авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 ||

Повышение эффективности процессов тепломассообмена прямоточной цилиндрической камеры сгорания мобильных парогенераторов

-- [ Страница 2 ] --

Общее гидравлическое сопротивление экспериментального участка камеры сгорания в эксперименте без диафрагмы определялось по формуле, полученной в результате анализа существующих методик расчета камер сгорания на аэродинамическое и гидравлическое сопротивление:

. (4)

На основании анализа опытных данных автором получена аналитическая зависимость коэффициента аэродинамического сопротивления, аксиально-тангенциального завихрителя от числа Re:

. (5)

В формулах (4) и (5) – отношение плотности воздуха в камере к плотности воздуха в подводящем трубопроводе; dК, dТ – соответственно диаметр подводящего патрубка трубы и камеры сгорания, м; WК – скорость воздуха в камере сгорания, м/с; м.зав. – коэффициент аэродинамического сопротивления аксиально-тангенциального завихрителя.

Сопоставление значения коэффициента местного гидравлического сопротивления аксиально-тангенциального завихрителя, определенного по экспериментальной зависимости (5), со значениями, найденными по методике, изложенной в главе 2 [формула (3)], показало удовлетворительное соответствие расчета и эксперимента: расхождение не превышает 5% (рисунок 3).

  Зависимость местного-10

Рисунок 3 – Зависимость местного коэффициента сопротивления аксиально-тангенциального завихрителя от числа Re (опыт без диафрагмы)

При установке в проточной части камеры сгорания ЦППС диафрагмы по результатам измерений было выявлено, что общее гидравлическое сопротивление камеры сгорания в опытах с диафрагмой определяется, в основном, критерием Re для воздушного потока и параметром m= (отношением диаметра выходной диафрагмы к диаметру камеры сгорания). Место расположения диафрагмы не оказало значительного влияния на величину гидравлического сопротивления камеры сгорания. Данное явление интерпретировано высокой степенью турбулизации воздушного потока, обусловленной круткой воздушного потока аксиально-тангенциальным завихрителем, и ограниченной длиной экспериментального образца камеры сгорания. При малых величинах на зависимости Re выделяются два участка Re < 0,9·105; Re > 1,5·105, на которых коэффициент сопротивления прямо пропорционален Re. В промежуточной зоне 0,9·105<Re< 1,5·105 коэффициент сопротивления слабо зависит от Re. Здесь реализуется режим движения близкий к автомодельному (по числу Re). Такой характер зависимости числа Re сохраняется и при других величинах х/l (рисунок 4).

Данные экспериментальных исследований позволили определить характер влияния конструктивных элементов на сопротивление экспериментального образца камеры сгорания ЦППС и получить аналитическую зависимость сопротивления камеры сгорания от числа Re и диаметра диафрагмы. Общее гидравлическое сопротивление экспериментального участка камеры сгорания, определялось, исходя из выражения (4), принимая во внимание, что при рассматриваемых условиях вклад принудительного вихреобразования в общее гидравлическое сопротивление камеры сгорания незначителен и его в расчете можно не учитывать, а также учитывался коэффициент местного аэродинамического сопротивления диафрагмы по формуле:



. (6)  Зависимость коэффициента-17. (6)

  Зависимость коэффициента-18

Рисунок 4 – Зависимость коэффициента сопротивления камеры сгорания от числа Рейнольдса при dД / dК =0,603; 0,808 при различных значениях x/l

.....

Аналитическая зависимость для расчета коэффициента аэродинамического сопротивления камеры сгорания от числа Re при установке в камере сгорания диафрагмы:

, (7)

где диафр. – коэффициент местного аэродинамического сопротивления диафрагмы.

Во второй серии опытов исследовались тепловые характеристики экспериментального образца камеры сгорания ЦППС, поверялась разработанная методика теплового расчета. Исходя из поставленных задач, при проведении тепловых испытаний камеры сгорания были определены значения температур теплоносителя (в двух несмежных заходах спирали), стенки внутренней трубы, в зоне, омываемой теплоносителем, и стенки трубы в зоне ребра. Результаты температурных измерений модельного образца ЦППС представлены на рисунке 5.

