WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


На правах рукописи

УШАКОВ ВИКТОР ЕВГЕНЬЕВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Специальность 05.23.03. – Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тюмень – 2012

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО “Тюменский государственный архитектурно-строительный университет”.

Научный консультант: кандидат технических наук, доцент Илюхин Константин Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Степанов Олег Андреевич кандидат технических наук Баранов Василий Николаевич

Ведущая организация: ОАО «Нефтегазпроект»

Защита состоится 25 мая 2012 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д 212.272.01 при Тюменском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 625001, г. Тюмень, ул. Луначарского, 2, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тюменского государственного архитектурно-строительного университета (ТюмГАСУ).

Автореферат разослан апреля 2012 г.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим отправлять в адрес диссертационного совета ТюмГАСУ, тел./факс 8-(3452)-43-39-27.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент Я. А. Пронозин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность проблемы. В настоящее время все больше внимания уделяется проблеме энергосбережения в системе централизованного и децентрализованного теплоснабжения (ТС) потребителей. Решение проблемы позволит стабилизировать систему оплаты за теплоносители за счет снижения скрытых потерь тепловой энергии. Источники потерь располагаются: на тепловой электроцентрали (ТЭЦ) из-за неэффективной работы подогревателей сетевой воды и сетевых насосов; в теплосетях, в которых потери достигают, а иногда и превышают 20% от объема передаваемого тепла с ТЭЦ; на тепловых пунктах (ТП) из-за неэффективной работы теплообменных аппаратов. Поэтому наблюдается непрерывный рост финансовых затрат потребителя из-за повышения тарифов на тепловую энергию.

Одним из путей решения проблемы энергосбережения является обеспечение надежной и эффективной работы теплообменного оборудования как централизованной, так и децентрализованной системы ТС за счет внедрение на ТЭЦ и ТП совершенствованных методов проектирования и исследования эффективности теплообменных аппаратов (ТА) системы теплоснабжения.

В настоящее время зарубежные и совместные проектные организации поставляют отечественному потребителю многообразие пластинчатых теплообменников, не представляя полную информацию по техническим характеристикам пластин и каналов. Заказчику предоставляется спецификация пластинчатого теплообменника, которая содержит результаты теплотехнических расчетов теплоносителей, количество ходов, общее количество каналов. Проверить достоверность проектных расчетов и оценить фактическую эффективность ТА затруднительно.

В связи с этим несомненна актуальность теоретических и экспериментальных исследований режимов работы ТА с целью получения научно обоснованных результатов для совершенствования методов проектирования и исследования эксплуатирующихся ТА.

Объект исследования: теплообменные аппараты: кожухотрубные сетевые подогреватели горизонтального типа (ПСГ), эксплуатирующиеся на ТЭЦ и пластинчатые теплообменные аппараты (ПТА), эксплуатирующиеся на ТП.

Предмет исследования: методы проектирования и исследования режимов работы теплообменников.

Цель: повышение эффективности работы аппаратов, за счет совершенствования методов их проектирования и исследования режимов работы ТА.

Задачи исследований:

- выполнить анализ конструкций и теплотехнических характеристик аппаратов, их неисправностей, систем контроля и диагностики;

- выполнить аналитическое исследование существующих методик проектирования и исследования режимов работы ТА с целью обоснования достоверности новых формул и модернизации методик;

- провести экспериментальные исследования эксплуатационных режимов работы ТА и усовершенствовать методику проектирования ПТА;

- оценить технико-экономическую эффективность работы теплообменников с целью обоснования своевременного обслуживания и ремонта.

Обоснованность и достоверность исследований. Обоснованность подтверждается тем, что методологическими основами исследований являются известные законы и методы теории тепломассообмена, технической термодинамики и теплопередачи, экономико-математические методы. Достоверность обеспечиваются сопоставлением аналитических и экспериментальных результатов с другими результатами, известными в научной и справочной литературе, использованием метрологически обеспеченной штатной и дополнительной измерительной аппаратуры.

Связь с тематикой научно – исследовательских работ. Диссертационная работа выполнялась в рамках тематического плана НИР вуза по заданию Федерального агентства по образованию Российской Федерации № 2.06 «Разработка концепции надежности и энергосбережения оборудования системы теплогазоснабжения в условиях Западной Сибири», а также в рамках комплексных программ «Энергетическая стратегия России» и «Энергосбережение России».

