Исследование схем и параметров энергоустановок ТЭС на основе открытых интерактивных сетевых расчетов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.14, кандидат наук Чжо Ко Ко

• Чжо Ко Ко
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Чжо Ко Ко

СОДЕРЖАНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1 Общая характеристика работы

2 Анализ существующих теплосиловых схем энергоустановок и баз данных о свойствах рабочих тел для энергетики

2.1 Базы данных

2.2 Газотурбинные и паротурбинные установки

2.3 Комбинированные и другие установки ЭУ

2.4 Выводы

3 Методическая часть

3.1 Открытые интерактивные алгоритмы

3.2 Открытые Интернет - ресурсы

3.3 Разработка облачной базы данных

3.3.1 Структура базы ОБД

3.3.2 Функции базы ОБД

3.4 Открытые интерактивные алгоритмы, описывающие теплофизические свойства Я рабочих тел

3.5 Выводы

4 Разработка Интернет - ресурсов и прикладные расчеты

4.1 Теплосиловые схемы установок ЭУ

4.2 Термодинамические процессы и циклы установок ЭУ

4.3 Теплофизические расчеты энергетических критериев 2 для установок ГТУ

4.4 Теплофизические расчеты энергетических критериев 2 для установок ПГУ - КУ и ПГУ - ТЭЦ

4.5 Выводы

5 Формирование базы ОБД и исследование ее функционирования

5.1 Создание веб - сайта и наполнение базы ОБД

5.2 Режимы работы базы ОБД

5.3 Выводы

6 ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОМ РАБОТЕ

7 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

ПРИЛОЖЕНИЕ Е

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ В настоящей диссертационной работе приняты следующие обозначения и сокращения:

ЭУ - энергоустановка,

ПГУ - КУ - парогазовая установка с котлом - утилизатором,

ПГУ -ТЭЦ - парогазовая установка с блоком теплофикационного отбора,

ТЭС - теплоэлектростанция,

ВВЭР - водо - водяной энергетический реактор,

РБМК - реактор большой мощности канальный,

КЭС - конденсационная электростанция,

К - компрессор,

ГТ_1 - газовая турбина 1,

КС1 - камера сгорания 1,

ТК - топливный компрессор,

IT - Интернет - технология,

BS - базовый сервер,

ОБД - облачная база данных,

«OI - алгоритм» - открытый интерактивный алгоритм, «OI - ресурс» - открытый интерактивный ресурс, «EI - ресурс» - «exe - file» или закрытый Интернет - ресурс, Algor - OI - csplain_3.1(p,Y, (http:\\klm),key(def) - наименование алгоритма, здесь в имени алгоритма:

1) «Algor - OI» - имя, указывающее на то, что данный алгоритм является открытым и интерактивным,

2) csplain - имя, указывающее на метод расчета, а также имя вещества (Air) и др.,

3)р - плотность вещества и др.;

4) Y - граничные условия/параметры,

5) (http://klm) - URL - адрес, например:

http://twt. mpei. ac. ru/TTHB/kyawkoko/MCS/Worksheets/tps/tab1_2_1_pt. xmcd,

6) key(def) - ключ/пароль в виде строковой переменной, включающей 12 символов,

7) 3.1 - номер алгоритма,

Res - OI - csplain_3.1 (p,U,(http://klm), key(def) - наименование ресурса, здесь в имени ресурса:

1) «Res - OI» - имя, указывающее на то, что данный ресурс является открытым и интерактивным,

2) р - плотность, вычисляемая данным ресурсом,

3) U = (Р,Т ...) - входные данные,

4) 3.1 - номер.

Критерии Z

Zi = т]э = COP э - электрический КПД установки ЭУ,

Z2 = r]i - внутренний КПД установки ЭУ,

Z3 = r]t - термический КПД установки ЭУ,

Z4 фсошр lt comp/q_l - относительная работа компрессора,

Z5 = 1гт_д - реальная работа блока ГТ,

Z6 = N - мощность компрессора,

Z7 = 1тк - работа ТК при изоэнтропном сжатии,

Z8 = 1тк_д - действительная работа ТК,

Z9 = ^ - электрическая мощность ЭУ,

Zio =noi_gt- относительный внутренний КПД газовой турбины,

Zii =noi_com - относительный внутренний КПД компрессора,

Zi2 = Gr - расход газа через ГТ,

Zi3= Вт - расход топлива,

Zi4 = Qi - теплота, подведенная в ГТУ,

Zi5 = Nk - мощность ТК,

Zi6 = Nr - мощность ГТ,

Zi7 = Nnj мощность электрогенератора ГТУ,

Zi8 = Ik_i - работа изоэнтропического сжатия в компрессоре 1,

Zi9 = Gn i - расход газа через ГТ_1,

Z20 = Gn_2 = i.022 kgg/sec (килограмм газа / с) - расход газа через ГТ_2, Z2i = Gn_3 = i.027 kgg/sec (килограмм газа / с) - расход газа через ГТ_3, Z22 = Вкс1 = 0.0i8i kgf/sec (килограмм жидкости / с) - расход топлива в КС1, Z23 = Вкс2 = 0.0039 kgf/sec (килограмм жидкости / с) - расход топлива в КС2, Z24 = Вксз = 0.0048 kgf/sec (килограмм жидкости / с) - расход топлива в КС3, Z25 = 1к_1_д - действительная работа сжатия,

Z26 = к - внутренняя работа компрессора,

227 = к: работа компрессора,

228 = Жгту - электрическая мощность ГТУ, 129 = Жпгу - электрическая мощность ПГУ,

230 = Жпту - электрическая мощность ПТУ,

231 = 01_пгу - теплота, подведенная в ПГУ ,

Л22^зг, ...) - увеличение критерия 12 при вариации параметра Y2 = tзг в заданном интервале Л ^2 ,

Л12(пк, ...) - увеличение критерия 22 при вариации параметра Yз = пк в заданном интервале Л ^2 ,

Л1г{к, ...) - увеличение критерия 22 при вариации параметра Y4 = k в заданном интервале Л ^2 ,,

ЛХ^ ...) - увеличение критерия 22 при вариации параметра Y6= ^ в заданном интервале Л ^2 ,

Л12(пгт_и ...) - увеличение критерия 22 при вариации параметра Y7 = пгт_т^ в заданном интервале Л ^2 ,

Л12(пк_г, . ) - увеличение критерия 22 при вариации параметра Y5 = п_ в заданном интервале ЛY2.

Теплофизические свойства Я Я1 = р - плотность, Я2 = Ь - энтальпия, Яз = 5- энтропия, Я.4 = V - удельный объем, Я5 = Ср - изобарная теплоемкость, Яб = X - теплопроводность, Я7 = л - динамическая вязкость.

Граничные условия Y Yl = рц - максимальное давление в таблице М, Y2 = tзг - температура на входе в турбину №1, Yз = пк - степень повышения давления в компрессорном блоке, Y4 = к - число ступеней сжатия воздуха,

Y5 = п к_1 - степень сжатия воздуха перед промежуточным охлаждением, Y6 = I - число ступеней расширения воздуха,

Y7 = пгт_1 - степень расширения газа перед промежуточным подводом теплоты в турбинах,

Y8 = t.7п = 60 оС - предельная (минимальная) температура газов на выходе блока

КУ,

Y9 - температура на выходе блока турбин,

Yio = tir - температура воздуха для охлаждения лопаток турбины, Yii = tcT - допустимая температура поверхности лопаток турбины, Y12 = t2r температура газа при промежуточном перегреве, Y13 = t.гт_вых_д - температура газов на входе в КУ, Y14 = t.^ - температура газов на выходе из КУ

Y15 = t. 1п = 560 оС предельная (минимальная) температура газов на входе в КУ, Д Y = Ymax - Ymin - интервал значений Y, в котором варьируется заданный параметр при оптимизационных испытаниях установки ЭУ.

Входные данные U

U1 = р - давление вещества, U2 = Т - температура вещества,

U3 = щ_г - внутренний относительный КПД газовой турбины, U4 = Овх - массовый расход,

U5 = Фвх - относительная влажность рабочего тела, U6 = p-вх - давление на входе в данный блок.

ВВЕДЕНИЕ

Диссертация посвящена расчетно - теоретическому исследованию технических решений для ряда энергоустановок, в том числе решений, которые связаны с теплосиловыми схемами и методами расчета КПД и других характеристик циклов, относящихся к перспективным энергоустановкам (ГТУ, ПГУ, ПГУ - КУ и др.). При постановке задачи выбраны комплексные энергоустановки (ЭУ), которые, во - первых, нашли применение в энергосберегающих технологиях, и, во - вторых, допускают модернизацию теплосиловой схемы с целью повышения КПД и/или улучшения других характеристик установки ЭУ. Так, сделан анализ образцов ГТУ (фирма General Electric, фирма Siemens, фирма Mitsubishi, фирма Alstom и др.), в которых реализованы такие мероприятия по модернизации базовой ГТУ, как:

1) увеличение числа ступеней турбины,

2) увеличение степени повышения давления компрессора,

3) комбинированное паровоздушное охлаждение лопаточного аппарата турбины,

4) применение блоков промежуточного охлаждения циклового воздуха в компрессорном блоке,

5) применение блоков промежуточного перегрева газа при расширении турбинном блоке.

