автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Моделирование тепломассообменных процессов в технологических печах

На правах рукописи

КУЛАГИНА Людмила Владимировна

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПЕЧАХ

05.13.18 - математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 1 ФЕВ 2010

Красноярск-2010

003491582

Работа выполнена во ФГОУ ВПО «Сибирский федеральный университет» и Институте вычислительного моделирования СО РАН

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Демиденко Николай Данилович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Иванчура Владимир Иванович

доктор технических наук, профессор Калекин Вячеслав Степанович

Ведущая организация: Институт теплофизики им. С. С. Кутателадзе

СО РАН (Новосибирск)

Защита диссертации состоится 05 марта 2010 года в 16-00 часов в ауд. УЛК 115 на заседании диссертационного совета ДМ 212.099.06 при ФГОУ ВПО «Сибир ский федеральный университет» по адресу: 660074, г. Красноярск, ул. Кирен ского, 26.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского федеральной университета по адресу: 660074, г. Красноярск, ул. Киренского, 26, ауд. Г 274.

Автореферат разослан 02 февраля 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Р. Ю. Царев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы обусловлена необходимостью разработки методов анализа нестационарных процессов объектов с распределенными параметрами и использования в производстве высокоэффективных методов и средств решения задач проектирования оптимальных режимов и систем управления химико-технологическими установками.

В современных условиях развития нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности актуальной задачей становится повышение эффективности и экологической безопасности эксплуатации применяемого в отрасли топливоиспользующего энергоемкого оборудования, в особенности трубчатых печей, которые широко распространены на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) (50-60 % от общего количества печей), их стоимость достигает 25 % от стоимости всех технологических установок НПЗ.

В зависимости от специфики технологического процесса, физико-химических свойств нагреваемой среды и вида топлива, применяют печи различных конструкций и параметров. Вместе с тем, габаритные размеры трубчатых печей и другие конструктивные особенности не позволяют в полной мере осуществить совершенствование их конструкций и технологических процессов на базе экспериментальных исследований.

Таким образом, существует народно-хозяйственная задача повышения точности проектирования, эксплуатации, управления и контроля технологией производства нефтепродуктов, решение которой позволит экономить топливные ресурсы и снизить вредные выбросы в атмосферу.

Современные требования к теплотехнологиям, широкое внедрение процессорных методов измерения, контроля и управления ставят в число приоритетных задач более детальную разработку физико-математических моделей гидродинамических, тепломассообменных и термодинамических процессов.

В области моделирования процессов нефтепереработки значительные результаты получены В. Н. Ветохиным, Н. Д. Демиденко, В. В. Кафаровым и другими. В области систем с сосредоточенными параметрами основополагающими являются работы Р. Габасова, Ф. М. Кириловой, Н. Н. Красовского, Л. С. Понтрягина и др. Важные задачи оптимального управления для распределенных систем решены А. Г. Бутковским, Г. Л. Дегтяревым, Н. Д. Демиденко, А. И. Егоровым, Т. К. Сиразетдиновым и др.

Несмотря на широкое распространение в промышленности процессов разделения многокомпонентных смесей, системы оптимального управления такими процессами все еще детально не исследованы, что определяет актуальность решаемых в данной работе задач.

Основные результаты диссертации получены в ходе выполнения планов научных исследований Института вычислительного моделирования СО РАН, а также в рамках научных исследований по Всероссийской программе «Энергосбережение Минобразования РФ» (2003-2005). Исследования поддержаны грантом Академии наук Высшей школы и Международного фонда «Филипп

Моррис» (2003) и грантом для поддержки научных исследований студентов, аспирантов и молодых ученых Сибирского федерального университета (2007).

Объектом исследования являются трубчатые нагревательные печи нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, как сложные системы с распределенными параметрами.

Предмет исследования - режимные характеристики рабочих процессов в трубчатых печах.

Цель диссертационной работы - разработка математических моделей тепломассообменных процессов в трубчатых печах для усовершенствования систем управления и контроля режимами их работы.

Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

изучение и анализ существующих методов оценки технологических режимов работы трубчатых печей нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности на базе феноменологических моделей процессов тепломассообмена и гидроаэромеханики;

разработка математических моделей режимов работы технологических печей на базе краевых задач, описывающих процессы тепломассообмена в разнонаправленных потоках;

выбор численных методов расчета;

проведение численного анализа статических и динамических режимов работы технологических печей на базе предлагаемых моделей с целью выработки рекомендаций для проектирования и эксплуатации энергоэффективных промышленных процессов и установок;

анализ нестационарных режимов в системах контроля и управления распределенными процессами.

Основная идея диссертации заключается в комплексном использовании метода декомпозиции общей проблемы на ряд отдельных задач с целью построения и исследования моделей систем с распределенными параметрами и математического моделирования тепломассообменных процессов в трубчатых печах для повышения эффективности и экологической безопасности производства нефтепродуктов.

Методика исследований. Численный анализ проводился с применением методов решения дифференциальных уравнений с обыкновенными производными (метод Кутта-Мерсона) и программного комплекса СОМБОЬ МиШрЬуэ-кБ, для систем уравнений с частными производными.

Основные результаты:

на основе анализа моделей процессов нестационарного тепломассообмена с разнонаправленными потоками найдены и обоснованы определяющие параметры для моделирования статических и динамических режимов работы технологических печей;

разработаны и реализованы математические модели стационарных и нестационарных режимов работы технологических печей; с помощью метода Кутта-Мерсона на основе предложенных уравнений, учитывающих тепломас-

сообмен в одно- и разнонаправленных потоках, решена задача Коши. Показана эффективность предложенных численных алгоритмов;

в математических моделях статических и динамических режимов работы технологических печей установлены взаимозависимости рассматриваемых параметров управления, позволяющие учитывать их еще на стадии проектирования технологического оборудования или создавать максимально приближенные к реальным условиям программы автоматического управления промышленными комплексами;

определено влияние концентрации капель жидкого топлива на скорость распространения пламени на начальной стадии процесса. Наилучшие параметры горения имеют капли диаметром 1 мм, причем по скорости горения для этих капель наблюдается локальный максимум. Установлено, что с увеличением концентрации капель этого размера скорость распространения пламени уменьшается при х < 9% и возрастает при более высоких х;

на основе анализа нестационарных режимов в системах контроля и управления распределенными процессами найдены и обоснованы критерии оптимального управления теплотехнологическими процессами в трубчатых печах. Научная новизна:

установлено влияние размера капель жидкого топлива в трубчатых печах на скорость распространения пламени на начальной стадии процесса; определены оптимальные размеры капель и их концентрация, что позволяет совершенствовать технологию сжигания топлива с целью повышения эффективности и экологической безопасности процесса в целом;

усовершенствованы математические модели тепломассообменных процессов в трубчатых печах, в отличие от известных, позволяющие комплексно оценивать влияние управляющих воздействий (концентрации горючего вещества; температуры сырья; скорости, плотности и температуры потока) на режимы нефтепереработки на стадии проектирования технологического оборудования и обеспечивающие повышение точности расчетов характеристик процесса до 1-5 %;

предложены и обоснованы критерии оптимального управления тепло-технологическими процессами в трубчатых печах, позволяющие выбирать оптимальные режимы работы для получения конечного продукта нефтепереработки заданного качества.

Значение для теории. Предложенные математические модели тепломассообменных процессов в трубчатых печах, а также критерии оптимального управления теплотехнологическими процессами дополняют теоретические основы для проектирования и разработки энергоэффективных технологий и оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств.

Практическая значимость состоит в том, что на основании проведенных исследований повышается эффективность (скорость, достоверность и точность) расчётов при проектировании режимов работы технологических печей нефтепереработки с учетом усовершенствования систем управления и контроля. Данные численного анализа могут быть использованы при разработке оптимальных режимов управления процессами теплотехнологических агрегатов непрерывно-

го действия, что позволяет повысить энергоэффективность производства и уменьшить количество вредных выбросов в окружающую среду за счет совершенствования процессов сжигания тошшва. Методы и подходы являются новыми в прикладной сфере и могут быть применены в других областях техники и технологии.

Использование полученных результатов. Разработанные алгоритмы и программы прошли экспериментальную проверку и используются при расчетах статических и динамических режимов работы для трубчатых печей, установленных в технологической цепочке Ачинского НПЗ.

Научные результаты исследований апробированы и использованы в учебном процессе при разработке курсов лекций и создании учебных пособий (с грифом Минобрнауки РФ) в Политехническом институте (они включены в программу учебной дисциплины «Автоматизированные системы управления теплотехнологическими комплексами», преподаваемой для студентов специальности 140105 - энергетика теплотехнологии), Институте градостроительства, управления и региональной экономики Сибирского федерального университета и Омском государственном техническом университете (включены в программу учебной дисциплины «Процессы и аппараты химической технологии: гидромеханические и тепловые процессы», преподаваемой для студентов специальности 240801 - Машины и аппараты химических производств) и применяются в научно-исследовательской деятельности теплоэнергетического факультета ПИ СФУ. Все приводимые сведения подтверждены актами об использовании.

Достоверность и обоснованность результатов, полученных в диссертационной работе, научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается корректным применением математического аппарата теории систем дифференциальных уравнений в частных производных, теории численных методов и оптимальных систем управления для объектов с распределенными параметрами, а также сопоставительным анализом расчетных значений с натурными данными действующих производств.