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- обоснована достоверность модернизированных формул для расчета ТА;

- усовершенствована методика проектирования ПТА, разработаны методики определения эффективности режимов работы кожухотрубных и пластинчатых ТА;

- модернизирована методика оценки технико-экономической эффективности эксплуатации ТА с целью обоснования своевременной их чистки или замены.

На защиту выносятся совершенствованные методы проектирования и исследования режимов работы теплообменников.

Практическая ценность и реализация работы состоит в следующем:

- усовершенствованная методика проектирования ПТА не требует последовательных приближений для расчета средних скоростей теплоносителей, которые используются в классическом проектном расчете аппаратов;

- в усовершенствованной методике проектирования ПТА средняя скорость одного из теплоносителей не принимается равной w = 0,4 м/с, как в СП 41-101-«Проектирование тепловых пунктов»;

- в модернизированной методике проектирования ПТА используются полученные уравнения для прямого расчета средней скорости теплоносителей, которые могут быть использованы для исследования эффективности аппаратов.

Поэтому результаты проектирования ПТА становятся эффективнее, а при внедрении методик исследования режимов работы ТА эксплуатационный персонал может отслеживать тренд основных параметров в зависимости от технического состояния ТА и своевременно принимать меры для его восстановления.

Личный вклад автора. Модернизированы алгоритмы проектирования ПТА и разработаны термодинамические модели режимов работы ТА, позволяющие по изменениям параметров определять основные показатели аппаратов (средняя скорость теплоносителей, коэффициент теплопередачи, поверхность теплообмена, коэффициент рекуперации, безразмерная удельная тепловая нагрузка аппаратов, число единиц переноса теплоты и др.); проведены экспериментальные исследования, обработка и анализ их результатов; выполнена оценка техникоэкономической эффективности работы теплообменников с целью обоснования своевременного их обслуживания и замены теплообменных элементов..





Апробация работы и публикации. Основные положения диссертационной работы докладывались на VI и VII конференциях молодых учёных, аспирантов ТюмГАСУ, Тюмень, 2006-2007г.г.; на Всероссийской НПК «Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири», Тюмень, 2007-2009г.г.; на региональных научно – практических конференциях 2007-2009г.г.; на расширенных заседаниях кафедры «Теплогазоснабжение и вентиляция» ТюмГАСУ 2008-2010 г.г. Опубликовано 10 печатных работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК России.

Структура и объем работы. Диссертационная работа содержит введение, четыре раздела, общие выводы и результаты, список литературы из 84 наименований. Диссертация изложена на 159 страницах машинописного текста, в том числе 17 рисунков, 25 таблиц и 8 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы ее цель и основные задачи, научная и практическая значимость решаемых задач, дана краткая характеристика работы.

В первом разделе анализируются конструкции, характеристики, неисправности, контроль и диагностика кожухотрубчатых подогревателей сетевой воды, как источника тепловой энергии для централизованного теплоснабжения, и пластинчатых теплообменных аппаратов для ТС и горячего водоснабжения (ГВС) городских потребителей. Проектированию ТА и исследованию режимов работы теплообменников посвящены работы известных ученых: Аронсон К.Э., Белоконь Н.И., Богословский В.Н., Бодров В.И., Бродов Ю.М., Зингер Н.М., Калинин Э.К., Мигай В.Г., Моисеев Б.В., Поршаков Б.П., Степанов О.А., Чистович С. А., Шаповал А.

Ф., Шабаров А.Б. и др.

Подогреватели сетевой воды (рис. 1) эксплуатируются на тепловых электроцентралях.

Рис.1 Подогреватель сетевой воды ПСГ-2300-2-8-1- поворотная водяная камера; 2 - линзовый компенсатор; 3 - корпус подогревателя; 4 - входная (передняя) водяная камера; 5 - слив конденсата Сетевая вода с температурой 4070 С на входе в ПСГ подается с помощью сетевых насосов, расположенных на ТЭЦ, в прямую тепловую сеть с температурой 70120 С, откуда подается в тепловые пункты (ТП) городских потребителей.

Пластинчатые теплообменные аппараты (ПТА) представляют собой аппараты, поверхность теплообмена которых образована из тонких штампованных пластин с гофрированной поверхностью (рис. 2).

