Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет

имени В.И. Ленина»

Кафедра систем управления

Пояснительная записка к курсовой работе

по дисциплине «Моделирование систем»

на тему: «Разработка математической модели экономайзера котла БКЗ-75-39»

Выполнил:

ст. гр. IV-43 Рябов А.С.

Проверил:

к.т.н. Никоноров А.Н.

Иваново 2012



1. Общая схема математической модели экономайзера

Построим общую схему математической модели экономайзера с сосредоточенными параметрами.

Рис.1. Общая схема математической модели экономайзера

- соответственно давление, температура, плотность и энтальпия воды на входе в экономайзер;

- давление, температура, плотность и энтальпия воды на выходе из экономайзера;

- давление и плотность воды в экономайзере;

- давление, температура, плотность, энтальпия и расход уходящих газов на входе в экономайзер;

- давление, температура, плотность, энтальпия и расход уходящих газов на выходе из экономайзера;

- давление и плотность уходящих газов в экономайзере;

- температура, плотность, масса, теплоемкость металла экономайзера;

- коэффициенты гидравлического сопротивления экономайзера соответственно по воде и газа на входе и выходе.

На этом рисунке выделены две рабочих среды - уходящие газы и вода. Они разделены металлом экономайзера. Уходящие газы, проходя через экономайзер, нагревают металл, от которого в свою очередь нагревается проходящая вода.



2. Исходные данные

Конструктивные характеристики

Параметр	Обозначение	Размерность	Величина
Сечение газохода	f	м2	11,7
Длина газохода	h	м	2,69
Количество труб	n	шт.	50
Длина одной трубы	l	м	152,7
Наружный диаметр труб	dн	мм	32
Толщина стенки труб	s	мм	3

Параметры уходящих газов

Параметр	Обозначение	Размерность	Величина
Линейная скорость	wг	м/с	7,3
Энтальпия на входе	iг'	ккал/кг	2636,4
Энтальпия на выходе	iг''	ккал/кг	1249,3
Температура на входе	г'	С	604
Температура на выходе	г''	С	298
Расход	Dг	м3/с	18,91
Давление	Рг	кгс/см2	1

Параметры воды

Параметр	Обозначение	Размерность	Величина
Линейная скорость	w	м/с	0,9
Энтальпия на входе	i'	ккал/кг	151,7
Энтальпия на выходе	i''	ккал/кг	252
Температура на входе	'	С	150
Температура на выходе	''	С	244
Давление	Р	кгс/см2	43,5

Коэффициенты теплоотдачи

Параметр	Обозначение	Размерность	Величина
от газов к металлу	1	ккал/(м2чС)	69,7
от металла к среде	2	ккал/(м2чС)	6722,3



3. Составление систем уравнений для каждого из компонентов моделируемого процесса

3.1 Система уравнений для воды

Закон сохранения массы:

Закон сохранения энергии:

Закон сохранения количества движения:

Уравнения состояния:



3.2 Система уравнений для металла

экономайзер теплоотдача газ

Закон сохранения энергии:

, где

- коэффициент теплоотдачи от уходящих газов к металлу, [ккал/(м²чС)];

- коэффициент теплоотдачи от металла к воде, [ккал/(м²чС)];

- поверхность теплообмена от уходящих газов к металлу, ;

- поверхность теплообмена от металла к воде, .

3.3 Система уравнений для уходящих газов.

Закон сохранения массы:

Закон сохранения энергии:

Закон сохранения количества движения:



Уравнения состояния:



4. Расчет недостающих данных

4.1 Расчет данных для воды

Объем воды в ЭКО:

Давление воды

- на входе:

- на выходе:

Плотность воды

- на входе:

- на выходе:

Расход воды

- на входе:

- на выходе:

Теплоёмкость воды

- на входе:

- на выходе:

В статическом режиме



4.2 Расчет данных для металла

Температура металла при граничных условиях:

Масса металла:

Теплоёмкость металла:

С_м = 522 Дж/кгС

4.3 Расчет данных для уходящих газов

Объем газов:



Теплоёмкость газов:

- на входе:

- на выходе:

Давление газов:

- на входе:

- на выходе:

Будем считать дымовые газы идеальными газами, состоящими из СО₂ с молярной массой 0,044кг/моль. Тогда плотность газов будет равна:



5. Линеаризация уравнений

5.1 Линеаризация уравнений для воды

5.1.1 Закон сохранения массы

Для воды и водяного пара коэффициенты уравнения определяются приближённо по следующей методике:

Размещено на http://www.allbest.ru/

; ; ; ; Вычислим значения приращений параметров:



,

,

,

;

,

,

,

,

Вычислим коэффициенты a₁ и a₂:

,

.

;

;

Таким образом исходное уравнение примет вид:

,

произведем подстановку новых независимых переменных, откуда

,



Так как производная от начальных значений равна 0 то получаем следующее выражения,

;

Отклонение параметров от установившихся значений:

,

Структурная схема закона сохранения массы для воды будет иметь вид:

Рис. 6.1. Структурная схема закона сохранения массы для воды.

Размещено на Allbest.ru