Совершенствование методов расчета, режимов и конструкций промышленных испарителей сжиженных углеводородных газов на основе моделирования высокоинтенсивного теплообмена

• Автор: Рулев, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 284 с. : 44 ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ИНТЕНСИВНОСТИ ТЕПЛООБМЕНА ИСПАРИТЕЛЕЙ СЖИЖЕННОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА
1Л Развитие и современное состояние децентрализованного и резервного энергоснабжения промышленных предприятий на основе сжиженного углеводородного газа
1.2 Анализ интенсивности теплообмена в существующих промышленных испарителях сжиженного углеводородного газа
1.3 Влияние примесей и компонентного состава сжиженного углеводородного газа на интенсивность теплообмена и тепловую эффективность промышленных испарителей
1.4 Обоснование способов регазификации сжиженного углеводородного газа и подвода теплоносителя к поверхности теплообмена
1.5 Предпосылки к разработке модели промышленного испарителя сжиженного углеводородного газа с максимальной интенсивностью теплообмена на основе системного подхода
1.5.1 Актуальность применения системного подхода при создании промышленного испарителя сжиженного углеводородного газа с максимальной интенсивностью теплообмена и минимальной материалоемкостью
1.5.2 Предпосылки к разработке модели промышленного испарителя сжиженного углеводородного газа с максимальной интенсивностью теплообмена
Глава 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ ПО ТЕПЛОВОМУ РАСЧЕТУ ПРОТОЧНЫХ ТРУБНЫХ ИСПАРИТЕЛЕЙ ПРОПАН-БУТАНОВЫХ СМЕСЕЙ С МАКСИМАЛЬНО ВОЗМОЖНОЙ ИНТЕНСИВНОСТЬЮ ВНУТРЕННЕГО ТЕПЛООБМЕНА
2.1 Доказательство наличия точки перехода режима проточного испарения при постоянной температуре кипения пропан-бутановой смеси в режим проточного испарения при переменной температуре кипения
2.2 Определение интенсивности внутреннего теплообмена в проточных испарителях при переменной температуре кипения в зависимости от режимов течения и состава пропан-бутановых смесей сжиженного углеводородного газа
2.2.1 Определение границ течения парожидкостных смесей в трубных испарителях
2.2.2 Определение внутреннего коэффициента теплоотдачи в проточных испарителях в зависимости от режимов течения и состава сжиженного углеводородного газа
2.3 Анализ существующих методик теплового расчета промышленных испарителей пропан-бутановых смесей
2.4 Разработка методических положений по тепловому расчету промышленного трубного испарителя, учитывающих последовательное изменение степени сухости, температуры кипения и коэффициента теплопередачи пропан-бутановой смеси для каждого режима течения
2.5 Разработка алгоритма теплового расчета промышленного трубного испарителя, учитывающего последовательное изменение степени сухости, температуры кипения и коэффициента теплопередачи пропан-бутановой смеси для каждого режима течения
2.6 Оценка результатов теплового расчета промышленного трубного испарителя сжиженных углеводородных газов
2.7 Выявление зависимости расстояния перехода участка меньшего в участок большего диаметра двухступенчатого испарительного трубопровода от максимально возможного значения коэффициента теплоотдачи, при ограничении колебания давления сжиженного углеводородного газа
Глава 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫСОКОИНТЕНСИВНОГО ВНЕШНЕГО ТЕПЛООБМЕНА ПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПАРИТЕЛЕЙ СЖИЖЕННЫХ

УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ НА ОСНОВЕ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЙ СРЕДЫ ИЗ АЛЮМИНИЯ
ЗЛ Выбор типа промежуточной теплопередающей среды для промышленных трубных испарителей сжиженных углеводородных газов
3.2 Обоснование типа, конфигурации и компоновки нагревательных элементов проточных промышленных регазификаторов сжиженного углеводородного газа
3.3 Обоснование идеи повышения интенсивности внешнего теплообмена в промышленном испарителе на основе размещения трубчатых электронагревателей и испарительного трубного змеевика в твердотельной теплопередающей среде из алюминия
3.4 Литературный обзор и состояние вопроса
3.5 Постановка задачи теплообмена в системе «вертикальный
испарительный трубный змеевик - группа трубчатых электронагревателей в центральной части его внутреннего пространства без полости, заплавленные в цилиндрический массив из алюминия»
3.6 Разработка основных положений метода электротеплового
моделирования применительно к задаче определения интенсивности-внешнего теплообмена между вертикальным испарительным трубным змеевиком и группой трубчатых электронагревателей, заплавленными в массив из алюминия
3.7 Методика проведения экспериментальных исследований
на установке электротеплового моделирования
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА МЕТОДИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА ПРОМЫШЛЕННОГО ТРУБНОГО ИСПАРИТЕЛЯ ПРОПАН-БУТАНОВОЙ СМЕСИ С МАКСИМАЛЬНОЙ ИНТЕНСИВНОСТЬЮ ВНУТРЕННЕГО И ВНЕШНЕГО ТЕПЛООБМЕНА
4.1. Задачи экспериментальных исследований, описание
экспериментальной установки

Искусственное испарение с кипением сжиженного углеводородного газа в трубе в регазификаторах с промежуточной теплопередающей средой
Схема испарения с промежуточной теплопередающей средой широко известна в мировой газовой практике (рис. 1.10 г). Типичный представитель -фирма «Финеман» (Гамбург) производит промышленные трубные электрические и водяные испарители с промежуточной теплопередающей средой, в качестве которой используются антифризы марки «Торпедо» с паропроизводительностью от 60 до 600 кг / ч [117].
Кафедрой «Теплогазоснабжение и вентиляция» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. разработаны электрические проточные испарители сжиженного газа (рис. 1.10 г) с жидкой промежуточной теплопередающей средой марки ИЭПТ-04 с номинальной паропроизводительностью 30К200 кг/ч [47, 55].
Электрические проточные испарители СУГ с промежуточной теплопередающей средой ИЭПТ-04 имеют сравнительно невысокую интенсивность теплообмена [47, 55]. Так, при средних значениях температуры промежуточной теплопередающей среды 60 °С и температурного напора в системе «теплоноситель — сжиженный углеводородный газ», составляющего Д1=36 °С, коэффициент теплопередачи имеет величину, равную 10370 Вт/(м2-К).
Сравнительно низкая интенсивность теплообмена в испарителях с промежуточной теплопередающей средой требует обоснования целесообразности способа подвода теплоносителя к поверхности теплообмена.