а) б) Рис. 2 Пластинчатый теплообменник а) - общий вид, б) - в разобранном виде; 1 - основная плита, 2 - пакет пластин, 3 - прижимная плита, 4 - верхняя направляющая, 5 - нижняя направляющая, 6 - опора, 7 - стяжные шпильки и гайки Неисправности ПСГ вызываются эрозионным и коррозионным износом (примерно в 70% случаев) и вибрацией трубок (примерно 25% случаев). Неисправности пластинчатых ТА вызываются коррозионным износом после 1-2 лет эксплуатации, загрязнением внутренней полости пластин.

Для ведения оперативного контроля и регулирования режимов работы ПСГ и пластинчатые ТА комплектуются контрольно-измерительными приборами и устройствами автоматической сигнализации и защиты.

Во втором разделе выполнен анализ существующих методик проектирования пластинчатых теплообменных аппаратов и установлено, что нет уравнений для прямого расчета средней скорости теплоносителей в ПТА. Она принимается, как в СП-41-101-95 (w1 = 0,4 м/с), или рассчитывается методом последовательных приближений, как в классическом проектном расчете. Поэтому, используя уравнение Н.И. Белоконя, Вт:

2(t1 - ), (1) Q = 1 1 + + W1 W2 (KF ) и выполнив ряд математических преобразований получили формулу, Вт/С:

2W1W2[(t1 - )-m], (КF)= (2) m (W1 +W2) Расшифровка условных обозначений приведена в автореферате на стр. 19.

Для расчета коэффициента теплопередачи ПТА необходимо определить средние скорости w1 греющего (ГТ) и w2 нагреваемого (НТ) теплоносителей. В результате математических преобразований получили модернизированные формулы:

- для прямого расчета средней скорости, м/с:

0,26 8 C Pr10,68 P1 P1 B2 M 1 m 1 - ГТ w1 = 0,02 0, 0,98 d Prст25 В1 С t 1 ( 1 + P2 B1 M э1 1 р1 2 1 0,4950,2036 0,790, dэ Pr 2 1 (3) d Pr 2 э 2 1 2 0,363w1 P1 B2 d 0,25 0,25 M 2 э1 2 1 w = - НТ: (4) 2 0,25 0,25 P2 B1 d M э2 1 2 1 где С- эмпирический коэффициент, входящий в уравнение Нуссельта и зависящий от типа пластины; = 0,89 0,9 – коэффициент, учитывающий термическое сопротивление стенки пластины;

- для расчета коэффициента теплопередачи, Вт/м2С:

w1 Cp1(t1 - t2) dэw2 Cp2( - ) dэ2 1 K = K = - ГТ (5); - НТ (6) 4 m Lпр1 X1 4 m Lпр2 XПоверхность теплообмена, эксплуатирующихся теплообменных аппаратов, рассчитывалась по известным уравнениям, м2:

4 f0 Lпр m X F = dэ Lпрm X; пластинчатая F =Q/(Km) трубчатая F = (7) или dэ m Дополнительно получили: - коэффициент рекуперации: R = 1- (8) t1 - Q(1- R) = = - безразмерная удельная тепловая нагрузка аппарата: (9) m Wmin - число единиц переноса теплоты: NTU = (10) 1 - R Wmin W =MCp где - меньшее значение водяного эквивалента теплоносителя,.

Для проверки достоверности полученных формул использовали исходные данные; технические характеристики пластин и результаты расчета ПТА с пластинами 0,3, представленными в монографии Зингера Н.М., Тарадай А.М., Барминой Л.С.: «Пластинчатые теплообменники в системах теплоснабжения».

Исходные данные: F0=20 м2; Х1=Х2=1; Lпр1=Lпр2=1,12 м; M1=30 т/ч; M2=35 т/ч;

= 0,89; B1=B2=19,3; С=0,1; dэ1=dэ2=0,008мм; t1=80оС; t2=60оС; 1=46оС; 2=63,2 оС;

P1=8338 Па; P2=10889 Па.

