Повышение энергоэкологической эффективности тепловых технологий за счет использования генераторов газопаровых теплоносителей

• Автор: Никитин, Максим Николаевич
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 200 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
ЕЛАВА I. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПЕРСПЕКТИВЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ НИЗКО- И СРЕДНЕТЕМПЕРАТУРНЫХ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
1Л. Роль природного газа в низко- и среднетемпературных тепловых технологиях
1.2. Современное состояние теплоэнергоснабжения низко- и среднетемпературных теплотехнологических процессов
1.3. Сравнительный анализ теплофизических свойств теплоносителей
1.4. Постановка целей и задач исследования
Выводы по главе I
ГЛАВА II. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫРАБОТКИ ГАЗОПАРОВЫХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ
2.1. Постановка задачи
2.2. Начальные условия
2.3. Система уравнений выработки газопарового потока
2.3.1. Уравнение неразрывности для газовой фазы
2.3.2. Уравнение теплосодержания
2.3.3. Уравнение состояния ГПС
2.3.4. Уравнение спектра формирования капель
2.3.5. Уравнение изменения диаметра капель за счет испарения
2.3.6. Уравнение изменения осевой скорости капель
2.3.7. Уравнение изменения радиальной скорости капель
2.3.8. Система уравнений математической модели
Выводы по главе II
ГЛАВА III. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫРАБОТКИ ГАЗОПАРОВЫХ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕЙ
3.1. Адаптация математической модели для расчета на ЭВМ
3.2. Учет нелинейности градиента температурного поля потока

3.3. Результаты математического моделирования
3.3.1. Первое приближение
3.3.2. Второе приближение
3.4. Построение диаграмм энтальпий газопаровых смесей
3.4.1. H-d диаграмма для газопаровой смеси на 1 кг сухих дымовых газов
3.4.2. H-d диаграмма для газопаровой смеси на 1 нм3 природного газа
Выводы по главе III
Глава IV. ОПИСАНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ И МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1. Описание экспериментальной установки
4.2. Измерительные приборы
Цифровой термометр Leybold Didactic GmbH
Технический манометр ТМ
Тепловизор MobIR М4
4.3. Экспериментальные исследования формирования газопарового теплоносителя
4.3.1. Исследование влияния температуры впрыскиваемой воды
4.3.2. Исследование влияния расхода впрыскиваемой воды
4.3.3. Исследование влияния мощности газогорелочного устройства
4.3.4. Исследование влияния положения точки впрыска
4.4. Обработка экспериментальных данных и их анализ
4.4.1. Методика обработки экспериментальных данных
4.4.2. Результаты экспериментов
4.5. Анализ адекватности математической модели
4.6. Рекомендации по расчету конструктивных размеров генератора газопаровых теплоносителей
4.6.1. Определение необходимого напора дутьевого вентилятора
4.6.2. Определение скорости потоков воды и дымовых газов
4.6.3. Определение калибра камеры испарения
Выводы по главе IV

Глава V. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ
5.1. Области применения газопаровых смесей
5.2. Исследование способов интенсификации теплообмена в генераторе газопаровых смесей
5.3. Обоснование энергетической эффективности генераторов газопаровых теплоносителей
5.4. Обоснование экологической эффективности генераторов газопаровых теплоносителей
5.5. Экономическое обоснование использования многокомпонентных теплоносителей в тепловых технологиях
5.5.1. Капитальные затраты
5.5.2. Эксплуатационные затраты
5.5.3. Себестоимость теплоносителя
5.5.4. Обоснование средней доходной ставки от реализации теплоносителя
5.5.5. Анализ коммерческой эффективности инвестиционного проекта
Выводы по главе V
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ

доставляется добавками. В расчетах принято, что происходит конденсация всех водяных паров, что легко достигается при работе на невысоких температурах и использовании конденсатоотводчиков. Охлаждение ГПС приводит к конденсации содержащихся в ней водяных паров. Эти два процесса (Qrnc охл и Огпс кондХ а также их сумма (Qrnc) представлены на графике (рис. 5).
Теплота, доставляемая 1 нм3 смеси рассчитывается следующим образом:
Qtbc = гвс ' (cro2 ‘ Vro2 + cn2 ' VNz + сН20 УНго + свозд СВ03Д)
• (7>вс - 100); (7)
Qrnc = ГПС [(СЯ02 ' Vr02 + CN2 ' Vn2 + СН20 (пара + Н2о)) ' (ТгПС ~ Ю0) +
Рпара ' воды]> (8)
где GrBC, Gnrc - расходы газовоздушной и газопаровой смесей соответственно, м3/(нм3 природного газа).
Видно, что тепловая энергия, передаваемая потребителю, при использовании ГПС (Qrnc) больше, чем при использовании ГВС (QrBc)- При этом решающим компонентом является теплота конденсации ( Qrnc конд ), удельная величина которой прямо пропорциональна количеству впрыскиваемой воды и обратно пропорциональна температуре газопаровой смеси.
Сравнительная характеристика теплоносителей по энтальпии приведена в таблице 3 [19, 58, 63,78,89, 108].