Разработка рекомендаций по энергосбережению в системе циркуляционного подогрева мазута на основе численного моделирования теплопереноса в резервуарах

• Автор: Такташев, Рашид Нявмянович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 184 с. : ил.

Оглавление

Условные обозначения

Введение

1 Состояние вопроса о струйном течении З

1.1 Описание систем подогрева мазута

1.2 Теоретические и экспериментальные результаты исследований струй

1.3 Экспериментальные и численные исследования процессов переноса при струйном течении вязкой жидкости в резервуарах

2 Апробация моделей турбулентности

2.1 Обзор моделей турбулентности

2.1.1 Способы представления уравнений НавьеСтокса

2.1.2 Стандартная кг модель турбулентности.

2.1.3 i кг модель турбулентности
2.1.4 кг модель турбулентности.
2.1.5 к со модель турбулентности.
2.2 Сравнение моделей турбулентности. Верификация
моделей.
2.3 Экспериментальное определение коэффициента
вязкости мазута марки .
2.3.1 Описание проведения эксперимента
2.3.2 Обработка экспериментальных данных
3 Описание математической модели процесса теплопереноса в резервуаре
3.1 Цели и задачи численного моделирования
3.2 Состав мазутов
3.3 Теплофизические свойства мазута.
3.4 Описание математической модели.
3.5 Методика построение расчетной сетки
4 Результаты численного моделирования
4.1 Постановка задачи численного моделирования.
4.2 Результаты численного моделирования в резервуарах
при центральном расположении подающего коллектора
4.2.1 Численное исследование стационарной задачи
разогрева вязкой жидкости в резервуаре
4.2.2 Численное исследование нестационарной задачи
разогрева вязкой жидкости в резервуаре
5 Исследование процессов теплопереноса в резервуарах
при различных теплогидравлических условиях и расположениях коллектора и насадок
5.1 Анализ влияющих факторов на процесс разогрева
мазута в резервуаре.
5.2 Численное исследование разогрева топлива в
резервуаре при расположении подающего коллектора возле боковой стенки.
5.3 Изучение влияния на процесс разогрева угла наклона
подающих насадок.
5.4 Исследование влияния скорости истечения.
5.5 Анализ результатов численного исследования.
5.6 Экономический анализ
Выводы
Список использованных источников


Н. Результаты исследования циркуляционного (струйного) разогрева вязких топлив в резервуарах большой емкости // Четырнадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. В 3-х т. М.: МЭИ, . Т.2. Такташев Р. Н., Такташев Р. Н. К задаче верификации результатов численного моделирования сопряженных задач теплообмена в каналах // Четырнадцатая международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. В 3-х т. М.: МЭИ, . Т.2. С.4. Результаты научной работы рекомендованы для использования в проектных организациях при разработке рабочих проектов мазутных хозяйств. Автор выражает глубокую признательность научному руководителю, профессору, к. АЛ. Ефимову и научному консультанту, доценту, к. Е.В. Овчинникову за помощь в организации научной работой, благодарность первому научному руководителю члену-корреспонденту РАН, д. Ю.Г. Наз-| |мееву[, в значительной степени определившему тематику исследования, профессору, д. B.C. Агабабову, профессору, д. Э.Д. Сергиевскому за ценные замечания, к. С.В. Захарову и всему коллективу кафедры ТМПУ МЭИ (ТУ) за помощь, оказанную при написании кандидатской диссертации. Основным параметром, характеризующим хранение мазута, является температура, позволяющая подавать топливо к форсункам и эффективно его распылять. При хранении мазута в резервуарах требуется постоянно поддерживать температуру в определенных пределах для предотвращения застывания и обводнения, а в расходном баке необходимо подогревать его до требуемой [2] температуры. В качестве хранилищ мазуга в системе циркуляционного подогрева используются резервуары, классификация которых приведена в ГОСТ -. Согласно этой классификации стационарные резервуары делятся на две основные группы: металлические и железобетонные. Металлические резервуары могут быть горизонтальными цилиндрическими и вертикальными цилиндрическими. Горизонтальные цилиндрические резервуары бывают с коническими, плоскими, цилиндрическими и сферическими крышами. Вертикальные цилиндрические резервуары могут быть с конусными, щитовыми и сферическими кровлями. Железобетонные резервуары подразделяются на прямоугольные и цилиндрические. Строительство железобетонного резервуара обходится в 2 раза дороже металлического. Из-за утечек мазута через неплотности в стыках панелей их надежность меньше чем стальных [1]. Относительно поверхности земли, резервуары могут быть наземными, полуподземными и подземными. Наиболее широкое распространение получили первые два способа. Статические подогреватели, греющим теплоносителем в которых является пар, устанавливаются во внутренней части резервуаров вблизи днища и боковых поверхностей. Они комплектуются из нагревательных элементов, отличающихся друг от друга площадью поверхности нагрева. Иногда секционные подогреватели размещают в специальных кожухах, монтируемых внутри резервуаров из тонколистовой стали. Такое применение нагревательных устройств часто называют методом крупнопорционного подогрева. Преимуществами этого вида подогрева является отсутствие сложного оборудования и возможность работы только части подключенных элементов. Основоположником внедрения циркуляционного подогрева мазута является З. И. Геллер []. Принцип действия циркуляционного способа подогрева состоит в следующем: мазут забирается из нижней части резервуара и прокачивается через внешний подогреватель. Затем, «горячий» мазут направляется по напорному трубопроводу в коллектор, расположенный в нижней части резервуара, и через насадки подается в бак. В резервуаре мазут растекается в виде затопленных струй. Циркуляционный контур, показанный на рисунке 3. На рисунках 1. Ось коллектора обычно располагается на расстоянии 0,3 - 0,4 м от днища. В зависимости от емкости резервуара имеется один или два коллектора (большой и малый), радиусы которых определяются при проектировании. Насадки ввариваются под некоторым углом к оси коллектора. Кроме этого, дополнительно устанавливаются насадки возле всасывающего трубопровода. Диаметр насадок выбирается в интервале - мм [1]. Рисунок 1. Рисунок 1.