Анализ показывает, что в ряде случаев модернизация известных установок ЭУ с целью повышения КПД производится, во - первых, за счет внесения тех или иных дополнительных блоков (например, дополнительные камеры сгорания в ГТУ) в базовую установку ЭУ и, во - вторых, за счет оптимизации рабочих режимов установки ЭУ, (например, оптимизация как общей степени сжатия в компрессоре ГТУ, так и степени сжатия отдельных ступеней компрессора.

При постановке задач диссертации выбраны комплексные энергоустановки (ЭУ), которые, во - первых, используются в энергосберегающих технологиях и, во - вторых, довускают модернизации теплосиловой схемы с целью повышения КПД и/или улучшения других характеристик. Во - вторых, рассматрены такие технологии, где взаимосогласовано вырабатываются электроэнергия и тепловая энергия. В - третьих,

выявлены типчные вопросы, которые возникают при проектировании и усовершенствовании указанных установок ЭУ, а также связаны:

а) с энергосбережением,

б) с повышением энергоэффективности технологий по сравнению с известными аналогами,

в) с экологической безопасностью рассматриваемых технологий.

Основное внимание уделено комплексным установкам ЭУ, которые:

1) имеют сложную многоблочную структуру (например, газотурбинная установка (ГТУ), содержащая многоблочный компрессор, многоблочную турбину, несколько камер сгорания и пр.),

2) вырабатывают электроэнергию (Ьэ) и тепловую энергию (Qt), расходуют энергию на работу компрессоров (Ьк) и генерируют теплоту (Qn^ в камере сгорания (например, камера сгорания парогазовой установки (ПГУ)).

При проектировании подобных установок необходимо:

а) согласовывать работу комплектующих блоков между собой,

б) согласовывать работу этих блоков с внешними технологическими параметрами (например, параметры суточного графика выработки тепла и электроэнергии).

В указанных задачах важную роль играют такие этапы, как:

1) расчет теплофизических свойств рабочего тела R = (v, h, s, X ...) в заданных точках цикла или теплосиловой схемы ЭУ, здесь v - удельный объем, h - энтальпия, 5-энтропия и т. д.,

2) вычисление энергетических критериев Z, которые характеризуют термодинамический цикл ЭУ и включают: КПД (COP) цикла ЭУ, мощность турбин (N1N2,... Nn , число ступеней турбин n определяется конструкцией силового блока и связано с мероприятиями по модернизации), теплоту Qt и другие параметры,

3) оптимизационные расчеты, направленные на поиск оптимального варианта граничных параметров/условий Y; эти параметры Y относятся, например, к базовой установке ЭУ и включают:

а) давление на входе в турбину, pt,

б) температуру на входе в турбину, t3r ,

в) максимальную и минимальную температуры цикла (Ta, Ть),

г) другие параметры термодинамического цикла.

Для оптимизационных расчетов, в которых исследуется целевая функция Zi(Y) для термодинамического цикла, например, модернизированной установки ГТУ, здесь

критерий Z1 - электрический КПД цикла, являются характерными следующие признаки:

а) многофакторное и неоднозначное влияние параметров Y на целевую функцию Z1(Y) применительно к установке ГТУ,

б) для оптимального варианта цикла или теплосиловой схемы параметры Y отвечают условию Y = Yopt, а критерий Z1 отвечает условию Z1(Yopt) = COPmax; в данном варианте COPmax есть максимальное значение критерия Z1.

Подобные целевые функции Z(Y) намечены для исследования в данной работе. Планируемые оптимизационные расчеты направлены: а) на поиск рекомендуемого варианта граничных параметров Yopt, отвечающих условию Z(Yopt) = COPmax для комбинированной энергоустановки, б) на формирование соответствующего схемного решения, в котором имеются блоки, связанные с модернизацией одноименной базовой установки; например, планируется рассмотреть установку ПГУ, в которую включен блок теплофикационного отбора и производится:

а) электроэнергия, определяемая работой турбин Lt и связанная с критерием Z1 = СОРэ или электрическим КПД цикла ЭУ,

б) тепло Qt, связанное с блоком теплофикационного отбора и рассматриваемое как критерий, Zb = Qt, данной установки ПГУ.

Такие оптимизационные расчеты, которые являются актуальными для указанных ЭУ и в которых присутствует несколько критериев (Z1,Zb ...), будут исследоваться в диссертации; в этих случаях рассматриваются различные целевые функции (Z1(Y), Zb(Y)...). Например, при заданном фиксированном значении Zb будет исследоваться функция Z1(Y), при этом оптимизация позволит отыскивать максимальное значение Z1= Z1max.

Отметим, что важную роль играют алгоритмы, лежащие в основе указанных расчетов. В диссеттации запланировано, например, создать группу алгоритмов, которые представляют интерес при модернизации известных энергоустановок с целью повышения КПД за счет внесения дополнительных блоков (дополнительные камеры сгорания в ГТУ и др.). Основное внимание будет уделено открытым интерактивным алгоритмам (OI), которые ориентированы на Интернет и реализуются современными программными средствами (пакет Mathcad, технология «Mathcad Calculation Server» и др.).

В нашем исследовании с позиции терминологии проводятся теплофизические расчеты (ТФ - расчеты), в которых:

а) оцениваются критерии Z для энергоустановок ЭУ,

б) вычисляются свойства Я рабочих тел в заданных точках цикла,

в) отыскиваются характеристики процессов (например, расширение водяного пара в турбине),

г) вычисляются свойства Я рабочих тел при заданных граничных условиях в цикле.

Другими словами, в нашей работе выполняется ТФ - расчет или теплофизическое моделирование (ТФ - моделирование) критериев Z = (Ъ1, Ъь ...) и свойств Я, например, для установки ПГУ при заданных граничных условиях У = (¥1 ,¥2, Уз...). Используемый нами термин «сетевой расчет» подчеркивает, что ТФ - расчет выполняется с использованием Интернет - ресурса.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование схем и параметров энергоустановок ТЭС на основе открытых интерактивных сетевых расчетов»

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В соответствии с основными положениями «Энергетической стратегии России на период до 2035 года» и ФЗ-261 «Об энергосбережении и повышении энергетической эффективности», приоритетными направлениями развития энергетики являются повышение энергоэффективности, надежности и экологичности генерирующих производств. Наш анализ, проведенный с использованием публикаций [3 ... 5,8, 10,12,13, 27, 30... 33, 56, 57], показывает, что установки ТЭС занимают важное место в энергетическом хозяйстве России. Так, по данным за 2006 г. установленная мощность тепловых электрических станций составляла 131,9 млн. кВт, из них 64,4 млн. кВт вырабатывается на ТЭЦ. Отметим, что в 2010 г. на ТЭЦ производилось около 50 % электроэнергии, вырабатываемой тепловыми станциями, и практически все крупные тепловые нагрузки покрывались ими

Из анализа следует, что, во - первых, в настоящее время термодинамическая эффективность многих ТЭЦ, которые имеют теплофикационную турбину с противодавлением и реализуют цикл, производящий работу I и теплоту Q, теплофикационного отбора, является далекой от расчетных показателей. Одна из причин этого эффекта состоит в том, что многие теплофикационные энергоблоки, например, в силу отсутствия отопительной нагрузки, вынуждены работать до 6 месяцев в году в нерасчетном (конденсационный) режиме, при котором давление на выходе турбины является существенно меньшим, чем расчетное давление. В итоге этот эффект делает указанные ТЭЦ неконкурентоспособными по отношению к установкам КЭС, в которых теплота отводится к воде, охлаждающей конденсатор, и сбрасывается в окружающую среду.

Во - вторых, наблюдается практическое отсутствие внедрения передовых разработок энергетических технологий, что привело к существенному отставанию энергетики России от энергетики развитых стран.

В - третьих, в работах [10,27,57] обсуждаются следующие важные выводы.

1. В ходе выполнения инвестиционной программы РАО ЕЭС России были запланированы и реализуются ряд проектов по строительству новых установок ПГУ. Основной прирост мощности ожидается с вводом 111 У, которые имеют условную мощность 400 и 450 МВт. Трудности при проектировании таких установок связаны с тем, что часть блоков установок ГТУ и ПТУ будет поставляться зарубежными фирмами, а другая часть блоков, в том числе котлы - утилизаторы (КУ), должна производиться отечественной промышленностью, при этом схемы котлов - утилизаторов должны выбираться/создаваться

Российскими заказчиками, которые имеют очень ограниченную инфармацию об утилизаторах КУ от зарубежных экспертов.

