© к.т.н. Круглов А. А.

СТРУКТУРНО-ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ РАЗВЕТВЛЕННЫХ ЦИРКУЛЯЦИОННЫХ КОНТУРОВ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ХЛАДОНОСИТЕЛЕМ

В настоящей статье приводятся выдержки по изданию:

Круглов А. А. Структурно-параметрическая оптимизация разветвленных циркуляционных контуров холодильных установок с промежуточным хладоносителем.: Автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. технич. наук. – Санкт-Петербург: СПбГУНиПТ, 2003. - 16 с.

Электронную версию можно скачать по адресу: https://refropkb.ru/Download/Article.php

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время при проектировании и строительстве пищевых предприятий все большее распространение получают схемы холодоснабжения с промежуточным хладоносителем. Широко используются упрощенные методы расчета холодильных установок. При этом диаметры труб и параметры теплоизоляционных конструкций определяются по нормативным значениям потерь давления и плотности теплового потока через изоляцию трубопроводов. Оптимизационные предпроектные исследования в практике проектных организаций проводятся редко. Существующими методами невозможно решение общей задачи автоматизированного проектирования холодильных установок, ввиду большого расхождения в значениях гидравлических сопротивлений и тепловых нагрузок, наличия локальных подсистем управления.

Отсутствие координированных методов автоматизированного проектирования, результатов оптимизационных исследований систем с промежуточным хладоносителем, необходимого методического и программного обеспечения не позволяет решать задачи повышения эффективности холодильных систем и сокращения сроков их проектирования.

Эти проблемы требуют разработки координированных методов автоматизированного проектирования указанных систем; проведения численных исследований с целью изучения характеристик разветвленных трубопроводных контуров; разработки программного обеспечения для реализации задач оптимизации, как в ходе проектирования, так и при эксплуатации систем охлаждения с промежуточным хладоносителем; оценки влияния свойств хладоносителей на работу холодильной установки.

Цель и задачи исследования: Разработка методического и программного обеспечения для автоматического проектирования систем холодоснабжения с промежуточным хладоносителем, обеспечивающих снижение уровня энергопотребления и размеров капиталовложений с учетом особенностей эксплуатации и управления.

Основными задачами исследования являются:
- разработка математической модели участка неразветвленного трубопровода и исследование при использовании различных видов материалов;
- анализ теплофизических свойств хладоносителей без изменения агрегатного состояния и их влияния на работу холодильной установки;
- разработка методологии структурно-параметрической оптимизации разветвленных контуров холодильных установок с промежуточным хладоносителем;
- разработка комплексного подхода к проектированию холодильной установки в целом и отдельных подсистем, выражающегося в создании подсистемы автоматизированного проектирования с единым скоординированным алгоритмом и тесным взаимодействием специалистов-проектировщиков и ЭВМ;
- численное исследование с целью теоретического и опытного изучения характеристик разветвленных трубопроводных систем.

Научная новизна. Впервые разработан обобщенный алгоритм автоматизированного проектирования на базе скоординированных отдельных этапов с использованием методологии структурно-параметрической оптимизации разветвленных трубопроводов, теплообменного, компрессорного оборудования и холодильных установок в целом.

Разработано программное обеспечение и проведено численное исследование неразветвленных и разветвленных трубопроводов, теплообменного оборудования.

Выполнено исследование свойств нового хладоносителя и сравнительный анализ характеристик перспективных хладоносителей.

На основе выполненного объема исследований сформированы направления совершенствования методов автоматизированного проектирования систем с промежуточным хладоносителем.

Практическая ценность. Разработанное методическое и программное обеспечение позволяет осуществить оптимальное проектирование холодильных установок с использованием промежуточного хладоносителя. Применение разработанных методов автоматизированного проектирования позволяет сократить время выполнения проектных работ, увеличить эффективность проектирования систем холодоснабжения.

Автор защищает: скоординированный метод многоуровневой структурно-параметрической оптимизации холодильных установок с промежуточным хладоносителем; результаты экспериментальных исследований теплофизических свойств и сравнительного анализа перспективных хладоносителей; результаты численных оптимизационных исследований неразветвленных и разветвленных трубопроводов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

   1. Разработана математическая модель неразветвленного участка изолированного трубопровода, позволяющая проводить оптимизационные численные исследования. Результаты исследований подтверждают необходимость предпроектных технико-экономических расчетов с учетом принятых типов изоляции, текущей стоимости энергоносителей и материалов.

   2. Проведен анализ влияния теплофизических свойств хладоносителей без изменения агрегатного состояния на гидравлические и тепловые характеристики систем трубопроводов. Выявлена целесообразность расширения области применения хладоносителей природного происхождения ("Бишол®" и др.).

   3. Разработанная методика многоуровневой структурно-параметрической оптимизации разветвленных циркуляционных контуров холодильных установок с промежуточным хладоносителем позволила получить единый скоординированный алгоритм автоматизированного проектирования указанных систем.

   4. Проведены численные исследования неразветвленных и разветвленных трубопроводов. В зависимости от протяженности трубопровода и мощности потребителя холода удельная стоимость циркуляционных контуров находится в диапазоне 10 30 % стоимости всей системы холодоснабжения, что для крупных предприятий составляет значительную долю общих затрат на строительство предприятия. Применение оптимизационных расчетов позволяет снизить эксплуатационные затраты на производство холода на 15 20 % и избежать необоснованного завышения капитальных затрат.

Основные положения диссертации опубликованы в работах:
   1. Петров Е. Т., Круглов А. А., Наместников С. Н., Конев А. А. Анализ эффективности хладоэнергетических систем при использовании различных хладоносителей. // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции "Ресурсосберегающие технологии пищевых производств" - СПб. - 1998 г. - с. 216.
   2. Петров Е. Т., Круглов А. А. Оптимизация параметров разветвленных трубопроводных систем с промежуточным теплоносителем. // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции "Холодильная техника России. Состояние и перспективы накануне ХХI века" - СПб. - 1998 г. - 64 с.
   3. Петров Е. Т., Круглов А. А. Особенности проектирования холодильных установок с промежуточным хладоносителем. // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции "Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке" - СПб. - 2001 г. - с. 83 - 84.
   4. Круглов А. А. Особенности оптимизации параметров отдельных участков неразветвленных трубопроводов с промежуточным хладоносителем. // "Петербургские традиции хлебопечения, пивоварения, холодильного хранения и консервирования". Сборник трудов. - МАХ, СПбГУНиПТ - 2003 г. - с. 21-22.
   5. Круглов А. А. Алгоритм автоматизированного проектирования контуров систем с промежуточным хладоносителем. // "Петербургские традиции хлебопечения, пивоварения, холодильного хранения и консервирования". Сборник трудов. - МАХ, СПбГУНиПТ. - 2003 г. - с. 19-20.

©2003-2004