Расчет:Cp1=4199,8Дж/кг·°С; Cp2=4194Дж/кг·°С; 1=976,4 кг/м3; 2=983,5кг/м3;

m =15,36оС; 1=0,4110-6м2/с; 2=0,5110-6 м2/с; 1=0,658 Вт/м·°С; 2=0,645 Вт/м·°С;

Pr1=2,5; Pr2=3,1; Prст =2,77; w10=0,228 м/с; w20=0,257м/с; Q0=699996 Вт;

K0 =2389 Вт/м2·°С (данные из монографии Зингера Н.М).

w1 = 1. По уравнениям (3; 4): 0,224 м/с; w = 0,253 м/с w10 - w1 w20 - w =| 100 |= 1,2. Погрешность расчета: =| 100 |= 1,75 %; % 1 w10 wКо - К 3. По уравнению (6 ): К = 2137 Вт/м2 оС; =| 100 |= 11,7 % Ко Q Fо - F F = = 21,4. По уравнению (7 ): м2; =| 100 |= 6,6 % K m Fо 699996 (1- 0,548) 0,515,R =1- = 0,548 = = 0,589; = 1,5. ; 6. 7. NTU = 80-46 15,35 8,333 4199,8 1 - 0,5Результаты расчета погрешностей по скорости ГТ и НТ (до 2%), по К - 12%, по F - 7% показывают, что достоверность полученных формул (3; 4; 5) удовлетворительна. Формулы могут использоваться для проектирования пластинчатых аппаратов, а также для эксплуатационного контроля их параметров.

В настоящее время зарубежные и совместные проектные организации не выдают заказчику полную информацию по техническим характеристикам пластин и каналов пластинчатых теплообменников.

Заказчику предоставляется спецификация ПТА. Поэтому был разработан алгоритм и получены результаты расчета технических характеристик пластин и каналов применительно к ПТА FR-14-73-1 фирмы «Функе - Тюмень».

По исходным данным (табл. 1), техническим характеристикам пластин и каналов выполнялась проверка проектного расчета аппарата FR-14-73-1 фирмы «Функе - Тюмень» и аппарата с пластинами 0,3 (Украина).

Таблица 1 - Исходные данные и результаты теплового расчета ПТА тип пластины Пара- Размер- метр ность FR14* FR14** FR14*** 0,3* 0,3** 0,3*** Q Вт 585200 7000М1 / М2 т/ч 8,83 / 25,23 30 / о t1 / t2 С 120 / 63 80 / о 1 / 2 С 60 / 80 46 / 63,Р1 / Р2 Па 6867 / 31209 7320 / 94Кз Вт/м2оС - 3890 - - 231 - - 1,579 - - 2,dэ1 /dэ2 м / м 0,0031 / 0,00525 0,008 / 0,0B1 / B2 - 10,57 / 14,96 19,3 / 19,ст / ст м2оС/Вт 0,0004 / 15 0,001 / 15,f01 / f02 м2 / м2 0,00029 / 0,00045 0,0011/ 0,00F1 / F2 м2 / м2 0,14 0,Lпр1 / Lпр2 м / м 0,587 / 0,8 1,12 / 1, / С - 0,89 / 0,116 0,89 / 0,результаты расчета о m С 14,28 15,1 м/с 0,22 0,205 0,221 0,228 0,224 0,22Re1 - - 2005 2149,5 4343 4375 44 1 - - 1,579 1,552 2,38 2,373 2,3Nu1 - - 32,96 40,22 64,93 65,6 66,Вт 1 8813 7156,5 8733 5413 5391 54м2 °С 2 м/с 0,5 0,467 0,501 0,257 0,253 0,25Re2 - - 5986 6414,1 3954 3882 39 2 - - 1,7 1,672 2,43 2,445 2,4Nu2 - - 87,85 107,2 71,72 70,7 71,Вт 2 13592 11009 13431 5854 5690 73м2 °С Kчист Вт м2 C 4679 3887 4637 2389 2357 23м2°С Вт К 4121 3304 4090 2389 2279 23рассч Fчист 8,76 10,54 8,8 20 19,мFрассч 19,9,94 12,4 10 мПримечание: FR-14*; 0,3* - исходные данные (табл. 1) и результаты расчета ПТА (табл. 2) по алгоритмам фирм-изготовителей; FR-14**; 0,3** - исходные данные и результаты расчета, включающие принятые значения Кз и 1 по методике из литературного источника; FR-14***; 0,3*** - исходные данные и результаты расчета по модернизированной методике.

По результатам расчета табл. 1 видно, что погрешности теплового расчета по классической и модернизированной методике в пределах: 12% по скорости для пластин 0,3 и FR-14, что говорит о достоверности разработанной методики теплового расчета аппаратов; 20 - 23% по скорости, для пластин FR-14.