В отличие от блоков 111 У - 450 при сооружении которых в России уже накоплен некоторый опыт и выбор основных параметров не вызывает у проектировщиков больших затруднений, проектирование новых установок 111 У существенно затруднено тем, что является крайне ограниченной информация как по выбору комплектующих блоков, так и по обоснованию оптимальных параметров ПГУ. Как правило, эта информация имеет вид коротких комментариев, которые содержат не проверенные численные данные и носят рекламный характер.

2. Являются интересными и внедренными некоторые схемные решения для комбинированных энергоустановок [10,27,57]. Например, для конденсационных 111 У или установок 111 У - КУ (принятое наименование 111 У - КУ показывает отличие этого типа ПГУ от других вариантов [57]: 111 У с высоконапорным парогенератором, ПТУ с вытеснением регенерации, 111 У со сбросом уходящих газов 1ТУ в энергетический котел) предложены варианты теплосиловых схем, которые имеют условную мощность (250 ... 400) МВт и позволяют получить следующие высокие параметры энергоэффективности:

а) внутренний КПД Z2 = 39.1 % для блока 1ТУ, входящего в теплосиловую схему,

б) электрический КПД Zi = г]э = 60 % для установки НУ в целом для некоторых режимов работы.

3. Аналогичные высокие параметры энергоэффективности являются вполне достижимыми для теплофикационных 111 У или 111 У - ТЭС, которые имеют условную мощность 250 . 400 МВт, содержат теплофикационный блок и котел - утилизатор, использующий несколько контуров давления пара. Вопросы, которые связаны с компоновкой теплосиловой схемы и поиском оптимальных параметров указанных установок ЭУ, следует исследовать в данной работе в связи с актуальностью этих проблем.

В данной работе планируется уделить внимание оптимизационным расчетам, в которых следует рассматривать несколько критериев (Za,Zb ...); в этих случаях могут быть выбраны различные целевые функции (Za (Y), Zb(Y) ... ). Анализ показывает, что в типичном случае можно найти первый оптимальный вариант условия Yopti, когда электрический КПД блока 1ТУ отвечает условию СОРэ max = Za(Yopti), здесь Za(Y) -целевая функция. Наряду с функцией Za(Y) можно исследовать, например, целевую функцию Zb(Y), здесь Zb(Y) = Q - целевая функция теплофикационного отбора, при этом оптимизация позволяет, во - первых, найти второй вариант параметра Yopt2 и вычислить

максимальную теплоту Qmax = тса^оргт). Во - вторых, при этих условиях оценка функции 2с(Уорг2) будет существенно ниже, чем СОРэ тех. Наши оценки показывают, что поиск компромиссного варианта является нетривиальной задачей в рамках рассматриваемых вопросов.

Намечено исследовать ряд целевых функций, в том числе функцию Z2 = щ, которая относится к установке ГТУ и имеет вид уравнения Z2 = ^(Уг, Уз, У4, У5 ... ) с несколькими аргументами, здесь (Уг- ) - граничные условия.

Объекты исследования. В качестве объектов исследования выбраны схемные решения, которые можно использовать, во - первых, при модернизации действующих энергоустановок, и во - вторых, в проектировании новых комплексных установок ЭУ, включая ГТУ, ПГУ и др. с целью повышения КПД, а также улучшения других энергетических критериев этих установок (например, с целью снижения объема тепловых выбросов для ГТУ и пр.).

Наряду с этим исследуются режимы работы комплексных установок ЭУ, включая ГТУ, ПГУ и др., в заданном интервале ДУ = Утех - Утт , в котором варьируются граничных параметры У; например, интервалы ДУ для варьируемых параметров У = (У2. У10), относящихся к ГТУ, содержат:

1) область высоких температур (У2 = tзг = 1000 ... 1700 оС),

2) область высоких давлений (Уз = п к = 50 ... 100),

Рассматриваются рабочие режимы, которые, во - первых, являются оптимальными для данной энергоустановки, во - вторых, отвечают оптимальным значениям Уopt = (Уг) и, в - третьих, связаны с мероприятиями по модернизации базовой энергоустановки. Так, оптимальные рабочие режимы ГТУ исследуются нами в связи со следующими мероприятиями и оптимальными граничными параметрами Уopt = (Уг):

а) увеличение числа ступеней турбины, У = I,

6

б) применение комбинированного паровоздушного охлаждения лопаточного аппарата турбины, У11 = ^т,

в) увеличение числа ступеней сжатия воздуха и применение блоков промежуточного охлаждения циклового воздуха в компрессорном блоке, У = k,

г) применение блоков промежуточного перегрева газа при расширении турбинном блоке У2, = t2г,

д) другие.

Еще один объект исследования представляет собой базы данных, которые содержат информацию о теплофизических свойствах рабочих тел и размещены в Интернете; рассматриваются ресурсы, включенные в базу данных, а также структура и функционирование этих инструментов.

Цель работы. Целью исследования являются повышение КПД комплексных установок ЭУ, включая ГТУ, ПГУ и др., а также улучшение других энергетических критериев этих установок (например, снижение объема тепловых выбросов для ГТУ) за счет модернизации базовой теплосиловой схемы и оптимизации режимов работы как отдельных агрегатов, так и установки ЭУ в целом.

Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи.

1. Разработать компьютерную технологию, которая должна использоваться:

а) для проектирования теплосиловых схем комплексных установок ЭУ (ГТУ, ПГУ, ТЭЦ и др.),

б) для оптимизации режимов работы исследуемых установок ЭУ.

2. Создать «Методику оптимизационных расчетов», с помощью которой можно выбрать теплосиловые схемы исследуемых установок и оптимизировать режимы работы этих установок ЭУ.

3. Создать «Комбинированную методику формирования открытых интерактивных ресурсов», которая предназначена для формирования 01 - алгоритмов и соответствующих ресурсов, отвечающих ряду условий:

а) они опираются на пакет Mathcad и Интернет - технологии,

б) они ориентированы на установки ЭУ и предназначены:

- для вычисления свойств R рабочих тел в заданных точках термодинамического цикла,

- для вычисления КПД и других энергетических критериев Z,

- для других ТФ - расчетов,

в) 01 - ресурсы должны размещаться в Интернете для широкого круга пользователей,

г) Mathcad - программы, входящие в 01 - ресурсы, являются открытыми для копирования.

4. Создать группу 01 - алгоритмов, предназначенных для описания свойства R рабочих тел, в том числе таких, как: воздух, Н2О, смесь (Н2О + №С1), смесь (воздух + Н2О), теплоносители ^407с, R410), тяжелая вода, свинец, висмут, эвтектический сплав РЬ-Вг, натрий, калий, уран, диоксид урана, графит, цирконий.

5. Выбрать теплосиловые схемы ГТУ и построить соответствующие 01 -алгоритмы, которые и предназначены:

а) для вычисления свойств Я рабочих тел в заданных точках термодинамического цикла,

б) для вычисления КПД и других энергетических критериев Z,

в) для выполнения оптимизационных расчетов, в которых вычисляются энергетические критерии Z, при этом граничные параметры У варьируются в заданном интервале значений ДУ,

6. Выбрать теплосиловые схемы ПГУ - КУ и создать соответствующие 01 -алгоритмы, которые предназначены:

а) для вычисления свойств Я рабочих тел в заданных точках термодинамического цикла,

б) для вычисления КПД и других энергетических критериев Z,

в) для выполнения оптимизационных расчетов, в которых вычисляются энергетические критерии Z, при этом граничные параметры У варьируются в заданном интервале значений ДУ.

7. Выполнить оптимизационные расчеты.

8. Создать облачную базу данных (ОБД), размещенную на сервере Б8.

Соответствие паспорту специальности 05.14.14 «Тепловые электрические

станции, их энергетические системы и агрегаты»:

а) разработка научных основ методов расчета, выбора и оптимизации параметров, показателей качества и режимов работы агрегатов, систем и тепловых электростанций в целом,

б) исследование и математическое моделирование процессов, протекающих в агрегатах, системах и общем цикле тепловых электростанций.

в) разработка конструкций теплового и вспомогательного оборудования и компьютерных технологий их проектирования и диагностирования.

Практическая ценность результатов диссертации работы определяется возможностью использования, во - первых, ее выводов и рекомендаций для технически важных задач, которые относятся к выбранным энергоустановкам (ГТУ, ПГУ - КУ, ПГУ - ТЭЦ и др.). Эти рекомендации, базирующиеся на многочисленных результатах (численные данные о КПД и других энергетических критериях Z указанных энергоустановок, значения граничных параметров У, полученных в оптимизационных расчетах), представляют интерес для специалистов, которые, во -

первых, ведут модернизацию действующих установок ЭУ и заняты выбором теплосиловых схем и настройкой оптимальных режимов работы указанных энергоустановок, во - вторых, проектируют перспективные варианты упомянутых установок ЭУ.

