Structural and parametric models of hydro-aerodynamic systems for increasing the efficiency of energy infrastructure facilities

Abstract

An analysis ofthe energy consumption structure in Ukraine shows that it is necessary to take into account the current global trends in energy efficiency during the post-war restoration of such key energy infrastructure facilities as heat and electricity generation heathydro-aerodynamic systemsand water supply ventilation air conditioning.etc. However the analysis of existing information technologyfor computer-aided design of energy facilities which are based on hydro-aerodynamicsystems.Showedthat the models and methods of structural and parametric synthesis of components of hydro-aerodynamicsystems (generating energetically active basic elements and network energetically passive auxiliary elements)do not fully take into account the influence of the state of real hydro-aerodynamicprocesses in the formation of a base of typical design solutions of elements. This leads to a decrease up to40%of the energy efficiency of the designed infrastructure facilities. Therefore the development of structural-parametric models of energy-efficient hydro-aerodynamicsystems and the creation on their basis of an appropriate information technology integrated in engineering computer-aided designis especially relevant during the post-war restoration of Ukraine energy infrastructure facilities. When developing structural-parametric models of energy-efficient hydro-aerodynamicsystems.Thefollowing tasks were solved: based on a comparative analysis of the possibilitiesof structural.Parametricand structural-parametric synthesis of energy-efficient hydro-aerodynamicsystems to create information technologies integrated in machine-building and engineering computer-aided designsystems.a structural parameter was reasonably chosen; structural-parametric models of an energy-efficient hydro-aerodynamicsystem and its components (network and generating parts)have been developed; a logical-numerical model for generating technical proposals for the structural-parametric synthesis of energy-saving hydro-aerodynamicsystems taking into account the advantages of using the topological properties of graph models in the space-time domain has been developed; the definition of additional target parameters of the structural-parametric model of the hydro-aerodynamicsystem is proposed. The developed models were used to create an information technology for the structural-parametric synthesis of energy-saving hydro-aerodynamicsystems integrated in computer-aided design.Approbation of theproposed information technology showed that the reduction of hydro-aerodynamicresistance in the network part of hydro-aerodynamicsystems made it possible to increase the energy efficiency of the synthesized hydro-aerodynamicsystemsfrom 25 to 45%. This was performed by reducing the energyexpended to provide the specified consumptionof the working fluid created by the main elements such as feed pumps blow fansandsmoke exhausters.

Аналіз структури енергоспоживання в Україні показує.що необхідно враховувати сучасні світові тенденції щодо енергоефективності підчас післявоєнного відновлення таких основних об’єктів енергетичної інфраструктури як теплової та електричної генерації.тепло-газо-і водопостачання,вентиляції,кондиціонування,тощо. Однак аналіз існуючих інформаційних технологій автоматизованого проектування енергетичних об’єктів,основою яких є гідро аеродинамічні системи,показав,що моделі і методи структурного і параметричного синтезу складових гідро аеродинамічних систем –генеруючих енергетично активних основних елементів і мережевих енергетично пасивних допоміжних елементів не повною мірою враховують вплив стану реальних гідро аеродинамічних процесів при формуванні бази типових проектних рішень елементів. Це призводить до зниження до сорока відсотків енергоефективності спроектованих інфраструктурних об’єктів. Тому розробка структурно-параметричних моделей енергоефективних гідро аеродинамічних систем та створення на їх основі відповідної інформаційної технології інтегрованої в інженерну САПР,є особливо актуальною в період післявоєнного відновлення об’єктів енергетичної інфраструктури України. При розробці структурно-параметричних моделей енергоефективних гідро аеродинамічних систем вирішувались такі задачі: на основі порівняльного аналізу можливостей структурного,параметричного та структурно-параметричного синтезу енергоефективних гідро аеродинамічних систем.Для створення інформаційних технологій інтегрованих в машинобудівні та інженерні САПР обгрутовано обрано структурно-параметричний підхід; розроблено структурно-параметричні моделі енергоефективної гідро аеродинамічної системи та її складових –мережевої та генеруючої частин; з врахуванням переваг використання топологічних властивостей графових моделей в просторово-часової області,розроблено логіко-чисельную модель генерації технічних пропозицій щодо структурно-параметричного синтеза енергозберігаючих,гідро аеродинамічних систем; запропоновано визначення додаткових цільових параметрів структурно-параметричної моделі,гідро аеродинамічної системи. Розроблені моделі було використано при створенні інформаційної технології структурно-параметричного синтезу енергозберігаючих гідро аеродинамічних систем,яку інтегровану в САПР. Апробація запропанованої інформаційної технології показала,що зниження гідроаеродинамічних опорів у мережевій частини гідро аеродинамічних систем дозволило,підвищити енергоефективність синтезованих гідро аеродинамічних систем за рахунок зменшення потужності, яка витрачається на забезпечення заданих витрат робочого тіла,що створюються основними елементами такими як поживні насоси,вентилятори дуттьові та димососи від двадцяти п’яти до сорока п’яти відсотків