Modeling of thermal installations based on thermodynamic approaches - Волощук, В. А.; Никифоров, Є. І. (Київський національний університет імені Тараса Шевченка, 2021)
The most widespread approaches to the study of thermal systems involve the iterative implementation of the following steps: thermodynamics, heat and mass transfer, hydrodynamics, economics and ecology. Such methodology cannot combine economic, environmental and thermodynamic aspects from the beginning of the analysis. It does not provide information concerning not only external, but also internal, caused by thermodynamic inefficiencies of system components, impact factors on economic and ecological characteristics. Modeling methods based on the combined application of the First and Second Laws of Thermodynamics (methods of entropy and exergetic analysis), and their combination with economic and environmental assessment make it possible to identify the location, magnitude, causes, costs and environmental impact of thermodynamic inefficiencies in an energy conversion system. The paper proposes the improvement of methods for modeling thermal systems on the base of exergy analysis. It has been shown that combining exergetic, economic and ecological assessment can significantly simplify tasks of finding parameters and structure of the studied system. Examples of implementation of such studies have been presented.

Наиболее распространенные подходы к исследованию объектов теплоэнергетики предусматривают многократную реализацию таких последовательных шагов расчета, как термодинамика, тепломассообмен, гидрогазодинамика, экономика и экология, и не в состоянии оценить и совместить экономические, экологические и термодинамические аспекты с самого начала анализа, выяснить не только внешние, но и внутренние, обусловленные термодинамической несовершенством элементов системы, факторы влияния на экономические и экологические характеристики. Методы моделирования, основанные на совместном использовании Первого и Второго законов термодинамики (методы энтропийного и эксергетического анализа), и их сочетание с экономической и экологической оценкой дают возможность определить, значение, причины, стоимость и негативное влияние на окружающую среду термодинамических потерь в процессах передачи и преобразования энергии. В работе предложено усовершенствование методов моделирования объектов теплоэнергетики с применением эксергетического анализа. Показано, что решение задач обоснования параметров и структуры объектов исследования путем объединения эксергетического, экономического и экологического методов оценивания существенно упрощается. Приведены примеры реализации такого моделирования.

Найбільш поширені підходи до дослідження обєктів теплоенергетики передбачають багаторазову реалізацію таких послідовних кроків розрахунку, як термодинаміка, тепломасообмін, гідрогазодинаміка, економіка та екологія, та не в змозі оцінити й поєднати економічні, екологічні та термодинамічні положення з самого початку аналізу, з’ясувати не тільки зовнішні, але і внутрішні, зумовлені термодинамічною недосконалістю елементів системи, фактори впливу на економічні та екологічні характеристики. Методи моделювання та досліджень, які ґрунтуються на сумісному застосуванні Першого та Другого законів термодинаміки (методи ентропійного та ексергетичного аналізу), та їх поєднання із економічним та екологічним оцінюванням дають можливість визначити місце, значення, джерела, вартість і негативний вплив на довкілля термодинамічних втрат у процесах передачі та перетворення енергії. У роботі запропоновано удосконалення методів моделювання об’єктів теплоенергетики із застосуванням ексергетичного аналізу. Показано, що вирішення задач обгрунтування параметрів та структури досліджуваних об’єктів шляхом поєднання ексергетичного, економічного та екологічного методів оцінювання суттєво спрощується. Наведено приклади реалізації такого моделювання.
Моделирование объектов теплоэнергетики методами термодинамического анализа
Моделювання об’єктів теплоенергетики методами термодинамічного аналізу
Keywords: modeling; thermal installation; exergetic analysis; моделювання; теплоенергетичний об’єкт; ексергетичний аналіз; моделирование; теплоэнергетический объект; эксергетический анализ