Апробация работы. Основные положения работы, результаты теоретических, вычислительных и экспериментальных исследований докладывались и обсуждались на: VIII Всерос. науч. конф. с междунар. участием, посвященной 80-летию со дня рождения генерального конструктора ракетно-космических систем академика М. Ф. Решетнева «Решетневские чтения» (Красноярск, 2004), International SYMKOM' 05 и International SYMKOM' 08 (Poland, Lodz, 2005, 2008), Всерос. НТК «Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбережения» (Красноярск, 2003-2008), V - VIII Всерос. НПК и выставках по проблемам энергоэффективности (Красноярск, 2004-2007), III Науч. конф. с междунар. участием «Современные наукоемкие технологии» (Египет, Хургада, 2005), IX Всерос. науч. конф. с междунар. участием «Решетневские чтения» (Красноярск, 2005), Межрегион. НПК «Инновационное развитие регионов Сибири» (Красноярск, 2006), V и VI Школах-семинарах молодых ученых и специалистов академика РАН В. Е. Алемасова (Казань, 2006, 2008), III Междунар. летней научной школы «Гидродинамика больших скоростей

и численное моделирование» (Кемерово, 2006), VI Междунар. НПК «Экология и безопасность жизнедеятельности» (Пенза, 2007).

По результатам работы на различных этапах ее выполнения она была отмечена: Дипломом лауреата конкурса и грантом Академии наук Высшей школы и Международного фонда «Филипп Моррис» (2003), Дипломом Министерства образования РФ за первое место во Всероссийском конкурсе на лучшую студенческую научную работу по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах Российской федерации (2004), Сертификатом участника конференции «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники» Российской академии Естествознания (2005), Грамотой Министерства образования РФ в конкурсе инновационных проектов аспирантов и студентов по приоритетному направлению «Энергетика и энергосбережение» (2005), Стипендией Президента Российской Федерации на 2006-2007 и 2007-2008 учебные годы, Государственной премией Красноярского края (2007), Дипломом лауреата Всероссийского конкурса «Инженер года-2007» по версии «Инженерное искусство молодых» в номинации «Нефтяная и газовая промышленность».

Личный вклад автора состоит в разработке численных методов и алгоритмов расчета статических и динамических режимов работы оборудования, численном анализе и формулировке основных положений, определяющих научную новизну и практическую значимость. Совместно с научным руководителем были сформулированы: цели и задачи исследований, выводы и рекомендации для принятия решений, которому автор выражает свою искреннюю признательность.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 25 работ, из них: 8 статей в изданиях по списку ВАК; 5 статей в других изданиях и за рубежом; 10 работ - в материалах всесоюзных, всероссийских и международных конференций и симпозиумов; 2 учебных пособия.

Объем и структура работы. Материалы диссертации изложены на 129 страницах основного текста, включающего 30 рисунков и 4 таблицы. Работа состоит из введения, четырех разделов, основных выводов и рекомендаций, списка литературы из 138 наименований и двух приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении дана общая характеристика работы, обоснована актуальность проблемы, поставлена цель и определены задачи исследования. Сформулированы основные положения, выносимые на защиту, научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

Первый раздел посвящен анализу вычислительных проблем систем с распределенными параметрами.

Важное место среди современных непрерывно действующих промышленных установок занимают такие, в которых технологический процесс происходит при движении взаимодействующих сред. Это технологические печи, трубчатые реакторы, ректификационные колонны, вращающиеся печи, тепло-обменные аппараты, сушильные камеры непрерывного действия, металлургические проходные нагревательные печи, парогенераторы энергетических установок, длинные трубопроводы и целый ряд других.

Рассматриваемые процессы имеют значительную распределенность в пространстве, что хорошо иллюстрирует описание технологического оборудования Ачинского НПЗ (рисунок 1), на примере которого были апробированы разработанные в диссертации модели. Пренебрежение важным свойством распределенности процессов приводит к принципиальным ошибкам в решении задач автоматического управления.

Существующие подходы моделирования характеризуются отсутствием количественной основы, связывающей фундаментальные и специальные знания. До настоящего времени системы обработки данных и управления для процессов нефтепереработки часто создавались на основе анализа статических характеристик, что не всегда должным образом повышает эффективность их функционирования.

Актуальной задачей является численная реализация методов решения краевых задач и задач определения статических и динамических характеристик рациональных режимов работы теплотех-нологических процессов и установок. Основы в этой области представляют опубликованные работы Н. Д. Демиденко, Г. И. Марчука, Н. Н. Моисеева, Р. П. Фе-доренко, В. В. Шайдурова, Ю. И. Шокина, Н. Н. Яненко, и др.

Разработка методов анализа нестационарных процессов объектов с распределенными параметрами является центральным вопросом в проблеме моделиро-режимов технологических процессов.

У77Ш

Рисунок 1 - Конструкция трубчатой пе чи с верхним отводом дымовых газов: 1 - змеевик конвекционных труб; 2 -змеевик радиантных труб; 3 - каркас; 4 - горелка

вания статических и динамических

Декомпозиция общей проблемы на ряд отдельных задач и разработка метода их решения определяет возможность успешного достижения цели. Такой подход в конечном итоге приводит к повышению эффективности технологических процессов, минимизации затрат на производство продуктов и сокращению сроков их выпуска. Кроме того, он даёт возможность исследовать закономерности поведения объектов и более детально изучить технологические процессы.

Результаты анализа обзора литературных источников подтверждают актуальность работы и целесообразность постановки решаемых в диссертации задач.

Второй раздел содержит материалы по математическому моделированию процессов теплообмена. Приведены математические модели тепловых процессов в двух взаимодействующих средах, служащих для описания нестационарных режимов в различных теплообменниках.

Физическая картина явлений, происходящих в объектах как правило не-

сколько упрощена во избежание излишней громоздкости записей и для выделения общих свойств рассматриваемого класса объектов. Последнее обстоятельство связано с возможностью типизации моделей и применением общего для всего класса объектов методов исследования и управления.

Таким образом, в этом разделе важна прежде всего структура математических моделей. Следует подчеркнуть, что аналитический метод построения моделей промышленных объектов не всегда обеспечивает удовлетворительное совпадение предсказанных моделью значений с экспериментом. Это объясняется влиянием на реальный процесс многих неучтенных моделью факторов (часто неизвестных), случайным характером внешних воздействий на объект, а также неточным знанием физических констант, характеризующих процесс в исследуемом объекте. В связи с указанными выше факторами, полученные аналитическим путем модели, как правило, проверяются на адекватность реальному объекту и в случае необходимости корректируются. Однако, несмотря на отмеченный недостаток, феноменологический (аналитический) подход остается одним из основных инструментов получения математических моделей промышленных объектов, так как определяет структуру модели и дает большую априорную информацию об объекте управления.

В третьем разделе изложены принципы и задачи компьютерного моделирования процессов в трубчатой печи. Приведен тепловой расчет. Предложена математическая модель процесса горения капель топлива с учетом потерь на излучение. Рассмотрены решения стационарной и динамической задач.

Считается, что пары топлива сгорают в весьма тонком сферическом слое радиуса га который называется зоной горения. Скорость горения определяется подводом к зоне горения кислорода извне и паров топлива изнутри. Такой подход позволяет вычислить скорость испарения капли, температуру в зоне горения, радиус зоны горения, температуру капли. В практически важных случаях температура капли оказывается близкой к температуре кипения. Теория развита для случая молекулярных процессов горения. Ее можно распространить на случай конвективного тепло- и массообмена. Однако вышеприведенная теория встречается с серьезными трудностями. Экспериментально установлено, что температура в зоне горения значительно ниже расчетной.

Исходя из законов механики сплошных сред, модель нестационарного горения, можно представить следующими уравнениями:

1. Уравнение неразрывности:

где р - плотность потока; и - скорость потока; I - временная координата; / - пространственная координата.

Для покомпонентной модели процесса горения уравнение (1) можно записать в виде

(1)

Э(рх) д{рхи) = р*

& 81 т ' и

здесь х - концентрация горючего вещества в смеси (0 < х < 1); т - время сгорания.

2. Уравнение движения в виде

(ди счЛ 8Р п р — + и— + — = 0, (3)

81) 81

где Р - давление.

3. Уравнение сохранения энергии:

где q - теплота сгорания топлива; Я{Т) - потери на излучение;

Р

Б - энтропия, причем £ = С„1П~7 (у = 1,0-1,4, так как для жидкостей

различие между Су и Ср незначительно);

К, - коэффициент теплопередачи для рабочего потока; Тс - температура сырья; Т - температура потока.

Уравнение (4) после ряда преобразований можно записать как

81 у ' 81 81 С;с Ср к с '

4. Уравнение теплообмена:

дТГ 8ТГ /_ „, \

—С-м,—= £ (Г-Гс), (5)

81 81 П с>'

где К2 - коэффициент теплопередачи для стенки печи; к - скорость сырья.

Уравнения (1}-{5) представляют собой математическую модель теплового процесса печи, которая может быть реализована относительно скорости движения смеси и концентрации горючего вещества в смеси по длине камеры сгорания и использована для получения других параметров печи, которые зависят от х и и.

Для получения х, и, р, Р, Т, Тс как функции длины и времени в камере сгорания формулируется смешанная краевая задача. Для этого к уравнениям (1)-(5) добавляют начальные:

*(/,0) = ф1(/),н(/,0) = ф2(/)> Г(/,О) = ф3(0, Гс(/,0) = ф4(/), р(/,0) = ф5(/) (6) и граничные условия:

х(0,/) = ф,(/), и(0,/) = ф2(г). 7'(0,г) = ф1(г), ТС(Ь,() = ф4(/), р(0,0 = Ф5(0(7)

Стационарная модель процесса горения следует из (1)—(5) при

8/81 = 0. Тогда 5/5/ ¿¡¿1

и модель после соответствующих преобразований может быть представлена в виде

&Х _ X

й1 их' Ми + Р = П,

и у иР

\

Л х 2?е(Г) -ч— —

2 (у-1 )М) Су(у-1)т и СуМ(у-1)'

где М, П - константы.

Система (8), состоящая из обыкновенных дифференциальных уравнений, теперь может быть разрешена относительно скорости движения смеси и концентрации горючего вещества в смеси по длине камеры сгорания. Это решение может бьггь использовано для получения других параметров печи, которые зависят от х и и.

