ЕВОЛЮЦІЙНИЙ ПОШУК З БІНАРНИМ ВІДНОШЕННЯМ ВИБОРУ ДЛЯ ОПТИМІЗАЦІЇ ТРУБЧАСТОГО ГАЗОВОГО НАГРІВАЧА З ПРИРОДНИМ РУХОМ ТЕПЛОНОСІЯ

Анотація

Розглядається система автономного опалення виробничого підприємств. Для опалення використовують трубчастий газовий нагрівач, який розташовується безпосередньо у виробничому приміщенні. Як паливо використовують природний або зріджений газ. У результаті аналізу досліджень і публікацій показано, що традиційно для інфрачервоних трубчастих газових обігрівачів використовують примусовий рух газоповітряної суміші теплоносія за допомогою припливних або витяжних вентиляторів. Наявність вентиляторів у складі обладнання для опалення збільшує капітальні та експлуатаційні витрати на опалення. Нове технічне рішення – трубчасті газові нагрівачі з природним рухом теплоносія, які не використовують вентилятори. Мета роботи – викласти результати розробки методів математичного моделювання для пошуку оптимальних конструктивних рішень трубчастого газового нагрівача з природним рухом теплоносія. Передбачається, що результати оптимізації дадуть змогу використовувати трубчасті газові нагрівачі з природним рухом теплоносія без вентиляторів у складі обладнання для опалення, що зменшить витрати на обладнання та підвищить надійність обладнання. Представлено математичну модель трубчастого газового нагрівача з природним рухом теплоносія у вигляді нелінійних звичайних диференційних рівнянь, яка використовує другий закон Кірхгофа на відміну від математичних моделей лінійних трубчастих нагрівачів. Сформульовано задачу оптимізації трубчастих газових нагрівачів за наявності обмежень у вигляді рівності та нерівності. Для розв’язання задач розрахунку та оптимізації трубчастих газових нагрівачів з природним рухом теплоносія застосовувався алгоритм еволюційного пошуку з бінарними відношеннями вибору. Наведене бінарне відношення вибору для розв’язання задач оптимізації трубчастих газових нагрівачів з природним рухом теплоносія. Бінарне відношення вибору містить функцію загальної ефективності трубчастого нагрівача у вигляді коефіцієнта корисної дії та дві функції обмеження. Перша функція обмеження – безрозмірна арифметична втрата тиску по всьому нагрівачу, яка повинна бути нульовою для нагрівача з природним рухом теплоносія; друга – безрозмірний вихід за дозволену температуру зовнішньої поверхні нагрівача. Наведено результати оптимізації та розрахунків режиму роботи нагрівача з природним рухом теплоносія, які свідчать про можливість досягнення значної ефективності.