Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение эффективности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа на промыслах Крайнего Севера Давлетов Касим Мухаметгареевич

Повышение эффективности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа на промыслах Крайнего Севера
<
Повышение эффективности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа на промыслах Крайнего Севера Повышение эффективности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа на промыслах Крайнего Севера Повышение эффективности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа на промыслах Крайнего Севера Повышение эффективности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа на промыслах Крайнего Севера Повышение эффективности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа на промыслах Крайнего Севера Повышение эффективности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа на промыслах Крайнего Севера Повышение эффективности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа на промыслах Крайнего Севера Повышение эффективности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа на промыслах Крайнего Севера Повышение эффективности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа на промыслах Крайнего Севера
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Давлетов Касим Мухаметгареевич. Повышение эффективности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа на промыслах Крайнего Севера : диссертация ... кандидата технических наук : 05.15.06. - Надым, 1998. - 199с. : ил. РГБ ОД,

Содержание к диссертации

Введение

1. Состояние технологии промысловой подготовки и охлаждения газа в компрессорный период эксплуатации месторождений севера Тюменской области 10

1.1. Влияние режимных параметров на показатели работы абсорбционной установки осушки газа 10

1.2 Особенности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения (АВО) на газовых промыслах 14

1.3. Краткий обзор работ по исследованию процессов охлаждения газа в АВО 21

2 Результаты теоретических исследований работы АВО газа 23

2 1 Методика тепловых расчётов АВО газа при ограничениях по температуре внутренней поверхности стенки труб 23

2.2. Влияние внешних факторов и режимных параметров на внутренние характеристики АВО 30

2,2,1. Влияние режимных параметров 30

2.2 2. Влияние геометрических факторов 41

2.3. Влияние режимных параметров и компоновки на характеристики АВО в летних условиях эксплуатации 61

3. Регулирование процессов охлаждения газа в аво и их практическая реализация 67

3.1, Задачи регулирования 67

3.2, Объект регулирования 68

3.3, Регулирование переменным расходом воздуха 69

3.4, Ступенчатое регулирование расхода газа 71

3.5,Регулирование путем частичной внешней рециркуляции воздуха 72

3,6, Комбинированное регулирование и переходные режимы эксплуатации АВО 82

4. Промысловые исследования аво при свободнокон-вективном и вентиляторном охлаждении газа 91

4.1. Методика измерений, обработки и обобщения опытных данных при свободноконвективном охлаждении газа 91

4.2. Результаты обработки и обобщения опытных данных при свободно-конвективном охлаждении газа и их анализ 97

4.3. Экспериментальные температурно-расходные характеристики при различных способах регулирования в условиях свободно конвективного охлаждения газа 102

4 4. Экспериментальные исследования охлаждения газа при вентиляторном охлаждении 109

4.5. Результаты сопоставления экспериментальных и расчетных данных и их анализ 110

5. Сравнительная технико-экономическая оценка различных способов регулирования охлаждения газа в АВО и их влияния на технико-экономические показатели работы установок осушки газа 131

5.1. Методика расчета сезонных и годовых затрат 131

5.2. Себестоимость охлаждения газа в летний период 135

5,3.Оценка эффективности и себестоимости охлаждения газа в АВО с регулированием расхода воздуха 136

5 4. Оценка эффективности и себестоимости охлаждения газа в АВО с рециркуляционным и комбинированным регулированием 139

5 5. Оптимизация максимального расхода воздуха и потребного количества АВО 157

5.6. Влияние температуры газа (контакта) на технико-экономические пока

затели установок абсорбционной осушки газа в компрессорный период эксплуатации 168