По результатам эксперимента было найдено распределение температуры воды вдоль оси рабочего участка для режимных условий, в которых производился эксперимент. Установлено, что нагрев теплоносителя производится в бескризисном режиме, без резких скачков температуры теплоносителя и перегрева стенки камеры сгорания. Хотя температура ребра парогенерирующего канала выше, чем в стенке камеры сгорания, в среднем на 15-20%, она не превышает допустимого предела. Результаты эксперимента подтвердили, что использование в предлагаемой конструкции цилиндрической камеры сгорания с конвективным переносом тепла позволило существенно увеличить плотность теплового потока на теплопередающую поверхность. Спиральные каналы обеспечивают существенный рост критической плотности теплового потока при Х>0 и дают возможность увеличения теплонапряженности конструкции при сохранении коэффициента запаса на необходимом уровне. Численные данные экспериментальных исследований, учитывающие технологические особенности предлагаемой конструкции камеры сгорания, были использованы при разработке методики теплового расчета камеры сгорания парогенератора ЦППС.

В четвертой главе приведена методика теплового расчета камеры сгорания ЦППС. Методика расчета разработана в соответствии с рекомендациями нормативного метода, с учетом методик расчета теплообмена в камерах сгорания реактивных двигателей, а также данных экспериментальных исследований камеры сгорания цилиндрического прямоточного парогенератора.

Полученные в результате синтеза аналитические зависимости использованы при разработке математической модели теплообмена и создании алгоритма программы теплового расчета камеры сгорания ЦППС на ЭВМ.

Разработанная методика позволяет определить основные конструктивные и геометрические параметры камеры сгорания парогенератора, обеспечивающие наибольшую эффективность работы.

Сопоставление распределения плотности теплового потока (воспринимаемого водой от продуктов сгорания) вдоль оси рабочего участка, определенного по разработанной автором методике и найденного по результатам эксперимента, продемонстрировало удовлетворительное соответствие расчета и эксперимента (рисунок 5). Кривые 1,2,3- соответственно расчетные величины теплового потока и температурных профилей вдоль оси экспериментального образца камеры сгорания (расчет).

Это подтверждает правомерность использования предложенной методики для расчета процессов теплообмена цилиндрических прямоточных парогенераторов.

Рисунок 5 – Сопоставление расчетных и экспериментальных данных в экспериментальном образце камеры сгорания цилиндрического прямоточного парогенератора со спиральными каналами

В пятой главе произведен экологический анализ аспектов промышленного применения мобильной парогенераторной установки ЦППС для паротеплового воздействия на пласт месторождения Ярега.

Произведена также оценка влияния принятых технологических и конструктивных решений на экологический уровень цилиндрического прямоточного парогенератора.

С точки зрения общей энергоемкости и экологичности теплового процесса воздействия на пласт, при одинаковом конечном эффекте нефтеотдачи, очевидно, что разработка месторождений с использованием мобильных ЦППС является наиболее экономичной и природоохранной.

Выводы

  1. Произведено теоретическое обоснование и разработка конструкции камеры сгорания и горелочного устройства с лопаточным аксиально-тангенциальным завихрителем.
  2. Разработан алгоритм и произведен расчет конструктивных параметров аксиально-тангенциального завихрителя камеры сгорания ЦППС. Определены следующие оптимальные значения величин =22°, =35°, Z=32, обеспечивающих минимальное значение коэффициента аэродинамического сопротивления в расчетном диапазоне изменения конструктивного параметра крутки n=2,21.
  3. Определены основные аэродинамические и тепловые характеристики разработанной конструкции камеры сгорания с лопаточным аксиально-тангенциальным завихрителем.
  4. Получены аналитические зависимости для расчетов коэффициентов сопротивления аксиально-тангенциального завихрителя и камеры сгорания ЦППС.
  5. Разработана на базе теоретических и экспериментальных исследований математическая модель теплообмена камеры сгорания ЦППС.
  6. На базе теоретических и экспериментальных исследований разработана методика теплового расчета камеры сгорания парогенераторов ЦППС.
  7. Выполнен анализ экологических показателей использования ЦППС на объектах нефтяных месторождений по сравнению с существующими в настоящее время котлами УПГ, ППУ-3М, ВПГ-6 ЦКТИ, который показал, что уровень загрязнения в зоне расположения котлов при этом снижается на 12 %.

