Разработка и оптимизация промышленного регазификатора на основе моделирования теплообмена в твердотельном теплоносителе

• Автор: Рулев, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 193 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОБОСНОВАНИЮ ПРОТОЧНЫХ ИСПАРИТЕЛЕЙ С ТВЕРДОТЕЛЬНЫМ ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ ДЛЯ СИСТЕМ РЕЗЕРВНОГО ГАЗОСНАБЖЕНИЯ СУГ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ
1.1 Анализ современного состояния и обоснование типа установок регазификации для систем снабжения сжиженного углеводородного газа промышленных объектов.
1.2 Выбор типа промежуточного теплоносителя для проточных промышленных регазификаторов сжиженного уг леводородного газа
1.3 Обоснование типа, конфигурации и компоновки нагревательных элементов промышленных регазификаторов сжиженного углеводородного газа.
1.4 Разработка конструкции прогонных промышленных регазификаторов сжиженного углеводородного газа с высокой интенсивностью теплообмена

1.5 Выбор направления дальнейших исследований.

Выводы по главе 1.

Глава 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛООБМЕНА В ПРОТОЧНОМ ПРОМЫШЛЕННОМ РЕГАЗИФИКАТОРЕ СУГ С ТВЕРДОТЕЛЬНЫМ 1 ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ГЕПЛОЕЮСИТЕЛЕМ

2.1 Литературный обзор и состояние вопроса

2.2 Постановка задачи теплообмена в системе твердотельный
промежуточный теплоноситель испарительный змеевик в промышленных регазификаторах СУГ
2.3 Теоретическое обоснование моделирования теплообмена в системе твердотельный промежуточный теплоноситель испарительный змеевик в электролитической ванне
2.4 Общая характеристика и описание установки электротеплового моделирования
2.5 Методика проведения экспериментальных исследований и анализ полученных результатов.
2.6 Оценка погрешности экспериментальных данных
Выводы по главе
Глава 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛООБМЕНА В
СИСТЕМЕ ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ ТЕПЛОНОСИТЕЛЬ
ИСПАРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО.
3.1 Задачи экспериментальных исследований, описание
экспериментальной установки и метода проведения исследований
3.2 Определение экспериментального значения тепловой проводимоеи слоя цилиндрической алюминиевой заливки от поверхности нагревательных элементов к поверхности испарительного змеевика СУГ.
3.3 Методика определения экспериментального значения длины испарительного участка СУГ.
3.4 Оценка ошибок эксперимента. Обработка и анализ полученных результатов
Глава 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКИХ ОСНОВ ОПТИМИЗАЦИИ СИСТЕМ ПРОТОЧНОЙ РЕГАЗИФИКАЦИИ СУГ С
ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ.
4.1 Основные положения системного анализа при оптимизации установок регазификации СУГ с промежуточным теплоносителем
4.2 Разработка математической модели оптимизации систем регазификации с промежуточным теплоносителем.
4.3 Условия сопоставимости, конкурирующих вариантов ПРПТ СУГ, заложенные в предлагаемой экономикоматематической модели
4.4 Последовательность оптимизации систем регазификации СУГ с промежуточным теплоносителем.
Выводы по главе 4.
Глава 5. ОПТИМИЗАЦИЯ СИСТЕМ ПРОТОЧНОЙ РЕГАЗИФИКАЦИИ СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ
С ПРОМЕЖУТОЧНЫМ ТЕПЛОНОСИТЕЛЕМ
5.1 Использование предлагаемой экономикоматематической модели для обоснования варианта системы регазификации СУГ
с промежуточным теплоносителем
5.2 Обоснование варианта электрического регазификатора
с твердотельным промежуточным теплоносителем и определение зоны его применения.
5.3 Определение оптимальных геометрических параметров электрического регазификатора с твердотельным промежуточным теплоносителем из алюминия
Выводы по главе 5.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