Решение стационарной задачи. Для определения х и и как функций длины в камере сгорания формулируется задача Коши, решаемая методом Кутга-Мерсона, задаются значения хин на входе в камеру сгорания.

<1х _ х

ТГ~1'

с!и _ Я \(Мхд-тид(Т)) ¿1 ~ С„ ит(уР-Ми) 0</<£.

Начальные условия:

|*(0) = а„ [м(0) = а2.

Были проведены расчеты горения капель различного диаметра для решения задачи Коши с начальными условиями, м/с:

х(0) = 0,346, и(0) = 1,0.

Результаты расчетов представленные на рисунках 2 и 3 показывают, что скорость горения и концентрация горючего вещества по длине печи, как и потери тепла на излучение, существенно зависят от размеров капель топлива. Наилучшие параметры горения имеют капли диаметром 1 мм, причем по скорости горения для этих капель наблюдается локальный максимум.

Решения, описывающие рассматриваемые процессы, отражают их общий ход и меру влияния отдельных факторов на их протекание. Качественный анализ полученных соотношений и зависимостей в целом является основой для построения (уточнения) физической модели горения жидкого топлива, моделирования и оптимизации сложных процессов разделения и систем управления.

На рисунке 4 показано влияние концентрации капель жидкого горючего на скорость распространения пламени на начальной стадии процесса. Видно, что по мере увеличения х - концентрации капель определенного размера - скорость распространения пламени уменьшается при х < 9 % (для диаметра капель ~ 1 мм) и несколько возрастает при более высоких х. При очень малых и очень больших концентрациях горючего влияние размеров капель по существу отсутствует.

0 2 4 6 /, м

Рисунок 2- Изменение скорости горения смеси по длине печи: 1- диаметр капли 1 2-2 мм, 3 - менее 1мм

и, м/с

0.02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12

/, М

Рисунок 3- Изменение концентрации горючего мм, вещества по длине печи: I - горение капель диаметром 1мм, 11-2 мм, III - менее 1 мм При увеличении количества сконденсированного горючего полная концентрация, при которой достигается максимальная скорость распространения пламени, сдвигается в стороны больших значений концентрации горючего, а значение максимальной скорости распространения пламени уменьшается. Влияние концентрации жидких капель на скорость горения идентично влиянию концентрации жидких капель на скорость распространения пламени, причем этот эффект выражен тем сильнее, чем выше скорость распространения пламени. Это, в свою очередь, показывает, что в случае высокой скорости распространения пламени жидкие.

Рисунок 4- Влияние концентрации капель жидкого горючего на скорость распространения пламени на начальной стадии процесса

капли размером 1 мкм не успевают полностью испариться перед фронтом пламени.

В четвертом разделе излагаются результаты исследования динамических характеристик систем с распределенными параметрами. Здесь рассматривается решение задач оптимального контроля для непрерывного процесса взаимодействия двух разнонаправлено движущихся сред в тепломассообменном аппарате с пространственно распределенным тепловым воздействием и оптимального управления для процесса нестационарной массопередачи в трубчатой печи. Исходя из закона сохранения количества тепла или массы рассмотрим уравнения, описывающие этот процесс:

дТ2 dt

dTt , д(соД) dt dl , дМ 81

Bx{l,t)(T2-Tx), = *2 {l.tM-Tj + fQ.t),

где Т^ - Т, (/, О, I ~ 1.2 - функция распределения температуры;

ш, = со,{/, ?), г = 1,2 - скорость движения соответственно первой и второй сред; /{I, I) - функция внешнего воздействия;

ае,- эз/ (1, г), г" = 1,2 — коэффициенты, характеризующие свойства взаимодействующих сред.

Здесь внешнее воздействие приложено в т промежуточных точках и представляется в виде:

т

В качестве функции распределенного внешнего воздействия возьмем функцию следующего вида:

М, -^«М;

где - координата точки приложения внешнего воздействия; а = 738,91; 6 = 2; с = 20.

Дополним систему уравнений (9) следующими начальными и граничными условиями:

7)(/,0) = 0, ¿ = 1,2, (10)

= Г2(1,0 = Г2„(0, (11)

где Г,вх (0, Т2т (0 - заданные функции. Функционал качества имеет вид:

е 2

/ = ][7Г (и) -т; (1,г)] а/, (12)

о

где 0 - фиксированное время процесса управления;

Т\ (1, 0 - заданное значение регулируемой величины; Т1вх (1, 0 ~ регулируемая величина.

Используется возможность подачи на объект т + 1 управляющих воздействий: при у = 0 — за счет изменения граничных условий на входе второй (регулирующей) среды Уо (0 = Т2вх (?); при_/= 1,..., т -промежуточных внешних воздействий у, (().

Таким образом, получаем т + 1 - контурную систему автоматического регулирования. Функции управляющих воздействий Vу (г),7 = 0,..., т представляются в виде:

у,(0= |^т){7;(/,т)я,(/)<Щт, ] = 0(13)

о о

здесь Vj (?) - операторы используемых управляющих устройств (в данном случае интегральные) с заданными ядрами ц (/, т) определенными в треугольнике 1

0 < т < / Т, фу (х) = |т] (/)(1/ - воздействия на входе регуляторов, характе-

о

ризующие состояние объекта управления и выражающиеся через весовые функции распределенного контроля (х).

Таким образом, задача оптимизации системы управления такова: найти

такие весовые функции & (Г), при которых значение функции состояния Тх{\, г) минимизировало бы функционал качества (12).

На рисунках 5 и 6 приведены кривые оптимального управления и соответствующие функции распределенного контроля с подачей управляющих воздействий в точки распределенные по длине аппарата.

Рисунок 5 - Изменения температуры в пере- Рисунок 6 - Начальные ^о', Я4 и оптималь-ходном режиме и при оптимальном контроле с ные go", g^ весовые функции распределен-весовыми функциями go, ёь ного контроля

На основе математической модели, записанной уравнениями (1)-(5) рассмотрим следующую тепломассообменную задачу для трубчатой печи в виде:

до до ди — = -и—-р—, Ы 81 д1

дх _ дх х

~ы~~и~дГ т'

ди _ ди дТ ЯТ Эр

~Ы~~и~дГ ~д[~~р~~д1'

дТ

,ди дТ

хд

— = (1-у)Г--и— +

дг у 4 81 дI С Г

в(т)

С, р

(14)

+*1(гс-г)>

к

Ы д1

К системе (14) добавляют начальные и граничные условия (6)-(7). Примем следующие ограничения на управления:

V. • <v■(t)<v■ . Л 51

тип 'Л / — к/тах \^•JJ

Вводя фиктивные управления , г = 1, 5 сведем неравенство (15) к равенству

Ках - V/)(V/ - 0, / = 175. (16)

Связь граничных условий с управлениями имеет вид:

= ¿.V,«, —^ = VМ —Ш = Ъу(,), = 64р4(0,

от дt от дг

Задача оптимального управления в этом случае состоит в нахождении таких управлений , / = 1, 5 из промежутков (15), которые удовлетворяют системе уравнений (16), соответствующим граничным условиям и минимизируют функционал качества:

(17)

о о

Введем следующие обозначения:

Ф = г(1) йх _ (2) ди_ = г(з) С>Г (4) дТс _ (5)

81 ^ ' 81 Ц ' 81 Ц ' 81 Ц ' 81 Ц ' С учетом (18) система (14) будет иметь вид:

о/

<3х „(2) х

(18)

аг т

ди

а

(19)

ог сут сур

Собрав слагаемые при одинаковых вариациях функции и, используя аргументацию теории вариационных исчислений, получим сопряженную систему уравнений относительно функции Лагранжа:

д(

от ^{1,о 0

5/ р 5/ р 5/

а/

1 „ _£ т С„т &(/,/) £

е а» (/,г)

5/ ^ 5/ '

н а/ а/ 1 4 81 к 4 4 81

81 81

^ = (2»)

дг р а/ а/ сур а/

а/ 81 4 1

здесь ?), Г);(/, - функции Лагранжа.

Начальные условия:

^(/,Г) = 0,/ = Г5. (21)

Граничные условия:

^---5з(0,/)Л-^(0,/)«(0,/),

в ч

_ —

где Я,- (/),(/ = 1, 5) - функции Лагранжа.

Численное исследование задачи (14) с краевыми и граничными условиями (6)-(7) проводилось для реального объема трубчатой печи с использованием программы СОМБОЬ МиШрЬуБ^, предназначенной для решения широкого круга задач, формулируемых системами уравнений с частными производными. Здесь неизвестными являются х,и, р, Т и Тс. Результаты расчетов приведены на рисунках 7-15.

Полученные результаты дают возможность сделать следующие заключения:

увеличение плотности потока на выходе из печи происходит в силу снижения скорости потока газа и продуктов сгорания. Из рисунка 8 видно, что происходит полное выгорание топлива. При детальном рассмотрении процесса с помощью двумерных зависимостей наблюдается оптимум в области температур вблизи 450 °С. Увеличение плотности потока выше оптимального приводит к увеличению недожога, снижению КПД процесса и увеличению количества вредных выбросов в окружающую среду. Снижение плотности характеризует недогрев сырья и, соответственно, неоптимальный режим работы технологической установки в целом;

выявлен эффект перераспределения теплообмена между потоком горячих газов и сырьем по длине печи (рисунок 12), что может оказать влияние на качество получаемого продукта, следовательно, изменяя температуру потока по длине печи или задавая режим работы, можно получать продукт заданного наперед качества;

управляя скоростью движения потока, имеется возможность регулировать плотность, и как следствие, величину недожога и соответственно количество выбросов в окружающую среду на выходе из печи.

Сопоставление полученных результатов со значениями управляющих параметров реального производства АНПЗ показало хорошее соответствие (отличие составляет 1-5 %).

