автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Информационно-измерительная система для исследования теплогидравлических характеристик теплообменного оборудования

На правах рукописи

Тумаков Алексей Григорьевич

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛО ОБМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

05.11.16 - Информационно-измерительные и управляющие системы

(в машиностроении)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

' Г п I ^ 1..0 _ ..]

Волгоград - 2008

003458579

Работа выполнена в компании «Энергомаш (Ю.К.) Лимитед»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Чернов Александр Викторович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Лукьянов Виктор Сергеевич,

доктор технических наук, профессор Шпицер Владимир Яковлевич.

Ведущая организация Казанский государственный технический

университет им. А.Н. Туполева (КАИ).

Защита состоится "5" февраля 2009г. в 12.00 на заседании диссертационного совета Д 212.028.05 при Волгоградском государственном техническом университете по адресу: 400131, г. Волгоград, пр. Ленина, 28, ауд. 209.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан декабря 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета f ^ О.А. Авдеюк

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Современные тенденции развития газотранспортной системы России, связанные с увеличением дальности транспортировки газа и мощности газовых потоков, вынуждают эксплуатирующие организации повышать требования к надежности и экономичности оборудования на газопроводах. Основу компрессорного парка (77,6%) газовой промышленности Российской Федерации составляют газотурбинные установки (ГТУ). Технический уровень ГТУ оказывает существенное влияние на технико-экономические показатели транспорта природного газа, так как на работу газотурбинной установки затрачивается 5-10% транспортируемого газа. Кроме того, широкое распространение получили также ГТУ, предназначенные для выработки тепловой и электрической энергии. По планам масштабного проекта компании «Энергомаш» до 2015 г должно быть построено и введено в эксплуатацию порядка 1000 газотурбинных ТЭЦ единичной мощностью 9 МВт.

Одним из путей энергосбережения, как при транспортировке газа, так и при выработке тепловой и электрической энергии, является снижение эксплуатационных затрат. Снизить расход топливного газа позволяет повышение к.п.д. ГТУ за счет применения регенеративного цикла. Утилизация тепла уходящих газов происходит в теплообменных аппаратах, а именно, в регенеративных воздухоподогревателях. Достигнутый в настоящее время уровень к.п.д. ГТУ такого типа составляет 29% при предельном его значении до 42%. Поэтому при проектировании воздухоподогревателей газотурбинных установок возникает проблема оценки эффективности теплообменной поверхности.

Использование существующих методик и экспериментальных данных при проектировании не обеспечивает достижения желаемой эффективности поверхности теплообмена с произвольными геометрическими параметрами. Для решения поставленной задачи целесообразно объединить методы экспериментального исследования и методы численного моделирования в единый процесс. В этом случае существенно увеличивается информативность расчетно-экспериментального исследования теплообмена и гидродинамики поверхностей теплообмена и появляется возможность получать более достоверные данные об этих процессах. Погрешность получаемых таким образом основных параметров теплообменной поверхности в первую очередь будет определяться возможностями соответствующей информационно-измерительной системы. Используя результаты измерений параметров трубных пучков в качестве опорных, можно осуществлять корректирование плана эксперимента, детализацию процессов теплообмена и гидродинамики для конкретных поверхностей теплообмена, то есть фактически переходить от интегральных характеристик к локальным распределениям полей скоростей и температур.

Настоящее состояние проблемы определяет актуальность получения точных и достоверных данных о процессах теплообмена и гидродинамики поверхностей теплообмена с целью достижения более высоких технических (мас-согабаритных) и экономических показателей проектируемых и модернизируемых

воздухоподогревателей ГТУ.

Целью настоящей работы является повышение эффективности воздухоподогревателей за счет получения разработанной информационно-измерительной системой расчетно-экспериментальных данных по гидродинамике и теплоотдаче при внешнем обтекании трубных пучков продуктами сгорания (воздухом).

В процессе реализации цели настоящей работы решены следующие задачи:

1. Выполнен анализ факторов, влияющих на эффективность воздухоподогревателей ГТУ.

2. Синтезирована структура информационно-измерительной системы для исследования теплогидравлических характеристик воздухоподогревателей ГТУ.

3. Выполнен метрологический анализ информационно-измерительной системы.

4. Проведены расчетно-экспериментальные исследования гидродинамики внешнего обтекания трубных пучков с целью получения уравнений подобия (зависимостей коэффициента сопротивления от числа Рейнольдса) с учетом бай-пасной перетечки.

