Основные принципы системного подхода

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

КЕЙС-ЗАДАНИЕ № 1

на тему:

« ПРОБЛЕМЫ НАУЧНОГО МЕТОДА »

по дисциплине

«Философия и методология научного исследования»

Проверила:

доцент кафедры «Гуманитарные науки и психология», к.ф.н.

___________ Е.В. Гайнутдинова

Выполнил:

магистрант группы ДТЕТМ-11,

кафедры «Теплоэнергетика и холодильные машины»,

____________М. Л. Иванютин

Астрахань - 2018

КЕЙС-ЗАДАНИЕ К ТЕМЕ «ПРОБЛЕМЫ НАУЧНОГО МЕТОДА»

1. Был изучен теоретический материал, на основании которого производился анализ научных публикаций. Текст научных статей представлен в Приложении.

2. Статья 1. Был проведён анализ статьи «Исследования условий воспламенения пылевоздушной смеси», опубликованной в научной электронной библеотеке «КиберЛенинка» Т. 316 №4, 2010 на странице 52. Авторами данной статьи являются: В. В. Дробчик, А. М. Шиляев, Г. Г. Волокитин Томский политехнический университет и Томский государственный архитектурно-строительный университет, г. Томск.

Таблица критериев оценки статьи 1:

Статья «Исследования условий воспламенения пылевоздушной смеси»
Цель	Исследовать условия сжигания топливных смесей, состоящей из пылевидного каменного угля Кузбасского бассейна и шлифовочной древесной пыли, с помощью плазменного розжига открытой электрической дуги
Объект	Отрасль теплоэнергетика, а в частности низкосортное топливо.
Предмет	Пылевидный каменный угль Кузбасского бассейна и шлифовочная древесная пыль завода ДСП г. Томска
Гипотеза	За счет применения электродуговой плазмы можно использовать топливные смеси, содержащие основную часть низкосортного топлива, такого как древесные отходы деревообрабатывающих предприятий, торф, шламы тепловых станций с невысоким содержанием горючих компонентов.
Научные методы	Исследование сжигания пылевидного каменного угля Кузбасского бассейна и шлифовочной древесной пыли завода ДСП г. Томска в экспериментальной лабораторной установки (Эксперимент); Измерение разности температуры горящего потока на оси факела на различных расстояниях от среза сопла плазменного модуля и наблюдение за «поведением» факела (Наблюдение и измерение); Сравнения полученных температур (Метод статистической обработки данных); Построение графика распределения температуры на оси факела при сжигании различных смесей топлива (Метод сравнительного анализа);

В научной статье авторами были использованы следующие основные научные методы: эксперимента, наблюдения, измерения, сравнительного анализа и статистической обработки данных.

Эксперемент можно встретить на 52 странице журнала. В лаборатории Томского государственного архитектурно-строительного университета «Плазменные процессы и аппараты» для исследования процессов плазменного розжига низкосортного твердого топлива открытой электрической дугой создана экспериментальная лабораторная установка, на которой исследовано сжигание топливной смеси, состоящей из пылевидного каменного угля Кузбасского бассейна и шлифовочной древесной пыли завода ДСП г. Томска.

На странице 53 проведенная серия, где применялся метод наблюдения и измерения. На выходе плазменного модуля наблюдался устойчиво горящий факел, температура воспламененного потока в котором измерялась вольфрамрениевой термопарой. Измерения проводились на оси факела при различном удалении термопары от среза сопла плазменного модуля

На странице 54 можно увидеть пример использования метода статистической обработки данных. В процессе экспериментального исследования установлено, что при большем содержании в топливной смеси древесины максимальная температура газа в факеле наблюдается вблизи среза сопла плазменного модуля, а также, замечено, что при малом содержании в смеси угольных частиц (до 25 %) факел удлиняется. Найдена область интенсивное горение частиц топлива.

Сравнительный анализ так же виден на страницах 55 По графикам (рис. 2) виден метод сравнительного анализа. Так при горении только древесной пыли наблюдается уменьшение длины факела (кривая 8 на рис. 2, а), а при совместном сжигании древесины и угля (до 25 %) факел стабилизируется и горит более устойчиво (кривые 5-7 на рис. 2, а). При сжигании смеси с большим содержанием угля и незначительным добавлением древесины наблюдается увеличение температуры в устье факела (кривые 1-3 на рис. 2, б) по сравнению с горением угля (кривая 7).

Статья 2. Был проведён анализ статьи «Технико-экономическая эффективность использования тепловых насосов на ТЭЦ», опубликованной в журнале «КиберЛенинка» №3, 2007 на странице 66. Автором данной статьи является: Журавлев А.А., Шит М.Л., Зубатый А.Л., Попонова О.Б., Шит Б.М., Тимченко Д.В.

Таблица критериев оценки статьи 2:

Статья «Технико-экономическая эффективность использования тепловых насосов на ТЭЦ»
Цель	Рассмотреть методику определения экономического эффекта от применения тепловых насосов на ТЭЦ.
Объект	Тепловый насос применяемый на ТЭЦ.
Предмет	Недогрузка ТЭЦ по теплу фактически «запирает» большое количество электроэнергии, которое не может быть выработано в связи с отсутствием тепловой нагрузки.
Гипотеза	Термодинамический анализ паросилового цикла турбины показал, что можно увеличить количество выдаваемой электроэнергии за счет снижения давления в конденсаторе путем снижения температуры в системе водяного охлаждения после башенной градирни.
Научные методы	Термодинамический анализ паросилового цикла турбины (Анализ); Обобщение данных, полученных в ходе расчетов с применением теплового насоса (Обобщение данных); Сравнительный анализ при включении в работу теплового насоса, на изменение расхода пара и без использования теплового насоса. (Метод сравнительного анализа); Выработка электрической энергии, теплофикационной турбины при различных тепловых нагрузках на отборах (Метод статистической обработки данных) ; Прогноз срока окупаемости при внедрении системы на ТЭЦ (Метод прогнозирования)

В научной статье автором были использованы следующие основные научные методы: системного анализа, обобщения данных, сравнительного анализа и прогнозирования.