р, кт/м1

Рисунок 7 - Распределение плотности потока по длине печи

Рисунок 8 - Изменение концентрации горючего вещества

и, м/с

Рисунок 9 - Изменение скорости движения Рисунок 10 - Распределение температуры Рисунок 11 - Изменение температуры сырья потока потока по длине печи

I, м

Рисунок 12 - Изменение температуры сырья по длине печи при различных значениях температуры потока

р, К1/М'

/. м

Рисунок 14 - Изменение плотности потока по длине печи при различных значениях скорости

р. кг/м3

800 700'

600 1 500

400

0 2 4 6 8 10 12 I-

Рисунок 13 - Изменение плотности потока по длине печи при различных значениях температуры

р, кг/м'

520 500

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 I,

Рисунок 15 - Изменение плотности потока на выходе из печи при различных значениях температуры

В приложении А собраны акты об использовании результатов работы; в приложении Б приведены таблицы и рисунки, не вошедшие в основной текст диссертации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основе анализа моделей процессов нестационарного теплообмена с разнонаправленными потоками найдены определяющие параметры для моделирования статических и динамических режимов технологических печей; на этой основе на примере процессов горения в технологических печах реализованы задачи получения статических и динамических характеристик объектов с распределенными параметрами;

2. Разработаны и реализованы математические модели стационарных и нестационарных режимов тепломассообменных процессов в трубчатых печах, в отличие от известных, позволяющие комплексно оценивать влияние управляющих воздействий (концентрации горючего вещества; температуры сырья; скорости, плотности и температуры потока) на режимы нефтепереработки на стадии проектирования технологического оборудования и обеспечивающие повышение точности расчетов характеристик процесса до 1-5 %. Показана эффективность предложенных численных алгоритмов, подтвержденная сравнением с характеристиками натурных установок и актами об использовании результатов исследований;

3. На основе численного анализа математических моделей тепломассообменных процессов статических и динамических режимов работы технологических печей установлены взаимозависимости рассматриваемых параметров управления, позволяющие учитывать их еще на стадии проектирования технологического оборудования или создавать максимально приближенные к реальным условиям программы автоматического управления промышленными комплексами;

4. Определено влияние концентрации капель жидкого -топлива на скорость распространения пламени на начальной стадии процесса. Наилучшие параметры горения имеют капли диаметром 1 мм, причем по скорости горения для этих капель наблюдается локальный максимум. При численном моделировании установлено, что по мере увеличения концентрации капель этого размера скорость распространения пламени уменьшается при х < 9% и несколько возрастает при более высоких х. При очень малых и очень больших концентрациях горючего влияние размера капель по существу отсутствует;

5. На основе анализа нестационарных режимов в системах контроля и управления распределенными процессами найдены критерии оптимального управления теплотехнологическими процессами в трубчатых печах, что позволяет выбирать оптимальные режимы работы уже на стадии проектирования оборудования.

ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

Статьи, опубликованные в изданиях из перечня, рекомендованного ВАК

1. Демнденко, Н. Д. Математическое описание процессов в технологических печах / Н. Д. Демиденко, Л. В. Кулагина // Вестник СибГАУ. - 2005. -С. 238-239.

2. Демиденко, Н. Д. Анализ нестационарных режимов в системах контроля и управления распределенными процессами / Н. Д. Демиденко, Л. В. Кулагина, И. Н. Мельник // Вестник СибГАУ. - 2006. - № 2 - С. 89-92.

3. Демиденко, Н. Д. Методы и средства оптимального управления тепло-технологическими процессами в трубчатых печах / Н. Д. Демиденко, Л. В. Кулагина // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2006. - № 3. - С. 8-9.

4. Демиденко, Н. Д. Математическое моделирование процессов в технологических печах / Н. Д. Демиденко, Л. В. Кулагина // Вестник СибГАУ. -2006.-Вып. 7.-С. 91-95.

5. Демиденко, Н. Д. Исследование систем с распределенными параметрами на базе математического моделирования / Н. Д. Демиденко, Л. В. Кулагина // Химическое и нефтегазовое машиностроение. - 2007. - № 3. - С. 25-27.

6. Демиденко, Н. Д. Численное исследование систем с распределенными параметрами / Н. Д. Демиденко, Л. В. Кулагина // Вестник КрасГАУ. - 2007. -№2.-С. 103-112.

7. Демиденко, Н. Д. Численное моделирование технологических режимов в трубчатых печах / Н. Д. Демиденко, Л. В. Кулагина // Омский научный вестник. - 2009. - № 2 - С 242-246.

8. Кулагина, Л. В. Особенности моделирования процессов тепломассообмена / Л. В. Кулагина, Н. Д. Демиденко // Компрессорная техника и пневматика. -2009,- №9. -С. 11-13.

Статьи, опубликованные в других изданиях и за рубежом

9. Демиденко, Н. Д. Оптимальное управление режимами работы технологических печей в нефтеперерабатывающей промышленности / Н. Д. Демиденко, Л. В. Кулагина // Фундаментальные исследования, 2005. - № 2. - С. 43^44.

10. Demidenko, N. D. Heat-mass exchange processes modeling in technological furnaces / N. D. Demidenko, L. V. Kulagina // Cieplne Maszyny Przeplywowe. Turbomachinery. № 128. Lodz: Academicke Centrum Graficzno-Marke-tingowe. -2005.-P. 138-146.

11. Demidenko, N. D. Optimal control of thermal-engineering processes in tube furnaces / N. D. Demidenko, L. V. Kulagina // Chemical and Petroleum engineering. New-York: Kluwer Academic. - 2006. - Vol. 42. - № 3-4. - Pp. 56-70.

12. Demidenko, N. D. Research of control system over technological processes with distributed parameters based on mathematical simulation / N. D. Demidenko, L. V. Kulagina // Chemical and Petroleum engineering. New-York: Kluwer Academic. - 2007. - Vol. 43. - № 3-4. - Pp. 128-130.

13.Демиденко, H. Д. Особенности сжигания топлива в технологических установках / Н. Д. Демиденко, Л. В. Кулагина // Химическая техника. - 2006. -№7.-С. 35-37.

Материалы научно-технических конференций

14. Кулагина, JI. В. Проблема ингерентности и ликвидности перспективных энергогенерирующих систем / Л. В. Кулагина // Материалы Всерос. НПК «Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбережения». Вып. IX. - Красноярск: Краевое НТО, 2003. - С. 45-56.

15. Кулагина, Л. В. Анализ теплофизических и гидродинамических процессов при сжигании различных видов топлив в энергетическом котле / Л. В. Кулагина // Материалы Всерос. НПК «Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбережения». Вып. X. - Красноярск: Краевое НТО, 2004. - С. 29^15.

16. Кулагина, Л. В. Методы оценки ущерба от загрязнения атмосферы вредными выбросами нефтеперерабатывающих производств / Л. В. Кулагина // Материалы Всерос. НПК «Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбережения». Вып. XI. - Красноярск: Краевое НТО, 2005. -С. 82-96.

17. Демиденко, Н. Д. Оптимизация систем управления распределенным процессом / Н. Д. Демиденко, Л. В. Кулагина // Решетневские чтения: материалы VIII Всерос. науч. конф. с междунар. участием, посвящ. 80-летию со дня рождения ген. конструктора ракетно-космических систем академика М. Ф. Ре-шетнева. - Красноярск: СибГАУ, 2004. - С. 151-152.

18.Demidenko, N. D. Heat-mass exchange processes modeling in technological furnaces / N. D. Demidenko, L. V. Kiilagina // Abstract of the papers Streszczenia referatow. Enternational SYMKOM' 05. Lodz, Poland, 2005. P.147-148.

19. Демиденко, H. Д. Моделирование теплотехнологического процесса в трубчатой печи / Н.Д. Демиденко, Л. В. Кулагина // Материалы Всерос. НПК «Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбережения». Вып. XI. - Красноярск: Краевое НТО, 2005. - С. 37^18.

20. Демиденко, Н. Д. Математическое описание процессов в технологических печах / Н. Д. Демиденко, Л. В. Кулагина // Решетневские чтения: материалы IX Всерос. науч. конф. с междунар. участием. - Красноярск: СибГАУ, 2005. -С. 238-239.

21. Демиденко, Н. Д. Повышение эффективности и экологической безопасности сжигания топлива в технологических установках / Н. Д. Демиденко, Л. В. Кулагина // Материалы VI Всерос. НПК «Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города». - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2005. - С. 276-281.

22. Demidenko, N. D. The heat-mass exchange processes modeling task solution in technological furnaces / N. D. Demidenko, L. V. Kulagina // High-Speed Hydrodynamics and Numerical Simulation: Proceedings of the Third InternationalSummer Scientific Workshop. - Kemerovo: ИНТ, 2006. - P. 493^96.

23. Лихачев, Д. С. Разработка и совершенствование техники и технологии нефтепереработки / Д. С. Лихачев, Л. В. Кулагина // Проблемы тепломассообмена и гидродинамики в энергомашиностроении: MaTep.VI Школы-семинара молодых ученых и специалистов академика РАН В. Е. Алемасова. - Казань: Иссл. центр пробл. энерг. КазНЦ РАН, 2008. С. 75-83.

Учебные пособия

24.Демиденко, Н. Д. Моделирование и оптимизация технических систем с распределенными параметрами: учеб. пособие для вузов / Н. Д. Демиденко, JI. В. Кулагина. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. - 210 с.

25.Гутенев, В. В. Экология техносферы: учеб. пособие для вузов / В. В. Гутенев, JI. В. Кулагина, О. Н. Русак и др. - М.: «Маджента», 2008. - 468 с.