Основные результаты и выводы 183

Список использованных источников 185

Введение к работе

Подавляющее большинство запасов природного газа России, а также более 80% его добычи приходится на месторождения, расположенные на севере Западной Сибири. Большая часть доказанных запасов и практически вся добыча газа в этом регионе приходится на сеноманские отложения, характеризующиеся низкими значениями пластовых давлений и температур. Последнее обстоятельство явилось причиной применения на промыслах этих месторождений сорбционных методов осушки газа, очень чувствительных к термобарическим условиям эксплуатации, а также быстрого ввода дожимных компрессорных станций (ДКС). В настоящее время все крупнейшие и уникальные месторождения этого региона вступили в компрессорный период эксплуатации, причём, как показал практический опыт, наиболее целесообразным является расположение ДКС до установок комплексной подготовки газа (УКПГ) или, как минимум, первой ступени компримирования. Расчёты и опыт эксплуатации АВО на сыром газе показывают, что необходимо обеспечить безгидратный режим их работы, Методы обеспечения безгидратных режимов работы газопромысловых систем достаточно хорошо разработаны и широко известны: повышение температуры и снижение давления газа, впрыск ингибиторов гидратообразования, применение вибрационных методов воздействия на трубопроводы, осушка газа.

Повышение температуры и снижение давления газа в качестве методов предотвращения гидратообразования в условиях газовых промыслов таковыми не являются, т.к. противоречат стоящими перед газодобычей задачам.

Попытки использования ингибиторов гидратообразования для этих целей оказались технологически и экономически несостоятельными.

Так, применение метанола приводит к неизбежному попаданию некоторого количества его не только в систему осушки газа, но также и в аипа-

раты системы регенерации гликолеи. Наличие даже самых незначительных количеств метанола существенно осложняет работу десорберов. Технологический режим регенерации при этом восстанавливается лишь после полной выпарки метанола. Понятно, что при постоянном впрыске последнего нормализовать работу установок осушки не возможно.

Применение водных растворов гликолеи в качестве ингибиторов гидратообразования также имеет свои недостатки: во-первых, они менее эффективны чем метанол; во-вторых, попадая в систему недостаточно очищенную от капель пластовой влаги, гликоли сильно засаливаются, что приводит к образованию такого количества трудноразрешимых проблем, что остальные недостатки от их применения можно просто не рассматривать.

Применение хлористого кальция также не может служить какой либо альтернативой, т.к., кроме засоления абсорбентов приводит ещё и к интенсивному коррозионному износу технологических трубопроводов и оборудования.

Использование ингибиторов гидратообразования на адсорбционных установках приводит к разрушению силикагеля, цеолита и любого другого твердого осушителя, со всеми вытекающими из этого последствиями.

Применение вибрационных методов воздействия не нашло широкого применения в промысловой практике из-за того, что оно не предотвращает образование гидратов, а лишь не позволяет им откладываться на стенках и создавать глухие гидратные пробки. Длительное применение вибрационного воздействия может, кроме того явиться причиной разгерметизации фланцевых и резьбовых соединений на трубопроводах, аппаратах и оборудовании.

Предварительная осушка газа, безусловно, решает проблему гидратообразования, но технические и экономические проблемы, которые при этом возникают многократно превышают по своей сложности рассматриваемую нами.

Таким образом, мы показали, что ни один из известных способов предотвращения гидратообразования не решает проблему эффективной эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа.

Сами же АВО изначально не приспособлены для работы на неосу-шенном природном газе в условиях низких температур окружающего воздуха, т.к. в трубках подверженных наибольшему охлаждению происходит интенсивное образование и отложение гидратов и дальнейший разрыв самих трубок. Необходимым условием отложения гидратов и образования пробок является наличие холодных поверхностей, какими являются внутренние стенки теплообменных трубок. Поэтому температура внутренней стенки охлаждаемых трубок является критерием, ограничивающим возможности работы АВО в безгидратном режиме.

Всё вышесказанное привело к необходимости разработки принципиально новых решений и способов регулирования режимов работы АВО, предназначенных для работы на неосушенном природном газе в экстремальных природно-климатических условиях. Актуальность проблемы предопределила цель исследований.

Целью исследований автора является повышение эффективности процессор охлаждения газа и устойчи&ости работы Й60 в .условиях Крайнего Севера.