Метод системного анализа встречается на страницах 66-67 журнала. При анализе мощностей вырабатываемых и используемых в г. Кишеневе было выяснено коэффициент использования топлива значительно снижается в межсезонный период. Термодинамический анализ паросилового цикла турбины показал, что можно увеличить количество выдаваемой электроэнергии за счет снижения давления в конденсаторе путем снижения температуры в системе водяного охлаждения после башенной градирни. В этом анализе заключается суть проблемы, выдвигаемой авторами.

На этих же страницах можно увидеть метод прогнозирования, поскольку авторы выдвигают идею о подключении теплового насоса, который будет работать за счет отбираемого пара с теплофикационного или промышленного отбора турбины, используемого только в отопительный период при необходимости снятия пиковых нагрузок по отоплению.

На страницах 67-68 мы видим, как авторы, используя сравнительный метод, сравнивают количество вырабатываемой энергии при включении насоса в схему ТЭЦ и без него и после сравнения мы получаем статические данные, по которым можно увидеть выгоду в использовании тепловых насосов

На рисунке 2 страницы 69 авторы представляет нашему вниманию зависимость срока окупаемости теплового насоса от эффективности использования теплового насоса и цены за 1 кВт, из чего следует прогноз о том, что тепловые насосы окупаются (Метод прогнозирования)

Статья 3. Был проведён анализ статьи «Геотермальная система теплоснабжения: опыт модернизации», опубликованной в журнале «Новости теплоснабжения» №03 2011. на странице 31. Авторами данной статьи являются: Д.т.н. В.А. Бутузов, генеральный директор, ОАО «Южгеотепло», г. Краснодар; д.т.н. Г.В. Томаров, генеральный директор, ЗАО «Геотерм-ЭМ», г. Москва; д.э.н. В.Х. Шетов, эксперт политсовета партии «Единая Россия», г. Краснодар.

Таблица критериев оценки статьи 3:

Статья «Геотермальная система теплоснабжения: опыт модернизации»
Цель	Реализация первого этапа модернизации системы геотермального теплоснабжения пос. Розового (население около 1000 чел.), расположенного в 240 км от г Краснодара.
Объект	Система теплоснабжения пос. Розового, г. Краснодара.
Предмет	Эффективное использование геотермального теплового потенциала поселка.
Гипотеза	В работе рассматривалась концепция и проект модернизации системы теплоснабжения пос. Розовый
Научные методы	Эффективность использования геотермального теплового потенциала не превышает 30%, поэтому модернизация таких геотермальных систем является актуальной задачей (Анализ и синтез); Обобщение данных по системе геотермального теплоснабжения пос. Розовый (Обобщение данных); Разработка схемы реализации системы теплоснабжения (Метод моделирования и прогнозирования); Результаты внедрения системы и эксплуатации (Метод сравнительного анализа и наблюдения).

В научной статье авторами были использованы следующие основные научные методы: системного анализа метод моделирования, прогнозирования, метод сравнительного анализа и наблюдения.

Системный анализ производился при изучении геотермальных систем теплоснабжения в России и степени их износа в различных местах на странице 31.

Метод обобщения данных в статье можно увидеть на странице 32 и в ней описывается система теплоснабжение поселка, которая обеспечивается от двух геотермальных скважин и за 30 лет эксплуатации потенциал уменьшился вдвое (до 800 м³/сут.). Так же описывалась старая система теплоснабжения на рис.1 .

На страницах 33 и 34 представлены рисунках 2, 3, на которых виден метод моделирования, приведена структурная схема реализации модернизации геотермального теплоснабжения и принципиальная схема пос. Розового. Так же рисунками и описанием рисунков, авторы прогнозируют улучшение системы (Метод прогнозирования).

На странице 35-36 идет обобщение результатов внедрения новых технологических решений. Тем самым мы видим метод обобщения данных.

На последней странице 37, авторы наблюдали за внедренной системы теплоснабжения и сравнивали ее с предыдущей. По результатам эксплуатации

установлено, что население подключенных к ГЦТП 12-ти двухэтажных жилых домов (около 400 чел.) впервые за последние годы получило качественное отопление и ГВС, по сравнению с прошлой системой теплоснабжения, в том числе при температурах воздуха -21 ^ОС (февраль 2011 г.)

3. Пояснения некоторых методов:

1. Структурированные беседы и интервью – это направленная беседа, целью которой является получение ответов на вопросы, предусмотренные программой исследования.

Данный вид интервью, которое иногда называют стандартизованным интервью, подразумевает, что дизайн проведения интервью контролируется интервьюером. Задача структурированного интервью — донесение до всех респондентов вопросов в одинаковом контексте. Это означает, что каждый респондент подвергается влиянию таких же стимулов, как и другие.

2. Сбор анамнестических данных – (от греч. Anamnesis- воспоминание) один из видов ретроспективного изучения демографических процессов, при котором информация собирается путем опроса респондентов о прошлых демографических событиях (рождениях, браках, заболеваниях, смертях).

Психолог изучает биографию человека, особенности его психического и физического развития, условия жизни, особенности профессионального пути

3. Метод анкетирования – метод предполагает, что опрашиваемый заполняет вопросник в присутствии анкетера или без него, реже анкетер заполняет вопросник со слов опрашиваемого.

По форме проведения анкетирование может быть индивидуальным или групповым, когда за относительно короткое время можно опросить значительное число людей. Анкетирование бывает также очным и заочным - в виде почтового опроса; опроса через газету, журнал, компьютерную сеть.

4. Методы статистической обработки данных (контент-анализ) – стандартный метод анализа, математические приемы, формулы, способы количественных расчетов, с помощью которых показатели, получаемые в ходе эксперимента, можно обобщать, приводить в систему, выявляя скрытые в них закономерности.

Речь идет о таких закономерностях статистического характера, которые существуют между изучаемыми в эксперименте переменными величинами.