Кулагина Людмила Владимировна

Моделирование тепломассообменных процессов в технологических печах Подписано в печать 25.01.2010 г. Формат бумаги 60x84 1/16. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ 1286 Отпечатано в ИПК СФУ 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 82а

ВВЕДЕНИЕ

1 ЗАДАЧИ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

1.1 Вычислительные проблемы систем с распределенными параметрами

1.2 Анализ существующих методов оценки технологических режимов 10 в трубчатых печах

1.3 Трубчатые печи Ачинского НПЗ

1.4 Топливоподготовка и физика горения обводненных топочных мазутов и водотопливных эмульсий

1.5 Цели и задачи исследования

2 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА В ДВИЖУЩИХСЯ СРЕДАХ

2.1 Уравнения нестационарного движения газа в трубчатой печи

2.2 Уравнения теплопередачи

2.3 Теплообмен между двумя потоками, разделенными тонкой стенкой

2.4 Уравнения теплообмена при переменной скорости движения сред

2.5 Влияние изменения скоростей сред на коэффициенты теплопередачи

2.6 Уточнение уравнений теплообмена с учетом некоторых конструктивных и режимных особенностей аппаратов

3 МОДЕЛИ ТЕПЛОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В ТРУБЧАТЫХ ПЕЧАХ

3.1 Разработка математических моделей нестационарных режимов pa- ^ боты технологических печей

3.2 Тепловой расчет трубчатой печи

3.3 Математическая модель процесса горения капель топлива

3.4 Стационарная модель процесса горения

3.5 Учет потерь на излучение

4 АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

4.1 Анализ нестационарных режимов в системах контроля и управления распределенными процессами

4.2 Задача оптимального управления теплотехнологическими процес- ^ сами в трубчатых печах

4.3 Численный анализ режимов работы технологических печей 103 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 110 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 111 ПРИЛОЖЕНИЕ А. Акты об использовании результатов работы 121 ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Результаты численного исследования

Актуальность работы обусловлена необходимостью разработки методов анализа нестационарных процессов объектов с распределенными параметрами и использования в производстве высокоэффективных методов и средств решения задач проектирования оптимальных режимов и систем управления химико-технологическими установками.

В современных условиях развития нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности актуальной задачей становится повышение эффективности и экологической безопасности эксплуатации применяемого в отрасли топливоиспользующего энергоемкого оборудования, в особенности трубчатых печей, которые широко распространены на нефтеперерабатывающих заводах (НПЗ) (50-60 % от общего количества печей), их стоимость достигает 25 % от стоимости всех технологических установок НПЗ.

В зависимости от специфики технологического процесса, физико-химических свойств нагреваемой среды и вида топлива, применяют печи различных конструкций и параметров. Вместе с тем, габаритные размеры трубчатых печей и другие конструктивные особенности не позволяют в полной мере осуществить совершенствование их конструкций и технологических процессов на базе экспериментальных исследований.

Таким образом, существует народно-хозяйственная задача повышения точности проектирования, эксплуатации, управления и контроля технологией производства нефтепродуктов, решение которой позволит экономить топливные ресурсы и снизить вредные выбросы в атмосферу.

Современные требования к теплотехнологиям, широкое внедрение процессорных методов измерения, контроля и управления ставят в число приоритетных задач более детальную разработку физико-математических моделей гидродинамических, гепломассообменных и термодинамических процессов.

В области моделирования процессов нефтепереработки значительные результаты полумены В. Н. Ветохиным, Н. Д. Демиденко, В. В. Кафаровым и другими. В области систем с сосредоточенными параметрами основополагающими являются работы Р. Габасова, Ф. М. Кириловой, Н. Н. Красовского, J1. С. Понтрягина и др. Важные задачи оптимального управления для распределенных систем решены А. Г. Бутковским, Г. Л. Дегтяревым, Н. Д. Демиденко, А. И. Егоровым, Т. К. Сиразетдиновым и др.

Несмотря на широкое распространение в промышленности процессов разделения многокомпонентных смесей, системы оптимального управление такими процессами все еще детально не исследованы, что определяет актуальность решаемых в данной работе задач.

Основные результаты диссертации получены в ходе выполнения планов научных исследований Института вычислительного моделирования СО РАН, а также в рамках научных исследований по Всероссийской программе «Энергосбережение Минобразования РФ» (2003-2005). Исследования поддержаны грантом Академии наук Высшей школы и Международного фонда «Филипп

Моррис» (2003) и грантом для поддержки научных исследований студентов, аспирантов и молодых ученых Сибирского федерального университета (2007).

Объектом исследования являются трубчатые нагревательные печи нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, как сложные системы с распределенными параметрами.

Предмет исследования — режимные характеристики рабочих процессов в трубчатых печах.

Цель диссертационной работы — разработка математических моделей тепломассообменпых процессов в трубчатых печах для усовершенствования систем управления и контроля режимами их работы.

Для достижения указанной цели в работе поставлены и решены следующие задачи: изучение и анализ существующих методов оценки технологических режимов работы трубчатых печей нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности на базе феноменологических моделей процессов тепломассообмена и гидроаэромеханики; разработка математических моделей режимов работы технологических печей на базе краевых задач, описывающих процессы тепломассообмена в разнонаправленных потоках; выбор численных методов расчета; проведение численного анализа статических и динамических режимов работы технологических печей на базе предлагаемых моделей с целью выработки рекомендаций для проектирования и эксплуатации энергоэффективных промышленных процессов и установок; анализ нестационарных режимов в системах контроля и управления распределенными процессами.

Основная идея диссертации заключается в комплексном использовании метода декомпозиции общей проблемы на ряд отдельных задач с целью построения и исследования моделей систем с распределенными параметрами и математического моделирования тепломассообменпых процессов в трубчатых печах для повышения эффективности и экологической безопасности производства нефтепродуктов.

Методика исследований. Численный анализ проводился с применением методов решения дифференциальных уравнений с обыкновенными производными (метод Кутта-Мерсона) и программного комплекса COMSOL Multiphys-ics, для систем уравнений с частными производными.

Основные результаты: на основе анализа моделей процессов нестационарного тепломассообмена с разнонаправленными потоками найдены и обоснованы определяющие параметры для моделирования статических и динамических режимов работы технологических печей; разработаны и реализованы математические модели стационарных и нестационарных режимов работы технологических печей; с помощью метода Кутта-Мерсона на основе предложенных уравнений, учитывающих тепло\1ассообмен в одно- и разнонаправленных потоках, решена задача Коши. Показана эффективность предложенных численных алгоритмов; в математических моделях статических и динамических режимов работы технологических печей установлены взаимозависимости рассматриваемых параметров управления, позволяющие учитывать их еще на стадии проектирования технологического оборудования или создавать максимально приближенные к реальным условиям программы автоматического управления промышленными комплексами; определено влияние концентрации капель жидкого топлива на скорость распространения пламени на начальной стадии процесса. Наилучшие параметры горения имеют капли диаметром 1 мм, причем по скорости горения для этих капель наблюдается локальный максимум. Установлено, что с увеличением концентрации капель этого размера скорость распространения пламени уменьшается при х < 9% и возрастает при более высоких х; на основе анализа нестационарных режимов в системах контроля и управления распределенными процессами найдены и обоснованы критерии оптимального управления теплотехнологическими процессами в трубчатых печах. Научная новизна: установлено влияние размера капель жидкого топлива в трубчатых печах на скорость распространения пламени на начальной стадии процесса; определены оптимальные размеры капель и их концентрация, что позволяет совершенствовать технологию сжигания топлива с целью повышения эффективности и экологической безопасности процесса в целом; усовершенствованы математические модели тепломассообменных процессов в трубчатых печах, в отличие от известных, позволяющие комплексно оценивать влияние управляющих воздействий (концентрации горючего вещества; температуры сырья; скорости, плотности и температуры потока) на режимы нефтепереработки на стадии проектирования технологического оборудования и обеспечивающие повышение точности расчетов характеристик процесса до 1-5 %; предложены и обоснованы критерии оптимального управления теплотехнологическими процессами в трубчатых печах, позволяющие выбирать оптимальные режимы работы для получения конечного продукта нефтепереработки заданного качества.

Значение для теории. Предложенные математические модели тепломассообменных процессов в трубчатых печах, а также критерии оптимального управления теплотехнологическими процессами дополняют теоретические основы для проектирования и разработки энергоэффективных технологий и оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических производств.

Практическая значимость состоит в том, что на основании проведенных исследований повышается эффективность (скорость, достоверность и точность) расчётов при проектировании режимов работы технологических печей нефтепереработки с учетом усовершенствования систем управления и контроля. Данные численного анализа могут быть использованы при разработке оптимальных режимов управления процессами теплогехнологических агрегатов непрерывного действия, что позволяет повысить энергоэффективность производства и уменьшить количество вредных выбросов в окружающую среду за счет совершенствования процессов сжигания топлива. Методы и подходы являются новыми в прикладной сфере и могут быть применены в других областях техники и технологии.

Использование полученных результатов. Разработанные алгоритмы и программы прошли экспериментальную проверку и используются при расчетах статических и динамических режимов работы для трубчатых печей, установленных в технологической цепочке Ачинского НПЗ.

Научные результаты исследований апробированы и использованы в учебном процессе при разработке курсов лекций и создании учебных пособий (с грифом Минобрнауки РФ) в Политехническом институте (они включены в программу учебной дисциплины «Автоматизированные системы управления теплотехнологическими комплексами», преподаваемой для студентов специальности 140105 - энергетика теплотехнологии), Институте градостроительства, управления и региональной экономики Сибирского федерального университета и Омском государственном техническом университете (включены в программу учебной дисциплины «Процессы и аппараты химической технологии: гидромеханические и тепловые процессы», преподаваемой для студентов специальности 240801 — Машины и аппараты химических производств) и применяются в научно-исследовательской деятельности теплоэнергетического факультета ПИ СФУ. Все приводимые сведения подтверждены актами об использовании.

