимное влияние отдельных стадий процесса или аппаратов друг на друга, без точного учета которого вновь проектируемый аппарат или схема могут оказаться низкоэффективными. В этих условиях особенно для энергоемких отраслей промышленности задача разработки единого подхода к моделированию и оптимизации сложных систем тепломассообменных аппаратов является весьма актуальной.

Современным инструментом для исследования и совершенствования сложных систем, включающих элементы разной физической природы, является системный анализ. Применение методологии системного анализа для описания и оптимизации сложных теплообменных систем при производстве и потреблении электрической и тепловой энергии является актуальной научной и практической задачей, которой и посвящено настоящее исследование.

Актуальность темы работы подтверждается также ее выполнением в рамках ФЦП «Интеграция» (2.1-А118 Математическое моделирование ресурсосберегающих и экологически безопасных технологий) и международных договоров о научно-техническом сотрудничестве с Ченстоховским политехническим университетом (Польша) и Горным институтом г. Алби (Франция).

Целью работы является развитие теоретических основ и принципов системного подхода к решению проблемы повышения эффективности тепло-массообменных процессов в технических системах химических и энергетических комплексов со сложной конфигурацией потоков.

Для реализации поставленной цели в работе сформулированы и решены следующие задачи:

- проведение системного анализа тепломассообменных установок со сложной конфигурацией потоков теплоносителей с учетом возможности в них фазовых переходов, работающих в стационарных и переходных режимах;

- разработка моделей и методов расчета процесса тепломассопереноса в локальных подсистемах поверхностных и смешивающих подогревателей с учетом массообмена и внутренних источников массы, обусловленных химическими реакциями, позволяющих их интеграцию в синтезируемую модель системы с варьируемым уровнем декомпозиции.

Научная новизна

1. С позиции системного подхода развиты теоретические основы синтеза математических моделей тепломассообменных аппаратов и их систем со сложной конфигурацией потоков, позволяющих вводить различный уровень декомпозиции моделируемых систем и процессов.

2. Предложена принципиально новая матричная модель для расчета характеристик систем поверхностных теплообменников со сложной конфигурацией потоков теплоносителей, учитывающая возможность фазовых переходов в теплоносителях, в которой модели подсистем (элементов) представлены конечным числом предложенных дифференциальных описаний.

3. Предложенная модель обобщена на случай расчета характеристик многоступенчатых смешивающих тепломассообменных аппаратов струйного и барботажного типов, на основе которой разработана модель деаэрации воды в многоступенчатых деаэраторах струйного и барботажного типов с учетом внутренних источников массы, обусловленных химическими реакциями.

4. Разработана система кодификации структуры систем тепломассообменных аппаратов, которая однозначно ставит в соответствие данной структуре ее код, а по коду синтезирует разработанную матричную модель системы, позволяющую рассчитать ее характеристики и оценить эффективность. С использованием предложенной системы кодификации разработан генетический (эволюционный) алгоритм структурной оптимизации сложных систем тепломассообменного оборудования.

5.Разработан алгоритмический подход к моделированию переходных процессов в тепломассообменных аппаратах и их системах со сложной конфигурацией потоков, использующий математический аппарат теории цепей Маркова, позволяющий описывать их характеристики в нестационарных режимах работы и позволяющий достаточно просто использовать эти модели в системах автоматического регулирования.

6. Выполнены экспериментальные исследования тепломассообменных процессов при струйной и барботажной деаэрации, восполняющие пробелы эмпирического обеспечения разработанной модели, и их критериальная обработка. На их основе выполнена параметрическая идентификация и проведена проверка адекватности предложенных моделей процессов тепло- и мас-сопереноса в ряде промышленных аппаратов и расширены возможности эмпирического обеспечения методов их расчета.

7. По ряду выбранных целевых функций сформулированы и решены задачи многопараметрической и многокритериальной оптимизации систем тепломассообменных аппаратов со сложной конфигурацией потоков теплоносителей и показана нетривиальность расчетных рекомендаций по совершенствованию режимно-конструктивных параметров тепломассобменного оборудования.

8. Поставлена и решена с использованием алгоритма Беллмана нелинейная задача об оптимальном по расходу топлива распределении выработки тепловой и электрической энергии на совокупности турбоагрегатов с различными характеристиками при меняющейся потребности в тепловой и электрической энергии с учетом сложных технологических ограничений на область допустимых значений управляющих параметров.

Практическая ценность

1. Проведенные экспериментальные исследования позволили предложить расчетные зависимости для коэффициентов тепло- и массопередачи при струйной и барботажной деаэрации, которые положены в основу эмпирического обеспечения предложенного метода расчета для ряда промышленных аппаратов.

2. На основе разработанной модели и проведенной идентификации предложен инженерный метод расчета систем тепломассообменных аппаратов поверхностного и смешивающего типов со сложной конфигурацией потоков, базирующийся на единой алгоритмической основе. Разработанный метод расчёта даёт более широкую и достоверную информацию о характеристиках сложных технических систем, что позволяет вырабатывать надежные рекомендации по повышению эффективности их работы и снижению риска экологического ущерба от теплового загрязнения окружающей среды.

3.На основе предложенных методов расчета разработаны алгоритмы и пакеты прикладных программ для расчета тепломассообменных систем со сложной конфигурацией потоков. Разработанные подходы матричной формализации положены в основу расчета энергетических характеристик оборудования и использованы при создании программного комплекса "ТЭС ЭКСПЕРТ", внедрение которого только на Владимирской ТЭЦ позволило сэкономить 14 тыс. Гкал/год тепловой энергии за счет выбора оптимального состава и режима работы оборудования.

4. Разработанные математические модели, методы расчета, их программная реализация, решения на их основе проектных и конструкторских задач внедрены в Ченстоховском политехническом университете (Польша), на Ковровском заводе котельного и сушильного оборудования «СОЮЗ», на Костромской ГРЭС (ОАО «ОГК-3»), Владимирской и Дзержинской ТЭЦ (ОАО «ТГК-6»), ОАО «Северсталь», МУП «Теплоэнергия» г. Череповца, ОАО «Тепломонтажналадка» г. Кострома.

Автор защищает

1. Развитие теоретических основ и принципов системного подхода к синтезу математических моделей массообменных аппаратов и их систем со сложной конфигурацией потоков, позволяющих вводить различный уровень декомпозиции моделируемых подсистем и процессов.

2. Новые матричные модели для расчета характеристик систем поверхностных и смешивающих теплообменников струйного и барботажного типа, учитывающие возможности фазовых переходов в теплоносителях и универсальный алгоритм компьютерного синтеза этих моделей из моделей отдельных подсистем и процессов.

3. Матричную модель деаэрации воды в многоступенчатых аппаратах струйного и барботажного типа с учетом внутренних источников массы, обусловленных химическими реакциями.

4. Единый алгоритмический подход к моделированию переходных процессов в тепломассообменных аппаратах и их системах, основанный на математическом аппарате теории цепей Маркова и позволяющий описывать их характеристики в нестационарных режимах работы и инкорпорировать эти модели в системы автоматического регулирования.

5. Результаты экспериментальных исследований и выполненной на их основе параметрической идентификации предложенных моделей для ряда промышленных тепломассообменных установок.

6. Систему кодификации, которая по заданной структуре системы однозначно формирует ее код, а по заданному коду осуществляет компьютерный синтез математической модели системы, и которая позволяет эффективно осуществлять выбор оптимальных структур с использованием эволюционных (генетических) алгоритмов.

7. Результаты решения расчетных и оптимизационных задач по ряду выбранных целевых функций режимно-структурных параметров тепломас-собменного оборудования, в том числе, решения с использованием алгоритма Беллмана нелинейной задачи об оптимальном по расходу топлива распределении выработки тепловой и электрической энергии на совокупности турбоагрегатов с различными характеристиками при меняющейся потребности в тепловой и электрической энергии с учетом сложных технологических ограничений на область допустимых значений управляемых параметров.

Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на следующих конференциях: VI Miedzynarodowa konferencja naukowa „Nowe technologie i osiagniecie w Metalurgii i inzynierii Materialowej", th

Politechnika Czestochowska (Польша 2005), 34 International Conferense of Slovak of Chemical Engineering (Словакия, 2007), Международной научной конференции «Математические методы в технике и технологиях» (ММТТ-2001, 2003, 2004, 2005, 2006, 2007), Международной научно-технической конференции «Энерго- ресурсосберегающие технологии и оборудование, экологически безопасные производства» (Иваново 2004, 2007), Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (Бенардосовские чтения) (Иваново 2003, 2006, 2007),

Всесоюзной научно-технической конференции. "Химические реакторы "(Чимкент, 1983). Всесоюзной научно-технической конференции. "Физико-химические проблемы материаловедения и новые технологии" (Белгород, 1991).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 51 печатной работе, в том числе в 15 изданиях, предусмотренных перечнем ВАК.

Автор считает своим долгом выразить глубокую признательность и благодарность научному консультанту д.т.н., профессору В.П. Жукову, а также д.т.н., профессору В.Е. Мизонову и к.т.н., доценту В.Н. Виноградову, проявившим большую заинтересованность в формировании работы и обсуждении результатов, а также коллективам кафедр Прикладная математика и Тепловые электрические станции Ивановского государственного энергетического университета за помощь в проведении экспериментальных работ, оформлении диссертации и моральную поддержку.

СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕПЛОМАССООБМЕНА В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ СО СЛОЖНОЙ КОНФИГУРАЦИЕЙ ПОТОКОВ

Чем выше уровень развития общества, тем выше уровень потребления энергии на душу населения [1]. С учетом ограниченных запасов топлива и теплового загрязнения окружающей среды дальнейшее развитие общества тесно связано с решением задач эффективной генерации и эффективного использования тепловой энергии. Повышения эффективности теплоиспользо-вания определяется, в свою очередь, разработкой новых конструкций тепло-обменных аппаратов, эффективных схем их объединения и адекватных методов расчета. В этой связи работы, направленные на повышение эффективности процессов тепломассообмена как в отдельных аппаратах, так и в сложных системах генерации и потребления энергии, вызывают безусловный интерес.

В настоящее время процессы тепломассообмена привлекают к себе внимание многих исследователей. Системный анализ и вопросы оптимизации сложных многоцелевых установок рассматриваются в работах [2-24, 1 OS-HQ]. Процессы тепломассообмена в отдельных аппаратах и его ступенях, конструкции аппаратов и схемы их соединения привлекают внимание авторов исследований [25-79]. Вопросы водоподготовки, деаэрации, конструкции деаэраторов и методы их расчетов рассматриваются в работах [80-104]. Анализу переходных процессов, вопросам автоматического регулирования и разработке многофункциональных компьютерных тренажеров посвящены работы [150-185]. Методике проведения экспериментальных исследований и обработки опытных результатов большое внимание уделяется в нормативной и справочной литературе [186-194].

На основе анализа современного состояния конструкций тепломассообменных аппаратов, схемных решений их объединения, методов расчета и оптимизации технологических установок определяются цели, основные направления и задачи исследования.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. С позиции системного подхода развиты теоретические основы синтеза математических моделей тепломассообменных аппаратов и их систем со сложной конфигурацией потоков, позволяющих вводить различный уровень декомпозиции моделируемых систем и процессов.

2.Предложена принципиально новая матричная модель для расчета характеристик систем поверхностных теплообменников со сложной конфигурацией потоков теплоносителей, учитывающая возможность фазовых переходов в теплоносителях, в которой модели подсистем (элементов) представлены конечным числом предложенных дифференциальных описаний.

3.Предложенная модель обобщена на случай расчета характеристик многоступенчатых смешивающих тепломассообменных аппаратов струйного и барботажного типов, на основе которой разработана модель деаэрации воды в многоступенчатых деаэраторах струйного и барботажного типов с учетом внутренних источников массы, обусловленных химическими реакциями.

4.Разработана система кодификации структуры систем тепломассообменных аппаратов, которая однозначно ставит в соответствие данной структуре ее код, а по коду синтезирует разработанную матричную модель системы, позволяющую рассчитать ее характеристики и оценить эффективность. С использованием предложенной системы кодификации разработан генетический (эволюционный) алгоритм структурной оптимизации сложных систем тепломассообменного оборудования.

5.Разработан алгоритмический подход к моделированию переходных процессов в тепломассообменных аппаратах и их системах со сложной конфигурацией потоков, использующий математический аппарат теории цепей Маркова, позволяющий описывать их характеристики в нестационарных режимах работы и позволяющий достаточно просто использовать эти модели в системах автоматического регулирования.

6.Выполнены экспериментальные исследования тепломассообменных процессов при струйной и барботажной деаэрации, восполняющие пробелы

262 эмпирического обеспечения разработанной модели, и их критериальная обработка. На их основе выполнена параметрическая идентификация и проведена проверка адекватности предложенных моделей процессов тепло- и мас-сопереноса в ряде промышленных аппаратов и расширены возможности эмпирического обеспечения методов их расчета.

7.По ряду выбранных целевых функций сформулированы и решены задачи многопараметрической и многокритериальной оптимизации систем тепломассообменных аппаратов со сложной конфигурацией потоков теплоносителей и показана нетривиальность расчетных рекомендаций по совершенствованию режимно-конструктивных параметров тепломассообменного оборудования.

8.Поставлена и решена с использованием алгоритма Беллмана нелинейная задача об оптимальном по расходу топлива распределении выработки тепловой и электрической энергии на совокупности турбоагрегатов с различными характеристиками при меняющемся потребности в тепловой и электрической энергии с учетом сложных технологических ограничений на область допустимых значений управляющих параметров.

9.Разработан алгоритм и пакет прикладных программ для реализации метода расчета теплообменных установок со сложной конфигурацией потоков. Результаты работы реализованы при разработке компьютерного модуля ТЭС-ЭКСПЕРТ для оптимального распределения нагрузки между турбоагрегатам.

10.Разработанные математические модели, методы расчета, их программная реализация, решения на их основе проектных и конструкторских задач внедрены в Ченстоховском политехническом университете (Польша), на Ковровском заводе котельного и сушильного оборудования «СОЮЗ», на Костромской ГРЭС (ОАО «ОГК-3»), Владимирской и Дзержинской ТЭЦ (ОАО «ТГК-6»), ОАО «Северсталь», МУП «Теплоэнергия» г. Череповца, ОАО «Тепломонтажналадка» г. Кострома.

1. Капица, JL П. Эксперимент, теория, практика / Л. П. Капица. М.: Наука, 1981.-496 с.

2. Кафаров, В. В. Методы кибернетики в химии и химической технологии / В. В. Кафаров. М.: Химия, 1971.-381 с.

3. Кафаров, В. В. Принципы создания безотходных производств / В. В. Кафаров. -М.: Химия, 1982.-427 с.

4. Дорохов, И. Н. Системный анализ процессов химической технологии. Интеллектуальные системы и инженерное творчество в задачах интенсификации химико-технологических процессов и производств / И. Н. Дорохов, В. В. Меньшиков. М.: Наука, 2005.- 584 с.

5. Моисеев, Н. Н. Математические задачи системного анализа / Н. Н. Моисеев. М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1981. - 488 с.

6. Кафаров, В. В. Системный анализ процессов химической технологии. Основы стратегии / В. В. Кафаров, И. Н. Дорохов. М.: Наука, 1976, -500 с.

7. Дорохов, И. Н. Системный анализ процессов химической технологии. Экспертные системы для совершенствования промышленных процессов гетерогенного катализа / И. Н. Дорохов, В. В. Кафаров. М.: Наука, 1989. -376 с.

8. Кафаров, В. В. Системный анализ процессов химической технологии. Статистические методы идентификации процессов химической технологии / В. В. Кафаров, И. Н. Дорохов, Л. Н. Липатов. М.: Наука, 1982.-344 с.

9. Кафаров, В. В. Системный анализ процессов химической технологии. Процессы измельчения сыпучих материалов / В. В. Кафаров, И. Н. Дорохов, С. Ю. Арутюнов. М.: Наука, 1985.- 440 с.