Контент-анализ (от англ. contens содержание) — метод качественно-количественного анализа содержания документов с целью выявления или измерения различных фактов и тенденций, отраженных в этих документах. Особенность контент-анализа состоит в том, что он изучает документы в их социальном контексте. Может использоваться как основной метод исследования (например, контент-анализ текста при исследовании политической направленности газеты), параллельный, т.е. в сочетании с другими методами (напр., в исследовании эффективности функционирования средств массовой информации), вспомогательный или контрольный (напр., при классификации ответов на открытые вопросы анкет).

Контент-анализ имеет философский смысл, который заключается в отхождении от разнообразности текстовой информации к более абстрактной модели материала.

5. Математическое моделирование – это процесс представляет собой формализованное описание системы (реальной модели) на некотором абстрактном языке, которое обеспечивает имитацию работы систем или устройств на уровне, достаточно близком к их реальному поведению, позволяющее получить, с некоторым приближением, характеристики рассматриваемого реального объекта.

Все естественные и общественные науки, использующие математический аппарат, по сути, занимаются математическим моделированием: заменяют реальный объект его математической моделью и затем изучают последний.

6. Статистическое моделирование – метод, представляет собой метод получения с помощью ЭВМ статистических данных о процессах, происходящих в моделируемой системе. Для получения представляющих интерес оценок характеристик моделируемой системы с учетом воздействий внешней среды статистические данные обрабатываются и классифицируются с использованием методов математической статистики.

Сущность метода статистического моделирования сводится к построению для процесса функционирования исследуемой системы некоторого моделирующего алгоритма, имитирующего поведение и взаимодействие элементов системы с учетом случайных входных воздействий и воздействий внешней среды, и реализации этого алгоритма с использованием программно-технических средств.

7. Экономико-математическое моделирование - представляет собой процесс выражения экономических явлений математическими моделями. Экономическая модель — это схематичное представление экономического явления или процесса с использованием научной абстракции, отражение их характерных черт. Математические модели — основное средство решения задач оптимизации любой деятельности. По своей сути эти модели — средство плановых расчетов. Ценность их для экономического анализа и оптимизации решений состоит в том, что они позволяют оценить напряженность плановых заданий, определить лимитирующую группу оборудования, видов ресурсов, получать оценки их дефицитности и т.п. Математическое моделирование экономических явлений и процессов дает возможность получить четкое представление об исследуемом объекте, охарактеризовать и количественно описать его внутреннюю структуру и внешние связи

8. Имитационное моделирование – метод, представляющий собой процесс построения и испытания некоторого моделирующего алгоритма, имитирующего поведение и взаимодействие исследуемой системы с учетом случайных входных воздействий и внешней среды. Имитационная модель обладает самым главным свойством моделей вообще - она может быть объектом эксперимента, причем эксперимент проводится с моделью, представленной в виде компьютерной программы.

9. Метод измерений — приём или совокупность приёмов сравнения измерений по общим признакам с её единицей в соответствии с реализованным принципом измерений. Метод измерений обычно обусловлен устройством средств измерений.

10. Метод н аблюдение — это целенаправленное и планомерное восприятие явлений, результаты которого фиксируются наблюдателем. В деятельности педагога могут применяться различные виды объективного наблюдения. Само исследование, опирающееся на органы чувств; восприятие явлений самим наблюдателем.

11. Метод прогнозирования – это способ исследования объекта прогнозирования, направленный на разработку прогноза. Совокупность специальных правил, приемов и методов составляет методику прогнозирования.. Таким образом, прогнозирование представляет собой «процесс предвидения, предсказания тенденций и перспектив дальнейшего развития тех или иных объектов и их будущего состояния на основе знания закономерностей развития их в прошлом и в настоящее время».

Теоретическая часть кейс-стадии:

1) Понятия научного метода и методологии науки:

Метод (от греч. методос – «путь к чему-либо») — это совокупность определённых правил, способов, норм познания и действия, способ социальной деятельности в любой её форме, а не только в познавательной.

Понятие «методология» имеет два основных значения:

1) система определённых способов, приёмов и операций, применяемых в той или иной сфере деятельности (в науке, политике, искусстве и т. п.);

2) учение об этой системе, теория метода.

Так, методология науки исследует структуру и развитие научного знания, средства и методы научного исследования, способы обоснования его результатов, механизмы и формы реализации знания в практике. Однако неверно сводить полностью методологическое к рациональному. «Всё сущее не делится на разум без остатка», так как существуют и внерациональные средства и приёмы познания.

Итак, метод (в той или иной своей форме) – система предписаний, принципов, требований, которые ориентируют субъекта на решение конкретной задачи, достижение определённого результата в данной сфере деятельности. Он дисциплинирует поиск истины, позволяет (если правильный) экономить силы и время, двигаться к цели кратчайшим путём. Основная функция метода – регулирование познавательной и иных форм деятельности.

Любой метод разрабатывается на основе определённой теории, которая тем самым выступает его необходимой предпосылкой. Эффективность, сила каждого метода обусловлены содержательностью, глубиной, фундаментальностью теории, которая «сжимается в метод». В свою очередь, метод расширяется в систему, т. е. используется для дальнейшего углубления и развёртывания знания, его материализации в практике.

Метод существует, развивается только в сложной диалектике субъективного и объективного, при определяющей роли последнего. В этом смысле любой метод прежде всего объективен, содержателен, фактичен. Вместе с тем он одновременно субъективен, но не как совокупность умозрительных приёмов, правил и процедур, а как продолжение и завершение объективности, из которой он вырастает.

В современной науке все методы научного познания по степени общности и сфере действия делят на 5 основных групп:

I. ФИЛОСОФСКИЕ МЕТОДЫ, среди которых наиболее древними являются диалектический и метафизический. К их числу также относятся аналитический, интуитивный, феноменологический, герменевтический и др.

II. ОБЩЕНАУЧНЫЕ ПОДХОДЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Они широко развиваются и применяются в науке XX. в. и представляют собой своеобразную промежуточную методологию между философией и фундаментальными теоретико-методологическими положениями специальных наук. К общенаучным чаще всего относят такие понятия, как информация, модель, изоморфизм (от греч. изос – одинаковый и морфо – форма), структура, функция, система, элемент и т. д.

