Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Промышленная теплоэнергетика

Диссертационная работа:

Вахидова Зульфия Рашидовна. Повышение эффективности промышленных теплоэнергетических установок, использующих процесс горения твердого топлива в жидкой среде при давлениях до 30 МПа : Дис. ... канд. техн. наук : 05.14.04 Казань, 2006 144 с. РГБ ОД, 61:06-5/3087

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 6

1. Современное состояние подходов к моделированию сложных

систем 10

1.1. Состояние развития моделей процессов горения

твердых топл ив 10

  1. Модели горения гомогенных твердых топлив 10

  2. Модели горения гетерогенных твердых топлив 18

1.2. Моделирование на основе искусственных нейронных сетей 22

1.2.1. Основные положения теории искусственных

нейронных сетей 23

  1. Программные средства нейросетевых алгоритмов 25

  2. Аппаратные средства нейросетевых алгоритмов 27

Выводы и постановка задач исследований 29

2. Объекты и методы исследования 31

2.1. Характеристика твердого топлива и исходных компонентов 31

2.1.1. Характеристика твердого топлива на основе

нитрата аммония 31

2.1.2. Характеристика ископаемых углей 32

2.2. Выбор и обоснование моделей процесса горения

твердого топлива 33

  1. Обоснование выбора математической модели 33

  2. Обоснование выбора интеллектуальной системы

для моделирования процесса горения 36

2.3. Методика приготовления состава и изготовления опытных

образцов 39

2.4. Определение скорости горения опытных образцов

на стендовой установке 42

2.5. Методы сжигания твердых топлив на тепловых

электрических станциях 45

2.6. Методика прогнозирования эксплуатационных

характеристик твердого топлива 48

3. Основные процессы, определяющие скорость горения

твердого топлива на основе нитрата аммония 52

3.1. Влияние природы компонентов, начальной температуры

и добавок на зависимость и(р) в газовой среде 52

  1. Скорость газификации горючих и окислителей 53

  2. Зависимость скорости горения от начальной

температуры 55

3.1.3. Влияние начальной температуры на величину показателя

степени давления (v) в законе скорости горения 57

3.1.4. Скорость горения NH4NO3 и плексигласа в новом типе

слоевой системы 57

3.1.5. Влияние каталитических добавок 57

  1. Многостадийность горения твердого топлива 58

  2. Закономерности процесса горения в жидкой среде

при высоком давлении 62

3.3.1. Зависимость скорости горения от давления

и влияние на нее отдельных факторов 62

  1. Окружающая среда 62

  2. Плотность заряда 63

  3. Дисперсность окислителя 64

  4. Материал оболочки 66

  5. Направление распространения фронта горения 67

Выводы 70

4. Разработка модели процесса горения твердого топлива на основе

нитрата аммония в жидкой среде при высоком давлении 71

4.1. Модель процесса горения твердого топлива на основе

нитрата аммония 71

4.2. Основные уравнения модели процесса горения твердого
топлива на основе нитрата аммония в жидкой среде

при высоком давлении 74

4.3. Нейросетевое моделирование скорости горения

твердого топлива 87

Выводы 92

5. Разработка теплогенерирующих устройств на основе

твердого топлива 93

  1. Разработка автономных аппаратов погружного горения 93

  2. Разработка теплогенерирующих устройств для повышения производительности нефтяных скважин за счет

комплексного воздействия на продуктивный пласт 96

5.2.1. Твердое топливо, устройство и технология комплексного
термогазохимического и имплозионного воздействия 96

5.2.2. Твердое топливо, устройство и технология комплексного
термогазодинамического и имплозионного воздействия 101

5.2.3. Оценка технико-экономической эффективности применения
теплогенерирующих устройств комплексного воздействия 104

Выводы 108

6. Возможности и перспективы использования нейросетевого
прогнозирования и управления в энергетике 109

Выводы 116

Выводы по работе 117

4
Список использованных источников 119

Приложения 132

Приложение 1. Акт об использовании результатов диссертационной

работы в ФГУП«ПО завод им. Серго» 133

Приложение 2. Акт об использовании результатов диссертационной

работы в ЗАО «КОС и Г» 134

Приложение 3. Акт об использовании результатов диссертационной

работы в учебном процессе КВВКУ 135

Приложение 4. Акт об использовании результатов диссертационной

работы в учебном процессе КГЭУ 136

Приложение 5. Описание нейросетевой модели для определения

скорости горения ТТ на основе НА 137

Приложение 6. Описание нейросетевой модели для определения

температуры ТТ (угля) в топочном устройстве 143

Список условных сокращений

к-фаза

ОРТ-модели

ТСКВ

СБИС

ААПГ

ТГУКВ

УТГХИВ

УТГДИВ

аппарат погружного горения

бихромат калия

Бекстед - Дерр - Прайс (основатели модели)