10. Кафаров, В. В. Системный анализ процессов химической технологии. Применение метода нечетких множеств / В. В. Кафаров, И. Н. Дорохов, Е. JI. Марков. М.: Наука, 1986. - 425 с.

11. Кафаров, В. В. Применение экспертных систем в технологии измельчения сыпучих материалов / В. В. Кафаров и др. // Межвуз. сб. науч. тр. Иван, хим.-технол. ин-т. Иваново. - 1990. - С. 13-19.

12. Кафаров, В. В. Состояние и перспективы комплексных системных исследований процессов измельчения сыпучих материалов / В. В. Кафаров, И.Н.Дорохов, С.Ю.Арутюнов // Журнал ВХО. 1988. - Т. 33. -№4.-С. 362-373.

13. Кафаров, В. В. Принципы анализа и расчета процессов измельчения в технологии цемента / В. В. Кафаров, М. А. Вердиян // Журнал ВХО. -1988. Т. 33. -№ 4. - С. 416-420.

14. Кафаров, В. В. Системный анализ химической технологии. Энтропийный и вариационный методы неравновесной термодинамики в задачах химической технологи / В. В. Кафаров, И. Н. Дорохов, Э. М. Кольцова. -М.: Наука, 1988.453 с.

15. Кафаров, В. В. Математические модели структуры потока материала в мельницах / В. В. Кафаров и др. // Цемент. 1977. - № 5. - С. 12-13.

16. Кафаров, В. В. Применение экспертных систем в технологии измельчения сыпучих материалов / В. В. Кафаров и др. // Межвуз. сб. науч. тр. Иван, хим.-технол. ин-т. Иваново. - 1990. — С. 13-19.

17. Кафаров, В. В. Математические основы автоматизированного проектирования химических производств / В. В. Кафаров, В. П. Мешалкин, В. JI. Петров. -М.: Химия, 1979.-318 с.

18. РХТУ им. Д.И. Менделеева. 2002. - С.12.

19. Вентцель, Е. С. Исследование операций: задачи, принципы, методология / Е. С. Вентцель. М.: Дрофа, 2004. - 207 с.

20. Перегудов, Ф. И. Введение в системный анализ: Учебное пособие для вузов / Ф. И. Перегудов, Ф. П. Тарасенко. М.: Высшая школа,1989.-367 с.

21. Перегудов, Ф. И. Основы системного анализа / Ф. И. Перегудов, Ф. П. Тарасенко. Томск: Изд-во НТЛ, 1997. - 210 с.

22. Бояринов, А. И. Методы оптимизации в химической технологи / А. И. Бояринов, В. В. Кафаров. М.: Химия, 1969. - 218 с.

23. Андрющенко, А. И. Оптимизация режимов работы и параметров тепловых электростанций / А. И. Андрющенко, Р. 3. Аминов. М.: Высшая школа, 1983.-324 с.

24. Цой, П. В. Системные методы расчета краевых задач тепломассопереноса/ П. В. Цой; М.: Издательство МЭИ, 2005. 568 с.

25. Кутателадзе, С. С. Тепопередача и гидродинамическое сопротивление. Справочное пособие / С. С. Кутателадзе. — М.: Энергоатомиздат,1990.-368 с.

26. Касаткин, А. Г. Основные процессы и аппараты химической технологии / А. Г. Касаткин; М.: Химия, 1971. - 784 с.

27. Процессы и аппараты химической технологии. Т. 1. Основы теории процессов химической технологию. / под ред. A.M. Кутепова. М.: Логос, 2000.-480 с.

28. Процессы и аппараты химической технологии. Т. 2. Механические и гидромеханические процессы / под ред. A.M. Кутепова. М.: Логос, 2001.-600 с.

29. Коновалов, В. И. Техническая термодинамика / В. И. Коновалов. -Иваново, 2005.-620 с.

30. Иоффе, И. JI. Проектирование процессов и аппаратов химической технологии: Учебник для техникумов / И. Л. Иоффе. Л.: Химия, 1991. -352 с.

31. Гельперин, Н. И. Основные процессы и аппараты химической технологии. В двух книгах / Н. И. Гельперин. М.: Химия, 1981. - 812 с.

32. Лойцянский, JI. Г. Механика жидкости и газа / Л. Г. Лойцянский; М.: «Наука», 1973. - 648 с.

33. Лыков, А. В. Тепломассообмен. Справочник./ А. В. Лыков. М.: Энергия, 1972.-560 с.

34. Седов, Л. И. Механика сплошной среды / Л. И. Седов. М.: Наука, 1973.-536 с.

35. Кутателадзе, С.С. Турбулентный пограничный слой сжимаемого газа / С.С. Кутателадзе, А.И Леонтьев. Новосибирск: СО АН СССР, 1962. -385 с.

36. Кутателадзе, С. С. Теплопередача при конденсации и кипении / С. С. Кутателадзе. М. - Л.: Маш-гиз, 1952. - 232 с.

37. Кутателадзе, С. С. Основы теории теплообмена / С. С. Кутателадзе. Новосибирск: Наука (СО), 1970. - 660 с.

38. Накоряков, В. Е. Исследование турбулентных течений двухфазных сред / В. Е. Накоряков и др.; под ред. С. С. Кутателадзе. Новосибирск: СО АН СССР, 1973.-315 с.

39. Лыков, А. В. Теория тепло- и массопереноса / А. В. Лыков, Ю. А. Михайлов. М. - Л.: Госэнергоиздат, 1963. - 536 с.

40. Машиностроение: Энциклопедия./ Ред. совет: К.В. Фролов (пред.) и др. Машины и аппараты химических и нефтехимических производств.

41. Т. 4-12 / М.Б. Генералов, В. П. Александров, В. В. Алексеев и др.; под общей ред. М. Б. Генералова, М.: Машиностроение, 2004. - 567 с.

42. Романков, П. Г. Теплообменные процессы химической технологии / П. Г. Романков, В. Ф. Фролов Д.: Химия, 1982. - 328 с.

43. Романенко, П. Н. Гидродинамика и тепломассообмен в пограничном слое. Справочник / П. Н. Романенко. М.: Энергия. - 464 с.

44. Дейч, М.Е. Техническая газодинамика. / М. Е. Дейч. М.: Энергия, 1974.-482 с.

45. Дейч, М. Е. Газодинамика двухфазных сред / М. Е. Дейч, Г. А. Филиппов. 2-е изд. - М.: Энергоиздат, 1981. - 432 с.

46. Емцев, Б. Т. Техническая гидромеханика. / Б. Т. Емцев. М.: Машиностроение, 1978. - 372 с.

47. Шлихтинг, Г. Теория пограничного слоя. / Г. Шлихтинг. М.: Наука, 1974.-420 с.

48. Шерстюк, А. Н. Турбулентный пограничный слой. / А. Н. Шер-стюк. М.: Энергия, 1974. - 384 с.

49. Чжен, П. Отрывные течения: Пер. с англ. / П. Чжен М.: Мир, 1973.-436 с.

50. Уонг, X. Основные формулы и данные по теплообмену для инженеров. Справочник / X. Уонг. М.: Атомиздат, 1979. - 265 с.

51. Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы: Справочник / Г. Г. Бартоломей, В. В. Галактионов, А. А. Громогласов и др.; под общ. ред. В. А. Григорьева, В. М. Зорина. М.: Энергия, 1980. - 316 с.

52. Рыжкин, В. Я. Тепловые электрические станции. / В. Я. Рыжкин. -М.: Энергоатомиздат, 1987.-328 с.

53. Аэродинамический расчет котельных агрегатов (Нормативный метод) / под ред. С. И. Мочана. Л.: Энергия, 1977. — 256 с.

54. Гидравлический расчет котельных агрегатов (Нормативный метод) / под ред. В. А. Локтина, Д. Ф. Петерсона, A. JL Шварца. М.: Энергия, 1978.-256 с.