На основе общенаучных понятий и концепций формулируются соответствующие методы и принципы познания, которые и обеспечивают связь и оптимальное взаимодействие философской методологии со специально-научным знанием и его методами. К числу общенаучных принципов и подходов относятся системный и структурно-функциональный, кибернетический, вероятностный, моделирование, формализация и др. Важная роль названных подходов состоит в том, что в силу своего промежуточного характера они опосредствуют взаимопереход философского и частнонаучного знания (и соответствующих методов).

III. ЧАСТНОНАУЧНЫЕ МЕТОДЫ, т. е. совокупность способов, принципов познания, исследовательских приёмов и процедур, применяемых в той или иной отрасли науки, соответствующей данной основной форме движения материи. Это методы механики, физики, химии, биологии и гуманитарных (социальных) наук.

IV. ДИСЦИПЛИНАРНЫЕ МЕТОДЫ, т. е. системы приёмов, применяемых в той или иной дисциплине, входящей в какую-либо отрасль науки или возникшей на стыке наук. Каждая фундаментальная наука, как мы уже выяснили, представляет собой комплекс дисциплин, которые имеют специфический предмет и своеобразные методы исследования.

V. МЕТОДЫ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ как совокупность ряда синтетических, интегративных способов (возникших в результате сочетания элементов различных уровней методологии), нацеленных главным образом на стыки научных дисциплин.

Таким образом, в научном познании функционирует сложная, динамичная, целостная, субординированная система многообразных методов разных уровней, сфер действий, направленности и т. п., которые всегда реализуются с учётом конкретных условий.

2), 3) и 4) Общелогические методы и приёмы исследования. Эмпирические методы исследования, их виды и функции в научном познании. Методы теоретического исследования.

Рассмотрим некоторые методы, приёмы и средства научного исследования, применяемые на разных его этапах и уровнях.

НАУЧНЫМИ МЕТОДАМ ЭМПИРИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ являются НАБЛЮДЕНИЕ – целенаправленное восприятие явлений действительности (связанное с их описанием и измерением), СРАВНЕНИЕ и ЭКСПЕРИМЕНТ, где происходит активное вмешательство в протекание изучаемых процессов.

Среди НАУЧНЫХ МЕТОДОВ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ чаще всего выделяют формализацию, аксиоматический и гипотетико-дедуктивный методы;

1. ФОРМАЛИЗАЦИЯ – отображение содержательного знания в знаковой форме (формализованный язык). Он создаётся для точного выражения мыслей с целью исключения возможности неоднозначного понимания. При формализации рассуждения об объектах переносятся в плоскость оперирования знаками (формулами). Отношения знаков заменяют собой высказывания о свойствах и отношениях предметов. Формализации играет существенную роль в уточнении научных понятий. Однако формальный метод – даже при последовательном его проведении – не охватывает всех проблем логики научного познания (на что уповали логические позитивисты).

2. АКСИОМАТИЧЕСКИЙ МЕТОД – способ построения научной теории, основанный на некоторых исходных положениях-аксиомах (постулатах), из которых все остальные утверждения этой теории выводятся чисто логическим путём, посредством доказательства. Для вывода теорем из аксиом (и вообще одних формул из других) формулируются специальные правила вывода.

3. ГИПОТЕТИКО-ДЕДУКТИВНЫЙ МЕТОД – способ теоретического исследования, сущность которого заключается в создании системы дедуктивно связанных между собой гипотез, из которых в конечном счёте выводятся утверждения об эмпирических фактах. Тем самым этот метод основан на выведении (дедукции) заключений из гипотез и других посылок, истинностное значение которых неизвестно. А это значит, что заключение, полученное на основе данного метода, неизбежно будет иметь лишь вероятностный характер.

В науке широко используются т. н. ОБЩЕЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И ПРИЁМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Из них можно выделить:

1. АНАЛИЗ – реальное или мысленное разделение объекта на составные части и СИНТЕЗ – их объединение в единое целое.

2. АБСТРАГИРОВАНИЕ – процесс отвлечения от ряда свойств и отношений изучаемого явления с одновременным выделением интересующих исследователя свойств.

3. ИДЕАЛИЗАЦИЯ – мыслительная процедура, связанная с образованием абстрактных (идеализированных) объектов, принципиально не осуществимых в действительности («точка», «идеальный газ», «абсолютно чёрное тело» и т. п.). Данные объекты не есть «чистые фикции», а весьма сложное и очень опосредованное выражение реальных процессов. Они представляют собой некоторые предельные случаи последних, служат средством их анализа и построения теоретических представлений о них. Идеализация тесно связана с абстрагированием и мысленным экспериментом.

4. ИНДУКЦИЯ – движение мысли от единичного (опыта, фактов) к общему (их обобщениям в выводах) и ДЕДУКЦИЯ – восхождение процесса познания от общего к единичному.

5. АНАЛОГИЯ (соответствие, сходство) – установление сходства в некоторых сторонах, свойствах и отношениях между нетождественными объектами. На основании выявленного сходства делается соответствующий вывод – умозаключение по аналогии. Его общая схема: объект В обладает признаками а, в, с, д; объект С обладает признаками в, с, д; следовательно, объект С, возможно, обладает признаком а. Тем самым аналогия даёт не достоверное, а вероятное знание.

6. МОДЕЛИРОВАНИЕ – метод исследования определенных объектов путём воспроизведения их характеристик на другом объекте – модели, которая представляет собой аналог того или иного фрагмента действительности (вещного или мыслительного) – оригинала модели. Между моделью и объектом, интересующим исследователя, должно существовать известное подобие (сходство) в физических характеристиках, структуре, функциях и др. Формы моделирования весьма многообразны. Например, предметное (физическое) и знаковое. Важной формой последнего является математическое (компьютерное) моделирование.

5) Системный метод в науке. Специфика и перспективы системного подхода

Системный подход – направление методологии научного познания, в основе которого лежит рассмотрение объекта как системы: целостного комплекса взаимосвязанных элементов; совокупности взаимодействующих объектов; совокупности сущностей и отношений.

