Встановлення регресійної залежності ККД котла від вологості біомаси під час її спалювання

Abstract

Biomass utilization by combustion makes it possible to reduce the consumption of traditional energy resources, which corresponds to the global trend towards the introduction of alternative and renewable energy sources and increasing the overall energy efficiency of industrial production. In this context, determining the regression dependence of the boiler efficiency on biomass moisture is an urgent scientific and technical task, since it can serve as the basis for developing an engineering methodology for calculating energy-efficient biomass combustion systems. The purpose of this study is to establish, using regression analysis, a functional relationship between the boiler efficiency and biomass moisture, which can be additionally applied in the development of an engineering methodology for designing energy-efficient thermal equipment. The study used regression analysis of single-factor experimental results and other pairwise dependencies, while the most adequate function was ed sixteen common functional forms according to the criterion of the maximum correlation coefficient. Nonlinear dependencies were linearized using the appropriate linearizing mathematical transformations. The coefficients of the regression equations were determined using the least squares method, implemented in a specially developed computer program "RegAnaliz". As a result, a regression equation was obtained that describes the dependence of the boiler efficiency on the biomass moisture content. This relationship can be used for engineering calculations of equipment parameters to increase the energy efficiency of biomass combustion. Graphical interpretation of the obtained dependence was also constructed, which provides a clear visual representation and demonstrates an acceptable correspondence between theoretical predictions and experimental data. It was found that the boiler efficiency decreases with increasing moisture content in biomass according to the power law of dependence.

Утилізація біомаси спалюванням дає можливість зменшити споживання традиційних енергетичних ресурсів, що відповідає світовій тенденції до впровадження альтернативних та відновлюваних джерел енергії та підвищення загальної енергоефективності промислового виробництва. У цьому контексті визначення регресійної залежності коефіцієнта корисної дії котла від вологості біомаси є актуальною науково-технічною задачею, оскільки може слугувати основою для розробки інженерної методики розрахунку енергоефективних систем спалювання біомаси. Метою цього дослідження є встановлення за допомогою регресійного аналізу функціонального зв'язку між коефіцієнтом корисної дії котла та вологістю біомаси, який може бути додатково застосований для розробки інженерної методики проєктування енергоефективного теплового обладнання. У дослідженні використовувався регресійний аналіз однофакторних експериментальних результатів та інших парних залежностей, при цьому найадекватніша функція вибрана з шістнадцяти поширених функціональних форм відповідно до критерію максимального коефіцієнта кореляції. Нелінійні залежності лінеаризовано за допомогою відповідних лінеаризувальних математичних перетворень. Коефіцієнти рівнянь регресії визначені за допомогою методу найменших квадратів, реалізованого в спеціально розробленій комп'ютерній програмі «RegAnaliz». В результаті отримано рівняння регресії, що описує залежність коефіцієнта корисної дії котла від вологості біомаси. Цей зв'язок можна використовувати для інженерних розрахунків параметрів обладнання для підвищення енергетичної ефективності спалювання біомаси. Також графічно інтерпретовано отриману залежність, яка забезпечує чітке візуальне представлення та демонструє прийнятну відповідність між теоретичними прогнозами та експериментальними даними. Встановлено, що коефіцієнт корисної дії котла знижується зі збільшенням вмісту вологи в біомасі відповідно до степеневого закону залежності.