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Énergie

Utilisez System Modeler pour développer des modèles précis de systèmes éoliens, solaires et autres systèmes de production et de distribution d’énergie. Combinez-les avec Mathematica pour une optimisation et une analyse plus poussées.

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Optimisation du démarrage d’une chaudière à tambour

Il y a de plus en plus de demandes pour solliciter des changements rapides dans la production d’électricité, ce qui entraîne la nécessité de démarrer rapidement les chaudières. Toutefois, il faut veiller à ne pas chauffer une chaudière trop rapidement, car cela pourrait entraîner des défaillances matérielles. Cet exemple utilise un modèle de chaudière non linéaire qui capture les principales propriétés dynamiques.

Pour exécuter cet exemple, il vous faut

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Modèle de chaudière à tambour

Le modèle de chaudière à tambour non linéaire est connecté à une pompe à eau à l’alimentation, à un four et à une vanne au niveau de la sortie de la vapeur. Afin d’éviter un débordement de l’eau à l’intérieur de la chaudière, il faut contrôler l’eau de l’alimentation de manière à maintenir le niveau d’eau à son point de réglage.

Modèle complet de chaudière à tambour.

Optimisez le temps de démarrage

À mesure que le temps de démarrage diminue, les contraintes thermiques s’exerçant sur les parois de la chaudière augmentent. Les courbes en pointillés gris ne se situent pas dans les limites de contrainte thermique tolérable. Le tracé suivant montre que le démarrage est le plus rapide, soit environ 3000 secondes.

Optimisez

Utilisez Wolfram Language pour effectuer une analyse paramétrique.

L’ampleur de la contrainte thermique doit être inférieure à 10 pour un fonctionnement sûr.

Simulation utilisant un temps de démarrage optimisé

La chaudière démarre avec un volume initial d’eau et de vapeur. Lorsque la vanne de sortie de la vapeur est ouverte, la vapeur quitte la chaudière et l’eau est alimentée par la pompe d’eau de l’alimentation. Au fur et à mesure que la chaleur est ajoutée à la chaudière, l’eau est convertie en vapeur. Après le démarrage, le taux d’évaporation de l’eau est égal à l’apport d’eau de l’alimentation. La vapeur à haute enthalpie produite par la chaudière peut ensuite être utilisée pour actionner une turbine et produire de l’électricité.

Le fluide subit un changement de phase

L’eau est transformée en vapeur à l’intérieur de la chaudière.

La courbe bleue dans le tracé du haut montre le volume d’eau. La courbe orange au milieu montre le volume de vapeur. La courbe rouge du troisième tracé montre la quantité de chaleur ajoutée par le four.

Modélisation des systèmes multi-phases

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