Говоря о системном подходе, можно говорить о некотором способе организации наших действий, таком, который охватывает любой род деятельности, выявляя закономерности и взаимосвязи с целью их более эффективного использования. При этом системный подход является не столько методом решения задач, сколько методом постановки задач. Как говорится, «Правильно заданный вопрос – половина ответа». Это качественно более высокий, нежели просто предметный, способ познания.

Приложение

Ключевые слова:

Плазменное воспламенение, низкосортное топливо, розжиговый канал, открытая электрическая дуга, температура потока, аэ% росмесь.

Key words:

Plasma ignition, low-grade fuel, lighting channel, open plasma arch, stream temperature, and aero mix.

Развитие теплоэнергетики характеризуется уве- личением доли использования низкосортных то- плив, что объясняется ограниченностью запасов качественных высококалорийных органических видов топлива.

Воспламенение и поддержание стабильного уровня горения таких топлив основано на исполь- зовании дополнительного топлива или примене- нии устройств электродугового розжига [1, 2]. Пре- имущества применения устройств электродугового розжига заключаются в том, что они:

исключают дополнительное высококалорийное топливо – мазут на стадии розжига и поддержа- ния стабильных условий горения и значительно снижают выбросы оксидов серы, азота и вана- дия в атмосферу [2–4];

обеспечивают надежность и устойчивость рабо- ты электродуговой установки;

имеют высокую экономичность преобразова- ния электрической энергии в тепловую;

позволяют варьировать мощность в широких пределах при использовании низкореакционных топлив.

Разработка технологий плазменного воспламе- нения низкореакционного топлива для решения проблем большой энергетики ведется коллектива- ми ученых Института теплофизики и Института теоретической и прикладной механики г. Ново- сибирска, Казахского НИИ энергетики. Практиче- ская реализация изучается и осваивается на Гуси- ноозерской ГРЭС и др. [1, 2].

Технология плазменного воспламенения осно- вана на взаимодействии частиц топлива с высоко- температурным потоком электродуговой плазмы, при этом происходит первичная термохимическая подготовка топлива, резкий прогрев частиц, пода- ваемых на горение, интенсифицируется выход ле- тучих составляющих, обеспечивающих стабильно горящий факел.

За счет применения электродуговой плазмы можно использовать топливные смеси, содержа- щие основную часть низкосортного топлива, тако- го как древесные отходы деревообрабатывающих предприятий, торф, шламы тепловых станций с не- высоким содержанием горючих компонентов.

В лаборатории Томского государственного ар- хитектурно-строительного университета «Плаз- менные процессы и аппараты» для исследования процессов плазменного розжига низкосортного твердого топлива открытой электрической дугой создана экспериментальная лабораторная установ- ка [5, 6], на которой исследовано сжигание топлив- ной смеси, состоящей из пылевидного каменного угля Кузбасского бассейна и шлифовочной древес- ной пыли завода ДСП г. Томска.

Элементарный химический состав горючей массы каменного угля, влажность и зольность то- плива, применяемого в эксперименте – CГ=88 %; HГ=4,3 %; SГ=0,7 %; NГ=1,9 %; OГ=5,1 %; WP=15 %;

AC=20 %. Элементарный химический состав горю- чей массы древесины, влажность и зольность то- плива – CГ=51 %; HГ=6 %; NГ=0,5 %; OГ=42,5 %; WP=3 %; AC=1 %.

На рис. 1 показана схема измерений температу- ры и скорости потока воспламеняемой аэросмеси. Достоверность полученных данных определялась использованием методов диагностики, обеспечи- вающих возможность получения результатов изме- рений с погрешностью не более ±10 %. Для прове- дения экспериментов приготовлены составы с раз- личным соотношением угля и древесины (У:Д 10:90; 25:75; 50:50; 75:25; 90:10). Пылевидная смесь топлива подавалась секторным дозатором – 5 и на- порным вентилятором – 9 транспортировалась в плазменный модуль – 4, где поток аэросмеси взаи- модействовал с плазменной дугой.

Преимущество используемого устройства с го- рящей дугой между формирующим поток плазмо- образующего газа катодом – 3 и графитовым элек тродом (анодом) заключается в том, что топливная смесь подается в плазменный модуль – 4, где горит открытая электрическая дуга (рис. 1) с более высо- кой степенью ионизации газа в зоне воспламене- ния топлива по сравнению со струёй линейного плазмотрона.

Рис. 1. Схема измерений температуры и скорости потока воспламеняемой аэросмеси на выходе плазменного модуля: 1) источ% ник питания; 2) пульт управления; 3) катодный узел; 4) плазменный модуль; 5) дозатор топлива; 6) шиберная заслон% ка; 7) ротационный расходомер; 8) управляемый двигатель постоянного тока; 9) напорный вентилятор; 10) вольфрам% рениваемая термопара; 11) милливольтметр; 12) микроманометр; 13) трубка Пито

Проведенная серия экспериментов заключа- лась в измерении температуры горящего потока на оси факела на различных расстояниях от среза со- пла плазменного модуля (внутренний диаметр му- феля 200 мм, диаметр графитового электрода 75 мм, диаметр сопла 60 мм). Плазменный модуль

– 4 является камерой термохимической подготов- ки топлива к сжиганию. Внутренняя поверхность плазменного муфеля обмурована бадделеитоко- рундовым материалом; снаружи муфель изолиро- ван каолиновой ватой, что обеспечивает практиче- ски адиабатические условия во внутренней обла- сти. Перед плазменным модулем для увеличения времени нахождения частиц топлива в высокотем- пературной зоне вынесенной плазменной дуги установлен узел закрутки потока аэросмеси.

На выходе плазменного модуля наблюдался устойчиво горящий факел, температура воспламе- ненного потока в котором измерялась вольфрам рениевой термопарой, установленной на коорди- натном устройстве, позволяющим перемещать её по осевой и радиальной координатам и позицио- нировать с точностью 1 мм. Измерения проводи- лись на оси факела при различном удалении термо- пары от среза сопла плазменного модуля.