55. Тепловой расчет котельных агрегатов (Нормативный метод) / под ред. Н. В. Кузнецова, В. В. Митора, И. Е. Дубовского, Э. С. Карасиной. -М.: Энергия, 1973. 296 с.

56. Тепловые и атомные электростанции: Справочник / под общ. ред. А. В. Клименко, В. М. Зорина. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2003.-245 с.

57. Тепловые и атомные электростанции / J1. С. Стерман и др.; под ред. JI. С. Стермана. М.: Энергоиздат, 1982. — 342 с.

58. Елизаров, Д. П. Теплоэнергетические установки электростанций / Д. П. Елизаров. М.: Энергоиздат, 1982. - 264 с.

59. Резников, М. И. Паровые котлы тепловых электростанций / М. И. Резников, Ю. М. Липов. М.: Энергоатомиздат. 1981. - 240 с.

60. Рихтер, Л. А. Вспомогательное оборудование тепловых электростанций / Л. А. Рихтер, Д. П. Елизаров, В. М. Лавыгин. М.: Энергоиздат, 1987.-216 с.

61. Теплообменники энергетических установок: учебник для вузов / под общей ред. Ю. М. Бродова. Екатеринбург: Сократ, 2003. - 968 с.

62. Теплообменное оборудование паротурбинных установок: Отраслевой каталог. М.: НИИЭинформэнергомаш, 1984. - 287 с.

63. РТМ 108.271.23-84. Расчет и проектирование поверхностных подогревателей высокого и низкого давления. — М.: Министерство энергетического машиностроения, 1987. 215 с.

64. Своды правил по проектированию и строительству: СП 41-101-95 к СНиП 2.04.07-86. Москва, 1996. - 142 с.

65. Бродов, Ю. М. Расчет теплообменных аппаратов паротурбинных установок: учеб. пособие / Ю. М. Бродов, М. А. Ниренштейн. Екатеринбург: УГТУ, 2001.-373 с.

66. Повышение эффективности и надежности теплообменных аппаратов паротурбинных установок / Под ред. Ю. М. Бродова. Екатеринбург, 2004. - 464 с.

67. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент. Справочник. — М.: Энергоатомиздат. 1988. — 560 с.

68. Исаченко, В. П. Теплопередача: учебник для вузов / В. П. Исаченко, В. А. Осипова, А. С. Сукомел; 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1981.-416 с.

69. Исаченко, В. П. Теплообмен при конденсации / В. П. Исаченко; М.: Энергия, 1977. - 240 с.

70. Берман, С. С. Расчет теплообменных аппаратов турбоустано-вок / С. С. Берман, И. М. Михеева. М.: Энергия, 1973. - 320 с.

71. Жукаускас, А. А. Конвективный перенос в теплообменниках / А. А. Жукаускас М.: Наука, 1982. - 334 с.

72. Лариков, Н. Н. Теплотехника. / Н. Н. Лариков. 3-е изд. М.: Стройиздат, 1985. - 370 с.

73. Петухов, Б. С. Теплообмен в движущейся однофазной среде. Ламинарный пограничный слой / Б. С. Петухов. М.: Изд-во МЭИ, 1993. -365 с.

74. Плановский, А. Н. Процессы и аппараты химической и нефтегазовой технологии / А. Н. Плановский, П. И. Николаев. — М.: Химия, 1987.-496 с.

75. Конструирование и расчет машин химических производств / Ю. И. Гусев, И. Н. Карасев, Э. Э. Кольман-Иванов, Ю. И. Макаров, М. П. Макевнин, Н. И. Рассказов. М.: Машиностроение, 1985. - 408 с.

76. Labunzov, D. A. Heat transfer in condensation of liquid / D. A. Labunzov, S. I. Smirnow // Papers 3rd Int. Heat Transfer Conf. USA. -1966,-P. 329-336.

77. Барановский, H. В. Пластинчатые и спиральные теплообменники / Н. В. Барановский, JI. М. Коваленко, А. Р. Ястребенецкий. М.: Машиностроение, 1973.-288 с.

78. Назмиев, Ю. Г. Теплообменные аппараты ТЭС / Ю.Г. Назмиев, В.М. Лазарев. М:. Энергоатомиздат, 1998. - 288 с.

79. Бажан, П. И. Справочник по теплообменным аппаратам / П. И. Бажан, Г. М. Каневец, В. М. Селиверстов. М.: Машиностроение, 1989.-366 с.

80. Шарапов, В. И. Термические деаэраторы / В. И. Шарапов, Д. В. Цюра. Ульяновск: УлГТУ, 2003. - 560 с.

81. Шарапов, В. И. Схемы подогрева добавочной питательной воды на ТЭЦ с большим отпуском технологического пара / В.И. Шарапов // Промышленная энергетика. 1988. — № И.-С. 17-19.

82. Шарапов, В. И. Оптимальные схемы деаэрационных установок промышленных котельных / В. И. Шарапов, Е. Е. Злыгостев // Энергомашиностроение. 1984. - № 8. - С. 24-26.

83. Шарапов, В. И., Технологии регулирования нагрузки систем теплоснабжения / В.И.Шарапов, П.В. Ротов. Ульяновск: УлГТУ, 2003. - 128 с.

84. Шарапов, В. И. Совершенствование методов управления теп-ломассообменными аппаратами тепловых электростанций / В. И. Шарапов, М. А. Сивухина, Д. В. Цюра // Известия ВУЗов. Проблемы энергетики. —2000.-№3-4.

85. Шарапов, В. И. Энергетическая эффективность термической деаэрации воды / В. И. Шарапов, Д. В. Цюра // Материалы Российского национального симпозиума по энергетике. Казань: КГЭУ, 2001. - С. 55-56.

86. Шарапов, В. И. Энергосберегающие технологии термической деаэрации воды в теплоэнергетических установках / В. И. Шарапов, Д.В. Цюра // Энергосбережение. 1999. - № 3. - С. 39-41.

87. Оликер, И. И. Термическая деаэрация воды в отопительно-произ-водственных котельных и тепловых сетях / И. И. Оликер. — JL: Стройиздат, 1972.- 137 с.

88. Оликер, И. И. Термическая деаэрация воды на тепловых электростанциях / И. И. Оликер, В. А. Пермяков. JL: Энергия, 1971. - 185 с.

89. Лапотышкина, Н. П. Водоподготовка и водно-химический режим тепловых сетей / Н. П. Лапотышкина, Р. П. Сазонов. М.: Энергоиздат, 1982.-261 с.

90. Шкроб, М. С. Водоподготовка и водяной режим паротурбинных электростанций / М. С. Шкроб, Ф. Г. Прохоров. М. - Л.: Госэнергоиздат, 1961.- 198 с.

91. Акользин, П. А. Предупреждение коррозии металла паровых котлов / П. А. Акользин. М.: Энергия, 1975. - 272 с.

92. Акользин, П. А. Коррозия и защита металла теплоэнергетического оборудования / П. А. Акользин. — М.: Энергоиздат, 1982. 238 с.

93. Акользин, П. А. Предупреждение коррозии оборудования технического водо- и теплоснабжения / П. А. Акользин. — М.: Металлургия,1998.-264 с.

94. Дятлова, Н. М. Физико-химические свойства, классификация комплексонов и комплексонатов и их применение в народном хозяйстве / Н. М. Дятлова, В. Я. Темкина. М.: Химия, 1982. - 248 с.

95. Крушель, Г. Е. Образование и предотвращение отложений в системах водяного охлаждения / Г. Е. Крушель. М.: ГЭИ, 1955. - 269 с.

96. Рамм, В. М. Абсорбция газов / В. М. Рамм. М.: Химия, 1976.-656 с.

97. Хоблер, Т. Массопередача и абсорбция / Т. Хоблер. М.: Химия, 1964.-480 с.

98. Деаэраторы термические. Отраслевой каталог. 77-94 М.: ЦНИИТЭИмаш, 1995. - 126 с.

99. Деаэраторы термические. Типы, основные параметры, приемка, методы контроля: ОСТ 16860-88. Введен в действие с 01.01.90. Переиздание1999.-56 с.