Для достижения поставленной цели необходимо решить целый ряд теоретических, экспериментальных и прикладных задач по совершенствованию процесса охлаждения газа в АВО в компрессорный период эксплуатации месторождений, основными из которых, по мнению соискателя, являются следующие:

разработка методики тепловых расчётов АВО при ограничениях по минимально допустимой температуре внутренней поверхности стенки труб;

аналитические и экспериментальные исследования влияния режимных параметров и геометрических факторов на процессы охлаждения газа в условиях ограничивающих температуру стенки труб;

разработка методов совершенствования процессов охлаждения газа на базе разработанных способов модернизации теплопередающих поверхностей АВО;

разработка принципов и способов автоматического управления процессами охлаждения газа, обеспечивающих минимальную заданную температуру газа при неизменной заданной температуре стенки труб;

Промысловый опыт показал, что на поддержание качества абсорбента и возмещение его потерь уходит основная часть затрат при эксплуатации УКПГ. Одной из основных причин этого является высокая температура газа после газоперекачивающих агрегатов (ГПА) и недостаточная степень охлаждения его на АВО газа.

В связи с вышесказанным автором была выполнена оценка влияния различных режимных и геометрических параметров, методов улучшения температурных характеристик и способов регулирования режимов работы АВО на экономические показатели газовых промыслов. На основе её для всех предложенных в диссертации методов и способов совершенствования процессов охлаждения газа получены оптимальные температуры его на выходе АВО в течение компрессорного периода эксплуатации.

Теоретические положения, результаты математического моделирования и промысловые исследования перечисленных выше проблем составили содержание настоящей диссертационной работы.

Особенности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения (АВО) на газовых промыслах

В конце семидесятых годов в связи с возросшими экологическими требованиями началось повсеместное внедрение АВО в различных отраслях промышленности и, в частности, в газовой. Работы по внедрению АВО в газовой промышленности выполнялись во вниинефтемаше, гипроспецгазе, гипрогазе, востокгипрогазе, вниигазе, ленхиммаше и ряде других институтов.

На газовых промыслах и магистральных газопроводах АВО используются для охлаждения природного газа, смазочных масел, антифризов и воды, в качестве дефлегматоров на установках регенерации метанола и гликоля, а также для конденсации водяного пара в системах испарительного охлаждения двигателей внутреннего сгорания.

АВО являются экологически чистыми устройствами. Их применение на объектах значительно сокращает потребление воды, они не требуют для работы предварительной подготовки охлаждающего агента, чем значительно снижают приведенные эксплуатационные затраты на охлаждение газа.

В газовой промышленности АВО нашли применение на газовых промыслах (УКПГ и ДКС), станциях ПХГ, на КС магистральных газопроводов. Необходимость охлаждения газа на всех вышеперечисленных объектах продиктована требованиями обеспечения качества подготовки товарной продукции, надёжности и эффективности эксплуатации газопромыслового оборудования и повышения его пропускной способности. На указанных объектах для охлаждения компримированного газа нашли широкое применение АВО отечественного производства, а также фирм "Крезо-Луар", "ПеЙя", "Хадсон Итальяно", "Нуово-Пиньоне", "Ничимен". На ДКС месторождения Медвежье эксплуатируется 50 АВО газа, из них 20 АВО - фирмы Крезо-Луар, 15 АВО - фирмы Хадсон-Итальяно и 15 АВО отечественного производства типа 2АВГ-75С. На газовых промыслах Уренгойского и Ямбургского ГКМ установлены АВО типа 2АВГ-75С в количестве 100 и 200 штук соответственно.

Характерной особенностью АВО зарубежного производства является применение для обдува оребрённых поверхностей двух и более вентиляторов, установленных над трубными секциями, а также использование труб с высоким коэффициентом оребрения ( 21,5) и большой поверхностью теплообмена с 9500 до 12000 м2. Суммарная мощность электродвигателей вентиляторов на один АВО колеблется с 60 до 106 кВт.

