Введение к работе
ктуалыюсть темы диссертации
В настоящее время в РФ широкое распространение получил эубопроводный транспорт, служащий для транспортировки природного газа г газовых месторождений до потребителей газообразного топлива, 'беспечение безопасности при эксплуатации мапістральньїх газопроводов редставляет собой важную научно-техническую задачу.
На компрессорных станциях магистральных газопроводов ггановлены аппараты с огневым обогревом, предназначенные для подогрева іза, идущего на сжигашіе в камеры сгорания турбогенераторов, приводящих действие компрессоры. При сжигании газообразного топлива в аппаратах шного типа с уходящими продуктами сгорания выбрасываются токсичные и )айне опасные для здоровья человека вещества: окись углерода и оксиды ота.
Одной из важнейших проблем современности является обеспечение эрмальной жизнедеятельности как людей, непосредственно обслуживающих гергетические аппараты с огневым сжиганием топлива, так и людей, доживающих в непосредственной близости от них.
Второй, важнейшей проблемой является создание аппаратов, которые лели бы минимальные тепловые потери и максимальный коэффициент >лезного действия. При увеличении КПД существенно уменьшается расход іплива, а следовательно и снижается количество выбросов. Поэтому важной дачей является создание энергетических аппаратов с огневым іогревом с высоким КПД и уменьшенными количественными значениями ібросов.
В настоящее время разработана новая конструкция аппарата с невым обогревом с повышенным КПД, в котором конвективные іверхности представляют собой газовые каналы с испарительными ементами, выполненными по типу трубок Фильда.
гль работы
Целью работы является обеспечение безопасности эксплуатации мпрессорных станций газотрубопроводного транспорта, связанное с
созданием новой конструкции аппарата с огневым обогревом промежуточным теплоносителем повышенной надежности. Исследовани выбросов токсичных газов и нахождение способов их уменьшения Выполнение экспериментальных и аналитических исследований естественноі циркуляции для определения оптимальных геометрических размерої испарительных элементах из трубок Фильда малой высоты и низки: давлений пара.
Научная новизна работы состоит в следующем:
-
Впервые проведены исследования выбросов ТОКСИЧНЫХ ВЄЩЄСТ] аппаратами с огневым обогревом и промежуточным теплоносителем, і которых отсутствуют присосы воздуха по тракту движения продуктої сгорания .
-
Получены количественные значения выбросов окиси углерода и оксидої азота в большом диапазоне изменения тепловых нагрузок и коэффициент; избытка воздуха.
-
Выбраны режимы наибольшей безопасности работы огневых аппаратов.
-
Разработана новая конструкция конвективных поверхностей аппарата і виде газовых каналов с трубками Фильда, позволяющая значителык шггеисифицировать процесс теплопередачи от продуктов сгоранш промежуточному теплоносителю и повысить КПД аппарата.
-
Проведен широкий комплекс экспериментальных исследованиї циркуляционных характеристик испарительного элемента, выполненного по типу трубки Фильда при различной высоте обогреваемого участке наружной трубы и различных значениях отношения проходного сечепш подъемной щели к проходному сечению опускной трубы ( /щ / /о ) Е широком диапазоне тепловых нагрузок.
-
определен практический диапазон изменения геометрігіескогс параметра (/щ / f0^2-i-4), отвечающий максимальным циркуляционным возможностям контура.
-
Получена новая инженерная зависимость для определения кратности естественной циркуляции, а также зависимость для определения оптимального значения (/щ //0 )от в испарительных элементах малой высоты и низких давлений пара.
Трактичсская ценность работы и реализация се результатов:
. В настоящее время проводится внедрение результатов исследований выбросов токсичных веществ аппаратами с огневым обогревом, связанное с выбором режимов работы аппаратов, соответствующих минимизации этих выбросов. Это обстоятельство способствует обеспечению безопасности эксплуатации компрессорных станций.
. В ЦКБН г. Подольска создается установка для теплотехнические исследований нового теплообмеипого аппарата с огневым обогревом и промежуточным теплоносителем, при этом использовались разработанные и полученные лично автором:
конвективные поверхности аппарата в виде газовых каналов с трубками Фильда;
геометрические размеры испарительных каналов в пределах /щ /fo~2 -j- 4;
оптимальное количество рядов трубок Фильда, соответствующее определенному значению тепловой нагрузки аппарата для повышения его
кпд.
остоверность и обоснованность результатов работы
В результате экспериментальных исследований были установлены ие режимы работы аппаратов, при которых была значительно снижена щептрация выбросов вредных веществ, а концентрация отдельных сичных газов отсутствовала полностью. Также, результаты исследований волили создать новую конструкцию аппарата с максимальным лотехннческпм КПД. Использование данных автора, полученных для дания новой конструкции аппарата, подтверждается актом о внедрении.
втор защищает:
Повышение промышленной безопасности компрессорных станций магистральных газопроводов в связи с созданием новой конструкции аппарата с огневым обогревом и промежуточным теплоносителем. Режимы работы, соответствующие минимальным выбросам токсичных веществ аппаратами, установленными на предприятиях Газпрома. Полученный в результате экспериментальных исследований практический диапазон изменения геометрического параметра (/щ//0= 2-Т-4), отвечающий максимальным циркуляционным возможностям
трубок Фильда, а также обобщенную зависимость кратности естественной циркуляции от циркуляционного критерия, дающую возможность выполнять инженерные расчеты для испарительных каналов малой высоты.
-
Использование конвективных поверхностей в виде газовых каналов с трубками Фильда в аппаратах с огневым обогревом и промежуточным теплоносителем для повышения их теплотехнических характеристик.
-
Экономическую эффективность использования конвективных поверхностей в виде газовых каналов с трубками Фильда.
Результаты, полученные лично автором:
повышение безопасности при эксплуатации магистральных газопроводов, в связи с разработкой повой конструкции аппарата с огневым обогревом и промежуточным теплоносителем;
исследование количества выбросов токсичных веществ (окиси углерода и оксидов азота) при сжигании газообразного топлива для двух конструкций аппаратов;
улучшение условий труда персонала за счет выбора режимов работы, соответствующих минимизации выбросов токсичных веществ;
создание экспериментального стенда и исследование циркуляционных характеристик испарительных элементов в виде трубок Фильда;
выбор оптимальных геометрических размеров каналов и получение уравнений для определения циркуляционных характеристик;
определение оптимального количества рядов трубок Фильда для повышения КПД аппарата.
Апробация работы
Основные результаты работы были доложены: на объединенной сесии Научных советов РАН по проблеме «Тепловые режимы машин и аппаратов» при участии Международной академии наук экологии и безопасности жизнедеятельности в МИИТе в 1997 году; на конференциях «Неделя науки -1998» и «Неделя науки- 1999» в МИИТе в 1998 и 1999 г. г.
Публикации по работе
В процессе работы над диссертацией были опубликованы три статьи и тезисы одного доклада.
