Повышение эффективности охлаждения воды в системах оборотного водоснабжения промышленных энергетических установок

• Автор: Давлетшин, Феликс Мубаракович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 168 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Обзор схем с применением промышленных градирен и аппаратурного оформления процесса охлаждения оборотной воды.

1.2. Методы расчета градирен

1.2.1. Тепловой расчт Тепломассообмен между водой и воздухом

1.2.2. Гидравлические расчеты водораспределительных систем

1.3. Модернизация градирен

1.4. Выводы и постановка задачи исследования

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ОХЛАЖДЕНИЯ ВОДЫ В ГРАДИРНЕ.

2.1. Постановка задачи

2.2. Основные уравнения, описывающие аэромеханические, тепловые и массообменные процессы в трубчатых элементах оросителей
2.3. Законы переноса импульса, тепла и массы.
2.3.1. Уравнения турбулентного обмена пограничного слоя
2.3.2. Аппроксимация касательных напряжений, тепловых и массовых потоков в пограничном слое.
2.3.3. Характеристики пограничного слоя на границе вязкого подслоя.
2.3.4. Профили плотности, скорости, энтальпии и концентрации.
2.3.5. Интегральные характеристики пограничного слоя.
2.4. Трение, тепло и массообмен в оросителях промышленных градирен
2.4.1. Подобие полей скорости, энтальпии и концентрации
2.4.2. Процессы переноса импульса, тепла и массы при течении паровоздушной смеси на начальном участке цилиндрического канала
2.4.2.1. Трение и теплообмен в условиях отсутствия массообмена.
2.4.2.2. Трение и теплообмен при наличии поперечного потока вещества.
2.4.2.3. Определение поля скоростей в воздухораспределительной камере градирни
2.4.2.4. Тепло и массообмен в турбулентном пограничном слое на начальном участке цилиндрического канала.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ГРАДИРЕН
3.1. Задачи экспериментального исследования
3.2. Экспериментальная установка для исследования характеристик оросителей промышленных градирен.
3.3. Оценка погрешности при экспериментальном исследовании оросителей промышленных градирен.
3.4. Экспериментальная установка для исследования характеристик
водоразбрызгивающих сопел промышленных градирен.
4. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМ ПОДАЧИ И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ВОДЫ В ПРОМЫШЛЕННЫХ ГРАДИРНЯХ ИЗ
4.1. Принципы оптимального проектирования водоподающих и водораспределительных систем промышленных градирен
4.2. Методика расчта геометрических параметров водораспределительной системы промышленных градирен.
4.2.1. Теоретическое распределение ВС в градирнях круглого поперечного сечения.
4.2.2. Теоретическое распределение ВС в градирнях прямоугольного поперечного сечения
4.3. Влияние взаимного расположения водоразбрызгивающих сопел на площади ВРС на поля плотности орошения.
4.4. Некоторые результаты разработки и внедрения систем подачи и
распределения воды в промышленных градирнях.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


В вентиляторные градирни воздух податся вентилятором. Их отличают меньшие по сравнению с башенными капитальные затраты и более высокие эксплуатационные расходы. По экологическим показателям например, по выбросу тепла с паровым факелом при температуре воды С вентиляторные градирни также предпочтительнее башенных . Гидравлическая нагрузка в них достигает 8. В настоящее время широкое применение находят малогабаритные вентиляторные градирни с расходом воды от 5 до 0 м3ч. Они используются как в производстве в системах кондиционирования воздуха и холодильных установок 7, 9, , , так и в качестве испытательных, пилотных, при научных исследованиях 8, , , для сравнительных испытаний различных типов оросителей и разработке их новых конструкций. Актуальность исследований, в первую очередь, связана с проблемами экономики энергоресурсов, как на малых, так и на крупных предприятиях поскольку температура оборотной воды, охлаждаемой в градирнях существенно влияет на работу технологического оборудования. Так, например снижение температуры воды, подаваемой на конденсатор парокомпрессионной холодильной установки на 1 С, приводит к уменьшению расхода электроэнергии на привод компрессора на 2. Снижение температуры оборотной охлажденной воды на 5. П2, снижение температуры охлажденной воды на 4 С на градирне Каргалинской ТЭЦ дало дополнительно около , кВтч электроэнергии в год П8, реконструкция одной градирни СК на ОАО Уралоргсинтез позволила заменить две старые. Объмы обрабатываемой воды могут достигать нескольких сотен тысяч м3ч, и эффективность работы водоохлаждающего устройства во многом определяет техникоэкономические показатели предприятия. Поэтому в следующих разделах рассмотрены основные проблемы, связанные с совершенствованием градирен. Расчт градирни, как и любого теплообменного аппарата, при его проектировании или привязки к конкретным условиям, можно условно разделить на тепловой и гидравлический. По результатам первого определяются необходимая площадь теплообменной поверхности, температура воды на выходе из градирни, плотность орошения и, если в этом есть необходимость значения других параметров, например, относительная важность уходящего воздуха, потеря воды на испарение. По результатам гидравлического и аэродинамического расчтов определяются скорости воды в гидравлической схеме, необходимые напоры на соплах, расположение сопел, аэродинамическое сопротивление градирни и т. Однако следует отметить, что при проверочных расчтах башенных градирен, где расход воздуха при определенных его начальных параметрах зависит от изменений его температуры, влажности в оросителе и не может быть задан, тепловой расчт и аэродинамический, т. Методы теплового расчта градирен, основывающиеся на теории испарительного охлаждения, начали применяться в практике проектирования сравнительно недавно. Значительный вклад в разработку этих методов внесли А. Н. Арефьев , Г. Аккерман , Ф. Меркель , Б. В. Проскуряков , Л. Д. Берман 1 и др. Расчтная схема закрытого охладителя воды, которым и является градирня, представлена на рис. Рис. К расчту количества переданного тепла и испарившейся жидкости. Р парциальное давление насыщенных водяных паров на границе раздела воды и воздуха Р парциальное давление водяных паров в потоке влажного воздуха а коэффициент теплоотдачи. Рррр. X и X влагосодержание воздуха на поверхности жидкости и в ядре потока. СвХ. Уравнений 1. В свою очередь уравнения тепло и массообмена 1. Расход воздуха выше или равен теоретическому и изменение его состояния вдоль поверхности воды характеризуется непрерывным увеличением относительной влажности. Расход воздуха ниже теоретического и изменение состояния воздуха, а значит и условия охлаждения воды различны для двух типов участков поверхности охлаждения. На первом участке относительная влажность увеличивается от ф до ф 0 . Под теоретическим понимается такой расход воздуха, при котором достигается его полное насыщение до ф2 0 в самом конце пути над поверхностью охлаждаемой жидкости. Р Рв. Р т , то из уравнений 1. Рв.