АВО фирм Крезо-Луар, Хадсон-Итальяно скомпонованы из 5 аппаратов, размещенных на расстоянии 200-300мм друг от друга. Каждый аппарат состоит из двух горизонтально расположенных секций. Трубные пучки состоят из 291 стальных оребрённых труб диаметром 25,4x2,1 мм, расположенных в шахматном порядке с шагом 63,5 мм и с наклоном 5 мм на 1 м в сторону выхода газа. Два осевых вентилятора установлены над трубными секциями, расположенными в диффузоре. Высокоскоростной электродвигатель смонтирован у основания металлоконструкции и защищен от атмосферного воздействия кожухом и передача от электродвигателя к вентилятору - кли-ноременная.

Аппараты 2АВГ-75С трехсекционные с шестью рядами грубок в секции и числом ходов по трубкам, равным 1. Аппарат 2АВГ-75С оснащен двумя осевыми вентиляторами от тихоходного электродвигателя (ВАСО 14 - 14 - 24), мощностью - 37 кВт, установленными под трубными секциями на отдельных фундаментах. АВО, установленные на газовых промыслах, скомпонованы из 5, 10, 20 аппаратов типа 2АВГ-75С, размещенных на расстоянии 450 - 540 мм друг от друга.

Для всех аппаратов отечественного производства характерно коробление и провисание оребренных труб в теплообменных секциях, интенсивное загрязнение межреберного пространства.

Все АВО газа, эксплуатирующиеся на газовых промыслах севера Тюменской области, горизонтального типа с перекрестным потоком теплоносителей. Они не оснащены системами рециркуляции воздуха и отсутствуют противоветровые укрытия. Система регулирования угла наклона лопастей осуществляется вручную для каждой лопасти отдельно, что не обеспечивает оптимального режима охлаждения. Аппараты установлены тесно друг к другу, не защищены от ветра и присутствует взаимное влияние аппаратов (отсос теплого воздуха).Принципиальней схема Д50га%а приведена ъ приложении 2.ІІО технологической схеме подготовки газа АВО на ДКС газовых промыслов после компримирования охлаждают "сырой" газ(іч. приложение ).

Климатические условия (температура наружного воздуха колеблется +35 + -60 С, скорость ветра 0 4-10 м/с) и технологические параметры (сырой газ, давление 2,0 + 7,0 МПа, температура 10 + 80 С, расход 2ч-10 млн. м3/сут) имеют широкий диапазон изменения входных параметров, и предъявляют особые требования к процессу охлаждения газа в АВО: температура газа на выходе из АВО не должна быть ниже температу ры гидрато образования; температура газа на выходе из ABO не должна превышать 15 - 20 С зимой и 25 С летом, что обуславливается температурой осушки газа, и должна поддерживаться стабильно круглый год при изменяющихся входных параметрах и внешних факторах.

При работе АВО с перекрестным потоком с одноходовой схемой по воздуху и газу нижние ряды оребренных трубок по всей длине аппарата омываются холодным потоком воздуха, температура газа по длине трубы от входа к выходу снижается, и в результате изменения равновесного влаго-содержания на внутренней поверхности оребренных трубок происходит отложение влаги в виде пленки.

Образование газовых гидратов обусловлено: термобарическими условиями в трубопроводах и аппаратах, наличием свободной капельной влаги, образованием центров кристаллизации [52].

При наличии выше перечисленных условий гидраты первоначально образуются на выходном участке нижнего ряда теплообменных трубок, далее происходит закупорка сечения с последующим размораживанием и разрушением этихтрубок(См. приложение 2).

ДЛЯ аппаратов с перекрестным потоком характерна большая неравномерность охлаждения газа по рядам труб: средний температурный напор между теплоносителями уменьшается по высоте шестирядного пучка в несколько раз. Причем эта неравномерность охлаждения температуры газа может достигать 20 С и более [22].

