Прикладная теория тепловых и массообменных процессов в системном анализе энергоемкости продукции
Покупка
Издательство:
Санкт-Петербургский государственный аграрный университет
Год издания: 2013
Кол-во страниц: 131
Дополнительно
Доступ онлайн
200 ₽
В корзину
В учебном пособии рассмотрены фундаментальные законы, положенные в основу формирования, протекания, интенсификации и повышения энергоэффективности тепломассообменных процессов АПК. Особое внимание уделено основам системного анализа, методологии выявления основных факторов, определяющих энергоемкость продукции в потребительских энергосистемах. Учебное пособие составлено в соответствии с рабочими программами дисциплины «Прикладная теория тепловых и массообменных процессов в системном анализе энергоемкости продукции» и предназначено для магистрантов, обучающихся по направлению «Агроинженерия» (профиль «Электротехнологии и электрооборудование в с.х.»). Учебное пособие может быть использовано студентами, аспирантами, научными сотрудниками и инженерами, работающими в различных областях АПК.
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ ФГБОУ ВПО «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» М.М. БЕЗЗУБЦЕВА, В.С. ВОЛКОВ, В.В. ЗУБКОВ П Р И К Л А Д Н А Я Т Е О Р И Я Т Е П Л О В Ы Х И М А С С О О Б М Е Н Н Ы Х П Р О Ц Е С С О В В С И С Т Е М Н О М А Н А Л И З Е Э Н Е Р Г О Е М К О С Т И П Р О Д У К Ц И И У Ч Е Б Н О Е П О С О Б И Е САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2013
УДК 621.311(07)
ББК 40.76
Составители: М.М. Беззубцева, В.С. Волков, В.В. Зубков
Рецензенты: доктор технических наук, профессор, профессор РАЕ С.А.
Ракутько; кандидат технических наук, доцент, профессор РАЕ З.Ш. Юлдашев
М.М. Беззубцева, В.С. Волков, В.В. Зубков
А24: Прикладная теория тепловых и массообменных процессов в системном
анализе энергоемкости продукции. – СПб.: СПбГАУ, 2013. – 131 с.
В учебном пособии рассмотрены фундаментальные законы, положенные в
основу
формирования,
протекания,
интенсификации
и
повышения
энергоэффективности тепломассообменных процессов АПК. Особое внимание
уделено основам системного анализа, методологии выявления основных факторов,
определяющих энергоемкость продукции в потребительских энергосистемах. Учебное
пособие составлено в соответствии с рабочими программами дисциплины
«Прикладная теория тепловых и массообменных процессов в системном анализе
энергоемкости продукции» и предназначено для магистрантов, обучающихся по
направлению
«Агроинженерия»
(профиль
«Электротехнологии
и
электрооборудование в с.х.»). Учебное пособие может быть использовано студентами,
аспирантами, научными сотрудниками и инженерами, работающими в различных
областях АПК.
УДК 621.311(07)
ББК 40.76
© М.М.Беззубцева,
В.С. Волков
В.В. Зубков
П Р Е Д И С Л О В И Е Специфичность агропромышленной потребительской энергетики требует введения самостоятельного научно-прикладного понятия эффективности энергоиспользования на предприятиях отрасли, разработки специальных методов системного научного анализа и внедрения превентивных мер по снижению энергоемкости продукции. Материал, изложенный в учебном пособии, позволяет заложить будущим ученым основы знаний для более глубокого и систематизированного понимания специфики агропромышленной потребительской энергетики, продолжить самостоятельную работу по развитию указанных направлений. Модуль «Прикладная теория тепловых и массообменных процессов в системном анализе энергоемкости продукции» является апробированным авторским курсом Беззубцевой М.М, органично интегрированным в общий образовательный процесс подготовки магистров по направлению 110800.68 - «Агроинженерия» и профилю «Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве». Целью учебного пособия «Прикладная теория тепловых и массообменных процессов в системном анализе энергоемкости продукции» является: формирование профессиональных компетенций магистров (агроинженеров) в области систематизированных знаний закономерностей тепломассообмена в установках и системах по
производству и распределению энергоносителей в потребительских энергосистемах (ПЭС) агропромышленного комплекса (АПК); развитие навыков и умения творческого использования прикладной теории тепломассообменных процессов при решении практических задач оптимизации энергоемкости выпускаемой продукции и повышения энергоэффективности производства. АПК характеризуется весьма большим числом разнообразных производств, различными условиями протекания технологических процессов и многообразием производимой продукции. Вместе с тем технологические процессы представляют собой комбинацию сравнительно небольшого числа типовых процессов, лидирующую роль среди них занимают тепловые и массообменные процессы. Эти процессы реализованы в электротехническом оборудовании различных конструктивных модификаций. Закономерности их протекания описываются типовыми законами, что значительно упрощает расчет и анализ энергетических параметров (энергоемкости продукции, резерва энергосбережения и т.д.). Учебное пособие состоит из введения и пяти глав: методология системного анализа потребительских энергосистем предприятий АПК; прикладная теория теплообменных процессов; прикладная теория массообменных процессов; законы равновесия, равновесное состояние, направление протекания и движущая сила процессов тепломассообмена; методика определения энергоемкости продукции в потребительских энергетических системах АПК. Задачами первой главы является ознакомление магистрантов с методологией системного анализа тепломассообменных процессов, аппаратов и установок в потребительских энергосистемах сельскохозяйственных производств, а также формирование навыков применения энергосберегающих принципов и схем организации процессов, аппаратов и установок при оптимизации энергоемкости продукции, проектировании и энергетической
