Optymalizacja procesu nagrzewania grubościennego rurociągu parowego

• Autorzy: Duda P. , Mazurkiewicz G.

Warianty tytułu

EN

Control of series FACTS devices using WAMS signals

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono metodę optymalizacji procesu włączania do ruchu grubościennych elementów orurowania bloku energetycznego od stanu „zimnego" aż do osiągnięcia żądanych parametrów pracy. Wykorzystując sprzężoną analizę przepływowo-cieplno-wytrzymałościową połączoną z procedurą optymalizacyjną Levenberga-Marquardta wyznaczono przebieg temperatury na wlocie do analizowanego elementu, dla którego różnice pomiędzy maksymalnymi naprężeniami cieplnymi powstającymi podczas procesu nagrzewania a naprężeniami dopuszczalnymi osiągają minimalną wartość. Do wyznaczenia rozkładów temperatury w analizowanym elemencie oraz przepływającej w nim parze w kolejnych krokach czasowych analizy wykorzystano komercyjny kod numeryczny programu ANSYS-CFX dokonujący obliczeń metodą objętości kontrolnych. Na podstawie rozkładów temperatur metodą elementów skończonych w programie ANSYS wyznaczono odpowiadające im rozkłady naprężeń. Otrzymane wyniki zostały porównane z rozwiązaniami uzyskanymi dwoma alternatywnymi metodami opartymi na wykorzystaniu warunku brzegowego konwekcyjnego wnikania ciepła w warstwie przyściennej wewnętrznej powierzchni rurociągu.

EN

Optimization method of the thick-walled pipeline start-up from the cold state is presented. A coulpled thermal-hydraulic and strain analysis is used together with Levenberg-Marquardt optimisation procedure for temperature distribution at inlet to the analysed element, at which differences between maximum thermal stresses appearing during heating process and allowable stresses reach maximum. In this algorithm the coupled thermal-fluid and thermal-strength problem is solved using the finite volume ANSYS-CFX software. The obtained temperature and stress distributions are compared with results from two methods applied only to solid element without CFD (Computational Fluid Dynamics) calculation. In the first method, fluid temperature and heat transfer coefficient are assumed to be constant in space at every time step. In the second method, fluid temperature and heat transfer coefficient vary in space and time. They are imported from CFD analysis.

Słowa kluczowe

PL

rurociąg parowy; rurociąg grubościenny; nagrzewanie; rozruch; rozkład temperatur; rozkład naprężeń; MES (metoda elementów skończonych)

EN

steam pipeline; thick-walled pipeline; heating; start-up; temperature distribution; stresses distribution; FEM

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Maszyn Przepływowych PAN ; Komitet Problemów Energetyki Polskiej Akademii Nauk
• Czasopismo: Archiwum Energetyki
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 41, nr 2
• Strony: 15--29
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz.

Twórcy

autor

Duda P.

autor

Mazurkiewicz G.

• Politechnika Krakowska, Instytut Aparatury Przemysłowej i Energetyki,

Bibliografia

• [1] Taler J., Duda P.: Solving Direct And Inverse Heat Conduction Probiems. Springer-Verlag-Berlin-Heidelberg 2006.
• [2] Duda P., Taler J., Roos E.: Inverse Method for Temperature and Stress Monitoring in Complex-Shape-Bodies. Nuclear Engineering and Design, 3960, 2003.
• [3] Taler J., Węglowski B., Grądziel S., Duda P., Zima W.: Monitoring of thermal stresses in pressure components of large steam boilers. VGB KraftwerksTechnik 1, 2002.
• [4] Duda P.: Monitorowanie cieplno-wytrzymałościowych warunków pracy ciśnieniowych elementów urządzeń energetycznych. Monografia Politechniki Krakowskiej, ser. Mechanika z. 81, Kraków 2004.
• [5] Polak A. G., Mroczka J.: Regularyzacja identyfikacji obiektów złożonych opisanych modelami nieliniowymi. Kongres Metrologii, Kraków 2007.
• [6] Duda P., Dwornicka R.: Optimization of heating and cooling operations of steam gate valve. EngOpt 2008 - International Conference on Engineering Optimization, Rio de Janeiro 2008.
• [7] Richter F.: Physikalische Eigenschaften von Stahlen und ihre Temperaturabhangigkeit. Stahleisen-Sonderberichte, Heft 10, Verlag Stahleisen, Düsseldorf 1983.
• [8] Wegst C: Stahlschlussel. Verlag Stahlschlussel Wegst GmbH, Marbach 2001.
• [9] Duda P., Mazurkiewicz G.: Numeryczna metoda wyznaczania rozkładu temperatury i naprężeń w grubościennych rurociągach parowych. Forum Energetyków GRE 2008, Szczyrk 2008.
• [10] Duda P., Mazurkiewicz G.: Modelowanie numeryczne laminarnego przepływu masy i ciepła w przewodach cylindrycznych. XX Jubileuszowy Zjazd Termodynamików Wrocław 2008.
• [11] ANSYS User's Manual. Revision 5.0 A.