Разработка конструкции и моделирование теплообмена в испарительных установках сжиженного углеводородного газа малых удаленных объектов АПК

• Автор: Фролов, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 222 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОБОСНОВАНИЮ УСТАНОВОК ИСКУССТВЕННОЙ ПРОТОЧНОЙ РЕГАЗИФИКАЦИИ ДЛЯ СИСТЕМ СНАБЖЕНИЯ СЖИЖЕННЫМ

УГЛЕВОДОРОДНЫМ ГАЗОМ МАЛЫХ ОБЪЕКТОВ АПК

1.1 Характеристика энергоснабжения и структура энергопотребления

малых объектов АПК.

1.2 Анализ современного состояния систем регазификации сжиженного

углеводородного газа малых объектов АПК

1.3 Выбор направлений исследований по обоснованию установок регазификации для резервуарных систем снабжения сжиженного

углеводородного газа малых объектов АПК

Выводы по главе

Глава 2. ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ИСКУССТВЕННОЙ ПРОТОЧНОЙ РЕГАЗИФИКАЦИИ СУГ В СИСТЕМАХ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ
МАЛЫХ УДАЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ АПК.
2.1 Анализ влияния методов проточной регазификации на температуру
кипения СУГ и поверхность регазификатора.
2.2 Выявление интенсивности теплообмена в проточных трубных испарителях в зависимости от режимов течения и состава
парожидкостных смесей СУГ
2.3 Количественное сравнение вариантов проточной регазификации СУГ
в системах энергоснабжения малых удаленных объектов АПК
Выводы по главе 2.
Глава 3. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЕПЛООБМЕНА В ИСПАРИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВКАХ ПРОПАН БУТАНОВЫХ СМЕСЕЙ СУГ
3.1 Анализ существующих методик теплового расчета проточных регазификаторов СУГ.
3.2 Разработка математической моделей теплообмена в испарительных установках пропанбутановых смесей СУГ
3.3 Разработка алгоритма теплового расчета проточных трубных испарителей пропанбутановых смесей СУГ.
3.4 Оценка результатов теплового расчета по существующей
и предлагаемой методикам
3.5 Разработка конструкции и основных параметров двухступенчатого испарительного устройства СУГ.
Выводы по главе
Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛООБМЕНА В ИСПАРИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВАХ ПРОПАНБУТАНОВЫХ СМЕСЕЙ СУ Г
4.1 Задачи и методика экспериментальных исследований.
4.2 Определение экспериментального значения коэффициента теплоотдачи проточного испарителя сжиженного углеводородного газа
4.3 Методика определения экспериментального значения длины испарительного участка СУГ.
4.4 Оценка ошибок эксперимента. Обработка и анализ полученных результатов
Глава 5. ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРОТОЧНОГО
РЕГАЗИФИКАТОРА СЖИЖЕННОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА С ДВУХСТУПЕНЧАТЫМ ИСПАРИТЕЛЬНЫМ УСТРОЙСТВОМ
Выводы по главе 5.
ОСНОВНЫЕ выводы.
ЛИТЕРАТУРА


Учитывая указанные обстоятельства, установки естественной регазификации непосредственно из резервуаров хранения рекомендуются при поставках пропана технического или смеси СУГ с повышенным содержанием пропана. Подземные резервуары или баллоны с естественной регазификацией СУГ в замкнутом объеме, имеют невысокую испарительную способность , вследствие низкой интенсивности теплообмена К 2 г Втм К и малых температурных напоров в системе грунт воздух СУГ М 5 чЗО С. Характерным представителем искусственной регазификации СУГ в замкнутом объеме являются регазификаторы электрические подземные, типа РЭП 2,5, РЭП 5,0 и ИПЭ, разработанные институтом Гипрониигаз. Работа погружных электрических регазификаторов типа РЭП в условиях смены пузырькового и пленочного режимов кипения с возникновением кризисов кипения обусловливает их низкую испарительную способность , вследствие низкой интенсивности теплообмена К ч Втм2К в системе трубчатый электронагреватель СУГ. Схема искусственной регазификации сжиженного газа при кипении в большом объеме приводится на рис. Здесь сосуд, где осуществляется регазификация СУГ, как правило, цилиндрической формы, конструктивно отделен от емкости для его хранения трубопроводом. СУГ. Процесс испарения СУГ также, как для случая кипения в замкнутом объеме, характеризуется четкой границей раздела его паровой и жидкой фаз. Насыщенные или перегретые пары через верхний патрубок поступают к потребителю. Характерными представителями установок регазификации прямого нагрева с кипением в большом объеме являются электрические испарители сжиженного газа типа ИМЭМ конструкции института Гипрониигаз производительностью кгч, змеевиковые испарители конструкции института Мосгазниипроект производительностью 0 кгч, кожухотрубные испарители конструкции института Ленгипроинжпроект производительностью 0, 0 и 0 кгч, и другие . В качестве теплоносителя обычно используется электроэнергия, горячая вода или водяной пар. Преимуществами малогабаритных змеевиковых установок регазификации прямого нагрева с кипением в большом объеме являются простота конструкции, отсутствие сложной автоматики для регулирования процесса испарения, автоматическое саморегулирование испарительной способности от нуля до максимальной при изменении газопотребления, низкий удельный расход металла, составляющий 2,0 кг на 1 м3ч. К недостаткам данных установок регазификации можно отнести полное прекращение газоснабжения потребителей при превышении расчетной испарительной способности испарителя или кратковременном прекращении подачи теплоносителя, необходимость в устройстве специального шкафа для размещения испарителя, возможность замерзания воды в змеевике при малой скорости циркуляции, разгерметизации трубного змеевика и как следствие попадание газа в трубопровод теплоносителя, в систему теплоснабжения, в теплогенерирующее устройство, что может, в свою очередь, привести к аварии. Наличие развитой поверхности нагревательного змеевика, по которому циркулирует горячая вода, высокие интенсивность теплообмена К 0г0 Втм К и температурный напор в системе горячая вода СУГ М г С, обеспечивают их высокую паропроизводительность . Снижение интенсивности теплообмена в данном случае объясняется увеличением значений температур теплоносителя свыше 0 С, при которых в ряде случаев наблюдается пленочный режим кипения. К проточным испарителям с промежуточным теплоносителем при кипении СУГ в большом объеме относятся малогабаритный погружной испаритель МГШ производительностью до 0 кгч и испаритель электрический погружной типа ИЭП производительностью кгч конструкции института Гипрониигаз рис. Б. Проточная регазификация СУГ при кипении жидкости в трубах. Наличие большого количества газа в корпусе большеобъемных испарителей рис. Указанные недостатки устраняет схема проточной регазификации с кипением СУГ в трубах. По способу подвода теплоты различают естественную и искусственную регазификацию. Естественная регазификация с кипением СУГ в трубах успешно реализуется в горизонтальных и вертикальных проточных грунтовых испарителях конструкции кафедры Теплогазоснабжение и вентиляция Саратовского государственного технического университета.