100. Расчет и проектирование термических деаэраторов: ТМ 108.030.21-78. Л.: НПО ЦКТИ, 1979. - 85 с.

101. Вильсон, Д. Энтропийные методы моделирования сложных систем / Д. Вильсон. М.: Наука, 1978. - 248 с.

102. Каневец, Г. Е. Об оптимальном распределении эксергетических потерь / Г. Е. Каневец, JI. К. Вукович, В. Р. Никульшин // Изв. ВУЗов. Энергетика. 1979. - № 2. - С. 87 - 92.

103. Вукович, JL К. Оптимальное размещение теплообменников по нагреваемому потоку / JI. К. Вукович, В. Р. Никульшин // Теоретические основы хим. технологии. 1981. - Т. 15.-№1.-С. 1-3.

104. Кафаров, В. В. Формализация задачи синтеза теплообменных систем как задачи о назначениях с использованием двудольных графов / В. В. Кафаров, В. П. Мешалкин // Доклады АН СССР. 1979. - Т. 246. - № 6.-С. 1435-1439.

105. Кафаров, В. В. Оптимизация тепломассообменных процессов и систем / В. В. Кафаров, В. П. Мешалкин, JI. В. Гурьева. М.: Энергоатом-издат, 1988. - 192 с.

106. Саутин, С. Н. Решение на ЭВМ химико-технологических задач: учебное пособие / С. Н. Саутин, А. Е. Пунин, М. Кубичек, В. А. Холоднов, В. Н. Чепикова. Л.: ЛТИ, 1988. - 84 с.

107. Кафаров, В. В. Информационная структура библиотеки модулей расчета теплообменной аппаратуры для целей синтеза тепловых систем / В. В. Кафаров, В. П. Мешалкин, Л. В. Гурьева // Химическое и нефтяное машиностроение. 1981. - №1. - С. 13-17.

108. Кафаров, В. В. Оптимизация проектно-расчетной надежности теплообменных аппаратов / В. В. Кафаров, В. П. Мешалкин, В. М. Буров-цов, Л. В. Гурьева //Изв. ВУЗов. Химия и химическая.технология. 1981. -Т. 24.-Вып. 8.-С. 1034-1089.

109. Кафаров, В. В. Метод оптимизации проектно-расчетной надежности элементов химико-технологических систем / В. В. Кафаров, В. П. Мешалкин, В. М. Буровцов // Доклады АН СССР. 1978. - Т. 243. -№5.-С. 1235-1239.

110. Островский, Г. М. Методы оптимизации сложных химико-технологических систем / Г. М. Островский, Ю. Н. Волин. М.: Химия, 1970.-286 с.

111. Островский, Г. М. Оптимизация химико-технологических процессов. Теория и практика. / Г. М. Островский, Т. А. Бережинский. М.: Химия, 1984.-329 с.

112. Шаргут, Я. Эксергия / Я. Шаргут, Р. Петела. М.: Энергия, 1968.-240 с.

113. Бродянский, В. М. Эксергетический метод термодинамического анализа/В. М. Бродянский. -М.: Энергия, 1973. -217 с.

114. Эксергетический метод и его приложения / под ред. В. М. Бро-дянского. М.: Мир, 1967. -172 с.

115. Волин, Ю. Н. Оптимизация процессов произвольной структуры / Ю. Н. Волин, Г. М. Островский // Автоматика и телемеханика -1966. -№ 12.-С. 29-36.

116. Фан-Лянь-Цэнь. Дискретный принцип максимума / Фан-Лянь-Цэнь, Валь Чу-сен. М.: Мир, 1967. - 183 с.

117. Беллман, Р. Динамическое программирование и уравнения в частных производных / Р. Беллман. — М: Мир, 1974. 208 с.

118. Саати, Т. Л. Математические методы исследования операций. / Т. Л. Саати. М.: Воениздат, 1963.- 185 с.

119. Вентцель, Е. С. Теория вероятностей (первые шаги). / Е. С. Вент-цель. М.: Знание, 1977. - 165 с.

120. Подиновский, В. В. Оптимизация по последовательно применяемым критериям. / В. В. Подиновский, В. М. Гаврилов — М.: Советское радио, 1975. -220 с.

121. Карпелевич, Ф. И. Элементы линейной алгебры и линейного программирования / Ф. И. Карпелевич, Л. Е. Садовский М.: Наука, 1967. -290 с.

122. Юдин, Д. Б. Линейное программирование / Д. Б. Юдин, Е. Г. Голыптейн. — М.: Наука, 1967. -235 с.

123. Вентцель, Е. С. Исследование операций. / Е. С. Вентцель. М.: Советское радио, 1972. — 356 с.

124. Вагнер, Г. Основы исследований операций. В 3-х томах. / Г. Вагнер М.: Мир, 1972. - 350 с.

125. Зуховицкий, С. И. Линейное и выпуклое программирование / С. И. Зуховицкий, Л. И. Авдеева. М.: Наука, 1964. - 284 с.

126. Беллман, Р. Динамическое программирование / Р. Беллман. М.: Иностранная литература, 1960. - 336 с.

127. Вентцель, Е. С. Элементы динамического программирования. / Е. С. Вентцель. М.: Наука, 1964. - 230 с.

128. Вентцель, Е. С. Теория вероятностей / Е. С. Вентцель. М.: Высшая школа, 2000. - 320 с.

129. Качан, А.Д. Оптимизация режимов и повышение эффективности работы паротурбинныхустановок ТЭС / А.Д. Качан. — Минск: Высшая школа, 1985. 176 с.

130. Фиакко, А. Нелинейное программирование. Методы последовательной безусловной минимизации / А. Фиакко, Г. Мак-Кормик. — М.: Мир, 1972.-236 с.

131. Систер, Г. В. Принципы повышения эффективности тепломассообменных процессов / В. Г. Систер, Ю. В. Мартынов. Калуга: Издательство Н. Бочкаревой. - 1998. - 508 с. ISBN 5 - 89552 - 036 - 7.

132. Аракелян, Э. К. Методические основы многокритериальной оптимизации суточных режимов работы энергооборудования ТЭС / Э. К. Аракелян, С. А. Минасян, Г. Э. Агабабян // Теплоэнергетика. 2006. - № 10.-С. 7-10.

133. Андреев, П. А., Оптимизация теплоэнергетического оборудования АЭС / П. А. Андреев, М. И. Гринман, Ю. В. Смолкин. М.: Атомиздат, 1975.-224 с.

134. Андрющенко, А. И. Оптимизация тепловых циклов и процессов ТЭС / А. И. Андрющенко, А. В. Змачинский, В. А. Понятов. М.: Высшая школа, 1974.-276 с.

135. Вульман, Ф. А. Тепловые расчеты на ЭВМ теплоэнергитических установок / Ф. А. Вульман, Н. С. Хорьков. М.: Энергия, 1973. - 264 с.

136. Плетнев, Г. П. Автоматическое регулирование и защита теплоэнергетических установок электрических станций / Г. П. Плетнев. М.: Энергия, 1976.-423с.

137. Расчет показателей тепловых схем и элементов газотурбинных и парогазовых установок электростанций / С. В. Цанев, В. Д. Буров, С. Н. Дорофеев и др. М.: Издательство МЭИ, 2000. - 182 с.

138. Андрющенко, А. И. Парогазовые установки электростанций / А. И. Андрющенко, В. Н. Лапшов. М.: Энергия, 1965. - 360 с.

139. Соколов, Е. Я. Методы расчета основных энергетических показателей паротурбинных, газотурбинных и парогазовых теплофикационных установок / Е. Я. Соколов, В. А. Мартынов. М.: Изд-во МЭИ, 1996. - 162 с.

140. Цанев, С. В. Расчет на ЭВМ тепловых схем газотурбинных установок в составе ПТУ ТЭС / С. В. Цанев, И. М. Чухин. М.: МЭИ, 1986.-96 с.

141. Одрин, В. М. Морфологический анализ систем /В. М. Одрин, С. С. Картаев. Киев: Наукова думка. 1977. — 183с.