искусственная нейронная сеть

конденсированная фаза

нитрат аммония

нейронная сеть

нейрокомпьютер

модели с однородным распределением температуры

обработка призабойной зоны

перхлорат аммония

твердое топливо

технические средства комплексного воздействия

теплогенерирующее устройство

температура продуктов сгорания

сложная сверхбольшая интегральная схема

поливинилхлорид

эпоксидный компаунд

автономный аппарат погружного горения

призабойная зона пласта

теплогенерирующее устройство комплексного воздействия

устройство термогазохимического и имплозионного

воздействия

устройство термогазодинамического и имплозионного

воздействия

Введение к работе:

В настоящее время твердое топливо (ТТ) - уголь является основным сырьем для тепловых электрических станций нашей страны, занимая второе место по объему его использования. Поэтому актуальными являются проблемы, связанные с продуктами сгорания ТТ, которые приводят к уменьшению эффективности станций, незапланированным отключениям вследствие отказов оборудования или для их очистки. Оценить потенциальный размер влияния продуктов сгорания на производительность таких станций сложно из-за вариаций состава используемого ТТ, сложности поведения продуктов сгорания и изменяющихся условий работы. Для предсказания этого влияния должны быть определены и учтены все параметры и факторы процесса горения. Ныне действующие методы оценки либо неэффективны, либо слишком дороги и требуют много времени. Другие виды топлива (газообразное, жидкое) также находят широкое применение в современных теплоиспользующих оборудованиях и устройствах. Поэтому, актуальными являются проблемы по использованию альтернативных ТТ в автономных аппаратах погружного горения (ААПГ) для нагрева и выпаривания различных растворов и в устройствах повышения производительности нефтяных скважин. Отсюда следует, что горение является основой энергетики и многих технологических процессов и производств. Совершенствование конструкций теплоэнергетических установок возможно на основе точного моделирования процесса горения. Характеристики и закономерности горения ТТ в таких условиях играют исключительно важную роль, т.к. они определяют параметры и, в конечном итоге, эффективность их применения. Однако сведений в литературе о данных процессах и закономерностях очень мало. Следует также отметить, что построение математической модели процесса горения ТТ существующими методами (аппроксимации и др.) вызывает сложность, т.к. выходная характеристика [температура (в топочных устройствах) или скорость горения (в теплогенерирующих устройствах)] зависит более чем от двух входных параметров (состава топлива, соотношения окислителя и горючего, давления, дисперсности и плотности частиц топлива и др.). Кроме того, при увеличении размерности задачи сложность ее решения такими методами резко возрастает и, что немаловажно, делает невозможной единую программную реализацию для случаев произвольной размерности. Одним из перспективных путей решения данной проблемы является применение нейротех-нологий, основывающихся на искусственных нейронных сетях (ИНС), которые также позволяют создавать (оптимизировать) альтернативные ТТ для автоном-

7 ных аппаратов погружного горения с целью нагрева и выпаривания различных растворов и для устройств повышения производительности нефтяных скважин.

Таким образом, создание новых методов моделирования процесса горения для повышения эффективности работы тепловых электрических станций и разработки новых конструкций теплогенерирующих устройств является актуальной задачей, имеющей научный и практический интерес.

Тема диссертационной работы выполнена в соответствии с грантом Президента РФ МК-2156.2004.8 на тему «Компьютерное моделирование процесса горения твердого топлива в условиях жидкой среды и давления».

Цель работы. Развитие теоретических основ и методов моделирования горения твердого топлива для повышения эффективности промышленных теплоэнергетических процессов.

Задачи исследования:

проанализировать математические модели и закономерности процесса горения ТТ в теплоэнергетических установках;

исследовать закономерности процесса горения ТТ в жидкой среде при давлении до 30 МПа, имеющих место в призабойных зонах нефтедобычи;

разработать метод и алгоритм расчета характеристик горения ТТ в жидкой среде при высоком давлении, имеющих место в призабойных зонах нефтедобычи;

разработать метод на основе искусственных нейронных сетей для моделирования и управления эксплуатационными параметрами процесса горения в теплоэнергетических установках;

показать возможность энерго- и ресурсосбережения за счет использования нейросетевого моделирования и управления эксплуатационными параметрами процесса горения;

разработать новые конструкции теплогенерирующих устройств для выпаривания различных растворов и для повышения производительности нефтяных скважин.