Во - вторых, большая часть интерактивных алгоритмов и соответствующих ресурсов представляет интерес для специалистов, связанных с проектированием перспективных установок ЭУ на этапе предпроектных исследований, а также в учебном процессе для студентов и аспирантов теплотехнических специальностей, включая 05.04.12, 05.14.01, 05.14.03 и 05.14.14. Эти 01 - ресурсы содержат легко доступные новые инструменты для специалистов, занятых ТФ - расчетами применительно к энергоустановкам (ГТУ, ПГУ - КУ, ПГУ - ТЭЦ и др.) и к ряду рабочих тел.

В - третьих, база ОБД может быть использована клиентами (специалисты, занятые проектированием новых установок ЭУ, студенты и аспиранты теплотехнических специальностей включая 05.04.12, 05.14.01, 05.14.03 и 05.14.14 в исследовательских и учебных целях.

Автор выносит на защиту^

1) «Методику оптимизационных расчетов», с помощью которой выбираются теплосиловые схемы комплексных установок ЭУ (ГТУ, ПТУ, ПГУ и др.) и оптимизируются режимы работы указанных установок ЭУ,

2) «Комбинированную методику формирования открытых интерактивных ресурсов», которые предназначены для ТФ - расчетов и получения численных данных о КПД и других энергетических критериях Z для энергоустановок (ГТУ, ПГУ - КУ, ПГУ - ТЭЦ и др.),

3) теплосиловые схемы энергоустановок (ГТУ, ПГУ - КУ и др.) и соответствующие 01 - алгоритмы, которые предназначены:

а) для вычисления свойств R рабочих тел в заданных точках термодинамического цикла,

б) для вычисления КПД и других энергетических критериев Z,

4) схемные решения ряда энергоустановок (ГТУ, ПГУ - КУ, ПГУ - ТЭЦ и др.),

5) результаты оптимизационных расчетов, в которых вычисляются энергетические критерии Z для указанных энергоустановок, при этом граничные параметры У варьируются в заданном интервале значений ДУ; выводы и рекомендации,

которые относятся к выбору оптимальных термодинамических циклов указанных энергоустановок.

6) результаты, связанные с формированием базы ОБД и ее тестированием.

Научная новизна настоящего исследования состоит в том, что нами впервые получены следующие наиболее важные результаты, представляемые на защиту.

1. Численные и графические данные, полученные в оптимизационных расчетах и включающие энергетические критерии Z ряда энергоустановок (ГТУ, ПГУ - КУ, ПГУ -ТЭЦ и др.) в той области параметров У, которая не представлена в литературе, в том числе информация о термодинамических циклах ГТУ в интервале значений ДУ, охватывающих:

а) область высоких температур (У2 = tзг = 1000 ... 1700 оС),

б) область высоких давлений (Уз = п к = 50 ... 100).

в) интервал значений внутренего КПД или = г, = (38.5 .46.7) %.

2. Оценки термодинамической эффективности ряда энергоустановок (ГТУ, ПГУ- КУ, ПГУ - ТЭЦ и др.), отвечающих предложенным теплосиловым схемам.

3. Группа 01 - ресурсов, которые ориентированы на энергоустановки (ГТУ, ПГУ-КУ, ПГУ - ТЭЦ и др.) и позволяют клиенту:

а) вычислять свойства Я рабочих тел в заданных точках термодинамического

цикла,

б) вычислять КПД и другие энергетические критерии 2,

в) выполнять оптимизационные расчеты, в которых вычисляются КПД и другие энергетические критерии Z в заданном интервале ДУ, указывающем область вариации граничных параметров У.

4. «Методика оптимизационных расчетов», с помощью которой выбираются теплосиловые схемы комплексных установок ЭУ (ГТУ, ПГУ - КУ, ПГУ - ТЭЦ и др.) и выявляются оптимальные режимы работы указанных установок ЭУ; она представляет собой новый подход, который существенно сокращает интервал времени Атм, затрачиваемый на вычисление целевых функций 2(У), за счет:

а) применения сервера Б8,

б) Интернет - технологий,

в) автоматизации теплофизических расчетов (ТФ).

5. «Комбинированная методика формирования открытых интерактивных ресурсов», которые предназначены для теплофизических или сетевых расчетов

(получение численных данных о КПД и других энергетических критериях Z, вычисление свойств R рабочих тел и других характеристик); эта методика представляет собой новую технологию, которая базируется на использовании: а) высокоточного уравнения состояния рабочих тел, б) пакета Mathcad и в) Интернет - инструментов.

6. База ОБД, размещенная на сервере BS, имеющая URL - адрес http://twt.mpei.ac.ru/TTHB/kyawkokol и прошедшая стороннее тестирование.

Достоверность и обоснованность выводов и рекомендаций, сформулированных в диссертации, определяются:

а) тестовыми расчетами, которые применены нами как в методическом разделе, так и при разработке OI - ресурсов, и контролем точности полученных численных данных;

б) использованием в разрабатываемых материалах («Методика оптимизационных расчетов», «Комбинированная методика формирования открытых интерактивных ресурсов», OI - ресурсы и др.) таких математических зависимостей и расчетных схем, которые проверены практикой на отдельных задачах, встречающихся в области комбинированных энергоустановок;

в) привлечением надежных опубликованных результатов для проведения сравнения с соответствующими численными данными, полученными в диссертации.

Личный вклад автора. Непосредственное участие автора выразилось:

а) в обзоре литературы и анализе опубликованной информации, связанной с направлениями настоящего исследования;

б) в разработке «Комбинированной методики формирования открытых интерактивных ресурсов», которые предназначены для ТФ - расчетов применительно к энергоустановкам (ГТУ, ПГУ - КУ, ПГУ - ТЭЦ и др.),

в) в создании «Методики оптимизационных расчетов», с помощью которой выбираются теплосиловые схемы комплексных установок (ГТУ, ПГУ - КУ, ПГУ -ТЭЦ и др.), и выполнении оптимизационных расчетов, в которых вычисляются энергетические критерии Z ряда энергоустановок (ГТУ, ПГУ - КУ, ПГУ - ТЭЦ и др.) в заданном интервале значений ДУ,

г) в обработке и анализе полученных результатов,

д) в разработке и тестировании базы ОБД.

Связь с планами основных научно-исследовательских работ

Диссертация выполнена в рамках работы над инициативным научным проектом № 12-08-91166 - а по теме "Исследование теплофизических свойств ионных

жидкостей: эксперимент и моделирование" при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований.

Внедрение результатов работы

Ряд результатов диссертации отражены в отчете о научно-исследовательской работе "Исследование теплофизических свойств ионных жидкостей: эксперимент и моделирование" Гос. рег. № 01201259336 (заключительный, 1) по теме № 3042080, выполненной кафедрой Технологии воды топлива НИУ «МЭИ» в 2014 г.

Полученные в диссертации алгоритмы, связанные с описанием процессов и циклов ряда энергоустановок (ГТУ, ПГУ - КУ, ПГУ - ТЭЦ и др.), а также теплофизических свойств воды нашли применение в учебных тренажерах и обучающих программах для персонала ТЭС и .

Апробация работы Основные методические положения и результаты диссертационной работы отражены в докладах: на XIX - ой Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», НИУ МЭИ, г. Москва, 15 февраля 2013 г., на XXI - ой Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика», НИУ МЭИ, г. Москва, 14 февраля, 2015 г., в двух сообщениях на XIV - ой Российской конференции (с международным участием) по теплофизическим свойствам веществ (РКТС - 14), г. Казань, 2014 г., а также рассмотрены на семинарах кафедр ТВТ и ТЭС НИУ «МЭИ» в 2014 и 2015 г. г.

Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 16 опубликованных работах, из них пять статьей представлены в журналах из списка ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и выводов по работе, а также содержит 171 страниц текста, приложения, 118 рисунков и 28 таблиц. Список литературы включает 72 ссылку.

Список публикаций диссертанта

1. Очков В.Ф., Устюжанин Е.Е., Чжо Ко Ко, Волощук В.А. Информационно-инженерная поддержки тепловой, атомной и промышленной энергетики // Энергосбережение и водоподготовка. № 1. 2015. ^ 57-61 (ВАК)

2. В. Ф. Очков, Е. Е. Устюжанин, Чжо Ко Ко, В.В. Шишаков. Теплофизические Барзы Данных: От Таблицы к Интерактивным Интернет- Ресурсам и «Облачным» Шаблонам. Теплофизика высоких температур, №4, 2015 г. (ВАК)

3. Очков В.Ф., Пильщиков А.П., Чжо Ко Ко. Облачные функции для расчета тригенерации // Энергосбережение и водоподготовка №3 (89). 2014. С. 35 - 40.

4. Очков В.Ф., Чжо Ко Ко, Гибадуллин И. А., Пискотин С. А. Интернет-справочники: работа с формулами // Открытое образование № 3. 2012. С. 48- 54 (ВАК).