142. Дворякин, А. М. Об автоматизации поиска принципов действия технических систем на основе банка физических явлений / А. М. Дворякин, А. И. Половинкин, А. Н. Соболев // Кибернетика 1978. - №1. - с. 80-86.

143. Зыков, А. А. Теория конечных графов / А. А. Зыков. Новосибирск: Наука, 1969. — 236 с.

144. Андрейчиков, А. В. Автоматизированная система анализа и синтеза технических решений / А. В. Андрейчиков, Р. М. Бахмудов., А. В. Вер-ченко // Изв. ВУЗов, Машиностроение. 1998. - №10-12. - С. 54-60.

145. Подиновский, В. В. Парето-оптимальные решения многокритериальных задач / В. В. Подиновский, В.Д. Ногин. М.: Наука, 1982. - 360 с.

146. Гихман, И. И. Введение в теорию случайных процессов / И. И. Гихман, А. В. Скороход. М.: Наука, 1977. - 568 с.

147. Мизонов, В. Е. Аэродинамическая классификация порошков/ В. Е. Мизонов, С. Г. Ушаков. М.: Химия, 1989. - 160 с.

148. Корн, Г. Справочник по математике (для научных работников и инженеров) / Г. Корн, Т. Корн. М.: Высшая школа, 1973. - 500 с.

149. Баруча-Рид, А. Т. Элементы теории Марковских процессов и их приложения / А. Т. Баруча-Рид. М.: Наука, 1969. - 511 с.

150. Tamir, A. Applications of Markov Chains in Chemical Engineering / A. Tamir. Amsterdam: lsevier publishers, 1998, - 604 p.

151. Андреев, В. Н. Эти замечательные цепи / В. Н. Андреев, А. Я. Иоффе.-М.: Знание, 1987.- 188 с.

152. Ли, Ц. Оценивание параметров марковских моделей по агрегированным временным рядам / Ц. Ли, Д. Джадж, А. Зельнер. — М.: Статистика, 1977.-355 с.

153. Кемени, Дж. Счетные цепи Маркова: Пер. с англ. / Дж. Кемени, Дж. Снелл, А. Кнепп. М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. - 416 с.

154. Падохин, В.А. Дискретные марковские модели процесса диспергирования / В. А. Падохин, Г. А. Зуева // Техника и технология сыпучих материалов. Иваново. - 1991. - С. 55-59.

155. Application of the theory of markovian chains to simulation and analysis of processes with granular media / V. Mizonov, H. Berthiaux, V. Zhukov. // With contributions by K. Marikh, E. Barantseva, D. Ponomarev. Albi -2002.

156. Тихонов, О. В. Фазовые переходы в твердом теле при его нагреве перемещающимся локальным источником теплоты / О. В. Тихонов,

157. B. Е. Мизонов, В. А. Зайцев, С. В. Федосов. Иваново: Иван. гос. хим.-технол. ун-т., 2007. - 68 с.

158. Федосов, С. В. Моделирование тепловых процессов в регенеративных утилизаторах теплоты уходящих газов промышленных печей /

159. C. В. Федосов, В. Е. Мизонов, Н. Н. Елин, С. В. Хавер // Строительные материалы. 2007. - № 9. - С. 14-16.

160. Федосов, С. В. Моделирование прогрева тонкого слоя материала перемещающимся источником теплоты / С. В. Федосов, В. Е. Мизонов, А. Б. Иванов, О. В. Тихонов // Строительные материалы. 2007. — № 3. - С. 28-29.

161. Федосов, С. В. Моделирование прогрева стеновых панелей при их термической обработке / С. В. Федосов, В. Е. Мизонов, Е. А. Баранцева, И. Г. Грабарь // Строительные материалы. 2007. - № 2. - С. 86-87.

162. Новинский, И. В. Перенос влаги в пористом стержне в поле массовых сил / И. В. Новинский, В. Е. Мизонов, В. А. Зайцев, С. В. Федосов, В. С. Лезнов. // Известия ВУЗов. Химия и химическая технология. -2007. Т. 50. - Вып. 2. - С. 73-74.

163. Огурцов, А. В. Моделирование истирания частиц в кипящем слое на основе теории цепей Маркова / А. В. Огурцов, В. П. Жуков,

164. В. Е. Мизонов, JI. Н. Овчинников // Изв. Вузов. «Химия и хим. технология», 2003. - Т. 46. - Вып. 7. - С. 64-66.

165. Marikh К. Algorithme de construction de mod61es markoviens multidimensionnels pour le melange des poudre / K. Marikh, V. Mizonov, H. Berthiaux, E. Barantzeva, V. Zhukov // Congms Francophone de Grniie des Precedes GP 2001-Nancy 17-19 october 2001.

166. Berthiaux, H. Analysis of Grinding Processes by Markov Chains / H. Berthiaux // Chemical Engineering Science, 55 (2000), P. 4117-4127.

167. Fan, L.S. A Stochastic Model for Particle Disintegration / L.S. Fan, , R.C. Srivastava // Grinding Mechanism, Chemical Engineering Science, 36 (1981),-P. 1091-1096.

168. Mizonov, V. Application of Multi-Dimensional Markov Chains to Model kinetics of Grinding with Internal Classification / V. E. Mizonov, et al Proc. of the 10-th symposium on Comminution Heidelberg, 2002, 14 p.

169. Mizonov, V. On Possible Instability of Throughputs in Complex Milling Circuits / V. Mizonov, et al Proc. of the 4th International Conference for Conveying and Handling of Particulate Solids, v.l. Budapest, Hungary, May 2003,-PP. 8.23-8.26.

170. Рущинский, В. M. Регулирование прямоточного котлоагрега-та с использованием его математической модели в контуре управления /

171. B. М. Рущинский, А. Я. Френкель // Теплоэнергетика. 1966. - № 7.1. C. 75-79.

172. Рущинский, В. М. Определение параметров настройки регуляторов по расширенным частотным характеристикам объекта и регулятора / В. М. Рущинский // Приборостроение. 1961. - № 2. - С. 27-33.

173. Рущинский, В. М. Развитие систем управления с УВМ для новых мощных энергоблоков / В. М. Рущинский // Вопросы промышленной кибернетики. 1970. - Вып. 27. - С. 41-45.

174. Протодьяконов, И. О. Динамика процессов химической технологии / И. О. Протодьяконов, О. В. Муратов, И. И. Евлампиев. Д.: Химия, 1984.-304 с.

175. Кошкин, В. В. Нестационарный теплообмен / В.В.Кошкин, Г. А. Дрейцер, С.А. Ярхо; М.: Машиностроение, 1973. - 347 с.

176. Радин, Ю. А. Отработка пусковых режимов энергоблока ПГУ-450 Калининградской ТЭЦ-2 на математической модели / Ю. А. Радин, А. С. Рубашкин, А. В. Давыдов, В. А. Рубашкин // Теплоэнергетика. -2005 -№ Ю.-С. 64-66.

177. Рубашкин, А. С. Развитие технологии моделирования динамических процессов на тепловых электростанциях / А. С. Рубашкин, В. А. Рубашкин // Теплоэнергетика. № 10. - 2004. - С. 36-38.

178. Парилов, В. А. Испытание и наладка паровых котлов / В. А. Па-рилов, С. Г. Ушаков. -М.: Энергоатомиздат, 1986. 320 с.

179. Линевиг, Ф. Измерение температур в технике: Справочник: Пер. с нем. / Ф. Линевиг. М.: Металлургия, 1980. - 358 с.

180. Осипова, В. А. Экспериментальное исследование методов теплообмена / В. А. Осипова 3-е изд. - М.: Энергия, 1979. - 327 с.

181. Садовников, Г. В. Исследование совместного процесса тепло- и массопереноса с помощью интерферометра / Г. В. Садовников, Б. М. Смольский, В. К. Щитников // Тепло- и массоперенос. — М.: Энергия. 1968.-Т. 1.-С. 520-530.

182. Шувалов, С И. Статистические методы обработки результатов измерений: учебное пособие / С. И. Шувалов. Иваново: ИГЭУ, 2003. -68 с.