Суть модернизации СП 41-101-95 «Проектирование тепловых пунктов» для расчета ПТА заключалась в следующем: по исходным данным выполнялся прямой расчет средней скорости (w) ГТ и НТ по модернизированным формулам (3; 4), вместо того, чтобы принимать w=0,4 м/с, как в СП 41-101-95. Соотношение ходов, расчет коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи, поверхности теплообмена аппарата, потерь напора теплоносителей в аппарате выполнялся по формулам СП 41-101-95 для ПТА. Все расчёты выполнялись в Excel. В виде примера использованы исходные данные табл. 1, а результаты расчёта представлены в табл. 2.

Таблица 2 - Результаты расчета ПТА по СП 41-101-тип пластины Пара- Размер- метр ность FR14* FR14** FR14*** 0,3* 0,3** 0,3*** о m С 14,28 15,1 м/с 0,22 0,384 0,221 0,228 0,379 0,22Вт 1 м2 °С 8813 12389 8817 5413 8348 572 м/с 0,5 1,098 0,50 0,257 0,442 0,25Вт 2 м2 °С 13592 24280 13595 5854 8602 57Kчист Вт 4679 6730 4681 2389 3344 24м2 °С К 2279 224121 5634 4123 22рассч Fчист 8,8,76 6,1 13,6 18,м2 9,94 7,Fрассч 9,94 20 20 700,585,3 585,2 584,9 733,8 698,Qчист кВт 7Qрассч 584,9 584,9 585,700 7Из табл.2 видно, что погрешности расчета по методике СП 41-101-95 и модернизированной методике в пределах 38 - 43% по скорости, что говорит о несходимости результатов расчета. Однако модернизированная методика СП 41-101-расчета в сравнении с методикой фирмы «Функе-Тюмень» дает погрешность расчета 1-2%, что говорит о достаточной достоверности методики.

В третьем разделе для подтверждения достоверности методик и алгоритмов, разработанных в диссертационной работе, был проведен эксперимент. Базой для проведения эксперимента являлся тепловой пункт спортивного комплекса Тюменского государственного архитектурно-строительного университета.

Автоматизированный тепловой пункт состоит из трубопроводов, запорной и регулирующей арматуры, теплосчетчика ТЭМ-104, работающего с поверенным первичным преобразователем расхода ПРП-Ду-80; пластинчатых теплообменников производства фирмы «Функе-Тюмень»; датчиков для средств местного и дистанционного измерения параметров давления и температур (рис. 3).

Рис. 3 Экспериментальная схема с ПТА отопления спортивного комплекса 1 - основной ПТА отопительной системы; 2 - резервный теплообменник; 3 - регулирующий клапан; 4 - блок управления; 5 - датчик температуры; 6 - датчик температуры наружного воздуха; 7 - датчик давления; 8 - фильтр грязевой; 9 - расходомер; 10 - узел учета тепла; 11 - задвижка.

Дополнительно использовался портативный расходомер-счетчик ультразвуковой портативный УРСВ «ВЗЛЕТ ПР», ЗАО «ВЗЛЕТ», г. Санкт-Петербург. Прибором измерялся средний объемный расход теплоносителей.

Исходные данные для расчета эксплуатационных режимов работы FR-14-73-по совершенствованной методике при 100%, 50% и 25% теплопроизводительности от номинального значения приведены в табл. 3.

Таблица 3 - Исходные данные для расчета различных режимов работы ПТА Теплопроизводительность 100% 50% 25% Q, кВт 585,2 305,184 139,9М1 / М2 8,83 / 25,23 6,08 / 19,95 5,58 / 19,t1 / t2 120 / 63 89 / 46 60 / 1 / 2 60 / 80 44/57 37/Р1/Р2 6867 / 31209 3700 /21233 3550 / 231В табл. 4 представлены результаты теплового расчета номинального и эксплуатационных режимов работы аппарата FR-14-73-1.