Достоверность п обоснованность результатов, полученных в диссертационной работе, научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается корректным применением математического аппарата теории систем дифференциальных уравнений в частных производных, теории численных методов и оптимальных систем управления для объектов с распределенными парахметрами, а также сопоставительным анализом расчетных значений с натурными данными действующих производств.

Апробации работы. Основные положения работы, результаты теоретических, вычислительных и экспериментальных исследований докладывались и обсуждались на: VIII Всерос. науч. конф. с междунар. участием, посвященной 80-летию со дня рождения генерального конструктора ракетно-космических систем академика М. Ф. Решетнева «Решетневские чтения» (Красноярск, 2004), International SYMKOM' 05 и International S УМ КОМ' 08 (Poland, Lodz, 2005, 2008), Всерос. НТК «Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбережения» (Красноярск, 2003-2008), V - VIII Всерос. НПК и выставках по проблемам энергоэффективности (Красноярск, 2004-2007), III Науч. конф. с междунар. участием «Современные наукоемкие технологии» (Египет, Хургада, 2005), IX Всерос. науч. конф. с междунар. участием «Решетневские чтения» (Красноярск, 2005), Межрегион. НПК «Инновационное развитие регионов Сибири» (Красноярск, 2006), V и VI Школах-семинарах молодых ученых и специалистов академика РАН В. Е. Алемасова (Казань, 2006, 2008), III Междунар. летней научной школы «Гидродинамика больших скоростей и численное моделирование» (Кемерово, 2006), VI Междунар. НПК «Экология и безопасность жизнедеятельности» (Пенза, 2007).

По результатам работы на различных этапах ее выполнения она была отмечена: Дипломом лауреата конкурса и грантом Академии наук Высшей школы и Международного фонда «Филипп Моррис» (2003), Дипломом Министерства образования РФ за первое место во Всероссийском конкурсе на лучшую студенческую научную работу по естественным, техническим и гуманитарным наукам в вузах Российской федерации (2004), Сертификатом участника конференции «Приоритетные направления развития науки, технологий и техники» Российской академии Естествознания (2005), Грамотой Министерства образования РФ в конкурсе инновационных проектов аспирантов и студентов по приоритетному направлению «Энергетика и энергосбережение» (2005), Стипендией Президента Российской Федерации на 2006-2007 и 2007-2008 учебные годы, Государственной премией Красноярского края (2007), Дипломом лауреата Всероссийского конкурса «Инженер года—2007» по версии «Инженерное искусство молодых» в номинации «Нефтяная и газовая промышленность».

Личный вклад автора состоит в разработке численных методов и алгоритмов расчета статических и динамических режимов работы оборудования, численном анализе и формулировке основных положений, определяющих научную новизну и практическую значимость. Совместно с научным руководителем были сформулированы: цели и задачи исследований, выводы и рекомендации для принятия решений, которому автор выражает свою искреннюю признательность.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 25 работ, из них: 8 статей в изданиях по списку ВАК; 5 статей в других изданиях и за рубежом; 10 работ - в материалах всесоюзных, всероссийских и международных конференций и симпозиумов; 2 учебных пособия.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основе анализа моделей процессов нестационарного теплообмена с разнонаправленными потоками найдены определяющие параметры для моделирования статических и динамических режимов технологических печей; па этой основе на примере процессов горения в технологических печах реализованы задачи получения статических и динамических характеристик объектов с распределенными параметрами;

2. Разработаны и реализованы математические модели стационарных и нестационарных режимов тепломассообменных процессов в трубчатых печах, в отличие о г известных, позволяющие комплексно оценивать влияние управляющих воздействий (концентрации горючего вещества; температуры сырья; скорости, плотности и температуры потока) на режимы нефтепереработки на стадии проектирования технологического оборудования и обеспечивающие повышение точности расчетов характеристик процесса до 1-5 %. Показана эффективность предложенных численных алгоритмов, подтвержденная сравнением с характеристиками натурных установок и актами об использовании результатов исследований;

3. На основе численного анализа математических моделей тепломассо-обменных процессов статических и динамических режимов работы технологических печей установлены взаимозависимости рассматриваемых параметров управления, позволяющие учитывать их еще на стадии проектирования технологического оборудования или создавать максимально приближенные к реальным условиям программы автоматического управления промышленными комплексами;

4. Определено влияние концентрации капель жидкого топлива на скорость распространения пламени на начальной стадии процесса. Наилучшие параметры горения имеют капли диаметром 1 мм, причем по скорости горения для этих капель наблюдается локальный максимум. При численном моделировании установлено, что по мере увеличения концентрации капель этого размера скорость распространения пламени уменьшается при х < 9% и несколько возрастает при более высоких л*. При очень малых и очень больших концентрациях горючего влияние размера капель по существу отсутствует;

5. На основе анализа нестационарных режимов в системах контроля и управления распределенными процессами найдены критерии оптималыюго управления теплотехнологическими процессами в трубчатых печах, что позволяет выбирать оптимальные режимы работы уже на стадии проектирования оборудования.

1. Демиденко, Н. Д. Моделирование процессов горения капель жидкого топлива / Н. Д. Демиденко, Л. В. Кулагина // Информатика и системы управления: Межвуз. сб. науч. тр. Вып. 9. Красноярск: ГУ НИИ информатики и процессов управления. — 2004. — С. 45—53.

2. Демиденко, H. Д. Оптимальное управление режимами работы технологических печей в нефтеперерабатывающей промышленности / Н. Д. Демиденко, Л. В. Кулагина // Фундаментальные исследования. 2005. - № 2. -С. 43—44.

3. Демиденко, Н. Д. Математическое описание процессов в технологических печах / Н. Д. Демиденко, Л. В. Кулагина // Решетневские чтения: материалы IX Всерос. науч. конф. с международным участием. Красноярск: СибГАУ. 2005. - С. 238-239.

4. Демиденко, Н. Д. Анализ нестационарных режимов в системах контроля и управления распределенными процессами / Н. Д. Демиденко, Л. В. Кулагина, И. Н. Мельник // Вестник СибГАУ 2006. № 2. - С. 89-92.

5. Демиденко, Н. Д. Методы и средства оптимального управления тепло-технологическими процессами в трубчатых печах / Н. Д. Демиденко, Л. В. Кулагина // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2006. - № 3. - С. 8-9.

6. Демиденко, Н. Д. Математическое моделирование процессов в технологических печах / Н. Д. Демиденко, Л. В. Кулагина // Вестник СибГАУ.2006.-Вып. 7.-С. 91-95.

7. Demidenko, N. D. The heat-mass exchange processes modeling task solution in technological furnaces Решение задач моделирования процессов тепломассообмена в технологических печах. / N. D. Demidenko, L. V. Kulagina //

8. Гидродинамика больших скоростей и численное моделирование: материалы III Междунар. летней научной школы. Кемерово: ИНТ. — 2006. С. 493-496.

9. Демиденко, Н. Д. Исследование систем с распределенными параметрами на базе математического моделирования / Н. Д. Демиденко, JI. В. Кулагина // Химическое и нефтегазовое машиностроение. — 2007. № 3. — С. 25-27.

10. Демиденко, Н. Д. Моделирование и оптимизация технических систем с распределенными параметрами / Н. Д. Демиденко, JI. В. Кулагина. -Краснояр. гос. техн. ун-т. Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006. - 212 с.

11. Демиденко, Н. Д. Моделирование и оптимизация систем с распределенными параметрами / Н. Д. Демиденко, В. И. Потапов, Ю. И. Шокин. -Новосибирск: Наука, 2006. 551 с.

12. Kiimmel, М. A contemplative stance for chemical process control / M. Kiimmel, D. Seborg // Automatica. 1998. - V.23. -N. 6. - P. 801-802.

13. Кениг, E. Я. Исследование кинетики массо- и теплопереноса при разделении многокомпонентных смесей (ч. 1) / Е. Я. Кениг. ТОХТ, 1994. — Т.28. - №3. - С.223-242.

14. Кениг, Е. Я. Исследование кинетики массо- и теплопереноса при разделении многокомпонентных смесей (ч. 2) / Е. Я. Кениг. ТОХТ, 1994. -Т.29. -№4. - С.348-370.

15. Дьяконов, С. Г. Математические основы и моделирование процессов разделения веществ / С. Г. Дьяконов, В. И. Елизаров, А,.Г. Лаптев; Казань: Изд-во ун-та, 1993. 437с.

16. Fonyo, Z. Die Untersuchung der Regelbarkeit in Prozepdesign / Z. Fonyo, F. Gross // Chem. Ing. Techn. 1992. - V. 64, N 8. - P. 738-739.

17. Forshung morgen // Chem. Ing. Techn. 1992. - V. 64, N 12. -P. A562-A563.

18. Авдеев, A. M. Динамическая оптимизация процесса массообмена в замкнутой системе управления / А. М. Авдеев, Н. Д. Демиденко // II Всесоюз. конф. по методам кибернетики химико-технологических процессов. Баку, 1987.-С. 50.

19. Гималеев, М. К. Исследование стационарных и переходных режимов работы ректификационных колонн / М. К. Гималеев, Э. Ш. Теляков // ТОХТ, 1986. Т.20, №4. - С.43 5-440.

20. Девятов, Б. Н. Динамика распределенных процессов в технологических аппаратах, распределенный контроль и управление / Б. Е Девятое, Н. Д. Демиденко, В. А. Охорзин; Красноярск, 1976. — 312с.

21. Карлов, В. П. Метод решения нестационарной задачи массообмена в сложной ректификационной колонне / В. П. Карлов, Н. Д. Демиденко // Изв. СО АН СССР. Сер техн. наук. 1981. -Вып.З, №13. - С 114-121.

22. Козлов, В. Н. Динамика ректификации бинарной смеси / В. Н. Козлов, В. С. Дитяев // Вестн. МГТУ. Сер. Машиностр., 1994. №3. - С.67-71.