Влияние внешних факторов и режимных параметров на внутренние характеристики АВО

Задачами изучения влияния внешних факторов и режимных параметров на внутренние характеристики аппаратов являются определение потенциальных возможностей АВО традиционных конструкций, работающих в условиях вполне определенных диапазонов изменения внешних параметров с целью разработки средств и методов расширения этих возможностей, улучшения тепловых характеристик АВО, разработки методов управления процессами охлаждения газа и модернизации самих аппаратов. Влияние температуры окружающего воздуха на температурно-расходную характеристику АВО. Под последней здесь и далее будем понимать зависимости минимально допустимой температуры газа на выходе аппарата и требуемого расхода воздуха от температуры окружающего воздуха. На рис.2.2 представлена типичная температурно-расходная характеристика АВО с одноходовой по газу и воздуху схемой при фиксированных ti- вх и Gr. Первое и главное, что обращает на себя внимание — это не типичное для аппаратов типа газ-газ увеличение выходной температуры газа по мере снижения температуры окружающего воздуха (в данном случае - температуры воздуха на входе) в области отрицательных ее значений. Другими словами, с увеличением температурного напора между теплоносителями степень рекуперации газа уменьшается.

В тоже время, в области положительных значений t 0 (летний период) аппарат работает в традиционном режиме.

Столь необычное поведение температурной характеристики в зимнее время объясняется исключительно ограничением по минимально допустимой температуре стенки труб, которое и не допускает использование естественного "холода" для требуемого снижения температуры газа. Практический вывод; традиционные конструкции АВО газа с перекрестным током, как с одноходовой так и с двухходовой схемами по воздуху при ограничениях по tan min имеют неудовлетворительные эксплуатационные характеристики в зимний период и не могут использоваться без изменения этих характеристик или применения специальных мер по управлению процессом охлаждения газа.

Влияние максимального значения расхода воздуха на температурные характеристики ABO газа. В области отрицательных значений tso согласно уравнению (2.4.J при фиксированных t,- в , Gr и txo существует единственное значение G , не зависящее от располагаемого максимального расхода воздуха.

Поэтому, например, увеличение Gx max не отражается на характере зависимости 1Гвых (txo) в целом. Увеличение Gxmax лишь сужает температурный диапазон "летней эксплуатации": заданное значение ton шь при больших расходах воздуха достигается при более высоких U , (рис.2.3). Одновременно снижается и температура газа на выходе при "смене сезонов", что положительно сказывается на температурной характеристике в летний период. Однако цена этого положительного влияния высока: потребляемая мощность привода вентиляторов возрастает пропорционально кубу расхода воздуха, а т,ГВых снижается на 2-3 градуса.

В приведенном на рис. 2.3 примере при среднелетней txo =15 С снижение trBMx на 4 градуса обходится ценой роста затрат на эксплуатацию в 8 раз. Таким образом, температурная характеристика АВО в зимний период не зависит от выбора величины Gxmax , которая определяется исключительно экономическими соображениями при эксплуатации АВО в летний период.

Влияние массового расхода газа. Реально возможный диапазон изменения расхода газа через отдельный АВО определяется рядом факторов: допустимой скоростью газа в трубах (10 м/с), минимальным числом Рей-нольдса, соответствующим турбулентному режиму (Re.- 5 5000), потерями давления по газу, числом единиц АВО и т.д.

В данном анализе расход газа через отдельный АВО был принят в диапазоне изменения Gr = (14,1 70,1) кг/с. Рассматривая данные, представленные в табл. 2.3 и на рис. 2.4 можно заключить следующее. Во-первых, изменение Gr существенно влияет на величину интервала txo, в котором возможна работа АВО в зимнее время.

Регулирование переменным расходом воздуха

Все рассмотренные в главе 2 температурные характеристики АВО t (txo) могут быть реализованы только путём регулирования расхода воздуха: уменьшением Gx при снижении txo и наоборот. Из непрерывных способов регулирования этот способ наиболее простой и экономичный, однако зф-фективность его в отношении глубины рекуперации по газу полностью определяется характеристикой tr ВЬ[ (U0) и областью её существования (диапазоном ИЗМенеНИЯ txo).