Основное содержание диссертации изложено в следующих публикациях:

  1. Михайленко Е.В. Экспериментальные исследования тепловых характеристик камеры сгорания парогенератора типа ЦППС // Энергосбережение и водоподготовка. 2008. № 5. С. 7475.
  2. Михайленко Е.В. Высокоэффективные технологии при разработке месторождений в условиях Крайнего Севера / Е. В. Михайленко, В.Н. Волков, О.Н. Бурмистрова // Наука и технологии : Тр. XXYI Российской школы. – М.: РАН, 2006. – Т.2. – С. 194–197.
  3. Михайленко Е.В. К вопросу разработки и эксплуатации скважин высоковязких нефтей / Е.В. Михайленко, В.Н. Волков, О.Н. Бурмистрова // Наука и технологии : Тр. XXYI Российской школы. – М.: РАН, 2006. – Т.2. – С. 197–199.
  4. Михайленко Е.В. Методы утилизации промысловых и нефтезаводских газов / Е.В. Михайленко, В.Н. Волков // Тр. научно-технической конференции; под ред. Н.Д. Цхадая. – Ухта: УГТУ, 2007. – Ч.1. – С. 382 –384.
  5. Михайленко Е. В. Разработка Ярегского месторождения с помощью передвижных парогенераторов / Е.В. Михайленко, В.Н. Волков, Н.В. Попова // Тр. научно-технической конференции; под ред. Н.Д. Цхадая. – Ухта : УГТУ, 2007. – Ч.2. – С. 79–81.
  6. Михайленко Е.В. К вопросу снижения вредных выбросов в атмосферу / Е.В. Михайленко // Вузовская наука – региону; Тр. VI научно-технической конференции. – Вологда: ВГТУ, 2008. – С. 177–179.
  7. Михайленко Е. В. Источники вредных выбросов в атмосферу / Е.В. Михайленко // Севергеоэкотех-2008: Тр. IX международной молодежной научной конференции; под ред. Н.Д. Цхадая. – Ухта : УГТУ, 2008. – C. 221-223.
  8. Михайленко Е.В. Оценка величины образующихся вредных веществ при сжигании газа в теплогенерирующих установках и эффективности методов снижения объемов загрязнения атмосферы / Е.В. Михайленко, В.Н. Волков, О.Н. Бурмистрова // Проблемы строительного комплекса России: Тр. IX международной научно - технической конференции. – Уфа, 2008. – С. 112–114.
  9. Михайленко Е.В. Основные направления работ по экономии тепловой энергии в системе коммунального хозяйства / Е.В. Михайленко, В.Н. Волков, О.Н. Бурмистрова // Проблемы строительного комплекса России: Тр. IX международной научно - технической конференции. – Уфа, 2008. – С. 145 – 148.
  10. Михайленко Е. В. Исследование влияния конструктивных параметров аксиально-тангенциального завихрителя на гидравлические характеристики горелочного устройства / Энергосбережение - теория и практика: Тр. Четвертой Международной школы-семинара молодых ученых и специалистов. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – С. 82–86.

Подписано в печать Зак. Тир. 100 экз. П.л.





Полиграфический центр МЭИ (ТУ)

Красноказарменная ул., д. 13



Pages:     | 1 ||
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.