5. Очков В.Ф., Яковлев И.В., Лоскутова Т.М., Чжо Ко Ко. Расчеты в Интернете: энергосбережение // Энергосбережение и водоподготовка. № 4 (78). 2012. С. 30 - 34 (ВАК).

6. Очков В.Ф., Лоскутова Т.М., Чжо Ко Ко. Справочники-решебники по теплоэнергетике // Теплоэнергетика. №3. 2010. С. 65 - 69 (ВАК).

7. Чжо Ко Ко. Сетевые расчеты по термодинамическим свойствам рабочих веществ. РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА: Двадцать первая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез. докл. в 4-ех томах. Т. 4. М.: Издательский дом МЭИ, 2015.- 303 с.

8. Очков В.Ф., Устюжанин Е.Е., Чжо Ко Ко. Экстраполяция данных о свойствах насыщенной воды IAPWS - IF95 в критической области: плотность и давление // материалы XIV Российской конференции (с международным участием) по теплофизическим свойствам веществ (РКТС-14). г. Казань: Изд - во " Отечество". 2014. Т. 1. Пленарные и устные доклады. С. 198 - 201.

9. Очков В.Ф., Чжо Ко Ко. Онлайн расчеты. облачные функции и шаблоны по термодинамическим свойствам веществ // Материалы XIV Российской конференции (с международным участием) по теплофизическим свойствам веществ (РКТС-14). г. Казань: Изд - во " Отечество". 2014. Т. 1. Пленарные и устные доклады. С. 179 - 180.

10. Чжо Ко Ко. Онлайн расчеты. облачные функции и шаблоны для энергетических расчетов. Тезисы XIX - ой Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника. электротехника и энергетика». НИУ МЭИ. г. Москва. 15 февраля 2013 г. Том 3. С. 75.

11. Очков В.Ф., Чжо Ко Ко. Облачные функции - новый этап информационной поддержки науки и техники // Cloud of Science. Т. 1. № 1 2014. С. 5 - 16.

12. Теплотехнические этюды с Excel. Mathcad и Интернет: учеб. пособие / В.Ф. Очков., А. А. Александров., Е. П. Богомолова., В. А. Волощук., В. Е. Знаменский., Г. Ю. Кондакова., А. Лук., К. А. Орлов., А. В. Очков., А. А. Пантелеев., Чжо Ко Ко.— СПБ: БХВ-Петербург. 2014. — 336 с.: ил. ISBN 9789775-3352-2.

13. Очков В.Ф., Чжо Ко Ко. Дифференциальные уравнения - полет капли воды // Водоочистка. водоподготовка. водоснабжение. №3. 2014. С. 50 - 56.

14. Очков В.Ф., Чжо Ко Ко., Аунг Ту Ра Тун. Шаблоны для расчетов процессов водоподготовки // Водоочистка. водоподготовка. водоснабжение. № 6. 2013. С. 50 - 55.

15. Очков В.Ф., Орлов К.А., Чжо Ко Ко., Анохин Д.А. «Облачные» функции для инженерных расчетов водоснабжения // Водоснабжение и канализация № 9-10. 2012. С. 68 - 74.

16. Очков В.Ф., Макушин А.А., Чжо Ко Ко. «Живые» расчеты. функции и расчетные процедуры по свойствам ионитов // Водоочистка. водоподготовка. водоснабжение. № 11. 2010. С. 50 - 55.

2 Анализ существующих теплосиловых схем энергоустановок и баз данных о свойствах рабочих тел для энергетики

2.1 Базы данных

В настоящее время типичной является ситуация, когда пользователь изучает энергоустановку ЭУ, работает с компьютером PC и обращается через Интернет к веб -сайту одной из известных организаций (Стандартинформ, Национальный институт стандартов и технологии (НИСТ, США [1]), Объединенный институт высоких температур РАН [2], Институт теплофизики СО РАН, Technical University of Denmark [34] и др.), где размещены наиболее известные базы данных и Интернет - ресурсы, содержащие свойства R = (р, h, s, ...) ряда веществ. Целью обращения пользователя являются численные данные о свойствах R вещества, которое служит рабочим телом упомянутой энергоустановки.

На указанных сайтах размещены TF - ресурсы (см. раздел 3), которые содержат табулированные свойства R = (р, h, s, ...) для веществ (R134a, Н2О и др.). Обращаясь к ресурсу и используя опции («выбор вещества», «показ таблицы», «копирование»), клиент получает искомые свойства R.

Известно небольшое количество веб - сайтов, которые оперируют программами типа «exe - file» (EI - ресурс или закрытый Интернет - ресурс) для вычисления свойств R, например, EI - ресурсы [38], предназначенные для расчета свойств R хладагентов.

В НИУ «МЭИ» разрабатываются открытые интерактивные ресурсы или OI -ресурсы для вычисления свойств R ряда веществ [6 ... 9]. Отметим, что эти ресурсы обеспечивают для пользователя ряд опций («показ» и «копирование» формул MF, по которым вычисляются свойства R, и др.). Данная характеристика объясняет термин «отрытый».

Известные EI - алгоритмы, предназначенные для ТФ - моделирования свойств R веществ не предоставляют возможность пользователю: а) ознакомиться с алгоритмом расчета, и б) копировать формулы MF или программный код, которые «зашиты» в соответствующем EI - ресурсе.

Одной из целей диссертации является разработка базы ОБД, которая будет размещеаться на сервере BS и обеспечивать справочной информацией пользователя, выполняющего ТФ - расчеты, необходимые при проектировании и усовершенствовании установок ЭУ. В базу ОБД должны включаться OI - алгоритмы, которые предназначены для вычисления свойств рабочих веществ R = (v, h, s...), а

также алгоритмы, которые связаны с поиском критериев Z = (COP, N\,N2,Q......)

применительно к установкам ЭУ.

Упомянутый пользователь может выбрать еще несклолько источников, которые содержат данные о свойствах R рабочих тел и имеют форму базы данных, размещенной на компьютерных дисках, например, база данных Refprop 8 [39], которая создана в НИСТ, распространяется на коммерческой основе и рассмотрена в [11], а также база данных TDE, которая также создана в НИСТ и в которой размещены исключительно численные опытные данные об упомянутых свойствах R ряда веществ и рабочих тел [37]. Базы данных на компьютерных дисках оперируют программами типа «exe - file», кроме того, эти источники не связаны с Интернетом.

2.2 Газотурбинные и паротурбинные установки

Установки ЭУ (ГТУ, ПТУ, ПГУ - КУ и др.), которые используются в энергетике, а также энергосберегающих технологиях, в том числе таких технологиях, где взаимосогласовано вырабатываются электроэнергия и тепловая энергия, рассмотрены в известных публикациях [3 ... 5, 10,12,13,27,30 ... 33, 44,45,56,57], которые привлечены нами для анализа.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Чжо Ко Ко, 2016 год

> -

К у Щ

// К * 4 \

< t> »- S - Ä. „

& 1 N k >

/ L s 1

А t-1 ■-I к \

в/ 1 k 1 1 [ il V 4 »

{ ч ■ i. > <

Ei Г/ \ |

\ 4

10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

Общая степень сжатия воздуха в компрессоре, тг.к ■ Ш Температура газов на входе в ГТ, t3r=1200 С 0 в Температура газов на входе в ГТ, t3r=1300 С

♦ ^ Температура газов на входе в ГТ, t3r=1400 С Ф Температура газов на входе в ГТ, t3r=1500 С

Температура газов на входе в ГТ, t3r=1600 С

♦ ^ Температура газов на входе в ГТ, t3r=1700 С

Рис. ПБ13. Результаты X = (Z,Y) оптимизационных расчетов (этап 1) для ГТУ (вариант 4.3), которые получены с помощью ресурсов Res - OI - GTU_4.3.3(Z, R, U, (http://klm),key(def) и Res - OI-AirJ.l (R, U, (http://klm),key(def}) Y = k = 1, Y5 = nKj = 1, Y = t =1, Y7 = пгт_ = 1, Yio = tiF =30 оС

4 6

Рис. ПБ14. Результаты X = (Z,Y) оптимизационных расчетов (этап 1) для

ГТУ (вариант 4.3). Черные линии - данные, полученные с помощью ресурсов Res - OI- GTU_4.3.3(Z, R, U, (http://klm),key(def)) и Res - OI - Air32 (R, U, (http://klm),key(def)), цветные линии - данные, полученные с помощью ресурсов Res - OI - GTU_4.3.1(Z, R, U, (http://klm),key(def)) и Res - OI - AirJ.l (R, U, (http://klm),key(def))

Общая степень сжатия воздуха в компрессоре, тг.к

■ Температура газов на входе в ГТ: 131=1200 С

□ □ Температура газов на входе в ГТ: 131=1300 С I Температура газов на входе в ГТ: 131=1400 С

