Dinamička interakcija kogeneracijskog postrojenja i sustava područnog grijanja

Balić, Dražen (2013) Dinamička interakcija kogeneracijskog postrojenja i sustava područnog grijanja. = Master's thesis (Bologna) , Sveučilište u Zagrebu, Fakultet strojarstva i brodogradnje, UNSPECIFIED. Mentor: Lončar, Dražen.

[img] Text
21_11_2013_Drazen_Balic-Diplomski_rad.pdf
Restricted to Repository staff only Jezik dokumenta:Croatian

Download (1MB)

Abstract (Croatian)

Kogeneracija predstavlja učinkovit način iskorištavanja goriva, tj. primarnog oblika energije iz razloga što se otpadna toplina, koja je nužni nusprodukt svakog desnokretnog procesa, koristi u industriji ili zgradarstvu kao ogrjevna toplina. Sustavom područnog grijanja se toplina transportira do potrošača i time se postiže smanjenje degradacije primarnih oblika energije. Sustav područnog grijanja karakterizira vrlo dugačak cjevovodni razvod kojim cirkulira ogrjevna voda relativno malim brzinama. Stoga, većina vremenskih promjena parametara se odvija vrlo sporo. To se prvenstveno odnosi na promjene temperature, tj. isporučene toplinske energije u jedinici vremena. S druge strane, promjene tlakova, tj. promjene masenih tokova i brzina se odvija izrazito brzo, brzinom zvuka. U ovom radu je pažnja posvećena upravo dinamici sporih promjena, temperatura i toplinskih tokova, dok je strujanje smatrano kao kvazi-stacionarno, tj. zanemarene su inercijane sile fluida koji se ubrzava ili usporava. Postavljanjem matematičkog modela dinamike i regulacije sustava omogućilo je proučavanje dinamičkih performansi sustava područnog grijanja, kao što su akumulativnost i tromost. Akumulativnost je izrazito bitna zbog sve veće penetracije obnovljivih izvora energije koji zahtijevaju fleksibilniji način vođenja kogeneracijskog postrojenja. \Naime, istraživanje akumulativnosti omogućava korištenje sustava područnog grijanja kao dinamičkog spremnika topline te je time omogućeno razdvajanje krute veze između proizvodnje električne energije i toplinskog opterećenja koje nameće korisnici sustava područnog grijanja. U radu je razvijen matematički model koji simulira dinamički sustav područnog grijanja s tri potrošača. Također, razvijena je regulacija masenog protoka i brzine vrtnje cirkulacijske pumpe. Model je primijenjen na slučaj karakterističnog zimskog dana u Zagrebu, a također je provedena analiza akumulativnosti sustava područnog grijanja o raznim parametrima. Predloženi model sustava područnog grijanja kao dinamičkog spremnika topline omogućava osnovu za istraživanje optimalne strategije vođenja kogeneracijskog postrojenja spregnutog sa sustavom područnog grijanja u cilju povećanja ekonomskog profita i energetskih ušteda.

Abstract

Cogeneration, also known as CHP (Combined Heat and Power), presents a way of efficient utilization of primary energy due to the fact that in every thermodynamic power cycle, waste heat is present, and the district heating system coupled with the cogeneration plant manages to use this heat in order to improve overall efficiency. The district heating system transports heat through a pipeline to the final user. The main feature of district heating systems is often a very long pipeline through which hot water circulates with relatively small speed. Due to that fact, the dynamic of district heating systems is slow in the sense of temperature changes. On the other hand, changes in a pressure, i.e. in mass flows occur very fast, with the sound speed. The dynamic model developed in this paper deals primarily with changes in temperatures and in the heat delivered to the final user. Fast pressure dynamic, which is a consequence of changes in the mass flow, is neglected, i.e. the flow is considered as quasi-stationary due to the fact that the inertial forces on the fluid are neglected. The developed mathematical model allows scrutinizing the dynamic performances of the proposed district heating system such as accumulation and inertia. Nowadays, the accumulation is becoming very important due to the fact that the rate of the renewable energy sources increases significantly and the conventional plants are faced with lower load factors and with the requirements for more flexible operation strategies. The accumulation of the district heating system in fact presents a dynamic heat storage which enables production decoupling of power and heat. This paper presents the developed mathematical model which simulates a district heating system with three end users. In addition, controls of the mass flow and circulation pump load are developed. The model was applied to a characteristic winter day in the City of Zagreb. A multivariable analysis was conducted in order to investigate the system’s dynamic performances. The proposed mathematical model of the district heating system as a dynamic heat storage provides a basis for the investigation of an optimal operation strategy of cogeneration coupled with district heating in order to improve economic profit and to achieve higher energy savings.

Item Type: Thesis (Master's thesis (Bologna))
Uncontrolled Keywords: Kogeneracija; Područno grijanje; Dinamička analiza; Spremnik topline; Matematički model
Keywords (Croatian): CHP, District Heating, Dynamic analysis, Heat Storage, Mathematical model
Divisions: 500 Department of Energy, Power Engineering and Environment > 510 Power Engineering and Energy Management Chair
Date Deposited: 22 Sep 2014 18:00
Last Modified: 16 Oct 2015 12:50
URI: http://repozitorij.fsb.hr/id/eprint/2553

Actions (login required)

View Item View Item

Downloads

Downloads per month over past year

Nema podataka za dohvacanje citata