Практическая реализация этого метода осуществляется путём изменения числа оборотов привода вентиляторов (изменением частоты переменного тока) с соответствие с сигналом отклонения э.д.с. термопары стенки трубы от заданного значения.

Этот способ регулирования должен рассматриваться и как самостоя тельный, и как вспомогательный при использовании комбинированных методов регулирования.

В качестве самостоятельного способа регулирования применительно к серийным АВО с одноступенчатым охлаждением регулирование переменным расходом воздуха малоэффективно. Температурные характеристики серийных АВО при низких txo обеспечивают слишком высокую 1ГВых - (25 v 28 С) при расходах воздуха на весь аппарат G « 15 кг/ с. Последнее, как отмечалось, приводит к аэродинамической и тепловой неустойчивости работы АВО, вследствие влияния как метеоусловий (направление, скорость ветра), так и наложения эффектов, связанных со свободноконвективными явлениями (при Gx = 15 кг/с напор вентилятора составляет десятые доли миллиметра водяного столба).

Вместе с тем, важно подчеркнуть, что при повышенных температурах газа на входе tr вх 60С, допускающих двухступенчатое охлаждение газа, регулирование переменным расходом серийных АВО не только достаточно эффективно , но и является в ряде случаев единственно возможным способом регулирования. Примером этого является возможность и необходимость регулирования уже действующих на промыслах серийных аппаратов.

Применительно к АВО с комбинированным оребрением и одноступенчатым охлаждением газа регулирование расходом воздуха как самостоятельный способ может стать приемлемым в той степени, в какой окажется приемлемым уровень среднесезонных выходных температур газа применительно к АВО с продольным оребрением труб (см. рис.2.18). Этот способ регулирования является безальтернативным, обеспечивающим низкий уровень температур trHbrx при капитальных и эксплуатационных затратах существенно более низких, чем например, при регулировании рециркуляцией воздуха (см. рис.3.1).

Энергетическая эффективность этого способа регулирования очевидна: по мере понижения і потребляемая приводом вентиляторов энергия уменьшается пропорциональна кубу снижения расхода воздуха.

Таким образом, можно заключить, что рассмотренный способ непре рывного регулирования не требует больших капитальных затрат, экономичен в эксплуатации, но эффективен в отношении глубины рекуперации по газу лишь в той степени, в какой эффективны температурно-расходные характеристики АВО. Как вспомогательный способ регулирование расходом воздуха будет отражен в разделе 3,4.

В отличие от способов непрерывного регулирования, обеспечивающих при любых изменениях внешних параметров заданный уровень Wim , ступенчатое изменение расхода газа не является собственно регулированием процесса охлаждения. Оно предназначено в основном для сезонных изменений расхода газа через отдельный АВО (а также при изменениях расхода газа от компрессорной станции и его температуры в процессе длительной эксплуатации) [92].

Реализация этого метода на практике осуществляется путём отключения или подключения резервных АВО, комбинированием последовательного и параллельного их включения. Так, например, мы убедились (в главе 2), что в летний период эксплуатации оптимальным является использование всего парка АВО при двухступенчатом охлаждении газа, что обеспечивается параллельным включением блоков из двух последовательно включенных АВО.

При txo (txo)rp использование всего парка АВО нерационально по соображениям высоких эксплуатационных затрат на электроэнергию. Поэтому целесообразно в этот период часть параллельно работающих АВО отключить, т.е. повысить расход газа через отдельный АВО. И, наконец, в экстремальных случаях, например, при повышении trBx 60С, необходимым является двухступенчатое охлаждение газа при повышенном его расходе при любых txo.

Таким образом, изменение числа работающих АВО, наличие летнего резерва аппаратов, вариация последовательного и параллельного их включения являются объективно необходимыми. В этом смысле отпадает необходимость оценок преимущества и недостатков способа изменения расхода газа и перекомпоновки парка АВО, однако сложности с этим связанные, отметить следует.