в—£ Температура газов на входе в ГТ: 131=1500 С 0 О Температура газов на входе в ГТ: 131=1600 С 4 Температура газов на входе в ГТ: 131=1700 С ♦ ♦ Ле1ргор: Температура газов навходев ГТ: 131=1700 С О О Ле1ргор: Температура газов навходев ГТ: 131=1600 С О О Ле1ргор: Температура газов навходев ГТ: 131=1500 С Ф • Ле1ргор: Температура газов навходев ГТ: 131=1400 С

□ □ Ле1ргор: Температура газов навходев ГТ: 131=1300 С ■ ■ Ле1ргор: Температура газов навходев ГТ: 131=1200 С

Рис. ПБ15. Сравнение производных dZ2(Yi) / dYi по аргументу Y3 = Пк на изолиниях Y2 = t3r = (1200 . _1700) оС для цикла ГТУ (вариант 4.3), полученных на основе ресурсов Res -OI- AirJ.l (R, U, (http://klm),key(def)) и Res - OI - Air_3.1 (R, U,

(http://klm), key(def))

0,588332 186922,5 1450692 2776,592 1600 49 2 1

0,589766 195093,3 1463042 2897,961 1600 46 2 1

0,591166 203970,2 1475991 3029,821 1600 43 2 1

0,592524 213570 1489613 3173,903 1600 40 2 1

0,593827 224339 1503995 3332,384 1600 37 2 1

0,595059 236154,5 1519248 3508,043 1600 34 2 1

0,596198 249390,5 1535507 3704.506 1600 31 2 1

0,597212 254343,2 1552945 3926,615 1600 28 2 1

0,598057 281470,1 1571787 4181,023 1600 25 2 1

0.598666 301408.7 1592337 4477.195 1600 22 2 1

0,596519 321199,7 1615014 4771,176 1600 19 2 1

(( I Яи I

'пту_пгу_д Ч1_гту_д 'пн_пгу_д

■Пыжу -^---^- -^- 'Зг, -с лк nK_i %М

III III III

2 2 2

V.V. s s s

Рис. ПБ16. «Инструмента Wizard»: результатыX = (Z,Y) оптимизационных расчетов (этап 1) для ПГУ - КУ (вариант 4.3). Зависимость критерия Z2 = n от параметров Y3 =

пк и Y2= Ur = 1600 С

Ф * * ' ф t • 1 ► • • 5

• > • * • ■ 1 * * *4 ' • 3

* • • * • * 2

' * .1

1200 1400 1600 1800

т: °с

Рис. ПБ17. Результаты X = (2, У) оптимизационных расчетов для ПГУ - ТЭЦ. Зависимость критерия 2\ = цэ от параметров Уз = Пк и У2 = tзг 1 - Пк =10; 2 - Пк =20; 3- пк =30; 4 - Пк =40; 5 - Пк =45

Рис. ПБ18. Mathcad - поле, входящее в OI - ресурс применительно к установке ПГУ -ТЭЦ. Часть, включающая граничные условия Y и входные данные U для

оптимизационных расчетов

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Общая степень сжатия воздуха в компрессоре, тг.к ■ Температура газов на входе в ГТ: 13г=1200 С □ □ Температура газов на входе в ГТ: 13г=1300 С •—♦ Температура газов на входе в ГТ: 13г=1400 С О О Температура газов на входе в ГТ: 13г=1500 С О О Температура газов на входе в ГТ: 13г=1600 С ♦ ♦ Температура газов на входе в ГТ: 13г=1700 С

Рис. ПБ19. Результаты X = (2,У) оптимизационных расчетов (этап 1) для ГТУ (вариант 4.3), которые получены с помощью ресурса Явя - 01 -МтЪ.2 (Я, и, (Иир://к1ш),кву(ёв/)) 22тах = 53.01 % при У2= tзг = 1700 °С, Уз = Пк = 100, У4 = к = 2, У5 = Пк_г = 3.0, Уб =

Р= 3, У7 = ПГТ_1 = 1.75

Рис. ПБ20. Результаты исследований влияния температуры газа ^зг на входе в газовую турбину на внутренний КПД п цикла ПГУ - КУ (вариант 4.3)

74 = к = 1, Уз = Пк_г = 1, Ув = г = 2, У7 = ПГТ_г = 2

Рис. ПБ21. Результаты X = (2, У) оптимизационных расчетов для ГТУ - ТЭЦ. Зависимость критерия 21 = цэ от параметров Уз = Пк и У2 = гзг 1 - Пк =10; 2 - Пк =20; 3- пк =30; 4 - Пк =40; 3 - Пк = 45

Таблица Б. 4.1

Результаты X = (2, У) оптимизационных расчетов (этап 1) для ГТУ (вариант 4.3). Зависимость критерия Z2 = п от параметров У2 = <зг и Уз = пк.

Уз = Пк Z2 = П' У2 = ^3Г ^2 = П' У2 = 1зг Z2 = П/ У2 = 1зг

10 33.718 1200,0 34.225 1300,0 34.604 1400,0

15 36.622 1200,0 37.427 1300,0 38.029 1400,0

20 37.989 1200,0 39.1 1300,0 39.925 1400,0

25 38.573 1200,0 40.003 1300,0 41.055 1400,0

30 38.676 1200,0 40.444 1300,0 41.731 1400,0

35 38.447 1200,0 40.576 1300,0 42.107 1400,0

40 37.968 1200,0 40.483 1300,0 42.269 1400,0

45 37.287 1200,0 40.216 1300,0 42.271 1400,0

49 36.615 1200,0 39.9 1300,0 42.181 1400,0

У3 = Пк ^2 = П/ У2 = 1зг Z2 = П/ У2 = 1зг Z2 = П/ У2 = 1зг

10 34.893 1500,0 35.115 1600,0 35.288 1700,0

15 38.489 1500,0 38.845 1600,0 39.125 1700,0

20 40.553 1500,0 41.04 1600,0 41.424 1700,0

25 41.852 1500,0 42.468 1600,0 42.953 1700,0

30 42.698 1500,0 43.443 1600,0 44.029 1700,0

35 43.249 1500,0 44.124 1600,0 44.809 1700,0

40 43.591 1500,0 44.597 1600,0 45.382 1700,0

45 43.778 1500,0 44.919 1600,0 45.804 1700,0

49 43.84 1500,0 45.09 1600,0 46.058 1700,0

Таблица Б. 4.2

Результаты X = (2, У) оптимизационных расчетов (этап 1) для ГТУ (вариант 4.3). Зависимость критерия 22 = п от параметров Уз = Пк , У2 = <зг и числа ступеней сжатия воздуха У4 = к

У з = £ ¿3Г У4 =к 22 = п У4 = к 22 = п У4= к 22 = п

10 1200 33.838 2 34.11987 3 33.22717

13 1200 35.88292 2 36.48666 3 35.77404

16 1200 37.20247 2 38.11614 3 37.57447

19 1200 38.07247 2 39.29476 3 38.91855

22 1200 38.63966 2 40.17258 3 39.95848

25 1200 38.98929 2 40.83713 3 40.78317

28 1200 39.17477 2 41.34348 3 41.44867

31 1200 39.23142 2 41.72832 3 41.99234

34 1200 39.18364 2 42.01713 3 42.44021

37 1200 39.04882 2 42.2283 3 42.81108

40 1200 38.83968 2 42.37542 3 43.11889

43 1200 38.56571 2 42.46883 3 43.37425

46 1200 38.2341 2 42.51653 3 43.5854

49 1200 37.85036 2 42.52482 3 43.75884

Таблица Б. 4.2 (продолжение)