5. Выполнены расчетно-экспериментальные исследования зависимостей чисел Нуссельта от числа Рейнольдса (уравнений подобия) при внешнем обтекании трубных пучков воздухом.

6. Численными методами осуществлено исследование гидродинамики и теплообмена при обтекании трубных пучков вязкой теплопроводной жидкостью.

Научная новизна диссертационной работы состоит:

1. В результатах исследований, проведенных на основе использования информационно-измерительной системы, позволивших осуществить количественное описание процессов теплоотдачи и гидродинамики уравнениями подобия

, <р, Яе) и Ыи = /(сг,, (р, 11е, Рг)) при внешнем обтекании трубных пучков определенной конфигурации в диапазоне чисел Рейнольдса 4000 - 12000 с относительной среднеквадратической погрешностью от ±3,56 до ±10,1 %.

2. В синтезе структуры информационно-измерительной системы, содержащей помимо измерительных каналов блоки программных средств численного моделирования процессов теплоотдачи и гидродинамики, позволяющие корректировать план эксперимента в зависимости от числа Рейнольдса и соответствия экспериментальных и теоретических результатов.

3. В разработке метода расчетно-экспериментальной оценки величины байпасного расхода, основанного на решении системы нелинейных уравнений для распределения потоков с учетом конструктивных особенностей трубной системы.

Практическая ценность работы состоит в использовании полученных данных по теплообмену и гидродинамике для проектирования и модификации эффективных воздухоподогревателей.

Внедрение результатов работы. Работа является частью экспериментального исследования и результатов численного моделирования, выполненного

соискателем в компании «Энергомаш (ЮК) Лимитед» с целью повышения эффективности разрабатываемых и модификации серийно изготавливаемых воздухоподогревателей ГТУ. Полученные данные о процессах теплообмена и гидродинамики реализованы в конструкциях поверхностей теплообмена воздухоподогревателей для ГТК-10-4, ГТ ТЭЦ-009, серийно изготавливаемых компанией «Энергомаш (ЮК) Лимитед». Ограничитель перетечек теплоносителя между трубным пучком и кожухом теплообменника защищен патентом на изобретение РФ №2294505 от 30.08.2005г. и внедрен в модифицированную конструкцию воздухоподогревателя для ГТК-10-4.

Достоверность полученных результатов подтверждена удовлетворительным согласованием теоретических и экспериментальных данных, а также результатами приемочных испытаний головного образца воздухоподогревателя для ГТ ТЭЦ-009 и экспериментальными исследованиями эксплуатационных характеристик головного образца блока рекуперативного воздухоподогревателя РВП-2200-03 на компрессорной станции Комсомольская ООО «Тюментрансгаз».

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Расчетно-экспериментальное исследование характеристик теплообмена и гидродинамики (в соответствии с уравнениями подобия Еи = f(aíyip,Re) и Nu = f(altq>,Re,Pr)) при внешнем обтекании фрагментов трубных пучков для режимов течения, характерных для газотурбинных установок.

2. Уравнения подобия гидродинамики и теплообмена, полученные численным моделированием и прошедшие практическую апробацию при расчетао-экспериментальном исследовании трубных пучков воздухоподогревателей ГТУ.

3. Структура информационно-измерительной системы, обеспечивающая получение необходимых уравнений подобия со среднеквадратической погрешностью косвенного измерения основных параметров исследуемых фрагментов трубных пучков 3,56 - 10,1%.

4. Алгоритм обработки информационно-измерительной системой результатов измерений основных параметров гидродинамики и теплообмена при обтекании трубных пучков.

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: региональной научно-практической конференции по теме «Состояние и перспективы строительства и ввода в эксплуатацию второго блока Ростовской АЭС. Безопасная эксплуатация энергоблоков АЭС», 29-30.05.2008, г. Волгодонск; семинаре кафедры ВТ ВолгГ-ТУ, 2008; научно-практической конференции «Проблемы развития атомной энергетики на Дону», г. Ростов-на-Дону, 2000; VII научно-технической конференции Ядерного Общества России. «Использование ядерной энергии: состояние, последствия, перспективы», Екатеринбург, 1997.

Публикации. По результатам диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ. Из них 3 статьи, 3 тезиса докладов, 5 патентов на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, списка литературы, приложений. Работа изложена на 143 страницах, в том числе 74 рисунка, 15 таблиц. Список литературы содержит 66 наименований.

