Применение методов математического моделирования при проведении энергообследования

Николаева Наталья Анатольевна / Nikolaeva Natal'ja Anatol'evna – аспирант,

Иркутский государственный технический университет, г. Иркутск

Аннотация: в статье рассматриваются альтернативные методы оценки потенциала энергосбережения при проведении энергообследования. Приводится пример расчета, выполненного при обязательном энергообследовании Иркутского кабельного завода.

Ключевые слова: энергосбережение, энергоаудит, энергообследование, потенциал энергосбережения.

Современные программные средства позволяют проводить расчеты тепломассообменных процессов с высокой скоростью и точностью. Примером может служить комплекс ANSYS® (Ansys Inс., США), представляющий собой набор программных средств, позволяющих решать сложные задачи в области тепломассобмена, электродинамики, акустики, прочностной механики и гидрогазодинамики методом конечных элементов (МКЭ).

В основе МКЭ лежит решение дифференциальных и интегральных уравнений, описывающих законы тех или иных физических процессов. Область решения разбивается на конечное число элементов, в каждом из которых задается функция аппроксимации. Значение функций на границах элементов неизвестны, коэффициенты аппроксимирующих функций ищутся из условия равенства значений соседних функций на границах между элементами. Составляется система линейных алгебраических уравнений. Количество уравнений равно количеству неизвестных значений в узлах, на которых ищется решение исходной системы, прямо пропорционально количеству элементов и ограничивается только возможностями средств вычислительной техники (СВТ). МКЭ позволяет задавать произвольную форму обрабатываемых значений, а также делать сетку более частой или редкой в зависимости от требуемой точности.

Поскольку МКЭ направлен, в том числе, на решение задач теплообмена и гидрогазодинамики, целесообразно рассмотреть автоматизацию расчетов при проведении энергетических обследований (энергоаудита). В процессе поиска нерациональных потерь энергии энергоаудитор может применять различные средства – в том числе расчетные. Например, потери теплоты с поверхности трубопроводов или теплообменников с нагретым теплоносителем, потери через ограждающие конструкции зданий в окружающую среду, гидравлические расчеты и т.д.

При проведении энергообследования Иркутского кабельного завода [1] был применен программный комплекс ANSYS®, позволивший не только определить точную величину нерациональных тепловых потерь, но и разработать мероприятия по их устранению.

Источником теплоснабжения завода является ТЭЦ г. Шелехово. В технологии производства кабельной продукции непрерывно в течение суток и года используется пар. Возврат конденсата не производится ввиду его загрязненности.

Общая протяженность паротрассы составляет 2500 м, наружный диаметр 273 мм, толщина стенки 8 мм. Прокладка паропровода надземная на эстакаде и низких опорах. Паропровод введен в эксплуатацию в 1971 г. Проектом предусматривалась изоляция из минеральных матов толщиной 120 мм, антикоррозионное покрытие – оцинкованная жесть.