Таблица 4 - Результаты расчета режимов работы аппарата Теплопроизводительность 100% 50% 25% m, оС 14,28 10,82 5,61 / 2 0,221 / 0,501 0,149 / 0,388 0,135 / 0,3Re1/ Re2 2149,5 / 6414,1 1089,1 / 3624,4 721,2 / 2832,1 / 2 1,552 / 1,672 1,84 / 1,93 2,04 / 2,Nu1 / Nu2 40,22 / 107,2 27,86 / 80,999 23,77 / 73,8733 / 13431 5894,3 / 9862,4 4889,6 / 871 / 4637 / 4090 3359 / 2821 2895,7 / 24Кчис / Кзаг, Fчист / Fзагр 8,8 / 8,4 / 9,99 8,56 / 9,R 0,762 0,7596 0,75 0,9436 0,9543 0,93NTU 3,965 3,97 3,По данным табл. 3 и 4 построена номограмма изменения теплотехнических характеристик теплообменника FR-14-73-1, представленная на рис. 4.

Рис. 4. Номограмма изменения теплотехнических характеристик FR-14-73-Для контроля режимов работы эксплуатируемых теплообменных аппаратов использовались разные варианты методов:

- классический метод поверочного расчёта пластинчатых теплообменников;

- метод, содержащий:

- расчет средней скорости греющего теплоносителя:

1, 2 P P11 d эw1 =, 0, 25 0,75 2, 1, 1,75 X P11 t 2 1 2 0, 1 + B1 Lпр 1 X 1 1 X P12 1 2 1 Р1 Р Р = + где - относительные потери давления;

Р11 Р- модернизированный классический метод, который использовался для контроля режимов работы эксплуатируемых пластинчатых теплообменных аппаратов. Суть метода представлена на стр. 12-14 автореферата.

В четвертом разделе выполнен расчет эффективности работы сетевых подогревателей ПСГ-5000-3,5-8-II и ПСГ-2300-2-8-I, которые эксплуатируются на Тюменской ТЭЦ-2 и ТЭЦ-1, по исходным данным, полученным с помощью штатных контрольно-измерительных приборов (КИП).

Основу алгоритма расчета составляли известные уравнения ученых фирмы Метрополитен - Виккерс (США) и УРФУ им. Б. Н. Ельцина г. Екатеринбург.

Модернизация алгоритма и методики исследования подогревателей выполнена за счет использования полученного уравнения (6) для нагреваемого теплоносителя (НТ), которое позволяет исключить часть расчетов по уравнениям вышеуказанных ученых. Для сравнительной оценки по коэффициенту теплопередачи получена погрешность расчета к = 1%.

Исходные данные и результаты расчета ПСГ представлены в табл.5.

Таблица 5 - Исходные данные и результаты расчета ПСГ-5000-3,5-8-II Энергоблок Размер- Примечание Обозначение 1 2 ность ПСГ-I ПСГ-I ПСГ-I Nд / Nвозд / X шт/шт 7007 / 546 / 4 Данные завода N шт 15 23 0 Акты ремонта загл N Nраб = Nд -Nзагл раб шт / Вт 6992/116,42 6984/165,47 7007/180,/ Q10-L / dн / dвн м/м/м 9,0/ 0,025/ 0,023 Данные завода Fраб Fраб = dн L N 4940 4934 49м2 раб М т/ч 3425,25 4230,8 4553,в Данные штатных КИП °С 55,5 / 84,7 52,8 / 86,4 52,0 / 86,1 2 /°С / ч d - 0,85 / 0,97 Данные УРФУ / Nвозд 0,98243 0,98241 0,982 =1- 0,2- в в Nраб Вт ст 16,3 Данные УРФУ м К Продолжение табл. результаты расчета M X wв м/с 1,343 1,660 1,7в = в dвн 3,6 N раб в Вт Ко 3889 4317 44 + м2 °С Ко =1096 4 1 2 +17,в * Вт Ко* 3150 3497 36Ко = 0,85 Ко в d м2 °С Вт К* 2690 2940 30К*= м2 °С 1 ст + - 0,7163310-* Ко ст о С 1,086 1,874 2,1t - 2 t = 3, 6 K F раб M C в рв 2,72 - о С 8,773 11,425 12,0m - 2 m = tн - ln tн - Вт Кф 2692 2942 30wв fв NрабCpв( - ) 2 1 в м2 °С Кф = XFрабm * к % 0,05 0,068 0,0K - Kф = 1k * K F м2 4928 4923 4939 Q F = K m Fраб - F F % 0,23 0,22 0, = 1F Fраб R - 0,710 0,678 0,6 - 0,966 0,947 0,NTU - 3,33 2,94 2,Была выполнена оценка технико-экономической эффективности работы ПСГ с целью обоснования своевременной их чистки или замены. Исходные данные и результаты расчёта эффективности ПСГ-5000-3,5-8-II представлены в диссертации.