По полученным экспериментальным данным построены графики распределения температуры на оси факела при сжигании различных смесей то- плива, рис. 2.

Фракционный состав пылевидной топливной смеси, сжигаемой в ходе экспериментов, опреде- лен методом последовательно установленных ци- клонов [7]. Исследования проводили на установке, описанной в [8]. При анализе угольной пыли полу- чено: медианный размер частиц 50=40 мкм, дис-

персия =2,5.

Следует отметить, что при снижении коэффи- циента избытка воздуха менее 0,2 уменьшается эф- фективность пневмотранспорта. Происходит осе- дание частиц топлива по всей длине плазменного модуля.

При подаче аэросмеси в плазменный модуль наблюдалось повышение устойчивости горения плазменной дуги, что отмечалось в работе [9].

Рис. 2. Распределение температур на оси факела при сжигании смесевого топлива: а) (У:Д=25:75): 1–3) плазменный розжиг (N=30,4 кВт); 4–8) горение топлива; 8) горение 100 % древесины; б) (У:Д=75:25): 1–3, 7) плазменный розжиг (N=34,2 кВт); 4–6) горение топлива; 7) горение 100 % угля. x/d – соотношение диаметра сопла к расстоянию от среза сопла горелки

В процессе экспериментального исследования установлено, что при большем содержании в то- пливной смеси древесины максимальная темпера- тура газа в факеле наблюдается вблизи среза сопла плазменного модуля; это объясняется сгоранием большей части древесины в области взаимодей- ствия частиц с плазменной дугой.

Замечено, что при малом содержании в смеси угольных частиц (до 25 %) факел удлиняется. Это связано с более продолжительным горением лету- чих древесины в газовой фазе, обеспечивающим благоприятные условия для горения коксового ос- татка угля.

Максимальная температура 700...900 °С воспла- мененной смеси при отключенном электродуговом устройстве наблюдается на расстоянии 3–4 кали- бров от сопла плазменного модуля. В этой области происходит интенсивное горение частиц топлива, подаваемых напорным вентилятором в зону взаи- модействия пылевоздушного потока с электриче- ской дугой. Стабильное самовоспламенение пыле- воздушной смеси происходит после разогрева плазменного модуля, который наступает через 5...7 мин после начала проведения экспериментов (кривые 4–6 на рис. 2).

Из графиков (рис. 2) видно, что при горении только древесной пыли наблюдается уменьшение длины факела (кривая 8 на рис. 2, а), а при совместном сжигании древесины и угля (до 25 %) факел стабилизируется и горит более устойчиво (кри- вые 5–7 на рис. 2, а). При сжигании смеси с большим содержанием угля и незначительным добавлением древесины наблюдается увеличение темпера- туры в устье факела (кривые 1–3 на рис. 2, б) по сравнению с горением угля (кривая 7). В этих усло- виях стабилизируется горение пылевоздушного факела и обеспечивается полнота сгорания топлива.

Выводы

Исследовано сжигание топливной смеси, со- стоящей из пылевидного каменного угля Куз- басского бассейна и шлифовочной древесной пыли, показана возможность эффективного плазменного сжигания топливных смесей, со- стоящих из комбинации различных видов низ- косортного топлива, что повышает коэффици- ент использования топливно-энергетических ресурсов регионов.

Установлено, что после разогрева плазменного модуля 5...7 мин и при последующим отключе- нии электродугового устройства наблюдается стабильное самовоспламенение потока пыле- воздушной смеси.

Определена максимальная температура 700...900 °С при горении пылевоздушного пото- ка, достигаемая на расстоянии 3–4 калибров от среза сопла, где происходит интенсивное горе- ние частиц топлива.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Жуков М.Ф., Аньшаков А.С., Лукашов В.П., Перегудов В.С. Электродуговые плазмотроны и перспективность применения низкотемпературной плазмы в энергетике // Высокотемпера- турные течения и тепломассообмен / под ред. М.Ф. Жукова. – Новосибирск: ИТФ СО АН СССР, 1990. – С. 3–46.

Жуков М.Ф., Карпенко Е.И., Перегудов В.С. и др. Плазменная безмазутная растопка котлов и стабилизация горения пылеу- гольного факела. – Новосибирск: Наука, 1995. – 304 с.

Карпенко Е.И., Мессерле В.Е. Введение в плазменно-энерге- тические технологии использования твердых топлив. – Ново- сибирск: Наука, 1997. – 119 с.

Жуков М.Ф., Калиненко Р.А., Левицкий А.А., Полак Л.С. Плазмохимическая переработка угля. – М.: Наука, 1990. – 200 с.

Шиляев А.М., Волокитин Г.Г., Дробчик В.В. Системы плаз- менного розжига низкосортных топлив для теплоагрегатов ма- лой энергетики // Известия Томского политехнического уни- верситета. – 2002. – Т. 315. – № 2. – С. 220–224.

Волокитин Г.Г., Шиляев А.М., Никифоров А.А., Каранда- шов С.К. Разработка сушильного агрегата с плазменным роз- жигом и стабилизацией горения твердотопливного пылевоз душного факела // Актуальные проблемы строительного мате- риаловедения: Матер. Всеросс. научно-техн. конф. – Томск: Изд-во ТГАСУ, 1998. – С. 176–177.

Шиляев А.М., Рекунов В.С., Наумкин А.Б. К методу последо- вательно установленных циклончиков определения фрак- ционного состава порошков // Архитектура и строительство. Наука, образование, технологии, рынок: Тезисы докл. научно- техн. конф. – Томск: Изд-во ТГАСУ, 2002. – С. 87–88.

Шиляев М.И., Шиляев А.М., Афонин П.В., Кобякова Ю.Н. Энергетический принцип сопоставления и компоновки пы- леулавливающего оборудования // Очистка и обезвреживание дымовых газов из установок, сжигающих бытовые отходы и мусор / под ред. д.ф.-м.н. С.В. Алексеенко и д.т.н. А.С. Басина (Сб. научно-техн. работ). – Новосибирск: Институт теплофи- зики СО РАН, 1999. – С. 167–179.