Во-первых, следует иметь в виду, что с ростом расхода газа через отдельные АВО (с уменьшением числа работающих аппаратов) возрастает гидравлическое сопротивление по газовому тракту.

Во-вторых, необходимо оборудовать каждый АВО входной и выходной запорной арматурой (желательно с дистанционно управляемым приводом) и весь парк АВО — газопроводами, обеспечивающими комбинированное включение и отключение аппаратов. Это существенно облегчит эксплуатацию, особенно, в периоды колебаний txo в окрестности температур, при которых требуется изменение расхода газа или схемы включения АВО.

Результаты обработки и обобщения опытных данных при свободно-конвективном охлаждении газа и их анализ

Учитывая, что, насколько известно, тепловые характеристики АВО при свободноконвективном охлаждении газа получены впервые, они представляют самостоятельный важный интерес для инженерной практики и "экспресс-оценки" параметров работы АВО.

Прежде чем переходить к обобщению опытных данных по расходу воздуха обратимся к рис.4.2 , на котором представлены экспериментальные данные по естественной тяге в зависимости от температуры наружного воздуха. Здесь крайне важно обратить внимание на сам уровень естественной тяги (напора): в области txo -20С, где именно и необходимо переходить к свободноконвективному охлаждению газа, величина напора составляет Н=2,5- 3,5 Н/м2. Это очень низкие напоры {при работе вентиляторов Н= 150- 200 Н/м2), которые полезно сопоставить с напором ветра.

Этим же обстоятельством объясняется и повышенный разброс опытных данных по расходу воздуха, построенных в координатах G (H) на рис.4.3. Особенно большой разброс наблюдался при самых малых напорах (режимы при тх«= (-2-Г- -3) С где, вообще говоря, и не практикуется использование свободноконвективного охлаждения, эти режимы на график не нанесены).

Экспериментально снять температурно-расходную характеристику незащищенного (открытого) аппарата применительно к ступенчатому регулированию Gr при свободноконвективном охлаждении газа практически невозможно из-за существенной нестационарности самого процесса охлаждения. Поэтому единственный путь получения таких характеристик базируется на использовании безразмерных характеристик, обобщающих опытные данные.

2.При регулировании охлаждения газа путем ступенчатого изменения его расхода аппараты практически постоянно работают в режиме недоре-куперации по газу, т.к. поддержать минимально-допустимую температуру стенки при независимом (нерегулируемом) расходе воздуха невозможно принципиально.

3.Полученные температурные характеристики следует рассматривать как идеальные в том смысле, что они построены как бы для идеальных условий - при отсутствии ветра, т.е. при стационарной работе аппаратов. Заложенные в основу этих характеристик экспериментальные зависимости (4.12), (4.13), (4.14) осредняют влияние негативных факторов, однако с определенными допусками-погрешностями. Чтобы выяснить, как будут деформироваться полученные характеристики в реальных (на сегодняшний день) условиях эксплуатации, рассмотрим предельные отклонения параметров, например, в T.d на рис. 4.6.

Номинальные параметры в этой точке: G - 25,7 кг/с, G, = 33,95 кг/с, tr,sx = 31С, txt, = -42,2С, tCT - 0С. Зафиксируем как наиболее точные и наименее подверженные изменению в течение одного режима Gt, ttBX, txo. П ре-дельное отклонение расхода воздуха (рис,4.3 ) ±12%, предельное отклонение параметра А (рис.4.1 Б) ±3%, параметра М (рис.4.1 А) ±4%. После выполнения элементарных расчетов получаем, что температура стенки в T.d в реальных условиях может колебаться в пределах tcr = 0(-1,7... + 1,5)О, а температура газа на выходе в этой же точке t[Bbix - 19(-1,2...-ні,4)С. На практике это обстоятельство (во избежание переохлаждения стенки труб) отразится, прежде всего, на увеличении недорекуперации.

Похожие диссертации на Повышение эффективности эксплуатации аппаратов воздушного охлаждения газа на промыслах Крайнего Севера