183. ГОСТ 8. 470-82. Государственная поверочная схема для средств измерений объема жидкости. М.: Госстандарт СССР: Изд-во стандартов, 1982.-26 с.

184. ГОСТ 8. 207-76. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. Основные положения. М.: Госстандарт СССР: Изд-во стандартов, 1976. - 22 с.

185. ГОСТ Р 8. 563-96. Методики выполнения измерений. М.: Госстандарт СССР: Изд-во стандартов, 1986. - 35 с.

186. Методики выполнения измерений (State system for ensuring the uniformity of measurements. Procedures of measurements ). OCT P 8.563-96. Дата введения 1997-07-01 (Взамен ПР 50.2.001-94). 48 с.

187. Проектирование тепловой изоляции оборудования и трубопроводов. СП41-103-2000.-Москва2001.- 148 с.

188. Методические указания по прогнозированию удельных расходов топлива: РД 153-34.0-09.115-98. М.: АО «Фирма ОРГРЭС», Департамент электрических станций РАО «ЕЭС России», 1999. - 48 с.

189. Методические указания по составлению отчета электростанции и акционерного общества энергетики и электрификации о тепловой экономичности оборудования: РД 34.08.552-95. М.: СПО ОРГРЭС, 1995. - 124 с.

190. Руководящими указаниями по сведению месячного пароводяного баланса на тепловых электростанциях: РД.34.09.110, — М.: Госэнергоиз-дат, 1962. 45 с.

191. Методические указания по составлению и содержанию энергетических характеристик оборудования тепловых электростанций: РД 34.09.155-93, -М.: СПО ОРГРЭС, 1993.- 156 с.

192. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. - 264 с.

193. Барочкин, Е. В. Системный анализ многоступенчатых теплооб-менных установок / Е. В. Барочкин // Изв. ВУЗов. Химия и химическая технология. 2005.- Т. 48.-Вып. 11.-С. 123-126.

194. Барочкин, Е. В. Алгоритм структурно-параметрического синтеза систем тепломассобменных аппаратов со сложной конфигурацией потоков / Е. В. Барочкин // Вестник ИГЭУ. 2006. - Вып.4. - С. 66-68.

195. Барочкин, Е. В. Структурно-параметрический синтез модели и системный анализ многоступенчатых деаэраторов / Е. В. Барочкин, В. П.Жуков, В. Е. Мизонов, Е. В. Магдиев // Химическая промышленность сегодня. 2005 - Вып. 3. - С. 28-32.

196. Энергоаудит и энергосбережение на ТЭС / под ред. А. В. Мошка-рина, Е. В. Барочкина, Ю. М. Пашковского. Москва-Владимир-Иваново. 1999.-208 с.

197. Барочкин, Е. В. Математическое моделирование многоступенчатых теплообменников сложной конфигурации / Е. В. Барочкин, В. П. Жуков, Г. В. Ледуховский // Изв. ВУЗов. Химия и химическая технология. — 2004. Т. 47. - Вып. 2. - С. 45-47.

198. Барочкин, Е. В. Метод расчета многоступенчатых теплооб-менных аппаратов с учетом фазового перехода / Е. В. Барочкин, В. П. Жуков, Г. В. Ледуховский, X. Отвиновский // Изв. ВУЗов. Химия и химическая технология. 2004. - Т. 47. - Вып. 2. - С. 170-173.

199. Барочкин, Е. В. Обобщенная модель каскадных теплообмен-ных аппаратов с учетом фазовых переходов / Е. В. Барочкин, В. П. Жуков, Г. В. Ледуховский // Изв. ВУЗов. Химия и химическая технология. 2004. Т. 47. - Вып. 3.- С. 67-69.

200. Барочкин, Е. В. Моделирование тепломассообмена в смешивающих подогревателях со сложной конфигурацией потоков / Е. В. Барочкин, В. П. Жуков, Г. В. Ледуховский // Изв. ВУЗов. Химия и химическая технология. 2004. - Т. 47. - Вып. 4. - С. 164-166.

201. Барочкин, Е. В. Моделирование тепломассообмена в струйных деаэраторах со сложной конфигурацией потоков / Е. В. Барочкин, В. П. Жуков, Г. В. Ледуховский, А. А. Борисов // Изв.ВУЗов. Химия и химическая технология". 2004. - Т. 47. - Вып. 9. - С. 76-79.

202. Барочкин, Е. В. Обобщенный метод расчета многоступенчатых деаэраторов / Е. В. Барочкин, В. П. Жуков, Г. В. Ледуховский, А. А. Борисов // Изв.ВУЗов. Химия и химическая технология 2004. - Т. 47. - Вып. 9. -С. 100-103.

203. Барочкин, Е. В. Рециркуляция теплоносителей в теплообменных установках со сложной конфигурацией потоков / Е. В. Барочкин, В. П. Жуков, В. Е. Мизонов, И. Otwinovski // Изв.ВУЗов, Химия и химическая технология. 2005. - Т. 48.-Вып. 1.-С. 124-128.

204. Ледуховский, Г. В. Метод расчета многоступенчатых теплообменников сложной конфигурации с учетом фазового перехода теплоносителей / Г. В. Ледуховский, В. П. Жуков, Е. В. Барочкин // Вестник ИГЭУ -2004.-Вып. З.-С. 138-139.

205. Барочкин, Е. В. Обобщенный метод расчета каскада подогревателей поверхностного и смешивающего типа / Е. В. Барочкин // Труды XVIII Международной конференции «Математические методы в технике и технологиях ММТТ-18». Казань. - 2005. - С. 209.

206. Барочкин, Е. В. Расчет тепломассообмена в контуре циркуляции барабанного котла / Е. В. Барочкин, В. П. Жуков, В. Е. Мизонов // Региональное приложение к журналу «Современные наукоемкие технологии». -Иваново. 2005. - С. 34-38.

207. Жуков, В. П. Применение теории цепей Маркова к динамическому моделированию теплообменных аппаратов / В. П. Жуков, Е. В. Барочкин, В. Е. Мизонов, Г. В. Ледуховский // Изв.ВУЗов, Химия и химическая технология. 2005. - Т. 48. - Вып. 4. - С. 87-89.

208. Жуков, В. П. Структурная и режимная оптимизация сложных технологических схем измельчения / В. П. Жуков, Е. В. Барочкин // Тез. докл. XI Межд. научн. конф. "Математические методы в химии и технологиях MMXT-XI". Владимир. - 1998. - Т. 3. - С. 106.

209. Жуков, В. П. Энтропийное моделирование и идентификация энергетического закона классификации / В. П. Жуков, Е. В. Барочкин, Р. А. Шорин // Изв. ВУЗов, Химия и химическая технология. 2000, - Т. 43, -Вып. 4.-С. 65-68.

210. Беляков, А. Н. Учет нелинейных эффектов при расчете сложных технологических систем измельчения / А. Н. Беляков, В. П. Жуков, X. От-виновски, Е. В. Барочкин // Изв. ВУЗов, Химия и химическая технология. -2001.-Т. 44.-Вып. 2.-С. 123-125.

211. Жуков, В. П. Матричная формализация расчета многоступенчатой испарительной установки / В. П. Жуков, А. В. Мошкарин, Е. В. Барочкин // Тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. «XI Бенардосовские чтения». -Иваново. 2003. - Т. 1. - С. 111.

212. Жуков, В. П. Расчетно-экспериментальное исследование движения полидиперсного материала в вентилируемой шаровой барабанной мельнице / В. П. Жуков, Е. В. Барочкин, Е. В. Мизонов // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. 1992.-Т. 35.-№ 1.-С. 120-121.

213. Жуков, В. П. Влияние условий подачи материала на работу молотковой дробилки / В. П. Жуков, В. П. Леонтьев, Е. В. Барочкин // Изв. ВУЗов, Химия и хим. Технология. 1993. - Т. 36. - № 4. - С. 99-101.