Энгельшт В.С., Сайченко А.Н., Окопник Г.М., Мусин Н.У. Вы- соковольтная трехфазная дуга для стабилизации горения пыле- видного угля // Генераторы низкотемпературной плазмы: Тези- сы докл. XI Всес. конф. – Новосибирск: Институт теплофизи- ки СО АН СССР, 1989. – С. 255–256.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ НА ТЭЦ

Аннотация

Работа посвящена определению технико-экономической эффективности применения тепловых насосов на ТЭЦ. Приведены зависимости простого срока окупаемости и чистого дисконтированного дохода от цен за 1 кВт ТНУ и тарифов на электроэнергию. Ключевые слова. Тепловые насосы на ТЭЦ. Чистый дисконтированный доход при использовании ТНУ.

EFFICIENCY OF THE USE OF HEAT PUMPS ON THE CHP PLANTS

Abstract.

The calculation of heat pumps utilization efficiency on the CHP plants is discussed in this article. Dependencies of the pay-back period and NPV of heat pump from 1kWt “heat pump” price and energy costs are shown.

Key words. Heat pumps, efficiency of heat pumps.

Тепловые насосы являются в настоящее время приоритетным объектом исследований и разработок с целью энергосбережения.

Как известно, см., например, [6], недогрузка ТЭЦ по теплу фактически «запирает» большое количество электроэнергии, которое не может быть выработано в связи с отсутствием тепловой нагрузки.

Так в неотопительный период на ТЭЦ-2 в г. Кишиневе работает один блок с номинальной мощностью 80 МВт электрической и 200 МВт (172 Гкал/час) тепловой энергии. В связи с тем, что летом нагрузка по теплу для ГВС по городу составляет около 70 МВт (~60 Гкал/час), то блок не может развивать номинальную мощность и его располагаемая мощность летом около 50 МВт. Но, чтобы выдать такую мощность, приходится тратить топливо и на выработку более чем 120 МВт (~103 Гкал/час) тепловой мощности, которая частично используется для ГВС, собственные нужды станции и частично теряется в окружающую среду. Коэффициент использования топлива значительно снижается в межсезонный период. Термодинамический анализ паросилового цикла турбины показал, что можно увеличить количество выдаваемой электроэнергии за счет снижения давления в конденсаторе путем снижения температуры в системе водяного охлаждения после башенной градирни. Этого можно достигнуть путем подключения теплового насоса (ТН), который будет работать за счет отбираемого пара с теплофикационного или промышленного отбора турбины, используемого только в отопительный период при необходимости снятия пиковых нагрузок по отоплению. ТН при этом вырабатывает, с коэффициентом преобразования 1,3-1,4, холод и тепло, которые, соответственно, используются для снижения давления конденсации и выработки дополнительной электроэнергии и на собственные нужды станции. При этом, если отобрать с теплофикационного отбора турбины 20 МВт тепловой энергии с паром для работы ТН, то можно получить 26-28 МВт тепла и холода. Это позволит несколько увеличить выработку электроэнергии, а полученную часть тепла вернуть на собственные нужды ТЭЦ, например, на подогрев подпиточной воды, снизив, таким образом, расход топлива на котел, а также увеличить выработку электроэнергии на тепловом потреблении. На рис.1 приведена структурная схема включения теплового насоса в технологическую схему ТЭЦ.

Рис. 1. Структурная схема включения теплового насоса в технологическую схема ТЭЦ.

Из рассмотрения рис.3. следует, что этот проект является прибыльным при стоимости 1 кВт установленной тепловой мощности ТНУ не более 140 долларов США при тарифе за электроэнергию не более – равно 0,08 доллара/1 кВт. час.

Следует отметить также, что абсорбционные ТНУ на ТЭЦ могут применяться и для утилизации тепла дымовых газов.

Выводы

Рассмотрена методика определения экономического эффекта от применения тепловых насосов на ТЭЦ.

Применение абсорбционных тепловых насосов на ТЭЦ эффективно при стоимости 1 кВт тепловой мощности ТНУ не более 140 долларов США/ 1 кВт тепловой мощности при тарифе на электрическую энергию не более 0,08 доллара США/1кВт.час.

Литература

1. Овчаренко В.А. Овчаренко А.В. Використання теплових насосів., ХолодМ+Т, 2006,№2,с.34–36.

1. А.П. Бурдуков, Ю.М. Петин «Технология использования геотермального и сбросного тепла предприятиями».http://www.risp.ru/~energy/publication.doc.

3. Калнинь И.М. Энергосберегающие теплонасосные технологии. http://g- mar.ru/Statyi11.htm.

4. Жидович И.С., Трутаев В.И. Системный подход к оценке эффективности тепловых насосов. http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=189&name=_9GnxH2.htm

5. Westermark Matts“Swedish plants with integration of absorption cooling and flue gas condensation”, ZAE –Sympozium 11-12 december 2006, “Biomasse Polygeneration - die Zukunft” http://www.zae-bayern.de/files/westermark_zae-symposium06.pdf.

6. . Галимова Л.В., Попов А.А. Система ТЭЦ - абсорбционная холодильная машина.

«Холодильная техника», 1998, №10, с.8…9.

7. Эксергетические расчеты технических систем. Справочное пособие. Под ред. А.А. Долинского и В.М. Бродянского. Киев: Наукова думка, 1991.-360с.

8. Автоматизация управления предприятием. /Баронов В.В. и др.-М.: Инфра-М,2000. - 239с.

Введение

По данным Всемирного геотермального конгресса, состоявшегося в 2010 г. (о. Бали, Индонезия), суммарная установленная мощность геотермальных систем теплоснабжения в мире составляет 50583 МВт с ежегодной выработкой тепловой энергии 121696 ГВт.ч (104,7 млн Гкал) [1].

В России геотермальные системы теплоснабжения в основном работают на Камчатке, Курилах, в Дагестане, Ставропольском и Краснодарском крае. Так, например, в Краснодарском крае эксплуатируется 12 месторождений с 79 скважинами, температура воды на устье которых составляет 75-120 ^ОС. Суммарная прогнозируемая мощность этих скважин составляет 238 МВт с возможной выработкой 834 ГВт.ч/год (717,2 тыс. Гкал/год) тепловой энергии, однако в настоящее время практически используется лишь небольшая часть скважин - около 20% [2].