Личный вклад автора. Соискатель разработал структурную схему и выполнил метрологический анализ информационно-измерительной системы, обеспечивающей получение экспериментальных данных при исследовании процессов теплообмена и гидродинамики при внешнем обтекании трубных пучков. Соискатель выполнил обработку и анализ экспериментальных данных, расчеты численным моделированием процессов теплообмена и гидродинамики при внешнем обтекании трубных пучков и обработку результатов расчетов с целью получения уравнений подобия, а также проведения сравнительного анализа погрешностей полученных аппроксимаций.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цели и задачи работы, научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приведены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе выполнены анализ предметной области и постановка задач исследования процессов теплообмена и гидродинамики при внешнем обтекании трубных пучков воздухоподогревателей газотурбинных установок. На рисунке 1 представлен один из таких газотурбинных агрегатов типа ГТК-10-4, суммарная установленная мощность которых составляет около 14,8% всех ГПА ОАО «Газпром», предназначенный для северных труднодоступных районов, снабженный производимым компанией «Энергомаш (ЮК) Лимитед» и требующем модификации воздухоподогревателем (рисунок 2).

Для объективной оценки эффективности воздухоподогревателей многоагрегатных ГТУ, реализующих термодинамический цикл с регенерацией, С.С Берманом, Э.А. Манушиным, а также другими учеными предлагается использовать два нормируемых показателя. Во-первых, степень регенерации, характеризующую долю возвращенной в цикл теплоты, а во-вторых, энергетическую эффективность трубного пучка, отражающую потери давления на проталкивание теплоносителей через трубный пучок.

Рисунок 1 - Газотурбинный агрегат Рисунок 2 - Воздухоподогреватель ГТК-10-4 РВП 2200-03

Определение указанных нормируемых показателей основывается на экспериментальных данных и методах расчета гидродинамики и теплообмена, разработанных рядом отечественных и зарубежных ученых. Наиболее представительные результаты исследований теплообмена и гидродинамики при внешнем обтекании газом трубных пучков содержатся в работах А.А Жукаускаса, В. Ма-

карявичуса, A.A. Шлянчаукаса, А. Слансиаускаса, O.L. Pierson, W.M.Kays,

A.L. London, R.K. Lo и положены в основу рекомендуемых расчетных методик. Однако погрешности определения теплогидравлических характеристик трубных пучков по рекомендуемым уравнениям подобия (особенно при неравнопроход-ной их компоновке) не обеспечивают необходимой точности вычислений (составляют величину более 10%) и ее снижение является основной задачей исследования. Исследования гидродинамики и теплообмена при внешнем обтекании суперплотных трубных пучков, выполненные А.У. Липецем, М.Я. Беленьким, М.А Готовским и другими учеными в области течения по числу Рейнольдса более 104, не позволяют применять эти данные при проектировании. Исследование гидродинамики суперплотных трубных пучков, проведенные Б.В. Сударевым и

B.В. Орбергом при числах Рейнольдса типичных для ГТУ, оставляют открытым вопрос об их эффективности. Кроме того, коэффициент теплоотдачи по газу зависит от величины байпасной перетечки между трубным пучком и корпусом аппарата, снижение которой также способствует повышению эффективности теплоотдачи. В литературе практически отсутствуют сведения о фактических величинах и методах расчета байпасной перетечки для воздухоподогревателей, а предложенная С.С. Берманом методика расчета дает неудовлетворительный результат.

Для обеспечения жестких требований при проектировании поверхности теплообмена, удовлетворяющей одновременно обоим указанным показателям (степень регенерации не менее 0,8 и суммарные относительные потери давления не более 5%), необходимо располагать имеющими наименьшую погрешность уравнениями подобия процессов теплообмена и гидродинамики. Используемые для этой цели уравнения подобия Еи = /(ах,(р, Re) и Nu- / (er,, q>, Re, Pr) должны отражать зависимости чисел Эйлера, Нуссельта и Прандтля от режимов течения характерных для ГТУ по числу Рейнольдса (4*103 - 12*103) при внешнем обтекании с учетом компоновки трубного пучка.

Современное изложение вопросов, необходимых для выполнения синтеза, метрологического анализа и разработки алгоритмов обработки данных при создании информационно-измерительных систем, содержится в работах Э.И. Цветкова, Ю.П. Мухи.

Анализ работ, посвященных методам экспериментального исследования, показывает, что хорошие результаты дает метод полного моделирования с максимальным использованием вычислительной техники, основным преимуществом которого является отсутствие необходимости измерения температуры стенки трубного пучка.

