«Автоматизация и информатизация ТЭК»

Рекуррентные соотношения для моделирования динамики процессов теплопереноса в трубопроводах тепловых сетей

УДК: [62-932.2+51-74]:621.6
DOI: -

Авторы:

¹ Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН, Иркутск, Россия

Ключевые слова: математическое моделирование, водяные тепловые сети, динамические режимы, теплообмен

Аннотация:

Статья посвящена получению и анализу применимости конечных выражений для описания процессов теплопереноса в трубопроводах тепловых сетей (ТС) для задач прогнозирования и фильтрации. Рассмотрены различные варианты уравнений, в том числе интегральные уравнения сохранения энергии и импульса. Приведено обоснование их использования, а также упрощения с учетом реальных условий эксплуатации ТС, физических свойств теплоносителя (воды) и процессов теплообмена. Проведены численные исследования, результаты которых показали потенциальную возможность использования упрощенного уравнения при моделировании динамических температурных режимов водяных ТС. На основе предложенного уравнения было получено рекуррентное соотношение, связывающее значение температуры теплоносителя в конце трубопровода ТС в текущий момент времени с предшествующим, которое может быть положено в основу постановки решения задач прогнозирования температурных режимов для организации процессов слежения за ними (мониторинга).

Список литературы:

1. Grebneva O., Novitsky N. Modern Experience in Dynamic States Simulation of Pipeline Systems and the Possibility of its Application to Solving Identification Problems // Mathematical Models and Methods of the Analysis and Optimal Synthesis of the Developing Pipeline and Hydraulic Systems 2020: Proc. of the XVII Meet. Conf., Online, June 22–28, 2020. – Vol. 219. – ID 03001. – DOI: 10.1051/e3sconf/202021903001
2. Gabrielaitiene I., Bohm B., Sunden B. Modelling temperature dynamics of a district heating system in Naestved, Denmark. A case study // Energy Conversion and Management. – 2007. – Vol. 48, Issue 1. – P. 78–86. – DOI: 10.1016/j.enconman.2006.05.011
3. Function method for dynamic temperature simulation of district heating network / Zheng Jinfu, Zhou Zhigang, Zhao Jianing, Wang Jinda // Applied Thermal Engineering. – 2017. – Vol. 123. – P. 682–688. – DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2017.05.083
4. Chertkov M., Novitsky N.N. Thermal Transients in District Heating Systems // Energy. – 2019. – Vol. 184. – P. 22–33. – DOI: 10.1016/j.energy.2018.01.049
5. Неизотермическое течение газа в трубах / О.Ф. Васильев, Э.А. Бондарев, А.Ф. Воеводин, М.А. Каниболотский; под ред. О.Ф. Васильева. – Новосибирск: Наука, 1978. – 127 с.
6. Бондарев Э.А., Воеводин А.Ф., Никифоровская В.С. Методы идентификации математических моделей гидравлики. – Якутск: Издат. дом Сев.-Вост. федер. ун-та им. М.К. Аммосова, 2014. – 187 с.
7. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. – Изд. 2-е, стер. – М.: Энергия, 1977. – 344 с.
8. Тихомиров К.В., Сергеенко Э.С. Теплотехника, теплогазоснабжение и вентиляция: учеб. для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Стройиздат, 1991. – 480 с.
9. Чионов А.М. Инструменты компьютерного моделирования термогидродинамических режимов потока в многослойно изолированных подводных газопроводах высокого давления: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.13.18. – М., 2016. – 16 с.
10. Волков А.И., Жарский И.М. Большой химический справочник. – Минск: Соврем. шк., 2005. – 608 с.
11. Атавин А.А., Тарасевич В.В. Математическое моделирование нестационарных процессов в трубопроводных системах // Гидравлические цепи. Развитие теории и приложения / Н.Н. Новицкий, Е.В. Сеннова, М.Г. Сухарев [и др.]; Ин-т систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН; под ред. А.З. Гамма. – Новосибирск: Наука, 2000. – С. 16–30.
12. Гамаюрова В.С., Ржечицкая Л.Э. Пищевая химия: учеб. для студентов вузов: электрон. изд. сетевого распространения. – М.: КДУ; Добросвет, 2018.
13. Гребнева О.А., Новицкий Н.Н. Задача мониторинга режимов работы тепловых сетей: исследование и формализация // Автоматизация и информатизация ТЭК. – 2023. – № 8(601). – С. 66–73. – DOI: 10.33285/2782-604X-2023-8(601)-66-73
14. Новицкий Н.Н. Элементы теории и методов сетевой идентификации трубопроводных систем // Изв. РАН. Энергетика. – 2000. – № 6. – С. 87–97.
15. Новицкий Н.Н. Идентифицируемость трубопроводных систем // Системные исследования в энергетике: ретроспектива научных направлений СЭИ–ИСЭМ / под общей ред. Н.И. Воропая. – Новосибирск: Наука, 2010. – С. 279–291.
16. Браммер К., Зиффлинг Г. Фильтр Калмана-Бьюси. Детерминированное наблюдение и стохастическая фильтрация: пер. с нем. – М.: Наука, 1982. – 200 с.
17. Прогноз погоды в Иркутске на сентябрь 2025 года. – URL: https://pogoda.mail.ru/prognoz/irkutsk/september-2025/ (дата обращения 08.09.2024).
18. Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей Российской Федерации: утв. приказом Минэнерго России № 229 от 19.06.2003. – URL: https://normativ.kontur.ru/document?moduleId=1&documentId=330897