По способу подвода тепловой энергии различают испарители с искусственной регазификацией, с подводом теплоты от специального энергоносителя вода, пар, горячие дымовые газы, электроэнергия, и испарители с естественной регазификацией, с подводом тепловой энергии от природных источников грунт, воздух, солнечная энергия, вода рек, озер, морей, подземных водоемов и т. Подробное описание конструктивного устройства, принципа действия, технических характеристик, области применения существующих систем регазификации СУГ приводится в работах ,,, трудах института Гигрониигаз, СГТУ, ОАО Росгазификация и др. В результате изучения и анализа известных систем регазификации СУГ, приведенных в работах ,,, трудах института Гипрониигаз, СГТУ, ОАО Росгазификация и др. Конструкции систем регазификации СУГ характеризуются широким многообразием и различаются по способу подвода тепловой энергии и в зависимости от схемы регазификации. Подземные резервуары с естественной регазификацией СУГ в замкнутом объеме, имеют невысокую испарительную способность , вследствие низкой интенсивности теплообмена К2И0 ВтК и малых температурных напоров в системе грунт СУГ М5 С. Системы регазификации с кипением СУГ в большом объеме используются при искусственном подводе тепла прямого нагрева. Работают по проточной схеме с постоянным составом газа в процессе испарения при четкой границе жидкой и паровой фаз и характеризуются высокими интенсивностью теплообмена К0ч0 Вгм2К и температурным напором в системе горячая вода СУГ ДДОчбО С, что обеспечивает их высокую паропроизводителыюсть ,. К0И Втм2К и температурным напором в системе теплоносительСУГ А1 С. Существенным недостатком всех промышленных регазификаторов, использующих для регазификации тепло горячей воды или водяного пара, является их зависимость от внешних источников энергии котельные и центральные тепловые сети, которые в летний период либо вообще не функционируют, либо подлежат отключению на длительный срок, в связи с плановыми ревизиями и текущим ремонтом. Из проведенного анализа следует, что огневые и электрические проточные промышленные регазификаторы с промежуточным теплоносителем представляют собой наиболее прогрессивный вариант искусственной регазификации, в полной мерс отвечающей современным техническим требованиям. Применение промежуточног о теплоносителя исключает попадание СУГ в систему теплоснабжения, обеспечивая большую безопасность в эксплуатации по сравнению с промышленными регазификаторами прямого нагрева. Таким образом, оборудование групповых резервуарных установок с искусственным испарением электрическими ре газификаторами СУГ с промежуточным теплоносителем является важным резервом повышения эффективности систем резервуарного газоснабжения. С целью выбора метода проточного испарения пропанбутановых смесей СУГ в большом объеме б. УПО в работе Усачева А. П., Фролова А. Ю., Рулева А. С целью выявления интенсивности теплообмена при кипении СУГ в большом объеме и трубе в работе Усачева А. П., Фролова А. Ю., 6 были определены коэффициенты теплоотдачи при кипении СУГ для методов регазификации в большом объеме и в трубах. СУГ за счет турбулизации при движении парожидкостного потока внутри труб. Таким образом, можно сделать следующий вывод метод проточной регазификации при течении пропанбутановых смесей в трубах по сравнению с проточным кипением в большом объеме отличается максимальным температурным напором Гсп ц 1Тртах в системе теплоноситель СУГ и максимальной интенсивностью теплообмена при кипении СУГ. В работах Усачева А. П., Фролова А. Ю., Рулева А. В , выявлено, что на интенсивность теплообмена при течении пропанбутановых смесей в трубах существенное влияние оказывает диаметр испарительного трубопровода. Уменьшение диаметра при постоянном расходе Ссоп1 приводит к наступлению кольцевого режима течения при меньших значения величины паросодержания, и, как следствие, к увеличению среднеинтегрального коэффициента теплоотдачи. Так, уменьшение диаметра при расходе кгч с до мм, приводит к наступлению кольцевого режима при паросодержании Хкол. В тоже время, уменьшение диаметра при 0сопз1 приводит к возникновению колебаний давления пульсаций, которые при достижении величин сверх максимальнодопустимых, приводят к неустойчивым гидродинамическим режимам, вибрациям корпуса, снижению качества регулирования выходного давления, срабатываниям предохранительнозапорного клапана.