23. Носков, А. С. Математическая модель нестационарных процессов в неподвижном слое катализатора / А. С. Носков, В. И. Дробышевич, О. В. Киселев, Л. В. Яушева, Ю. Ш. Матрос // Докл. АН СССР. 1983. - Т. 269, № 5. -С.1139-1143.

24. Полянин, А. Д. Нелинейные задачи тепломассообмена при переменных коэффициентах переноса / А. Д. Полянин, В. М. Шевцова, Н. Т. Йо-вачева // ТОХТ, 1990. Т. 24, № 6. - С.723-734.

25. Сметанин, Ю. В, Декомпозиционный метод математического моделирования и оптимизации химико-технологических систем / Ю. В. Сметанин // ТОХТ, 1992. Т. 26, № 4. - С. 596-599.

26. Шахтахтинский, Т. Н. Аналогия и подобие нестационарных процессов конвективного тепломассопереноса / Т. Н. Шахтахтинский, Г. И. Кел-балиев // Докл. РАН. 1990. - Т. 315, № 6. - С. 1427-1429.

27. Демиденко, Н. Д. Моделирование и оптимизация тепло-массообменных процессов в химической технологии / Н. Д. Демиденко; М-Наука, 1991 -240 с.

28. Демиденко, Н. Д. Моделирование, распределенный контроль и управление процессами ректификации / Н. Д. Демиденко, Н. П. Ушатинская; Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1978. 288с.

29. Дорохов, П. К. Декомпозиционный метод идентификации химико-технологических процессов с распределенными параметрами / И. Н. Дорохов, Ю. И. Кудинов, В. В. Кафаров // Докл. АН СССР. 1980. -Т. 253, № 6. -С. 1412-1414.

30. Дьяконов, С. Т. Сопряженное физическое и математическое моделирование промышленных аппаратов / С. Т. Дьяконов, В. И. Елизаров, В. "В. Кафаров II Докл. АН СССР. 1985. - Т. 282, № 5. - С. 1195-1199.

31. Кафаров, В. В. Задачи управления объектами химической технологии при наличии нечеткости / В. В. Кафаров, В. Ю. Громов, В. Г. Матвейкин // Докл. РАН. 1994. - Т. 337, № 5. - С. 628-630.

32. Кафаров, В. В. К вопросу моделирования и управления непрерывными технологическими процессами с помощью нейронных сетей / В. В. Кафаров, JI. С. Гордеев, М. Б. Глебов // ТОХТ, 1995. Т. 29, № 2. - С. 205-212.

33. Кафаров, В. В. Математическое моделирование не полностью наблюдаемых химико-технологических объектов / В. В. Кафаров, В. Ю. Громов, В. Г. Матвейкин // Докл. РАН. 1994. - Т. 337, № 1. - С.68-69.

34. Кафаров, В. В. Основы автоматизированного проектирования химических производств / В. В. Кафаров, В. Л. Ветохин; М.: Наука, 1987. 624с.

35. Шокин, Ю. И. Вычислительный эксперимент в проблеме цунами1/ Ю. И. Шокин, JI. Б. Чубаров, А. Г. Марчук, К. В. Симонов; Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1989. 168с.

36. Самарский, А. А. Математическое моделирование: Идеи. Методы. Примеры / А. А. Самарский, А. П. Михайлов; М.: Физматлит, 2001. 320 с.

37. Дворецкий, С. И. Компьютерное моделирование и оптимизация технологических процессов и оборудования: учеб. пособие / С. И. Дворецкий, А. Ф. Егоров, Д. С. Дворецкий. Тамбов: Изд-во тамб. гос. техн. ун-та, 2003.-224 с.

38. Сиразетдинов, Т. К. Оптимизация систем с распределенными параметрами / Т. К. Сиразетдинов. М.: Наука, 1977 480 с.

39. Ахмедов Р. Б. Технология сжигания горючих газов и жидких топлив / Р. Б. Ахмедов, JI. М. Цирульников. Л.: Наука, 1984. 283 с.

40. Лавров, Н. В. Процессы горения топлива и защита окружающей среды / Н. В. Лавров, Э. И. Розенфельд, Г. П. Хаустович. М.: Металлургия, 1981.-240 с.

41. Скобло, А. И. Процессы и аппараты нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности / А. И. Скобло, И. А. Трегубова, Ю. К. Молоканов. М.: Химия, 1982. 584 с.

42. Кулагина, Т. А. Разработка режимов сжигания обводненных топочных мазутов и водотопливных эмульсий: автореферат дисс. . канд. техн. нау ? / Т. А. Кулагина. Красноярск: КГТУ, 2000. - 18 с.

43. Кулагин, В. А. Методы и средства технологической обработки многокомпонентных сред с использованием эффектов кавитации: автореферат дисс. . докт. техн. наук / В. А. Кулагин. Красноярск: КГТУ, 2004. - 46 с.

44. Роддайтис, К. Ф. Справочник по котельным установкам малой производительности / К. Ф. Роддайтис, А. Н. Полтарецкий; М.: Энергоиздат, 1989.-488 с.

45. Чичков, В. В. Источники энергии теплотехнологии и теплотехнические характеристики органического топлива / В. В. Чичков, В. А. Ипполитов; М.: МЭИ, 1990. 64 с.

46. Гриценко, А. И. Экология. Нефть и газ / А. И. Гриценко, Г. С. Акопова, В. М. Максимов. М.: Наука, 1997. - 598 с.

47. Ливчак, И. Ф. Охрана окружающей среды / И. Ф. Ливчак, Ю. В. Воронов.-М.: Стройиздат, 1988. 191 с.

48. Санитарно-химический контроль воздуха химических предприятий / С. И. Муравьева и др. М.: Медицина, 1982.

49. Пререгуд, Е. А. Химический анализ воздуха / Е. А. Пререгуд. Л.: Химия, 1976.

50. Защита атмосферы от промышленных загрязнений: Справ, изд.: В 2-х ч. / Под. ред. С. Калверта, Г. М. Инглунда; М.: Металлургия, 1988. 760 е., 712 е.

51. Авдеева, А. В. Получение серы из газов / А. В. Авдеева. М.: Металлургия, 1977. - 172 с.

52. Техника защиты окружающей среды / Н. С. Торочешников, А. И. Родионов, Н. В. Кельцев, В. Н. Клушин. М.: Химия, 1981. - 368 с.

53. Батуев, С. П. Снижение вредных выбросов при сжигании газа и мазута в производственно-отопительных котлах типа ДКВР: автореф дисс. . канд. техн. наук / С. П. Батуев; JL: ЛИСИ, 1987. 20 с.

54. Иванов, В. М., Канторович Б.В., Ромадин В.В. и др. К вопросу об эффективном использовании высоковязких обводненных мазутов // Химия и технология топлива, 1957. № 1. С. 47-51.

55. Гапоненко, А. М. Теоретические основы и разработка технических решений по повышению эффективности сжигания жидкого топлива акустическими форсунками: автреф. дисс. . докт. техн. наук / А. М. Гапоненко. — Краснодар, 1998. 46 с.

56. Кузнецов, A. JL Повышение мощности газотурбинных установок путем впрыскивания воды в камеру сгорания / A. JI. Кузнецов // Теплоэнергетика. 1960. - № 11. - С. 83-84.

57. Крестов, В. Б. Опыт применения кавитационного смесителя при сжигании водомазутной эмульсии / В. Б. Крестов, В. С. Панишкин, А. В. Крестов, Н. Н. Кузина // Энергетика. 1997. - № 8. - С. 10-11.

58. Курочкин, А. К. Некоторые эмпирические зависимости энергетических параметров гидродинамических кавитационных излучателей / А. К. Курочкин, Е. А. Смородов, А. Р. Вакиев // Химическое нефтегазовое машиностроение. 2001. - № 10. - С. 7-9.

59. Кулагина, Т. А. Разработка режимов сжигания обводненных топочных мазутов и водотопливных эмульсий: дисс. . канд. техн. наук / Кулагина Татьяна Анатольевна. Красноярск: КГТУ, 2000. - 174 с.

60. Тув, И. А. Использование сильно обводненных мазутов в качестве котельного топлива / И. А. Тув, У. М. Иофф // Речной транспорт. 1959. - № 8. -С. 22-23.

61. Тув, И. А. Использование сильно обводненных мазутов и мазутных зачисток в качестве котельного топлива / И. А. Тув, У. М. Иофф, Е. Л. Ржав-ский // Нефтяное хозяйство. 1959. - № 12. - С. 12-14.

62. Шуньгин, С. А. Применение клапанного гомогенизатора в судовой системе топливоподготовки / С. А. Шуньгин; Рук. депонир. Мортехинформрек-лама, ММР. 12.05.83. №232. МФ-Д82.

63. Cornet, J Industry and Engineering / J. Cornet, W. Nero // Chemie. — 1955. — V. 47.-№10.-P. 43-50.

64. Балабышко, A. M. Гидромеханическое диспергирование / A. M. Балабышко, А. И. Зимин, В. П. Ружицкий. -M.: Наука, 1998. 331 с.

65. Универсальная дезинтеграторная активация // Сборник статей СКТБ «Дезинтегратор». Таллин: Валгус. 1980. - 112 с.

66. Брагинский, JI. Н. Перемешивание в жидких средах / JL Н. Брагинский, В. И. Бегачев, В. М. Барабаш. — Л.: Химия, 1984. — 336 с.

67. Левич, В. Г. Физико-химическая гидродинамика / В. Г. Левич. М.: Физматгиз, 1959. - 698 с.

68. Ребиндер, П. А. Поверхностные явления в дисперсных системах / П. А. Ребиндер. М.: Недра, 1979. - 384 с.

69. Ребиндер, П. А. К теории эмульсий / П. А. Ребиндер // Коллоидный журн.-1946.-Вып. 8.-С. 157.

