Совершенствование теплообменных аппаратов водяных систем теплоснабжения повышением энергетической эффективности

• Автор: Юркина, Мария Юрьевна
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 179 с. : ил.

Оглавление
Оглавление

Условные обозначения

Введение

1 Состояние вопроса.

1.1 Теплообменное оборудование в системах теплоснабжения.

1.2 Достоинства и недостатки современных конструкций теплообменных аппаратов систем теплоснабжения и технологии

1.3 Состояние вопроса о методах борьбы с загрязнениями поверхностей РПТО и КТТО.

1.4 Состояние вопроса о методах расчета рекуперативных теплообменных аппаратов систем теплоснабжения и технологии
1.5 Состояние вопроса получения обобщенных зависимостей для рекуперативных теплообменных аппаратов

1.6 Методы оценки энергетической эффективности теплообменников .

2 Численное исследование процессов теплообмена и гидродинамики в каналах сложной геометрии
2.1 Основные цели и задачи численного моделирования
2.2 Выбор математической модели и модели турбулентности
2.3 Построение расчетной сетки.
2.4 Результаты численного исследования
3 Обобщение результатов расчета РПТО, полученных с
использованием программ.
3.1 Метод получения обобщенных характеристик по
теплообмену и сопротивлению для РПТО
3.2 Исходные данные. Выбор программ фирм
производителей современных РПТО.
3.3 Результаты расчетного исследования процессов
теплообмена и сопротивления в каналах РПТО ог
4 Экспериментальные исследования опытных образцов
энергоэффективных поверхностей теплообмена.
4.1 Описание лабораторной экспериментальной установки
4.2 Измерительное оборудование и компьютерный
измерительный комплекс.
4.3 Оценка погрешностей измерения.
4.4 Методика обработки экспериментальных данных по
теплообмену и гидравлическому сопротивлению
исследованных поверхностей.
4.5 Результаты экспериментальных исследований в
каналах РПТО.
5 Сравнение теплообменников по энергетической
эффективности
Выводы.
Список использованных источников


Автор выражает глубокую признательность научному руководителю, профессору, к. А.Л. Ефимову и научному консультанту, доценту, к. Е.В. Овчинникову за помощь в организации научной работы, профессору, д. B.C. Агабабову, профессору, д. Э.Д. Сергиевскому, доценту, к. И.В. Яковлеву, доценту, к. В.Я. Сасину, доценту, к. Г.П. Шаповаловой, доценту, к. С.В. Захарову за ценные замечания и всему коллективу кафедры ТМПУ МЭИ (ТУ) во главе с профессором, к. A.B. Гаряевым за помощь, оказанную при написании кандидатской диссертации. Современное состояние энергетики характеризуется значительно возросшей стоимостью энергоносителей и всех видов природных ресурсов, а также постоянно возрастающими экологическими проблемами от воздействия энергоустановок, ТЭС, АЭС и промышленных предприятий. Экономия топлива и совершенствование энерготехнологий являются приоритетными задачами развития хозяйства страны. В теплоэнергетических паротурбинных (ПТУ) и газотурбинных установках (ГТУ), в ядерных энергоустановках (ЯЭУ), в установках с альтернативными источниками энергии, а также в коммунальном хозяйстве и во всех отраслях промышленности теплообменное оборудование составляет значительную часть по габаритам, металлоемкости и функциональному значению и во многом определяет технико-экономические показатели систем [1]. С ростом энергетических мощностей и объема производства все более увеличиваются масса и габариты применяемых теплообменных аппаратов. Уменьшение массогабаритных и улучшение теплогидравлических характеристик теплообменных аппаратов является актуальной задачей для систем теплоснабжения. Наиболее перспективным решением данной проблемы является интенсификация теплообмена. Опыт создания и эксплуатации различных тепломассообменных устройств показал, что разработанные к настоящему времени методы интенсификации обеспечивают снижение габаритов и металлоемкости (массы) этих устройств в 1,5. Исследования интенсификации теплообмена осуществляются в различных странах, причем в заметно возрастающем темпе. В работах [3 - ] таких авторов как В. М. Антуфьев, В. М. Бузник, Г. И. Воронин, Ю. Ф. Гортышов, Е. В. Дубровский, Н. В. Зозуля, Э. К. Калинин, А. И. Леонтьев, В. К. Мигай, В. В. Олимпиев, В. К. Щукин, Ю. А. Кузма-Кичта, В. И. Величко, В. А. Пронин и многих других ученых достаточно полно отражено создание практически реализуемых методов интенсификации теплообмена и повышения энергетической эффективности теплообменников. Однако внедрение отечественных разработок высокоэффективных теплообменных аппаратов в энергетике и технологии осуществляются медленно и с большими трудностями. Это можно объяснить низкой заинтересованностью предприятий в экономии материальных и энергетических ресурсов и неудовлетворительной организацией работ по энергосбережению. Но в большей степени сказывается возросшее в последние годы технологическое отставание отечественного производства теплообменного оборудования от аналогичных производств зарубежных фирм. К настоящему времени предложены и исследованы разнообразные методы интенсификации конвективного теплообмена. Один из наиболее эффективных способов — использование труб и каналов с профилированными стенками, в том числе с турбулизаторами потока на стенке в виде дискретной шероховатости, с поперечной и спиральной накаткой, спиральных и проволочных вставок, ребер, каналов, образованных гофрированными пластинами [3, 5, - ] и других (рисунок 1. Рисунок 1. Профилированные трубы и каналы а - труба со спиральной вставкой; б - труба с рифленой поверхностью. Применение искусственной шероховатости позволяет воздействовать именно на пристенные слои, существенно повышая интенсивность теплообмена. Искусственная шероховатость в трубах может создаваться накаткой (рисунок 1. Процесс изготовления таких труб механизирован. Элементы шероховатости обеспечивают отрыв, присоединение и дальнейшее развитие пристенного слоя. Наиболее рационально выполненные элементы шероховатости обеспечивают увеличение теплосъе-ма (при равных с гладкой трубой гидравлических потерях) на %, причем при меньшей длине профилированной трубы. Рисунок 1.