Повышение эксплуатационной эффективности газовых теплогенерирующих установок малой мощности (до 100 Квт) в условиях Крайнего Севера - Автореферат

Специальность 05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещениеРабота выполнена в ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» на кафедре теплогазоснабжения и вентиляции Аржаева Наталья Владимировна, кандидат технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет архитектуры и строительства», доцент кафедры теплогазоснабжения и вентиляции Защита диссертации состоится 25 декабря 2013 г. в _____ часов на заседании диссертационного совета Д 212.223.06 при ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» по адресу: 190005, г. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет».Практика показывает, что теплогенераторы импортных и отечественных производителей не приспособлены для работы при низких температурах наружного воздуха. В целях энергосбережения, а также исключения и предупреждения аварийных остановок теплогенерирующих установок был впервые проведен системный анализ работы газовых теплогенераторов и их дымоходных систем. Научная новизна исследования заключается в следующем: На основе статистического анализа параметров наружного климата, экспериментальных исследований и натурных обследований действующих газовых котлов малой мощности разработан графоаналитический метод расчета мощности теплогенераторов и расхода газа, с учетом условий работы при низких температурах. Получена аналитическая зависимость расчета изменения температуры дымовых газов после остановки теплогенератора, позволяющая выявить временные и тепловые ограничения по обеспеченности ремонтно-восстановительных работ в условиях аномально низких температур, что повышает надежность работы теплогенератора. Методологической основой диссертационной работы послужили комплекс методов анализа свойств и возможностей теплообмена для повышения эффективности работы газовых теплогенераторов в условиях аномально низких температур наружного воздуха; статистическая обработка данных, методов математического моделирования, экспериментальных методов, имитационного моделирования процессов теплообмена в дымоходных системах.При естественной тяге разрежение в топке и газоходах создается дымовой трубой за счет разности плотностей атмосферного воздуха и продуктов сгорания, а воздух, необходимый для горения, поступает из помещения за счет разрежения, создаваемого дымовой трубой. Изменение во времени концентрации любого компонента в воздушной среде может быть найдено из балансового дифференциального уравнения этого компонента в помещении при условии, что за время концентрация изменяется на : (1) где - объем воздуха, удаляемого из помещения и поступающего в помещение, м3/ч; , , - концентрация компонента в атмосферном воздухе, в помещении и продуктах сгорания соответственно; - объем продуктов сгорания, м3/ч; - объем помещения, м3. При снижении концентрации кислорода, т.е. при загазованности воздуха кухни продуктами сгорания газа, скорость реакции горения уменьшается, что приводит к увеличению длины пламени и неполноте сгорания газа. (3) где - это отношение объема кислорода, затраченного на сжигание 1м3 газа, к объему углекислоты, образовавшейся при сгорании 1м3 газа; - содержание кислорода в воздухе - 21%; - содержание кислорода в продуктах сгорания. На основе известных зависимостей тепловой баланс комбинированной коаксиальной трубы с допустимыми упрощениями, имеет следующий вид: (5) где - изменение теплосодержания воздуха, необходимого для горения, Вт; , - изменение теплового потока, передаваемого через конструкцию дымовой трубы от продуктов сгорания и воды соответственно, Вт; - количество воздуха, кг/с; , - линейный коэффициент теплопередачи от продуктов сгорания и воды соответственно, Вт/(м·?С); - температура продуктов сгорания, ?С; - температура воды, ?С; - температура воздуха, ?С, - температура наружного воздуха, ?С.Теоретические и экспериментальные исследования, а также результаты натурных обследований позволили решить ряд задач в энергосбережении и надежности работы автономных теплогенерирующих установок малой мощности, эксплуатируемых в климатических условиях Крайнего Севера и сделать следующие выводы: На основе исследования влияния параметров климатических условий и анализа аварийных остановок газовых котлов в Республике Саха (Якутия) определено, что при достижении температуры наружного воздуха-40 ?С и ниже в атмосфере наблюдается сильный ледяной туман, что способствует инееобразованию на оголовке дымовых труб и развитию наледеобразования. Разработан графоаналитический метод определения количества теплоты и расхода газа, дополнительно затрачиваемого на обогрев воздуха, который позволил оценить условия эксплуатации газовых котлов в условиях аномально низких температур.