модернизации. Изложены принципы блочно–иерархического моделирования процессов ПЭС. Следующие три главы объединяет общая методологическая основа структуры изложения материала. Представлен аналитический обзор фундаментальных и прикладных теоретических исследований тепломассообменных процессов, аппаратов и установок ПЭС. Рассмотрены закономерности тепломассообмена в установках и системах по производству и распределению энергоносителей. В пятой главе представлена методика определения энергоемкости продукции в потребительских энергетических системах АПК и методика оценки энергоэффективности при интенсификации электротехнологических процессов сельскохозяйственного производства. Проанализирован энергоэкологический индекс воздействия ПЭС на окружающую среду. Структура учебного пособия позволяет концентрировать внимание магистрантов на проблемных и перспективных вопросах потребительских энергосистем АПК. Учебное пособие составлено в соответствии с рабочими программами дисциплины «Прикладная теория тепловых и массообменных процессов в системном анализе энергоемкости продукции» и предназначено для магистрантов, обучающихся по направлению «Агроинженерия» и профилю «Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве». Учебное пособие может быть использовано в очном, заочном и дистанционном обучении магистрантов. Представляет интерес для бакалавров, студентов, аспирантов, научных сотрудников, агроинженеров и специалистов, работающих в различных областях АПК.
Глава 1. МЕТОДОЛОГИЯ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ ЭНЕРГОСИСТЕМ (ПЭС) Научная, исследовательская и практическая деятельность проводится на базе методов (приемов или способов действия), методик (совокупности методов и приемов проведения исследований) и методологий (совокупности методов, правил распределения и назначения методов, а также шагов и их последовательности). 1.1 СИСТЕМНОСТЬ ИЗУЧЕНИЯ В настоящее время используют такие понятия как «системный анализ», «системный подход», «теория систем», «принцип системности» и др. Наиболее общим понятием, которое обозначает все возможные проявления систем, является «системность». Структуру системности целесообразно рассматривать в трех аспектах: системная теория, системный подход и системный метод. Системная теория (теория систем) реализует объясняющую и систематизирующую функции: дает строгое научное знание о мире систем; объясняет происхождение, устройство, функционирование и развитие систем различной природы. Системный подход следует рассматривать как некоторый методологический подход к действительности, представляющий собой некоторую общность принципов, системное мировоззрение. Подход к системному изучению потребительских энергосистем (ПЭС)— это совокупность приемов и способов воздействия на объект. Принцип – это основное, исходное положение теории, наиболее общее правило деятельности, которое обеспечивает его правильность, но не гарантирует однозначности решения.
Подход — это некоторая обобщенная система представлений о том, как должна выполняться та или иная деятельность (но не детальный алгоритм действия), а принцип деятельности — множество некоторых обобщенных приемов и правил. Системный подход — это методология научного познания и практической деятельности, а также объяснительный принцип, в основе которых лежит рассмотрение объекта как системы. Системный подход заключается в отказе от односторонне аналитических, линейно–причинных методов исследования. Основной акцент при его применении делается на анализе целостных свойств объекта, выявлении его различных связей и структуры, особенностей функционирования и развития ПЭС. Системный подход представляется достаточно универсальным подходом при анализе, исследовании, проектировании и управлении ПЭС. Назначение системного подхода заключается в том, что он направляет деятельность агроинженера-энергетика на системное видение действительности. Он заставляет рассматривать ПЭС с системных позиций, точнее — с позиций ее системного устройства. Таким образом, системный подход, будучи принципом познания, выполняет ориентационную и мировоззренческую функции. Системный метод реализует познавательную и методологическую функции. Он выступает как некоторая интегральная совокупность относительно простых методов и приемов познания, а также преобразования действительности. Конечная цель любой системной деятельности заключается в выработке решений, как на стадии проектирования ПЭС, так и при ее управлении. В этом контексте системный анализ можно считать сплавом методологии общей теории систем, системного подхода и системных методов обоснования и принятия решений.
