Phần mềm tính toán đặc tính bề mặt truyền nhiệt (GAP)

Phần mềm được viết trên nền ứng dụng C# mô tả về các đặc tính tĩnh và động của các bề mặt truyền nhiệt trong nhà máy Nhiệt điện. Phần mềm cung cấp khả năng sử dụng các mô hình toán học với tham số phân phối hoặc tập trung để mô phỏng các hình thức truyền nhiệt trong chu trình nhiệt của nhà máy - Tán xạ nhiệt, đối lưu nhiệt với môi trường bên ngoài nằm trên đường bão hòa, bức xạ nhiệt.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Phần mềm tính toán đặc tính bề mặt truyền nhiệt (GAP) PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 143 PHẦN MỀM TÍNH TOÁN ĐẶC TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT (GAP) ThS. Nguyễn Tiến Sáng1, GS. TSKH. Pikina G. A2, Nguyễn Tiến Khang3 1 Tổng công ty Phát điện 1, 2Đại học Năng lượng Mát-xcơ-va, 3Viện Đo lường Việt Nam Tóm tắt: Phần mềm được viết trên nền ứng dụng C# mô tả về các đặc tính tĩnh và động của các bề mặt truyền nhiệt trong nhà máy Nhiệt điện. Phần mềm cung cấp khả năng sử dụng các mô hình toán học với tham số phân phối hoặc tập trung để mô phỏng các hình thức truyền nhiệt trong chu trình nhiệt của nhà máy — Tán xạ nhiệt, đối lưu nhiệt với môi trường bên ngoài nằm trên đường bão hòa, bức xạ nhiệt. Phần mềm đã được sử dụng rất hiệu quả phục vụ công tác giảng dạy và nghiên cứu của học viên cao học tại bộ môn Tự động hóa các quá trình nhiệt, Đại học Năng lượng Mát-xcơ-va. Phần mềm giúp các nhà nghiên cứu lập mô hình mô phỏng những đối tượng cần điểu khiển trong chu trình nhiệt, từ đó xây dựng bộ tham số điều khiển tối ưu, giúp tối ưu hóa tổ máy, đảm bảo nguồn điện ổn định. Từ khoá: Phần mềm, C#, model, bề mặt truyền nhiệt, mô hình toán học, phân phối, tập trung, đặc tính tĩnh, đặc tính động, tán xạ, đối lưu, bức xạ. Abstract: The description of Visual C#-program of the calculation of static and dynamic characteristics of heat transfer surfaces. The program provides the possibility of using models with distributed or lumped parameters with respect to various real surfaces TPP and NPP - convective phase heat transfer, convection with external coolant on the saturation line and radiation. The program is focused on the performance of laboratory and course work of the educational process, but can be used by engineers and researchers. Keywords: Visual C# program, surface heat transfer, mathematical models, distributed and lumped parameters, static and dynamic characteristics, scattering, convective, radiation. I. GIỚI THIỆU Các quá trình nhiệt trong công nghiệp có thể được mô phỏng và liên kết với nhau bởi rất nhiều mô hình toán học với độ phức tạp và độ chính xác riêng của chúng. Độ chính xác của mô hình toán học (model) phụ thuộc rất nhiều vào các giả định được chấp nhận. Sự hoàn chỉnh của mỗi model là sự phản ánh các quá trình vật lý thực tế diễn ra trong các thiết bị nhiệt, các model có thể phân tích các đặc tính: tĩnh và động; tuyến tính và phi tuyến tính; tham số phân tán hay tập trung. Thực tế cho thấy mô hình phi tuyến tính với các tham số phân tán là mô hình đạt độ tin cậy cao nhất, cũng là mô hình khó xây dựng nhất [1]. 