Уз = Пк 1зг У4 = к 22 = п 1зг У4 = к 22 = п У4= к 22 = п

10 1500 1 34.19751 1500 2 34.38465 3 33.68291

13 1500 1 36.51313 1500 2 36.90799 3 36.33603

16 1500 1 38.11563 1500 2 38.70407 3 38.25055

19 1500 1 39.28131 1500 2 40.05433 3 39.71159

22 1500 1 40.15517 1500 2 41.10676 3 40.86932

25 1500 1 40.82189 1500 2 41.94801 3 41.81175

28 1500 1 41.33482 1500 2 42.63277 3 42.59452

31 1500 1 41.72955 1500 2 43.19756 3 43.25484

34 1500 1 42.03084 1500 2 43.66788 3 43.81871

37 1500 1 42.25654 1500 2 44.06215 3 44.30495

40 1500 1 42.41993 1500 2 44.39407 3 44.72755

43 1500 1 42.53105 1500 2 44.67408 3 45.0972

46 1500 1 42.59773 1500 2 44.91029 3 45.42221

49 1500 1 42.62611 1500 2 45.10911 3 45.70917

Таблица Б. 4.3

Результаты X = (2, У) оптимизационных расчетов (этап 1) для ГТУ (вариант 4.3). Зависимость критерия 22 = п от параметров У5= , У2 = <зг и числа ступеней У4 = к

tзг к п Пк к П к п

1 1200 1 39.22517 30 2 39.22517 3 39.23

1.2 1200 1 39.22517 30 2 40.33552 3 41.18

1.4 1200 1 39.22517 30 2 40.97653 3 41.98

1.6 1200 1 39.22517 30 2 41.34206 3 42.2

1.8 1200 1 39.22517 30 2 41.53424 3 42.11

2 1200 1 39.22517 30 2 41.61179 3 41.82

2.2 1200 1 39.22517 30 2 41.61069 3 41.42

2.4 1200 1 39.22517 30 2 41.55412 3 40.95

2.6 1200 1 39.22517 30 2 41.4576 3 40.44

2.8 1200 1 39.22517 30 2 41.33187 3 39.89

3 1200 1 39.22517 30 2 41.18455 3 39.33

3.2 1200 1 39.22517 30 2 41.02115 3 38.76

3.4 1200 1 39.22517 30 2 40.84578 3 38.19

3.6 1200 1 39.22517 30 2 40.66148 3 37.62

3.8 1200 1 39.22517 30 2 40.47059 3 37.05

4 1200 1 39.22517 30 2 40.2749 3 36.48

4.2 1200 1 39.22517 30 2 40.0758 3 35.92

4.4 1200 1 39.22517 30 2 39.87437 3 35.36

4.6 1200 1 39.22517 30 2 39.67147 3 34.82

4.8 1200 1 39.22517 30 2 39.46779 3 34.28

5 1200 1 39.22517 30 2 39.26385 3 33.74

Таблица Б. 4.3 (продолжение)

Пк_1 ^3Г к п Пк к к П

1 1500 1 41.60941 30 2 41.60941 3 41.60941

1.2 1500 1 41.60941 30 2 42.28133 3 42.80425

1.4 1500 1 41.60941 30 2 42.66954 3 43.28987

1.6 1500 1 41.60941 30 2 42.88561 3 43.39804

1.8 1500 1 41.60941 30 2 42.99067 3 43.28847

2 1500 1 41.60941 30 2 43.02087 3 43.04656

2.2 1500 1 41.60941 30 2 42.99892 3 42.72151

2.4 1500 1 41.60941 30 2 42.93971 3 42.34328

2.6 1500 1 41.60941 30 2 42.85338 3 41.93091

2.8 1500 1 41.60941 30 2 42.74705 3 41.49691

3 1500 1 41.60941 30 2 42.62582 3 41.04969

3.2 1500 1 41.60941 30 2 42.49344 3 40.59503

3.4 1500 1 41.60941 30 2 42.3527 3 40.13699

3.6 1500 1 41.60941 30 2 42.2057 3 39.67839

3.8 1500 1 41.60941 30 2 42.05408 3 39.22127

4 1500 1 41.60941 30 2 41.89908 3 38.76706

4.2 1500 1 41.60941 30 2 41.74169 3 38.31678

4.4 1500 1 41.60941 30 2 41.58266 3 37.87114

4.6 1500 1 41.60941 30 2 41.42262 3 37.43065

4.8 1500 1 41.60941 30 2 41.26204 3 36.99563

5 1500 1 41.60941 30 2 41.10132 3 36.56629

Таблица Б. 4.4

Результаты X = (2, У) оптимизационных расчетов (этап 1) для ГТУ (вариант 4.3). Зависимость критерия Z2 = пот параметра У3 = Жк , У2 = <зг и параметра У5 = ж^

Жк tзг Жк_ Жкг п Жк_1

10 1200 1 33.83288 2 34.11987 3 33.0851

13 1200 1 35.88292 2 36.48666 3 35.54728

16 1200 1 37.20247 2 38.11614 3 37.26884

19 1200 1 38.07247 2 39.29476 3 38.53786

22 1200 1 38.63966 2 40.17258 3 39.50538

25 1200 1 38.98929 2 40.83713 3 40.25955

28 1200 1 39.17477 2 41.34348 3 40.85589

31 1200 1 39.23142 2 41.72832 3 41.33138

34 1200 1 39.18364 2 42.01713 3 41.71178

37 1200 1 39.04882 2 42.2283 3 42.01565

40 1200 1 38.83968 2 42.37542 3 42.25676

43 1200 1 38.56571 2 42.46883 3 42.44558

46 1200 1 38.2341 2 42.51653 3 42.59023

49 1200 1 37.85036 2 42.52482 3 42.69712

Таблица Б. 4.4 (продолжение)

Жк tзг Жк_1 п Жк_ Жк_1

10 1500 1 34.19751 2 34.38465 3 33.58581

13 1500 1 36.51313 2 36.90799 3 36.17976

16 1500 1 38.11563 2 38.70407 3 38.04083

19 1500 1 39.28131 2 40.05433 3 39.45236

22 1500 1 40.15517 2 41.10676 3 40.56344

25 1500 1 40.82189 2 41.94801 3 41.46143

28 1500 1 41.33482 2 42.63277 3 42.20147

31 1500 1 41.72955 2 43.19756 3 42.82047

34 1500 1 42.03084 2 43.66788 3 43.34415

37 1500 1 42.25654 2 44.06215 3 43.79115

40 1500 1 42.41993 2 44.39407 3 44.17532

43 1500 1 42.53105 2 44.67408 3 44.50721

46 1500 1 42.59773 2 44.91029 3 44.79504

49 1500 1 42.62611 2 45.10911 3 45.04531

Таблица Б. 4.5

Результаты X = (2, У) оптимизационных расчетов (этап 1) для ГТУ (вариант 4.3). Зависимость критерия 22 = П' от параметровУб = г (число ступеней расширения воздуха), У2 = £зг и параметра ¿эг

Пк ¿3Г г П' гту г П' гту г П' гту

10 1700 1 35.297 2 32.888 3 26.892

20 1700 1 41.42 2 40.188 3 35.335

30 1700 1 44.015 2 43.658 3 39.741

40 1700 1 45.356 2 45.734 3 42.32

50 1700 1 46.066 2 47.116 3 44.077

60 1700 1 46.4 2 48.083 3 45.419

70 1700 1 46.495 2 48.788 3 46.467

80 1700 1 46.407 2 49.3 3 47.285

90 1700 1 46.186 2 49.682 3 47.954

100 1700 1 45.856 2 49.954 3 48.508

Пк ¿3Г г Щ' гту г П' гту г П' гту

10 1500 1 34.899 2 32.544 3 26.39

20 1500 1 40.545 2 39.587 3 34.673

30 1500 1 42.678 2 42.824 3 38.935

40 1500 1 43.549 2 44.678 3 41.369

50 1500 1 43.785 2 45.828 3 42.984

60 1500 1 43.622 2 46.588 3 44.203

70 1500 1 43.189 2 47.076 3 45.122

80 1500 1 42.532 2 47.368 3 45.816

90 1500 1 41.725 2 47.525 3 46.359

100 1500 1 40.76 2 47.572 3 46.784

Пк ¿3Г г Щ' гту г П' гту г П' гту

п.к t.3г X гту X ПЛ гту X ПЛ гту

10 1200 1 33.722 2 31.604 3 25.174

20 1200 1 37.978 2 37.939 3 32.996

30 1200 1 38.645 2 40.495 3 36.849

40 1200 1 37.903 2 41.665 3 38.876

50 1200 1 36.323 2 42.133 3 40.091

60 1200 1 34.08 2 42.157 3 40.902

70 1200 1 31.27 2 41.9 3 41.426

80 1200 1 27.852 2 41.405 3 41.72

90 1200 1 23.779 2 40.731 3 41.856

100 1200 1 18.965 2 39.896 3 41.871

Таблица Б. 4.6

Результаты X = (2, У) оптимизационных расчетов (этап 1) для ГТУ (вариант 4.3). Зависимость критерия 22 = п от параметров Уб = I (число ступеней расширения воздуха), У7 = пг^ и У2= ^зг

ПГТ_г tзг t п t t

1 1200 1 39.22517 2 39.22517 3 39.22517

1.2 1200 1 39.22517 2 40.46356 3 41.34027

1.4 1200 1 39.22517 2 41.08779 3 41.96081

1.б 1200 1 39.22517 2 41.37886 3 41.8966

1.8 1200 1 39.22517 2 41.4729 3 41.47556

2 1200 1 39.22517 2 41.44338 3 40.85408

2.2 1200 1 39.22517 2 41.33318 3 40.11516

2.4 1200 1 39.22517 2 41.16877 3 39.30627

2.6 1200 1 39.22517 2 40.96726 3 38.45606

2.8 1200 1 39.22517 2 40.74009 3 37.58255

3 1200 1 39.22517 2 40.51134 3 36.72343

3.2 1200 1 39.22517 2 40.26921 3 35.85919

3.4 1200 1 39.22517 2 40.01695 3 35.01585

3.6 1200 1 39.22517 2 39.75783 3 34.17861

3.8 1200 1 39.22517 2 39.49427 3 33.33855

4 1200 1 39.22517 2 39.22808 3 32.49845

4.2 1200 1 39.22517 2 38.96064 3 31.66032

4.4 1200 1 39.22517 2 38.69298 3 30.82563

4.6 1200 1 39.22517 2 38.42589 3 29.99544

4.8 1200 1 39.22517 2 38.15997 3 29.17053

5 1200 1 39.22517 2 37.89568 3 28.35143

Таблица Б. 4.7

Результаты X = (2, У) оптимизационных расчетов (этап 1) для ГТУ (вариант 4.3). Зависимость критерия 22 = п от параметров У7 = пгт_1 (степень расширения газа в газовых турбинах перед промежуточным подводом теплоты), У2 = tзг и Уз = Пк