Научная новизна диссертационной работы заключается в том, что:

- впервые, разработан алгоритм расчета характеристик горения ТТ на основе
нитрата аммония (НА) и построена математическая модель процесса горения в
жидкой среде при высоком давлении, установлены некоторые особенности и
закономерности процесса горения ТТ, проявляющиеся, по сравнению с газовой
средой, в изменении скорости и зависимости ее от давления;

впервые создана методика на основе искусственных нейронных сетей для моделирования и управления эксплуатационными параметрами процесса горения ТТ (угля) на тепловых электрических станциях, установлены особенности показателей значимости входных данных и соответствия их с закономерностями процесса горения ТТ;

дано научно-техническое обоснование разработанной конструкции теплоге-нерирующего устройства на основе НА для выпаривания различных растворов;

даны научно-технические и экономические обоснования разработанным конструкциям теплогенерирующих устройств на основе НА для повышения производительности нефтяных скважин, обеспечивающих повышение эффективности их применения.

Практическая ценность работы. Показана возможность и перспективность применения нейросетевого моделирования и управления эксплуатационными параметрами процесса горения (зольности, температуры и теплотворной способности) на тепловых электрических станциях для повышения эффективности их работы, энерго- и ресурсосбережения. Разработанный на основе искусственных нейронных сетей метод моделирования и управления эксплуатационными параметрами процесса горения, может быть использован при проектировании автоматизированных механизмов систем автоматизации технологического процесса выработки электроэнергии на тепловых электрических станциях. Показана возможность и перспективность применения разработанной математической модели для оптимизации рецептур ТТ на основе НА в теплогенерирующих устройствах, эксплуатируемых в различных условиях. Разработанные ТТ могут быть использованы при создании теплогенерирующих устройств для выпаривания различных растворов и для повышения производительности нефтяных скважин. Технико-экономический расчет для последнего показал, что использование новой конструкции устройства снижает его себестоимость на 6 % и, увеличивая коэффициент успешности, повышает экономический эффект от единичной скважино-обработки на 9 %.

Практическое применение работы.

Реализация результатов. Результаты исследований и практические рекомендации, полученные в диссертационной работе, использованы:

- при выполнении темы «Повышение эффективности производства» в ФГУП
«ПО Завод им. Серго» (г. Зеленодольск) по разработке новых прикладных про
граммных средств для прогнозирования и управления входными параметрами;

в технологии повышения производительности малодебитных скважин при проектировании технологий обработки призабойной зоны пласта в ЗАО «Кабельное освоение скважин и гидродинамики» (ЗАО «КОС и Г»);

в учебном процессе КГЭУ: в лекционных курсах и лабораторном практикуме по дисциплинам «Интеллектуальные средства измерений», «Программные и аппаратные средства информатики», а также при выполнении бакалаврских и дипломных работ;

в учебном процессе КВВКУ: на лекционных и практических занятиях по дисциплине «Информатика. Информационные технологии управления персоналом».

Подобные работы
Приходько Евгений Валентинович
Повышение эффективности работы теплоиспользующих установок за счет новых технологий сушки и разогрева футеровки
Миндубаев Равиль Фирхатович
Повышение энергетической эффективности тепломассообменной установки разделения пирогаза за счет очистки газов-теплоносителей от аэрозольных частиц
Сергеев Сергей Михайлович
Экспериментальное исследование и разработка методов повышения тепловой эффективности пучков гладких труб при установке внешних турбулизаторов
Репин Александр Львович
Повышение эффективности работы паровых котельных при использовании когенерационных установок с винтовым двигателем
Яворовский Юрий Викторович
Повышение эффективности ТЭЦ-ПВС металлургического комбината при использовании парогазовых установок
Давлетшин Феликс Мубаракович
Повышение эффективности охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения промышленных энергетических установок
Сухоруков Валентин Иванович
Повышение эффективности кожухотрубчатого теплообменного оборудования газоперерабатывающих заводов
Михайленко Екатерина Викторовна
Повышение эффективности процессов тепломассообмена прямоточной цилиндрической камеры сгорания мобильных парогенераторов
Голубков Олег Григорьевич
Повышение эффективности маслоохладителей газоперекачивающих агрегатов магистральных газопроводов
Юдин Илья Рафаилович
Повышение эффективности тепловой работы плавильных печей-ванн метизного производства

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net