Обоснованы и уточнены сроки чистки и замены трубных пучков сетевых подогревателей Тюменской ТЭЦ-1 и ТЭЦ-2 в результате оценки энергозатрат на подогрев сетевой воды, связанных с перерасходом электроэнергии на привод сетевых насосов при увеличении гидравлического сопротивления трубного пучка, с перерасходом пара из-за снижения коэффициента теплопередачи и с перерасходом топливного газа. Техникоэкономический эффект от своевременной замены трубных пучков около 10 млн.руб/год.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ 1. Установлено, что в известной научной и справочной литературе нет уравнений для прямого расчета средней скорости теплоносителей при проектировании пластинчатых теплообменников системы теплоснабжения и горячего водоснабжения. Она рассчитывается методом последовательных приближений, как в классическом проектном расчете или принимается, как в СП-41-101-95 (w1 = 0,4 м/с).

2. Получены достоверные уравнения для прямого расчета средней скорости теплоносителей (w), коэффициента теплопередачи (K), поверхности теплообмена (F) ПТА, что доказано сходимостью с данными Зингера Н.М. в монографии «Пластинчатые теплообменники в системах теплоснабжения» в результате расчета погрешности по скорости ГТ и НТ до 2 %, по К – 12 %, по F – 7 % для пластин 0,3 (Украина).

3. Доказано, что метод последовательных приближений классического проектного расчета пластинчатых теплообменных аппаратов в сравнении с данными фирмы «Функе-Тюмень» дает погрешность расчета 20 - 23%, а по методике, представленной в СП 41-101-95 - 38% - 43%.

4. Совершенствован классический проектный расчет ПТА и расчет по методике СП 41-101-95 в результате прямого расчета средней скорости теплоносителей с погрешностью расчета 2 - 5%. Модернизация выполнена в результате анализа известных методик и экспериментальных исследований для расчета режимов работы аппаратов на основе уравнения теплового баланса и принципа совмещения их гидравлических характеристик с характеристиками теплоносителей, а также ряда математических преобразований.

5. Получены уравнения коэффициента рекуперации теплообменных аппаратов, а также уравнения безразмерной удельной тепловой нагрузки аппаратов и числа единиц переноса теплоты, которые зависят от коэффициента рекуперации и использовались для контроля режимов работы пластинчатых и трубчатых теплообменных аппаратов в системе теплоснабжения.

6. Обоснованы и уточнены сроки чистки и замены трубных пучков ПСГ в результате оценки энергозатрат на подогрев сетевой воды, связанных с перерасходом электроэнергии на привод насосов при увеличении гидравлического сопротивления трубного пучка, с перерасходом пара из-за снижения коэффициента теплопередачи. Техникоэкономический эффект от своевременной замены трубных пучков до 10 млн.руб./год.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ:

В журналах, рекомендованных ВАК России:

1.Ушаков В.Е. Разработка алгоритма расчета теплообменных аппартов/Илюхин К.Н., Чекардовский С.М.//Вестник ТомскГАСУ, 2008.-№1.-С.124-129.

2.Ушаков В.Е.Определение коэффициента рекуперации пластинчатых и трубчатых теплообменных аппаратов системы теплоснабжения / Илюхин К.Н., Чекардовский М.Н., Чекардовский С.М. // Приволжский научный журнал № 4(12).

Периодическое научное издание. Н.Новгород, ННГАСУ, 2009. - С. 66-69.

3.Ушаков В.Е. Прямой расчет средней скорости теплоносителей в пластинчатых теплообменных аппаратах/Чекардовский М. Н., Ильин В. В., Чекардовский С.

М., Илюхин К. Н.//Приволжский научный журнал № 4(12). Периодическое научное издание. Н.Новгород, ННГАСУ, 2011. - С. 100-104.

В других печатных изданиях:

1. Ушаков В.Е. Технико-экономическая эффективность при внедрении методов и средств контроля и диагностики теплообменных аппаратов / Чекардовский С.М., Илюхин К.Н. // Сборник Всероссийской НПК «Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири». – Тюмень:

ООО «РИФ «КоЛеСо», 2007г. - С. 106-111.