144 | HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐIỆN LỰC TOÀN QUỐC 2017 Các giả định đã được thừa nhận về lỗi của các model đối tượng phát sinh phụ thuộc vào đặc điểm cụ thể và điều kiện làm việc thực tế trong công nghiệp. Với mục tiêu nhận dạng mô hình đối tượng cần điều khiển nhanh chóng và đơn giản, nhưng có độ chính xác đạt yêu cầu, các nhà phát triển có thể thực hiện phân tích so sánh các mô hình khác nhau. Quy trình so sánh này có thể được thực hiện một cách dễ dàng và tự động qua các model tính toán mô phỏng các đặc tính truyền nhiệt. Từ nhu cầu cấp thiết trên đây, phần mềm ứng dụng trên Visual C# về các đặc tính tĩnh và động của các bề mặt truyền nhiệt trong nhà máy nhiệt điện được xây dựng thành công. Ứng dụng trên C# cung cấp khả năng kết nối trực tiếp với các bộ điều khiển PLC, là kết quả quan trọng bước đầu trong quy trình xây dựng bộ tham số điều khiển tối ưu tổ máy nhiệt điện. II. MÔ TẢ PHẦN MỀM C# - GAP Mục đích đầu tiên của phần mềm tính toán đặc tính bề mặt truyền nhiệt là hỗ trợ cho phòng thí nghiệm và giáo trình môn học “Mô hình hóa đối tượng điều khiển nhiệt” tại bộ môn Tự động hóa các quá trình nhiệt (АСУТП), Đại học Năng lượng Mát-xcơ-va [5]. Cơ sở dữ liệu nguồn trong phần mềm gồm 40 biến thể (phương án) bộ giá trị các thông số công nghệ, xây dựng của lò hơi loại cận tới hạn có bình sinh hơi (BKZ-320) và lò hơi siêu tới hạn (TGMP-314). Đồng thời phần mềm cũng cho phép tính toán dựa trên những dữ liệu nhập từ bên ngoài bởi người dùng. Dữ liệu này được lưu tự động trong quá trình tính toán đặc tính. Các dữ liệu nguồn sẽ được khởi tạo lại trong lần khởi động kế tiếp và phục vụ để biểu diễn một cách đa dạng sự khác nhau của các bề mặt truyền nhiệt. Dưới đây là các tính năng chính được thực hiện trong chương trình: 1. Tính toán các bộ trao đổi nhiệt dạng: truyền nhiệt tán xạ thuận dòng chảy (hoặc ngược dòng); truyền nhiệt đối lưu khi môi trường bên ngoài nằm trên đường bão hoà; bức xạ nhiệt. 2. Tính toán đặc tính tĩnh sử dụng một mô hình phi tuyến tính với các tham số vật lý phần tán ứng với hai chất trao đổi nhiệt và tường đường ống truyền nhiệt trong bộ trao đổi nhiệt tán xạ, (Distributed parameter DP-DP-DP) hoặc mô hình tham số phân tán của các chất trao đổi nhiệt nhưng tường ống dưới dạng tập trung (Concentrated parameter DP-CP-DP) [1]. Ở mỗi bước của quá trình tính toán, sự phân bổ nhiệt độ dọc theo chiều dài ống dẫn nhiệt của môi trường đã làm thay đổi tính chất động lực học của chất trao đổi nhiệt bên trong, dẫn tới thay đổi các đại lượng nhiệt dung riêng và khối lượng hơi nước theo tọa độ đường ống. 3. Khi tính toán các bộ trao đổi nhiệt tán xạ ngược dòng, phần mềm cung cấp khả năng thực hiện thao tác lặp đi lặp để đến được giá trị gần đúng thực tế. Tính các đặc tính PHÂN BAN NGUỒN ĐIỆN | 145 động (tần số phức tạp) của quá trình truyền nhiệt đối với tất cả các kênh đầu vào và đầu ra. Trong trường hợp này, các mô hình tuyến tính được áp dụng tương ứng chất dẫn nhiệt ngoài ống – thành ống – trong ống lần lượt là – CP-CP-CP; CP-CP-DP; DP-CP- DP và mô hình xếp chồng nhiều ...