1.2. ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНАЯ МЕТОДОЛОГИЯ И СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД Центральное место в исследовании ПЭС занимают два противоположных подхода: анализ и синтез. Анализ предусматривает процесс разделения целого на части. Он весьма полезен в том случае, если требуется выяснить, из каких частей (элементов, подсистем) состоит ПЭС. Посредством анализа приобретаются знания. Однако при этом нельзя понять свойства системы в целом. Задача синтеза — построение целого из частей. Посредством синтеза достигается понимание. В исследовании любой проблемы можно указать несколько главных этапов: постановка цели исследования; выделение проблемы (выделение системы): выделить главное, существенное, отбросив малозначимое, несущественное; описание: выразить на едином языке (уровне формализации) разнородные по своей природе явления и факторы; установление критериев: определить, что значит «хорошо» и «плохо» для оценивания полученной информации и сравнения альтернатив; идеализация (концептуальное моделирование): ввести рациональную идеализацию проблемы, упростить ее до допустимого предела; декомпозиция (анализ): разделить целое на части, не теряя свойств целого; композиция (синтез): объединить части в целое, не теряя свойств частей; решение: найти решение проблемы. В отличие от традиционного подхода, при котором проблема решается в строгой последовательности вышеприведенных этапов (или в другом порядке), системный подход состоит в многосвязности процесса решения: этапы
рассматриваются совместно, во взаимосвязи и диалектическом единстве. При
этом возможен переход к любому этапу, в том числе и возврат к постановке
цели исследования.
Главным
признаком
системного
подхода
является
наличие
доминирующей роли сложного, а не простого, целого, а не составляющих
элементов. Если при традиционном подходе к исследованию мысль движется
от простого к сложному, от частей — к целому, от элементов — к системе, то в
системном подходе, наоборот, мысль движется от сложного к простому, от
целого к составным частям, от ПЭС к анализу ее элементов. При этом
эффективность системного подхода тем выше, чем к более сложной ПЭС он
применяется.
1.3. СИСТЕМНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
В настоящее время устоявшихся технологий системного анализа ПЭС в
практике нет. Системный анализ ПЭС представляет собой слабосвязанную
совокупность приемов и методов неформального и формального характера.
Ситуация усугубляется тем, что, несмотря на полувековую историю развития
системных идей, нет однозначности в понимании самого системного анализа.
В настоящее время существуют следующие варианты системного анализа в
энергетической сфере АПК:
1. Отождествление технологии системного анализа с технологией научного
исследования. При этом для самого системного анализа в этой
технологии практически не находится места.
2. Сведение системного анализа к системному конструированию. По сути,
системно-аналитическая
деятельность
отождествляется
с
системотехнической деятельностью.
3. Очень узкое понимание системного анализа, сведение его к одной из его
составляющих, например к структурно-функциональному анализу.
4. Отождествление системного анализа с системным подходом в аналитической деятельности. 5. Понимание системного анализа как исследования системных закономерностей. В узком смысле под системным анализом довольно часто понимают совокупность математических методов исследования систем. Сведение системного анализа к совокупности методологических средств, которые используются для подготовки, обоснования и осуществления решений по сложным проблемам. Таким образом, то, что называют в настоящее время системным анализом в энергетической сфере АПК, представляет собой недостаточно интегрированный массив методов и приемов системной деятельности. 1.4. ПОДХОДЫ К АНАЛИЗУ И ПРОЕКТИРОВАНИЮ СИСТЕМ При анализе и проектировании действующих ПЭС могут интересовать разные аспекты: от внутреннего устройства системы до организации управления в ней. В связи с этим условно выделяют следующие подходы к анализу и проектированию: системно-элементный; системно-структурный; системно-функциональный; системно-коммуникативный; системно-управленческий; системно-информационный. Системно-элементный подход. Непременной принадлежностью систем являются их компоненты, части, именно то, из чего образовано целое и без чего оно невозможно.
Доступ онлайн
200 ₽
В корзину