Моделирование испарительных установок сжиженного газа с трубчатыми грунтовыми теплообменниками

• Автор: Павлутин, Максим Владимирович
• Шифр специальности: 05.23.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 185 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Выбор направлений исследования

1.1 Обзор и анализ существующих конструкций испарителей сжиженного газа

1.2 Регазификация сжиженного газа в трубчатых грунтовых теплообменниках

1.3 Состояние вопроса и анализ литературных источников по теплообмену в системе грунт подземный трубопровод
Выводы
2 Математическое моделирование теплопередачи в грунтовых испарителях сжиженного газа шахтного типа при переменном цик

лическом отборе паров

2.1 Общие предпосылки к постановке задачи

2.2 Пути упрощения задачи

2.3 Постановка задачи теплового взаимодействия испарительной колонки сжиженного газа с промерзающим грунтом при цикличе
ском отборе паров
2.4 Исходные предпосылки к решению задачи и анализ принятых
допущений
2.5 Разработка математической модели и алгоритма расчета теплообмена испарительной колонки сжиженного газа с промерзающим грунтом при циклическом отборе паров
2.6 Анализ численных результатов решения задачи
2.7 Коэффициент теплопередачи грунтовых испарителей шахтного типа при циклическом отборе паров сжиженного газа
2.8 Паропроизводителыюсть одиночных испарительных колонок сжиженного газа
Выводы
3 Экспериментальные исследовании тепловых режимов работы испарительной колонки сжиженного газа при переменном циклическом отборе паров
3.1 Описание экспериментальной установки и методика проведения исследований
3.2 Определение теплофизических характеристик грунта
3.3 Сравнительный анализ теоретических и экспериментальных результатов и оценка погрешности математической модели Выводы
4 Моделирование теплопередачи при групповом размещении испарительных колонок сжиженного газа в грунте
4.1 Общие предпосылки к разработке математической модели
4.2 Разработка математической модели и алгоритма расчета теплообмена вертикальной трубной решетки сжиженного газа с грунтом
4.3 Анализ численных результатов решения задачи
4.4 Моделирование тепловой интерференции вертикальных трубных решеток сжиженного газа в грунте методом электротеиловой аналогии
4.4.1 Общие положения и теоретическое обоснование метода электротепловой аналогии
4.4.2 Исходные предпосылки к постановке задачи электротеплового моделирования и анализ принятых допущений
4.4.3 Описание экспериментальной установки и методика проведения исследований
4.4.4 Учет влияния конечных размеров электролитической ванны
4.4.5 Оценка погрешности экспериментальных данных
4.4.6 Сравнение теоретических и экспериментальных значений коэффициента тепловой интерференции
5 Техникоэкономическое обоснование конструктивных параметров грунтовых испарителей сжиженного газа шахтного типа
5.1 Обоснование диаметра испарителных колонок сжиженного газа
5.2 Обоснование длины испарителных колонок сжиженного газа
5.3 Выбор и обоснование тепловой защиты испарительных колонок сжиженного газа
5.4 Оптимизация шага между испарительными колонками сжиженного газа при групповом размещении в грунте
5.5 Паропроизводительность испарительных колонок сжиженного газа при групповом размещении в грунте
Экономическая эффективность и внедрение результатов исследований
Основные выводы
Список использованных источников


Это подтверждает целесообразность применения наземных резервуаров для газоснабжения сезонных потребителей сжиженного газа и объектов сельскохозяйственного производства. В районах с суровыми климатическими условиями находят применение резерву арные установки с искусственным подводом тепла. Они размещаются в подземных отапливаемых камерах или снабжаются встроенными электрическими регазификаторами , . Испарительная способность таких установок определяется по рекомендациям института Гипрониигаз , . Большая металлоемкость вследствие низкой паропроизводительности, особенно в районах с суровыми климатическими условиями. По мере отбора паровой фазы в емкости накапливаются тяжелые бутановые фракции, обладающие низкой испарительной способностью в зимнее время. Устойчивая работа резервуаров в этот период требует применения газа с повышенным содержанием пропана. Следствием накопления тяжелых фракций является подача потребителю газа переменного химического состава и необходимость периодического опорожнения емкостей от неиспаряющихся остатков. Применение проточных испарителей с естественным или искусственным подводом тепла в значительной степени устраняет указанные недостатки и обеспечивает более эффективную работу групповых резервуарных установок сжиженного газа , , , , , . По схеме движения испаряемой жидкости проточные испарители выполняются с кипением СУГ в большом объеме и в трубах. Проточные испарители сжиженного газа с кипением в большом объеме в настоящее время применяются только при искусственном подводе тепла. Характерной особенностью указанных испарителей является наличие четкой границы раздела жидкой и паровой фаз. Подробная классификация испарителей указанного типа приводится в , , . В отечественной практике используются змеевиковые испарители конструкции института Мосгазниипроект, кожухотрубные конструкции института Ленгипроинжпроект, а также электрические конструкции института Гипрониигаз. Регазификаторы с кипением СУГ в трубах при искусственном подводе тепла подробно описаны в , . К ним относятся форсуночный испаритель конструкции института Мосгазниипроект, а также огневые и электрические испарители с промежуточным теплоносителем. В современной отечественной и зарубежной практиках снабжения сжиженным газом мелких коммунальнобытовых и промышленных потребителей все более широкое применение находят проточные испарители, использующие для регазификации естественное тепло окружающей среды грунта, воздуха, воды, солнечной энергии и т. Обычно грунтовые испарители выполняются в виде змеевиков или регистров из гладких труб диаметром мм, которые заглубляются в грунт ниже глубины его сезонного промерзания. При этих условиях даже в зимнее время обеспечивается стабильное испарение сжиженного газа, любого компонентного состава 3, , , 9. В зарубежных конструкциях грунтовых испарителей с целью создания необходимого температурного напора между теплоподводящей средой и сжиженным газом предусматривается редуцирование жидкой фазы продукта перед подачей ее в испаритель в специальном устройстве типа жидкофазного регулятора давления 4, 7. Испарители подобного типа работают по схеме, приведенной на рисунок 1. Жидкая фаза из емкости хранения 1 поступает в испарительный трубопровод 2, где полностью испаряется за счет подвода теплоты из окружающего грунта по мере необходимости пары перегреваются. Затем насыщенные или перегретые пары снижают свое давление в регуляторе низкого давления 3 и поступают к потребителю. Для создания необходимого температурного напора между кипящей жидкостью и теплопоподводящей средой устанавливается редуцирующее устройство типа жидкофазного регулятора давления 4 , 4, с абсолютным давлением после себя 0,0,2 МПа. Однако, как показывает опыт промышленной эксплуатации подобных установок , , , растворенная в сжиженном газе вода при дросселировании замерзает или образует кристаллогидраты с газом, закупоривая самое узкое место регулятора зазор между соплом и клапаном. Как следствие, снижается надежность и безопасность резервуарных систем газоснабжения.