Подавляющее большинство отечественных геотермальных систем строилось 20-30 лет назад, в советские годы. Степень их технического износа достигает 70-80%. Эффективность использования геотермального теплового потенциала не превышает 30%, поэтому модернизация таких геотермальных систем является актуальной задачей.

КЕЙС-ЗАДАНИЕ № 1

на тему:

« ПРОБЛЕМЫ НАУЧНОГО МЕТОДА »

по дисциплине

«Философия и методология научного исследования»

Проверила:

доцент кафедры «Гуманитарные науки и психология», к.ф.н.

___________ Е.В. Гайнутдинова

Выполнил:

магистрант группы ДТЕТМ-11,

кафедры «Теплоэнергетика и холодильные машины»,

____________М. Л. Иванютин

Астрахань - 2018

КЕЙС-ЗАДАНИЕ К ТЕМЕ «ПРОБЛЕМЫ НАУЧНОГО МЕТОДА»

Таблица критериев оценки статьи 1:

Статья «Исследования условий воспламенения пылевоздушной смеси»
Цель	Исследовать условия сжигания топливных смесей, состоящей из пылевидного каменного угля Кузбасского бассейна и шлифовочной древесной пыли, с помощью плазменного розжига открытой электрической дуги
Объект	Отрасль теплоэнергетика, а в частности низкосортное топливо.
Предмет	Пылевидный каменный угль Кузбасского бассейна и шлифовочная древесная пыль завода ДСП г. Томска
Гипотеза	За счет применения электродуговой плазмы можно использовать топливные смеси, содержащие основную часть низкосортного топлива, такого как древесные отходы деревообрабатывающих предприятий, торф, шламы тепловых станций с невысоким содержанием горючих компонентов.
Научные методы	Исследование сжигания пылевидного каменного угля Кузбасского бассейна и шлифовочной древесной пыли завода ДСП г. Томска в экспериментальной лабораторной установки (Эксперимент); Измерение разности температуры горящего потока на оси факела на различных расстояниях от среза сопла плазменного модуля и наблюдение за «поведением» факела (Наблюдение и измерение); Сравнения полученных температур (Метод статистической обработки данных); Построение графика распределения температуры на оси факела при сжигании различных смесей топлива (Метод сравнительного анализа);

Таблица критериев оценки статьи 2:

Статья «Технико-экономическая эффективность использования тепловых насосов на ТЭЦ»
Цель	Рассмотреть методику определения экономического эффекта от применения тепловых насосов на ТЭЦ.
Объект	Тепловый насос применяемый на ТЭЦ.
Предмет	Недогрузка ТЭЦ по теплу фактически «запирает» большое количество электроэнергии, которое не может быть выработано в связи с отсутствием тепловой нагрузки.
Гипотеза	Термодинамический анализ паросилового цикла турбины показал, что можно увеличить количество выдаваемой электроэнергии за счет снижения давления в конденсаторе путем снижения температуры в системе водяного охлаждения после башенной градирни.
Научные методы	Термодинамический анализ паросилового цикла турбины (Анализ); Обобщение данных, полученных в ходе расчетов с применением теплового насоса (Обобщение данных); Сравнительный анализ при включении в работу теплового насоса, на изменение расхода пара и без использования теплового насоса. (Метод сравнительного анализа); Выработка электрической энергии, теплофикационной турбины при различных тепловых нагрузках на отборах (Метод статистической обработки данных) ; Прогноз срока окупаемости при внедрении системы на ТЭЦ (Метод прогнозирования)

Таблица критериев оценки статьи 3:

Статья «Геотермальная система теплоснабжения: опыт модернизации»
Цель	Реализация первого этапа модернизации системы геотермального теплоснабжения пос. Розового (население около 1000 чел.), расположенного в 240 км от г Краснодара.
Объект	Система теплоснабжения пос. Розового, г. Краснодара.
Предмет	Эффективное использование геотермального теплового потенциала поселка.
Гипотеза	В работе рассматривалась концепция и проект модернизации системы теплоснабжения пос. Розовый
Научные методы	Эффективность использования геотермального теплового потенциала не превышает 30%, поэтому модернизация таких геотермальных систем является актуальной задачей (Анализ и синтез); Обобщение данных по системе геотермального теплоснабжения пос. Розовый (Обобщение данных); Разработка схемы реализации системы теплоснабжения (Метод моделирования и прогнозирования); Результаты внедрения системы и эксплуатации (Метод сравнительного анализа и наблюдения).

3. Пояснения некоторых методов:

Теоретическая часть кейс-стадии:

1) Понятия научного метода и методологии науки:

Понятие «методология» имеет два основных значения:

2) учение об этой системе, теория метода.

В науке широко используются т. н. ОБЩЕЛОГИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ И ПРИЁМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Из них можно выделить:

5) Системный метод в науке. Специфика и перспективы системного подхода

Основные принципы системного подхода

Целостность, позволяющая рассматривать одновременно систему как единое целое и в то же время как подсистему для вышестоящих уровней.

Иерархичность строения, то есть наличие множества (по крайней мере, двух) элементов, расположенных на основе подчинения элементов низшего уровня элементам высшего уровня. Реализация этого принципа хорошо видна на примере любой конкретной организации. Как известно, любая организация представляет собой взаимодействие двух подсистем: управляющей и управляемой. Одна подчиняется другой.

Структуризация, позволяющая анализировать элементы системы и их взаимосвязи в рамках конкретной организационной структуры. Как правило, процесс функционирования системы обусловлен не столько свойствами её отдельных элементов, сколько свойствами самой структуры.

Множественность, позволяющая использовать множество кибернетических, экономических и математических моделей для описания отдельных элементов и системы в целом.

Системность, свойство объекта обладать всеми признаками системы.

Дата: 2018-12-28, просмотров: 528.

12 3 4 5 Следующая ⇒