Утилізація теплоти відхідних газів газоспоживаючих котлів в поверхневих теплоутилізаторах конденсаційного типу - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукРобота виконана у відділі малої енергетики Інституту технічної теплофізики Національної Академії Наук України (ІТТФ НАН У). Фіалко Наталія Михайлівна, завідувач відділу малої енергетики Інституту технічної теплофізики НАН України. Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор, Письменний Євген Миколайович, завідувач кафедри атомних електростанцій та інженерної теплофізики НТУУ “КПІ” кандидат технічних наук, доцент, Василенко Сергій Михайлович, завідувач кафедри теплотехніки Українського Державного університету харчових технологій. Захист дисертації відбудеться 15 жовтня 2001р. о 13 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.002.09 при Національному технічному університеті України "Київський політехнічний інститут", за адресою: 03056, м. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут", за адресою: 03056, м.Втрати тепла з відхідними газами в сучасних вітчизняних газоспоживаючих котлах становлять в номінальному режимі 16-18% при розрахунках за вищою теплотою згоряння палива і являють собою основну частину втрат теплоти в котельних агрегатах. Однак, в останні 25-30 років спочатку за кордоном, а пізніше і в Україні спостерігається тенденція до зниження температури відхідних газів нижче точки роси. Тобто фактично йдеться вже про глибоку утилізацію теплоти відхідних газів, коли використовується не тільки явне тепло (близько 7-8%), але і прихована теплота (біля 10%) пароутворення водяних парів, що містяться в димових газах. Основні результати роботи одержані при виконанні проекту 04.06/05714 “Розробка та впровадження екологічно чистих технологій використання енергоресурсів в промисловій та муніципальній енергетиці” державної програми 04.06, № держ. реєстрації 0197U019260 та комплексного проекту 0.4.12.03/003К-95 “Дослідження та розробка екологічно чистих систем теплоутилізації котелень, що використовують рідке і тверде паливо” державної програми 04.12, № держ. реєстрації 019U020673. Для досягнення даної мети вирішенню підлягали такі задачі: встановлення закономірностей тепло-і масообміну та аеродинаміки в пучках поперечно-оребрених труб в умовах охолодження димових газів газоспоживаючих котельних агрегатів нижче температури їхньої точки роси;Коефіцієнт тепловіддачі агекс представлявся у вигляді двох складових частин - конвективного коефіцієнта тепловіддачі агсух при так званому “сухому” теплообміні (без зміни вологовмісту газів), який розраховувався за відомими методиками, та додатку до нього агд, що повязаний з ефектом конденсації водяної пари з димових газів. В числах Nuгд і Reг за визначальний розмір приймається зовнішній діаметр труби d, швидкість газів визначається за стисненим перерізом, а відповідні фізичні параметри знаходяться за середньою температурою димових газів; q - середня температура нагріваної води на вході і виході з теплоутилізатора, що віднесена до температури точки роси водяної пари, яка міститься в газах. Специфіка запропонованої методики знаходження теплотехнічних і конструктивних характеристик конденсаційних теплоутилізаторів на відміну від існуючих методик характеризується, головним чином, трьома особливостями: по-перше - виконанням теплового розрахунку котла з теплоутилізатором за вищою теплотою згоряння палива та врахуванням в тепловому балансі теплоутилізатора масообміну, який зумовлює зміну вологовмісту газів в процесі теплообміну; по-друге - доповненням загального коефіцієнта тепловіддачі для газів при їх глибокому охолодженні складовою, яка повязана з ефектом конденсації водяної пари з димових газів і визначається за одержаною в роботі експериментальною залежністю (1); по-третє - можливістю проведення розрахунків для ефективного трубного пучка зі змінними від ряду до ряду за ходом руху газів параметрами оребрення. При цьому в останній виділялись дві зони: зона “сухого” теплообміну, де відбувається охолодження газів до температури точки роси і отже конденсація відсутня, та зона “мокрого” теплообміну, де теплообмін супроводжується конденсацією водяної пари, що міститься в димових газах. Виконані в роботі розрахункові дослідження дозволили запропонувати співвідношення для визначення оптимального значення безрозмірної висоти ребра Нопт в залежності від безрозмірних значень товщини ребра В та міжреберного кроку S для труб з поперечним оребренням в діапазоні зміни параметрів - В=0,01-0,025, S = 0,09-0,22: для зони “сухого” теплообміну для зони “мокрого” теплообмінуНа базі проведенних досліджень тепломасообміну при охолодженні відхідних газів газоспоживаючих котельних агрегатів нижче температури точки роси сформульовано і обгрунтовано наукові та технічні рішення, що лягли в основу створення ефективних систем глибокої утилізації з застосуванням поверхневих теплоутилізаторів.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