2. Ушаков В.Е. Разработка модифицированной формулы расчета коэффициента теплопередачи горизонтального подогревателя сетевой воды / Сб. матер. Всероссийской НПК «Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири» // Чекардовский М.Н., Щербаков А.Е., Илюхин К.Н - Тюмень: ТюмГАСУ, 2008г. - С. 216-219.

3. Ушаков В.Е. Модернизированная методика теплового расчета эксплуатируемых пластинчатых теплообменников / Чекардовский М.Н., Илюхин К.Н. // Сб.

матер. Всероссийской НПК «Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири» - Тюмень: 2008г. - С. 220-223.

4. Ушаков В.А. Анализ методов теплового расчета теплообменных аппаратов / Чекардовский С. М., Илюхин К.Н., Хамидов А.С. // Материалы Всероссийской НПК « Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири ». – Тюмень: ООО «РИФ «КоЛеСо», 2007. С. 123 - 126.

5. Ушаков В.Е. Разработка методов определения эффективности работы теплообменных аппаратов в системе теплоснабжения/ Чекардовский М.Н., Чекардовский С.М., Илюхин К.Н.//– Тюмень: Изд-во ТГСХА, 2009. - 145с.

6. Ушаков В.Е. Методика подбора пластинчатых теплообменных аппаратов.

Сб. матер. Всероссийской НПК «Актуальные проблемы строительства, экологии и энергосбережения в условиях Западной Сибири» - Тюмень: 2010г. - С. 64-69.

7. Ушаков В.Е. Разработка концепции надежности и энергосбережения системы теплоснабжения в условиях Западной Сибири/ Чекардовский М.Н., Щербаков А. Е., Чекардовский С.М., Илюхин К.Н., Рагозина А. В.// Отчет по госбюджетной НИР в рамках АВЦП «Развитие научного потенциала высшей школы». Рег. номер 01200606992: 2010г. – 75 с.

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ W1 и W2 - водяные эквиваленты греющего теплоносителя (ГТ) и нагреваемого теплоносителя (НТ), Вт/С; F- площадь поверхности теплообмена, м2; К - коэффициент теплопередачи, Вт/м2С; t1 и t2 - температуры входа и выхода ГТ, оС; 1 и 2 - температуры входа и выхода НТ, оС; m - среднелогарифмическая разность температур теплоносителей, оС; w1 и w2 - средние скорости движения ГТ и НТ, м/с; Pr1 и Pr2 - число Прандтля ГТ и НТ; Prст - число Прандтля воды при средней температуре стенки пластины; 1 и 2 - коэффициенты теплопроводности ГТ и НТ, Вт/моС; dэ1 и dэ2 - эквивалентные диаметры канала ГТ и НТ, м; В1 и В2 - эмпирические коэффициенты, зависящие от типа пластины; 1 и 2 - кинематические вязкости ГТ и НТ, м2 /с; Ср1 и Ср2 - удельные средние массовые теплоемкости ГТ и НТ,Дж./кгоС; Ри Р2 - разность давлений по ГТ и НТ, Па; 1 и 2 - плотности ГТ и НТ, кг/м3; М1 и М2 - массовый расход ГТ и НТ, т/ч; X1 и X2 - число ходов ГТ и НТ в аппарате; Lпри Lпр2 - приведенная длина канала ГТ и НТ, м; m1 и m2 - общее количество каналов по ГТ и НТ в одном ходе; f1 и f2 - площадь поперечного сечения аппарата, м2; f01 и f02 - площадь поперечного сечения одного канала по ГТ и НТ, м2; П1 и П2 - смачиваемый периметр канала, м2; 1 и 2 - коэффициент общего гидравлического сопротивления по ГТ и НТ аппарата; - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2С); t и - разность температур ГТ и НТ, оС; N - количество трубок или пластин, шт; Р - давление, Па; t – недогрев сетевой воды, оС; 1 и 2- коэффициент общего гидравлического сопротивления по ГТ и НТ аппарата; - поправочный коэффициент.

…………………………………………………………………………………… Изд. лицензия № 02884 от 26.092000г. Подписано в печать Формат 6090 1/16. Печать цифровая. Гарнитура Таймс. Усл. печ. л.1, Тираж 100 экз. Заказ № ___ РИО ТюмГАСУ,625001, Тюмень, ул. Луначарского,






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.