Эффективность трактов утилизации тепла

• Автор: Мезенцев, Александр Петрович
• Шифр специальности: 05.14.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 308 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

I. ТРАКТЫ КАЛОРИФЕРОВУТИЛИЗАТОРОВ.

1. Состояние вопроса нагрева воздуха в трактах калориферов

при утилизации отработанного насыщенного пара.

1.1. Нагрев воздуха паром в одноходовых калориферах

1.2. Нагрев воздуха паром в многоходовых калориферах

1.3. Влияние отложений на теплообмен

2. Теоретическое исследование процессов теплообмена

в многоходовых калориферах при их паровом обореве.

2.1. Теплообмен и гидродинамика при конденсации

насыщенного пара в трубных пучках
2.2. Теплоотдача со стороны оребренной поверхности
2.3. Контактное термическое сопротивление между
трубками и оребрением
2.4. Образование отложений на поверхности теплообмена.
3. Выбор и обоснование экспериментальных установок
и методика проведения исследования.
3.1. Методика исследований
3.2. Лабораторная установка для исследования нагрева воздуха в многоходовых калориферах при их паровом обореве
с учетом отложений.
3.3. Лабораторная установка для исследования контактного
термического сопротивления между трубками и ребрами
3.4. Электрические модели.
3.5. Оценка погрешностей измерений и проверка адекватности
полученных уравнений.
4. Экспериментальное исследование нагрева воздуха
в многоходовых калориферах с паровым оборевом.
4.1. Исследование гидродинамики и теплообмена.
4.2. Исследование формирования отложений и их удаление
4.3. Влияние отложений на теплообмен
5. Реализация результатов исследований
5.1. Разработка методики расчета нагрева воздуха в
многоходовых калориферах.
5.2. Экономическая оптимизация приведенных затрат для
многоходовых калориферов.
ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ 1.
И. ТРАКТЫ УТИЛИЗАТОРОВ ТЕПЛА
ОГНЕТЕХНИЧЕСКИХ АГРЕГАТОВ
6. Назначение, устройство и теплообмен в трактах утилизаторов
теплоты дымовых газов и контуров охлаждения.1
6.1. Тракты утилизации с контактны ми водонагревателями.
6.2. Рекуператоры.
6.3. Регенераторы.
6.4. Котлыутилизаторы
6.5. Многоступенчатые утилизаторы теплоты.
6.6. Повышение эффективности использования утилизаторов
7. Экономическая эффективность решений по
внедрению утилизаторов.
7.1. Совершенствование метода базовой точки.
7.2. Метод минимума приведенных затрат
7.3. Использование энергетической оценки
7.4. Экономический эффект новой техники и доверительные интервалы
8. Экономия топлива в огнетехнических агрегатах
от применения утилизаторов теплоты.
8.1. Подача нагретого воздуха к горелочным устройствам
8.2. Связь между производительностью, максимальной
загрузкой и расходом топлива в огнетсхничсских агрегатах
8.3. Формирование отложений и коррозия в утилизаторах.
9. Экономия теплоты при установке утилизаторов и охладителей.
9.1. Подогрев приточного воздуха и сушильного агрегата
9.2. Включение абсорбционных холодильных машин на
вторичных энергетических ресурсах
9.3. Включение систем теплоснабжения
. Особенности эксплуатации и ремонта утилизаторов.
.1. Определение эксплутационной готовности утилизаторов.
.2. Расчет персонала и выполнение ремонтных работ.
.3. Основные положения по пусконаладочным испытаниям
и системе плановопредупредительного ремонта.
.4. Экономия топлива за счет уменьшения тепловых потерь.
.5. Экономичный выбор систем теплоснабжения и теплоносителей
ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ II
III. СОПУТСТВУЮЩИЕ ТРАКТЫ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛА
. Исследование трактов утилизации тепла, содержащих пылеуловители, дымососы, сложные газоходы.
ИЛ. Очистка выбросов от технологическою оборудования
.2. Транспортировка запыленных газов и формирование
отложений в газоходах
.3. Тепломассообмен в пылеуловителях, газоходах,
тягодутьевых машинах.
ВЫВОДЫ ПО РАЗДЕЛУ III.