214. Магдиев, Е. В. Применение теории цепей Маркова к моделированию процессов в теплообменных аппаратах / Е. В. Магдиев, В. П. Жуков,

215. Е. В. Барочкин // Материалы XIII Межд. науч.-техн. конф. Бенардосовские чтения «Состояние и перспективы развития электротехнологии». Иваново.-2006-С. 53-55.

216. Барочкин, Е. В. О моделировании газообмена в пароводяном тракте ТЭС / Е. В. Барочкин, В. П. Жуков, И. А. Шатова, В. Н. Виноградов, Г. В. Ледуховский // Вестник ИГЭУ. 2006. - Вып. 2. - С. 28-31.

217. Ледуховский, Г. В. Оптимизация режимов работы ТЭС / Г. В. Ледуховский, А. А. Борисов, А. А. Поспелов, Е. В. Барочкин, В. П. Жуков // Вестник ИГЭУ. 2005. - Вып. 4. - С. 17-19.

218. Барочкин, Е. В. Матричная формализация расчета барабанных паровых котлов / Е. В. Барочкин, В. П. Жуков // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. 2006. - Т. 49.-Вып 10.-С. 98-100.

219. Жуков, В. П. Системный анализ многоступенчатых деаэраторов струйного типа / В. П. Жуков, В. Е. Мизонов, Е. В. Барочкин // Вестник Международной академии системных исследований. Москва. - 2006. -Т. 9.-Ч. 1.-С. 45-50.

220. Барочкин, Е. В. Программный комплекс «ТЭС-ЭКСПЕРТ»: опыт оптимизации режимов работы оборудования ТЭЦ / Е. В. Барочкин, А. А. Поспелов, В. П. Жуков, А. А. Андреев, Г. В. Ледуховский, А. А. Борисов // Вестник ИГЭУ. 2006. - Вып. 4. С. 3-6.

221. Барочкин, Е. В. Расчет декарбонизации воды в многоступенчатом деаэраторе / Е. В. Барочкин, В. Н. Виноградов, В. П. Жуков, Г. В. Ледуховский, И. В. Степин // Вестник ИГЭУ. 2004. - Вып. 5. - С. 3-6.

222. Барочкин, Е. В. Опыт работы автоматизированной установки ионообменного умягчения природной воды / Е. В. Барочкин, М. Ю. Опарин, А. А. Ильичев, А. Б. Ларин // Теплоэнергетика 2005. - № 10 — С. 18-23.

223. Барочкин, Е. В. Выбор схемы включения прямоточных деаэра-ционных устройств / Е. В. Барочкин, И. А. Шатова, Г. В. Ледуховский //

224. Труды IV Российской научно-практическая конф. «Повышение эффективности теплоэнергетического оборудования». Иваново. - 2005. - С. 63-65.

225. Pastucha, L. Heat exchanger modelling based on Markov chains Text. / L. Pastucha, H. Otwinowski, E. V. Barockin, V.P. Zukov // Proceedings 34th International Conferense of Slovak of Chemicfl Engineering. Slovakia. -2007. - Po-We-4. - S 91. - pdf.

226. Барочкин, Е. В. Применение теории цепей Маркова к моделированию тепломассообмена в струйных деаэраторах / Е. В. Барочкин, В. П. Жуков, Е. В. Магдиев, В. Е. Мизонов // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. 2007. - Т. 36. - № 4. - С. 99-101.

227. Барочкин, Е. В. Матричная модель пластинчатых теплообменников / Е. В. Барочкин, В. П. Жуков, И. В. Степин, А. А. Борисов // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. 2007. -Т. 36. -№ 4. - С. 99-101.

228. Барочкин, Е. В. Структурно-параметрическая оптимизация многопоточных систем пластинчатых теплообменных аппаратов / Е. В. Барочкин, В. П. Жуков // Вестник ИГЭУ. 2007. - Вып. 3. - С. 138-139.

229. Барочкин, Е. В. Метод расчета многоступенчатого деаэратора с учетом декарбонизации воды / Е. В. Барочкин, В. П. Жуков, И. В. Степин,

230. B. Н. Виноградов // Сборник трудов XX межд. конф. «Математические методы в технике и технологии ММТТ-20». 2007. - Ярославль. - Т. 5.1. C. 158-159.

231. Жуков, В. П. Учет нелинейных эффектов при расчете сложных технологических систем измельчения / В. П. Жуков, Н. Otwinowski,

232. A. Н. Беляков, Е. В. Барочкин // Изв. ВУЗов, Химия и хим. технология. 2000. - Т. 44. - Вып. 42. - С. 123-125.

233. Мошкарин, А. В. Выбор основного и вспомогательного оборудования ТЭС / А. В. Мошкарин, Е. В. Барочкин, М. Ю. Зорин, Г. В. Ледуховский: Учебно-методическое пособие. Иваново: ИГЭУ, 2004. - 56 с.

234. Мошкарин, А. В. Расчет тепловой схемы энергетического блока конденсационной электростанции: Методическое пособие / А. В. Мошкарин, Е. В. Барочкин, М. Ю. Зорин. Иваново: ИГЭУ, 2006. - 36 с.

235. Мизонов, В. Е. Модернизация технологической линии производства железного сурика и мумии на Криворожском суриковом заводе /

236. B. Е. Мизонов, С. Г. Ушаков, Д. В. Тупицын, Е. В. Барочкин // Лакокрасочные материалы и их применение. 1985, - № 6. - С. 17-22.

237. Мизонов, В. Е. Подбор сепараторов по теоретической кривой разделения при измельчении кокса / В. Е. Мизонов, Е. В. Барочкин,

238. C. Г. Ушаков, А. Д. Егоров // Цветные металлы. 1985, - № 11. - С. 43-45.

239. Мизонов, В. Е. Обратная задача расчета фракционирования порошков / В. Е. Мизонов, С. Г. Ушаков, Е. В. Барочкин // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. 1986. - Т. 29. - Вып. 2. - С. 63-64.

240. Жуков, В. П. Решение обратной задачи многопродуктовой каскадной классификации в рамках линейного программирования / В. П. Жуков, М. Ю. Рябов, Е. В. Барочкин // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. — 1994.-Т. 7. — № 1.-С. 106-110.

241. Жуков, В. П. Энтропийное моделирование и идентификация энергетического закона классификации / В. П. Жуков, Р. А. Шорин,

242. Е. В. Барочкин // Изв. ВУЗов. Химия и хим. технология. 2000. - Т. 43. — Вып. 4. - С. 126-128.

243. Барочкин, Е. В. Энергоаудиторское обследование Владимирской ТЭЦ. / Е. В. Барочкин, А. В. Мошкарин, М. Ю Зорин // Тез. докладов 2-й научно-технической конф. «Повышение эффективности теплоэнергетического оборудования». Иваново. - 2000. - С. 12.

244. Мошкарин, А. В. Тепловые процессы в энергетических установках: курс лекций по «Энергетическим установкам электрических станций» (часть I) / А. В. Мошкарин, Е. В. Барочкин, М. Ю. Зорин. Иваново. ИГЭУ. 2000. - 72 с.

245. Мошкарин, А. В. Тепловые процессы в энергетических установках: курс лекций по «Энергетическим установкам электрических станций» (часть II) / А. В. Мошкарин, Е. В. Барочкин, М. Ю. Зорин. Иваново, ИГЭУ, 2002.- 132 с.

246. Барочкин, Е. В. Водно-химический режим теплосети в условиях ее аварийной подпитки / Е. В. Барочкин, И. А. Шатова, Г. В. Ледуховский. // Вестник ИГЭУ. 2005. - Вып 1. - С. 35-40.

247. Мошкарин, А. В. Тепловые схемы и показатели работы теплофикационных паротурбинных установок ТЭС и АЭС: методическое пособие. / А. В. Мошкарин, А. Л. Виноградов, Е. В. Барочкин. Иваново, ИГЭУ, 2005. - 56 с.

248. Барочкин, Е. В. Особенности прямоточной коагуляции поверхностных вод хлоридом железа (П1) / Е. В. Барочкин, В. Н. Виноградов, И. А. Шатова, Г. В. Ледуховский. // Вестник ИГЭУ. 2006. - Вып. 2. -С. 26-28.