Повышение эффективности маслоохладителей газоперекачивающих агрегатов магистральных газопроводов

• Автор: Голубков, Олег Григорьевич
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Киев, Сумы
• Количество страниц: 231 c. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

I. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР МЕТОДОВ РАСЧЕТА ТШЛООБМЕННЫХ

АППАРАТОВ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ГАЗОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ УСТАНОВОК.

1.1. Актуальность развития методов и алгоритмов расчета

теплообменных аппаратов газоперекачивающих агрегатов с применением ЭВМ

1.2. Общая характеристика современных методов и алгорит

мов расчета и оптимизации теплообменных аппаратов теплоэнергетических установок с применением ЭВМ
1.3. Анализ методов и алгоритмов теплового расчета теплообменников в трубной и межтрубной зоне

1.4. Анализ методов и алгоритмов гидравлического расчета

теплообменников в трубной и межтрубной зоне

1.5. Анализ методов и алгоритмов экономического расчета
теплообменников
1.6. Цель и задачи диссертации
2 СИСТЕМНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАЗРАБОТКИ МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ
РАСЧЕТА МАСЛООХЛАДИТЕЛЕЙ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭВМ
2.1. Функциональноинформационная можель жизненного цикла маслоохладителей в составе маслосистемы газоперека
чивающего агрегата .
2.2. Принцип системного структурномодульного подхода при
создании методов и алгоритмов расчета и оптимизации элементов маслосистем газоперекачивающих агрегатов.
2.3. Классификация задач расчета и оптимизации теплообменников при проектировании маслосистем газоперека
чиваюгцих агрегатов.
2.4. Обобщенные структуры алгоритмов расчета и оптимизации теплообменников .
2.4.1. Обобщенная структура алгоритма поверочного расчета теплообменника
2.4.2. Обобщенная структура алгоритма проектного расчета теплообменника
2.4.3. Обобщенная структура алгоритма оптимизирующего расчета .
2.4.4. Обобщенная структура алгоритма для проведения вычислительного эксперимента на маслосистеме газоперекачивающего агрегата.
2.4.5. Обобщенная структура алгоритма комплексного поверочного расчета маслосистемы .
2.4.6. Обобщенная структура алгоритма гибридного оптимизирующего расчета .
2.4.7. Обобщенная структура алгоритма расчета конечных температур .
2.5. Интервальнопоэлементный метод и обобщенная структу
ра алгоритма расчета трубчатых перекрестноточных теплообменников с распределенными параметрами .
2.6. Разработка типовых программных модулей для решения
задач расчета и оптимизации теплообменников
2.7. Выводы.
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МАСЛОСИСТЕМ ГАЗОПЕРЕКА
ЧИВАЩИХ АГРЕГАТОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ИХ ЭФФЕКТИВНОСТИ .
3.1. Общая характеристика многоцелевого алгоритма расчета
и оптимизации маслосистем газоперекачивающих агрегатов .
3.2. Структура программного обеспечения для математического моделирования и оптимизации маслосистем.
3.3. Постановка задачи оптимизации маслосистем и их элементов .
3.4. Выбор целевой функции для оптимизации маслосистем .
3.5. Математическая модель процесса теплопередачи в трубчаторебристом теплообменнике
3.5.1. Алгоритм расчета коэффициентов теплоотдачи в трубной
и межтрубной зоне.
3.5.2. Алгоритм расчета гидравлических потерь в трубной и
межтрубной зоне.
3.6. Интервальнопоэлементный метод теплового и гидравлического расчета трубчаторебристых маслоохладителей
с распределенными параметрами Юб
3.7. Проверка адекватности математической модели масло
системы Ш
3.8. Выводы.
4. РЕЗУЛЬТАТЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ
МАСЛОСИСТЕМ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИХ АГРЕГАТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭВМ .
4.1. Разработка математических моделей маслосистем газоперекачивающих агрегатов.
4.2. Исследование эффективности маслосистем с помощью вычислительного эксперимента .
4.3. Определение оптимальных конструктивных и режимных
характеристик маслосистем
4.4. Разработка рекомендаций по проектированию и эксплуа
тации маслосистем газоперекачивающих агрегатов с оптимальными конструктивными и режимными характеристиками
4.5. Выводы.
ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ Иб
ЛИТЕРАТУРА