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Результаты эксперимента и расчета свести в графики и диаграммы. Разработать инженерные методики расчета многоходовых калориферов для случаев нагрева воздуха насыщенным паром, парожидкостной смесью. Экономическую оптимизацию многоходовых калориферов выполнить методом относительной оценки с учетом минимума приведенных затрат, гидравлических потерь и максимума теплопередачи. Исследованиями автора работы установлено, что в горизонтальный многоходовой пучок насыщенный пар поступает через боковой вертикальный коллектор, а его распределение по трубкам пучка - неравномерное [8]. В одни трубки поступает большое количество пара, в другие - меньше. Многозначная характеристика усугубляет положение. После каждого хода неравномерность распределения пароконденсатной смеси усиливается. В последних ходах калорифера при полной конденсации пара должен протекать один конденсат. C = /kPn)- (2. Многозначность гидравлической характеристики (2. Поэтому при снижении давления пара гидравлические характеристики наименее стабильны. В последних ходах калориферов наблюдается переохлаждение конденсата. Предполагается, что эти участки работают аналогично водяному теплоносителю, но при соответствующих скоростях циркуляции. В горизонтальных многоходовых калориферах наблюдаются резкие сокращения или увеличения расхода пара в пучках, застой и изменение направления потока по трубкам. Разработанная автором методика расчета [4, 7, 2] базируется на тесной связи теплообмена с гидродинамикой. При этом предполагается, что на начальном нижнем участке первого схода течение конденсата совершается в направлении оси трубы за счет разности скоростей движения фаз, пара и конденсата. На верхнем начальном участке, ограниченном углом (2п-(р), имеет место пространственное течение конденсата в виде очень тонкой пленки в направлении равнодействующей двух сил - силы трения пара о поверхность конденсата и силы тяжести. При этом направление течения конденсата составляет с осью трубы угол (/? Число труб в одном ходе пучка от 9 до шт. После начального участка следует участок с нижиим ручьем, толщина которого изменяется по длине хода. В верхней части участка трубы с ручейным течением пленка конденсата незначительно увеличивается. При этом течение пленки конденсата в трубе пространственное в горизонтальном направлении и периферийное в вертикальной плоскости, составляя с осью трубы угол (а'), близкий к °. После первого хода пароконденсатная смесь поступает в коллектор, а затем в трубный пучок второго хода. Течение носит ручейный характер, но с более увеличенной толщиной пленки. Толщина ручья в нижних трубах пучка второго хода больше, чем в верхних. На выходе из третьего хода нижняя часть трубного пучка заполнена конденсатом. В четвертом ходе в верхней части протекает пароконденсатная смесь, а в нижней - конденсат на выходе, пучок практически заполнен конденсатом. Использование числа ходов в калориферах более 4-х при количестве труб в пучке от 9 до штук повлечет за собой обильное переохлаждение конденсата. В пучках труб от 9 до штук в одном ходе применение 6- и 8-ми ходовой компоновки позволяет получать на выходе условия, аналогичные рассмотренным выше. А/>п. Ьп. Значение ? К«“). I кал Ьп. Приближенно получаем, что при полной конденсации в многоходовом пучке наблюдается вполне удовлетворительный результат, если принять, что потери давления равны половине вычисленных для потока пара при параметрах на входе. При этом учитываются потери давления на входе и выходе. Предположение необходимо проверить экспериментально. У1=0,ДГс. Щ *п. Местные потери на! Ьп. Для последнего хода калориферов приемлемы зависимости, аналогичные расчетным применительно к водяному теплоносителю. В многоходовом калорифере гидравлическая и тепловая характеристики находятся в жесткой связи. Охлаждение калорифера при прекращении подачи пара или парожидкостной смеси. Температура калорифера в течение времени г, падает от Т} до Т2. Температура окружающего воздуха Т0. Определим, через какое время т2 от момента начала охлаждения температура калорифера понизится до Тх. Тклл-то):=У/іт2+?