«Автоматизация и информатизация ТЭК»

Статическая математическая модель нагревательной печи для оптимизации процессов энергопотребления

УДК: 66.011
DOI: 10.33285/2782-604X-2022-8(589)-50-56

Авторы:

¹ Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

Ключевые слова: нагревательная двухкамерная печь, математическая модель, система с иерархической структурой, макроэнтропия, нулевое начало термодинамики

Аннотация:

В статье представлена статическая математическая модель двухкамерной нагревательной печи для оптимизации энергопотребления, поскольку эти объекты занимают доминирующую нишу в энергетическом балансе предприятий нефтегазового комплекса. В основе модели лежат допущения, что процесс сгорания топлива является мгновенным, а процесс теплопередачи – стационарным. При этом в объемах камер принята модель идеального смешения, что позволяет считать температуры дымовых газов в них постоянными и равными средним значениям. Принимая во внимание, что двухкамерная нагревательная печь представляет собой минимальный фрагмент системы с иерархической структурой, для оптимизации энергопотребления было предложено использовать информационный системный подход и критерий макроэнтропии, выраженный через вероятности флуктуаций средних энергетических уровней камер печи, играющих роль подсистем, взаимодействие которых определяется нулевым началом термодинамики.

Список литературы:

1. Широков В.А., Сурков В.В. Совершенствование топливно-энергетического баланса нефтеперерабатывающих предприятий // Деловой журн. Neftegaz.Ru. – 2018. – № 4(76). – С. 40–43.
2. Zhidkov A.B. Energy efficiency of tube-furnace operation // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. – 2013. – Vol. 49, No. 2. – P. 125–134. – DOI: 10.1007/s10553-013-0422-z
3. Трубчатые нагревательные печи нефтепереработки и нефтехимии: учеб. пособие для вузов / А.Б. Жидков, Д.П. Герасимов, Д.Е. Денисов [и др.]; под ред. А.Б. Жидкова. – СПб.: АртПроект, 2015. – С. 5–32.
4. Masoumi M.E., Izakmehri Z. Improving of Refinery Furnaces Efficiency Using Mathematical Modeling // Int. J. of Modeling and Optimization. – 2011. – Vol. 1, No. 1. – P. 74–79. – DOI: 10.7763/IJMO.2011.V1.14
5. Демиденко Н.Д. Моделирование статических и динамических режимов в трубчатых печах // Вестн. Томского гос. ун-та. Управление, вычислительная техника и информатика. – 2012. – № 3(20). – С. 13–21.
6. Демиденко Н.Д., Альсов М.И. Численное исследование стационарных режимов в технологических печах // Вестн. Сиб. аэрокосм. гос. ун-та им. акад. М.Ф. Решетнева. – 2013. – № 3(49). – С. 187–191.
7. Кафаров В.В., Глебов М.Б. Математическое моделирование основных процессов химических производств: учеб. пособие для акад. бакалавриата. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Юрайт, 2019. – 403 с.
8. Белоконь Н.И. Аналитические основы теплового расчета трубчатых печей // Нефт. пром-сть. – 1941. – № 2. – С. 92–99.
9. Справочник коксохимика: в 6 т. Т. V. Энергетика, автоматика, паротеплоснабжение, ремонтная служба. – М.: Металлургия, 1966. – 453 с.
10. Налетов В.А., Колесников В.А., Глебов М.Б. Термодинамические основы системного информационного подхода к организации сложных технологических объектов // Теорет. основы хим. технологии. – 2020. – Т. 54, № 3. – С. 335–344. – DOI: 10.31857/S0040357120020128
11. Налетов В.А., Глебов М.Б., Налетов А.Ю. Оптимальная организация химико-технологической системы на основе макроскопического ее описания с позиции теории информации // Химическая технология. – 2014. – Т. 15, № 5. – С. 315–320.
12. Кобозев Н.И. Исследование в области термодинамики процессов информации и мышления. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1971. – 194 с.
13. Технологии и оборудование процессов переработки нефти и газа / С.А. Ахметов, Т.П. Сериков, И.Р. Кузеев, М.И. Баязитов. – СПб.: Недра, 2006. – 868 с.