Эти обстоятельства объясняют важность и большое народнохозяйственное значение работ по оптимизации теплообменного оборудования. Теплообменные аппараты широко применяются в газотранспортных системах и установках. В частности, в блочных газоперекачивающих агрегатах магистральных газопроводов с авиационным приводом теплообменные аппараты различных типов служат в качестве утилизаторов тепла выхлопных газов двигателя, маслоподогревателей и др. Наиболее важными из них являются маслоохладители, входящие в состав маслосистемы ГПА. В условиях постоянного роста мощности и производительности магистральных газопроводов к узлам и системам ГПА предъявляются повышенные требования по надежности, металлоемкости и энергоемкости. В настоящее время более отказов в работе ГПА происходит изза неполадок в маслосистеме. Последнее обстоятельство объясняет необходимость проведения расчетнотеоретического и экспериментального исследований работы маслосистемы и ее составных частей. Рис. Маслоохладители блочных ГПА представляют собой, в основном, аппараты воздушного охлаждения трубчаторебристого типа. Последнее обьясняется тем, что современные ГПА работают в различных климатических районах страны, в том числе в малонаселенных районах и районах с ограниченными водными ресурсами. Конструктивно маслоохладители ГПА выполняются в виде многорядных трубчаторебристых аппаратов с общей противоточной схемой тока теплоносителей при поперечном обтекании труб каждого ряда рис. Трубный пучок имеет шахматное расположение труб. Охлаждающий воздух, прокачиваемый вентиляторами, омывает пучок труб в поперечном направлении. Аппараты собираются в блок маслоохладителей, размеры и вес которого должны быть приемлемы для транспортировки на автомобильном и железнодорожном транспорте. В блоках маслоохладителей газоперекачивающих агрегатов ГПАЦ6,3, ГПАЦ6,3 и их модификаций, а также в ГПАЦ используются аппараты воздушного охлаждения малопоточного типа, серийно выпускаемых Борисоглебским заводом химического машиностроения. Исследования существующих маслоохладителей, проведенные в Сумском филиале СКВ ТХМ показали, что их конструктивное исполнение имеет ряд недостатков наличие биметаллических труб, высокий коэффициент оребрения и др Проведены также исследования на математической модели маслоохладителей, выполненных из пластинчаторебристых поверхностей, отличающихся довольно высокой эффективностью и компактностью рис. Рис. У У
масло
ребристая насадка масляного канала
Рис. Для обеспечения большой теплопередающей поверхности к граням, образующим каналы, приваривают ребристую насадку, выполненную из гофрированного металлического листа. В результате достигается высокая компактность аппарата. Однако,технология изготовления ПРТ весьма сложна и требует дорогостоящего оборудования. Поэтому окончательное решение о замене существующих аппаратов принимается после проведения комплексного техникоэкономического анализа работы маслоохладителей с учетом влияния всех составляющих маслосистему элементов. Современное развитие ГПА, увеличение их мощности и производительности обуславливает все более жесткие требования к эффективности и массогабаритным характеристикам теплообменных аппаратов, экономии материалов при одновременном сокращении сроков на проектирование. Решение указанных задач практически невозможно без проведения комплексных и точных оптимизирующих расчетов с использованием современной вычислительной техники. Этим обусловлено создание алгоритмов и программных модулей расчета теплообменников на основе точных интервальных и интервальноитерационных методов. На основе синтеза математических моделей теплообменников с распределенными параметрами и упрощенных моделей с осредненными параметрами возможно создание гибридных моделей, которые могут найти применение при решении задач оптимизации на малых и средних моделях ЭВМ. Высокая точность методов численного исследования аппаратов с распределенными параметрами позволяет в ряде случаев проводить на их основе вычислительный эксперимент вместо дорогостоящих испытаний натурного образца.