Пк tзг ПГТ_г ПГТ_г ПГТ_г

10 1200 1 33.83288 2 33.4805 3 31.48779

13 1200 1 35.88292 2 35.96405 3 34.18595

16 1200 1 37.20247 2 37.68565 3 36.08975

19 1200 1 38.07247 2 38.93945 3 37.50535

22 1200 1 38.63966 2 39.87993 3 38.59386

25 1200 1 38.98929 2 40.5974 3 39.44962

28 1200 1 39.17477 2 41.14878 3 40.13224

31 1200 1 39.23142 2 41.57206 3 40.68153

34 1200 1 39.18364 2 41.89367 3 41.1253

37 1200

40 1200

43 1200

46 1200

49 1200

1 39.04882

1 38.83968

1 38.56571

1 38.2341

1 37.85036

2 42.13272

2 42.30334

2 42.4163

2 42.47992

2 42.50078

3 41.48363 3 41.77147 3 42.00019 3 42.17864 3 42.31381

Таблица Б. 4.7 (продолжение)

Пк tзг ПГТ_г

10 1500 1 34.19751

13 1500 1 36.51313

16 1500 1 38.11563

19 1500 1 39.28131

22 1500 1 40.15517

25 1500 1 40.82189

28 1500 1 41.33482

31 1500 1 41.72955

34 1500 1 42.03084

37 1500 1 42.25654

40 1500 1 42.41993

43 1500 1 42.53105

46 1500 1 42.59773

49 1500 1 42.62611

ПГТ_г ПГТ_г

2 33.66621 3 31.88971

2 36.1381 3 34.58698

2 37.9983 3 36.50052

2 39.38777 3 37.938

2 40.47387 3 39.13436

2 41.34444 3 40.10082

2 42.05499 3 40.90022

2 42.64265 3 41.57123

2 43.13336 3 42.14086

2 43.54587 3 42.6287

2 43.89415 3 43.04936

2 44.18885 3 43.41395

2 44.43827 3 43.73117

2 44.64894 3 44.00789

Таблица Б. 4.8

Результаты X = (2, У) оптимизационных расчетов (этап 1) для ГТУ (вариант 4.3). Зависимость критерия 22 = п от параметров У7 = пгт_1 (степень расширения газа в газовых турбинах перед промежуточным подводом теплоты), У2= tзг и У5 =

ПГТ_ tзг Пк_ Пк_1 Пк_

1 1200 1 39.22517 2 41.61179 3 41.18455

1.2 1200 1 40.46356 2 42.47926 3 42.01576

1.4 1200 1 41.08779 2 42.89911 3 42.42928

1.6 1200 1 41.37886 2 43.07015 3 42.60748

1.8 1200 1 41.4729 2 43.09179 3 42.64283

2 1200 1 41.44338 2 43.01888 3 42.5869

2.2 1200 1 41.33318 2 42.88395 3 42.47052

2.4 1200 1 41.16877 2 42.70731 3 42.3131

2.6 1200 1 40.96726 2 42.50222 3 42.12738

2.8 1200 1 40.74009 2 42.2776 3 41.92201

3 1200 1 40.51134 2 42.05344 3 41.71608

3.2 1200 1 40.26921 2 41.81925 3 41.4998

3.4 1200 1 40.01695 2 41.57753 3 41.27566

3.6 1200 1 39.75783 2 41.33089 3 41.04624

3.8 1200 1 39.49427 2 41.08128 3 40.81343

4 1200 1 39.22808 2 40.83013 3 40.57868

4.2 1200 1 38.96064 2 40.57855 3 40.34307

4.4 1200 1 38.69298 2 40.32735 3 40.10743

4.6 1200 1 38.42589 2 40.07716 3 39.87241

4.8 1200 1 38.15997 2 39.82845 3 39.63847

5 1200 1 37.89568 2 39.58158 3 39.40601

Таблица Б. 4.8 (продолжение)

ПГТ_г Ьг Пк_1 п Пк_1 п

1 1500 1 41.60941 2 43.02087 3 42.62582

1.2 1500 1 42.27375 2 43.51419 3 43.11706

1.4 1500 1 42.55686 2 43.70367 3 43.31565

1.6 1500 1 42.63162 2 43.72485 3 43.35046

1.8 1500 1 42.58336 2 43.64592 3 43.28697

2 1500 1 42.45864 2 43.50463 3 43.16168

2.2 1500 1 42.28482 2 43.32331 3 42.99636

2.4 1500 1 42.0788 2 43.1159 3 42.80467

2.6 1500 1 41.85152 2 42.89143 3 42.59549

2.8 1500 1 41.61025 2 42.65595 3 42.37481

3 1500 1 41.35997 2 42.41358 3 42.14676

3.2 1500 1 41.10417 2 42.16722 3 41.91421

3.4 1500 1 40.84531 2 41.9189 3 41.67923

3.6 1500 1 40.58516 2 41.67011 3 41.44331

3.8 1500 1 40.32499 2 41.42188 3 41.20753

4 1500 1 40.06574 2 41.17499 3 40.97267

4.2 1500 1 39.80808 2 40.92998 3 40.73931

4.4 1500 1 39.55252 2 40.68725 3 40.50786

4.6 1500 1 39.28148 2 40.43067 3 40.26288

4.8 1500 1 39.04969 2 40.21033 3 40.05247

5 1500 1 38.81922 2 39.99148 3 39.84331

Таблица Б. 4.9

Результаты X = (2, У) оптимизационныхрасчетов (этап 1) для ГТУ (вариант 4.3). Зависимость критерия 22 = п от параметров У7 = пгт_1 (степень расширения газа в газовых турбинах перед промежуточным подводом теплоты), У2= tзг и У5 =

tзг ПГТ_г tзг ПГТ_г

1 1200 1 39.22517 2 41.44338 1200 3 40.51134

1.2 1200 1 40.33552 2 42.19698 1200 3 41.2226

1.4 1200 1 40.97653 2 42.62967 1200 3 41.64102

1.6 1200 1 41.34206 2 42.8694 1200 3 41.8813

1.8 1200 1 41.53424 2 42.98556 1200 3 42.00634

2 1200 1 41.61179 2 43.01888 1200 3 42.05344

2.2 1200 1 41.61069 2 42.9948 1200 3 42.04604

2.4 1200 1 41.55412 2 42.9299 1200 3 41.99956

2.6 1200 1 41.4576 2 42.83542 1200 3 41.92449

2.8 1200 1 41.33187 2 42.71921 1200 3 41.82822

3 1200 1 41.18455 2 42.5869 1200 3 41.71608

3.2 1200 1 41.02115 2 42.44258 1200 3 41.59195

3.4 1200 1 40.84578 2 42.28932 1200 3 41.45875

3.6 1200 1 40.66148 2 42.1294 1200 3 41.3187

3.8 1200 1 40.47059 2 41.96458 1200 3 41.1735

4 1200 1 40.2749 2 41.79623 1200 3 41.02447

4.2 1200 1 40.0758 2 41.6254 1200 3 40.87264

4.4 1200 1 39.87437 2 41.45292 1200 3 40.71882

4.6 1200 1 39.67147 2 41.27944 1200 3 40.56367

4.8 1200 1 39.46779 2 41.10549 1200 3 40.4077

5 1200 1 39.26385 2 40.93147 1200 3 40.25133

Таблица Б. 4.9 (продолжение)

tзг ПГТ_ ПГТ_г ПГТ_г

1 1500 1 41.60941 2 42.45864 3 41.35997

1.2 1500 1 42.28133 2 42.96088 3 41.84504

1.4 1500 1 42.66954 2 43.25164 3 42.13314

1.6 1500 1 42.88561 2 43.41206 3 42.29879

1.8 1500 1 42.99067 2 43.48733 3 42.38383

2 1500 1 43.02087 2 43.50463 3 42.41358

2.2 1500 1 42.99892 2 43.48117 3 42.40417

2.4 1500 1 42.93971 2 43.42837 3 42.36636

2.6 1500 1 42.85338 2 43.35409 3 42.30759

2.8 1500 1 42.74705 2 43.26386 3 42.23311