70. Есиков, С. А. Гидродинамические характеристики суперкавитирую-щих реакторов для кавитационной обработки питательной воды диффузионных аппаратов свеклосахарного производства: дисс. . канд. техн. наук / Есиков Сергей Алексендрович. Киев, 1988. - 263 с.

71. Есиков, С. А. Получение тонкодисперсных водотопливных эмульсий в режиме кавитации / С. А. Есиков, И. М. Блянкинштейн // Вестник КГТУ. Вып. 3. Гидродинамика больших скоростей (теплоэнергетика). Красноярск: КГТУ. 1996. - С. 16-22.

72. Зубрилов, С. П. Повышение эффективности использования топлг-ва путем его кавитационной обработки / С. П. Зубрилов и др. // Тр. Ленингр. ин-та водн. тр-та. Вып. 175. - 1982. - С. 115-122.

73. Ивченко В. М. Элементы кавитационной технологии // Гидродинамика больших скоростей. Красноярск: КрПИ, 1982. Вып. 3. С. 3-19.

74. Ивченко, В. М. Кавитационная технология / В. М. Ивченко, В. А. Кулагин, А. Ф. Немчин; ред. акад. Г.В. Логвинович; Красноярск: Изд-во КГУ, 1990.-200 с.

75. Исследование сгорания водотопливных эмульсий в дизеле // Поршневые и газотурбинные двигатели: Экспр. информ. / ВИНИТИ. 1986. -№39.-С. 23-28.

76. Кулагин, В. А. Гидродинамические воздействия на жидкости, золи, смеси и твердые границы потоков / В. А. Кулагин // Вестник КГТУ. Вып.8. Красноярск: КГТУ. 1997. - С. 26-43.

77. Лопес Сантана, X. М. Исследование теплового и кавитационного воздействия: дисс. канд. техн. наук / Сантана Лопес. Киев, 1981. - 282 с.

78. Маргулис, М. А. Звукохимические реакции и сонолюминисценция / М. А. Маргулис. М.: Химия, 1986. - 288 с.

79. Немчин, А. Ф. Исследование характеристик суперкавитационных насосов: дисс . канд. техн. наук / Немчин А. Ф. Красноярск, 1979. - 300 с.

80. Новицкий, Б. Г. Применение акустических колебаний в химико-технологических процессах / Б. Г. Новицкий. — М.: Химия, 1983. 193 с.

81. Пути снижения токсичности отработавших газов тракторных дизелей / ЦНИИТЭИтракторсельхозмаш, 1977. 39 9.

82. Приготовление смазочно-охлаждающих жидкостей генератором кавитации: отчет о НИР / Руденко М. Г, Ермолаев Г. И., Новицкий С. Г. ИЗТМ. ГРО1850031432. Иркутск, 1985. - 7 с. -Инв. 02840047188.

83. Руденко, М. Г. Кавитационное эмульгирование / М. Г. Руденко; Рук. депонир. в ВИНИТИ 18.01.84. № 7929. 10 с.

84. Смаль Ф.В., Арсенов Е.Е. Перспективные топлива для автомобилей. М.: Транспорт, 1979. 151с.

85. Цирульников, JI. М. Пути уменьшения образования токсичных и агрессивных продуктов сгорания природного газа и мазута / Л. М. Цирульников.-М., 1980.-36 с.

86. Kermeen, R. W. Incipient cavitation and wake flow behind sharp-edged discs / R. W. Kermeen, B. R. Parkin// Calif. Inst, of Tech. Engr. Div. Rept. 85-4. - 1957.

87. Иванов, В. M. Топливные эмульсии и суспензии / В. М. Иванов, Б. В. Канторович. -М.: Металлургиздат, 1963. — 126с.

88. Кулагина, Л. В. Использование термомеханических эффектов кавитации в различных технологических процессах / Л. В. Кулагина, В. А. Кулагин, Т. А. Кулагина // Вестник МАНЭБ. 2005. - Том 10. - №4. - С. 154-164.

89. Демиденко, Н. Д. Топливоподготовка и физика горения обводненных топочных мазутов и водотопливных эмульсий / Н. Д. Демиденко, Л. В. Кулагина//Вестник МАНЭБ.-2005.-Том 10. -№4. С. 171-183.

90. Кулагина, Л. В. Моделирование пузырьковых кавитационных потоков/Л. В. Кулагина//Труды КГТУ.-2006.-№ 1.-С. 146-151.

91. Кулагина, Л. В. Проблема энергоэффективного сжигания водомазутной эмульсии в теплотехнологических установках / Л. В. Кулагина И Материалы Всерос. НПК «Энергоэффективность систем жизнеобеспечения города». Красноярск: ИПЦ КГТУ. 2006. - С. 89-94.

92. Кулагина, Т. А. Технологические суперкавитационные аппараты и установки // Т. А. Кулагина, Л. В. Кулагина. Крупномасштабные гравитационные гидродинамические трубы: Монография. - Красноярск: ИПЦ КГТУ, 2006.-Гл. 5.-С. 176-224.

93. Кулагина, Л. В. Об эффективности кавитационной нанотехнологии / Л. В. Кулагина, В. А. Кулагин, Т. А. Кулагина // Вестник Ассоциации выпускников КГТУ. Вып. 15. Красноярск: Сиб. федер. ун-т; Политехи, ин-т. 2007. - С. 46-62.

94. Демиденко, H. Д. Особенности сжигания топлива в технологических установках / Н. Д. Демиденко, JI. В. Кулагина // Химическая техника. -2006.-№7.-С. 35-37.

95. Демиденко, Н. Д. Моделирование систем с распределенными параметрами / Н. Д. Демиденко, Л. В. Кулагина // Вестник ассоциации выпускников КГТУ. Сиб. федер. ун-т; Политехи, ин-т. 2007. - Вып. 14. - С. 60-66.

96. Кулагина, Л. В. Отличия коммерческого и экономического анализа инвестиционных проектов / Л. В. Кулагина // Вестник Ассоциации выпускников КГТУ. Вып. 11. Красноярск: ИПЦ КГТУ. 2005. - С. 44-47.

97. Вильяме, Ф. А. Теория горения / Ф. А. Вильяме. М.: Наука, 1971.

98. Агафонова, Ф. А. К теории горения капли жидкого топлива / Ф. А. Агафонова, М. А. Гуревич, И. И. Палеев //Журн. техн. физики. T.XXVII. 1957. - № 8. - С. 1818-1825.

99. Демиденко, Н. Д. Управляемые распределенные системы / Н. Д. Де-миденко. Новосибирск: Наука. — 1999. — 392 с.

100. Ведрученко, В. Р. Анализ динамики преобразований капель в факеле водомазутной эмульсии как топливе для котельных установок / В.Р. Ведрученко, В.В. Крайнов, А.В. Казимиров // Проблемы энергетики. 2003. -№ 11-12.-С. 44-53.

101. Основы практической теории горения / Под ред. В.В. Померанцева. Л.: Энергия, 1973. 264 с.

102. Варшавский, Г. А. Горение капли жидкого топлива (диффузионная теория) / Г. А. Варшавский. М.: Гостехиздат, 1945.

103. Никишина, Ю. Г. Разработка аппаратов для улучшения экологической обстановки при использовании жидкого углеводородного топлива: автореферат дис. . канд. техн. наук / Ю. Г. Никишина; Казанский гос. энерг. унив-тет. Йошкар-Ола, 2004. — 24 с.

104. Гительман, Л. Д. Экономический механизм региональной энергетической политики / Л. Д. Гительман, Б. Е. Ратников, Л. М. Гительман, Ю. Г. Ле-комцева. Екатеринбург: УрО РАН, 1997. 342 с.

105. Степанов, С. Г. Промышленные технологии переработки угля: перспективы использования в Канско-Ачинском угольном бассейне / С. Г. Степанов. Красноярск: КГУ, 2002. — 85 с.

106. Перегудов, Ф. И. Основы системного анализа / Ф. И. Перегудов, Ф. П. Тарасенко. Томск: Изд-во НТЛ, 1997. - 396 с.

107. Пригожин, И. Н. Порядок из хаоса / И. Н. Пригожин, И. Стингере. М.: Прогресс, 1986. - 345 с.

108. Клир, Дж. Системология/ Дж. Клир. -М.: Радио и связь, 1990.

109. Моисеев, Н. Н. Математические задачи системного анализа / Н. Н. Моисеев. М.: Наука, 1981. - 487 с

110. Матвеев, А. А. Экономическая эффективность осуществленных природоохранных мероприятий / А. А. Матвеев, Т. А. Кулагина, Л. А. Тарасова, О. А. Трошкин // Химическое и нефтяное машиностроение. 1992-№4.-С. 48-50.

111. Дэвинс, Д. Энергия / Д. Дэвинс. М.: Энергоатомиздат, 1985. - 360 с.

112. Лойцянский, Л. Г. Механика жидкости и газа / Л. Г. Лойцянский. -М.: Наука, 1978.-736 с.

113. Шлихтинг, Г. Теория пограничного слоя / Г. Шлихтинг. — М.: Наука, 1974.-711 с.

114. Абрамович, Г. Прикладная газовая динамина / Г. Абрамович. М.: Наука, 1976.-888 с.

115. Роуч, П. Вычислительная гидродинамика / П. Роуч. — М.: Мир, 1980.-616 с.

116. Рождественский, Б. Л. Системы квазилинейных управлений / Б. Л. Рождественский, Н. Н. Яненко. — М.: Наука, 1978. 687 с.

117. Кафаров, В. В. Основы построения операционных систем в химической технологии / В. В. Кафаров, В.Н. Ветохин. М.: Наука, 1980. - 430 с.

118. Чермак, Н. Динамика регулирования систем в теплоэнергетике и химии / Н. Чермак, В. Петерка, Н. Заворка. М.: Мир, 1972. - 623 с.