Таким образом, для расчетно-экспериментального исследования теплообмена и гидродинамики при внешнем обтекании трубных пучков необходимо разработать информационно-измерительную систему для экспериментальной установки (стенда). Информационно-измерительная система, должна позволять реализовывать методы численного моделирования с целью корректирования плана эксперимента и получения локальных распределений полей скоростей и температур в трубном пучке.

Во второй главе выполнено теоретическое обоснование экспериментальных методов определения теплогидравлических характеристик шахматных трубных пучков и рассмотрены факторы, определяющие его эффективность.

В первую очередь к ним относятся геометрические характеристики трубного пучка:

- наружный и внутренний диаметр теплообменной трубы;

- продольный (относительный а2) шаг труб в пучке;

- поперечный (относительный а^) шаг труб в пучке;

- функция 9 = _1)/(ст* -1), где ст* = а/ст2/4+ст2 .

Для исследований были выбраны \У-образные фрагменты трубных пучков воздухоподогревателей, имеющие различные геометрические характеристики.

Существующие методики расчета гидравлического сопротивления основываются на том, что перепад давления при течении жидкости сквозь пучок труб зависит от его конфигурации (описываемой параметрами ^(сг,), 52(сг2) и

г/и), числа рядов в пучке 2 , скорости потока иг в минимальном проходном сечении и физических свойств жидкости (газа): динамической вязкости ц г и плотности рг

^Рг=Лщ^х,52^н,2,Г]г,рг). (1)

Уравнение (1) в безразмерной форме имеет вид

£к=/(Яе,<7„<т2,2). (2)

Для обобщения экспериментальных данных по гидравлическому сопротивлению трубного пучка обычно используется степенная зависимость вида

С = 2-£м = С1(ст1,<г?)Ке"-(г + 1), (3)

где С,(ег,,<£>)- коэффициент формы шахматного пучка.

Степенные уравнения очень хорошо описывают результаты эксперимента в ограниченных диапазонах изменения числа Рейнольдса.

Окончательно потери давления рассчитываются с учетом поправочных коэффициентов на количество рядов труб, угол атаки и шероховатость наружной поверхности труб.

Средние числа Нуссельта при поперечном обтекании пучков гладких труб (10 и более рядов) на основании теории подобия в безразмерном виде выражаются следующей зависимостью:

Ми = С!1и{а1,<р)-^"-Рт"-К, (4)

где Сл.„(а-,,9>)- коэффициент формы шахматного пучка.

В зависимости (4) за расчетную скорость принимается средняя скорость в поперечном сжатом сечении пучка. Коэффициент К учитывает направление теплового потока. Приводимая в литературе точность определения теплоотдачи от трубы в глубине шахматного пучка по формуле (4) независимо от геометрии в диапазоне отношений сг,/сг2 = 0,3 - 0,6 составляет ±15%. Окончательно числа

Нуссельта рассчитываются с учетом поправочных коэффициентов, учитывающих снижение теплоотдачи с уменьшением числа рядов труб и изменение теплоотдачи в зависимости от угла набегания потока.

В уравнениях подобия (2), (3) и (4) степени при числах Рейнольдса и численные значения коэффициентов формы трубного пучка определяются на основании экспериментальных исследований.

Расхождение между собой, рассчитанных по рекомендуемым методикам чисел Нуссельта и коэффициентов гидравлического сопротивления одного ряда трубного пучка представлено в таблице 1.

Таблица 1

Параметры трубного пучка Расхождение, %

<Р Теплообмен Гидродинамика

1,468 1,20 1,151 от плюс 4,2 до плюс 10,0 от плюс 25,5 до плюс 58,1

1,384 1,18 1,043 от плюс 2,6 до плюс 8,5 от плюс 22,7 до плюс 44,8

1,18 0,952 1,5 от минус 8,8 до минус 15,8 от минус 2,1 до плюс 6,2

Таким образом, полученный результат не позволяет однозначно оценить величину коэффициентов гидравлического сопротивления и чисел Нуссельта при проектировании теплообменного аппарата.

Байпасные протечки через зазоры определяются по формулам распределения потоков в параллельно включенных участках. Известный способ оценки гидравлического сопротивления как суммы местных сопротивлений при сужении и расширении потока дает неудовлетворительный результат из-за неопределенности определения площадей сечения сужения и расширения зазора между трубным пучком и стенкой корпуса аппарата.

Суперплотные пучки, относительные шаги в которых находились в диапазоне 1 < < 1,1 , ранее практически не использовались в теплообменных аппаратах не только из-за технологических трудностей, но и в связи с дефицитом опытных данных по теплоотдаче и аэродинамическому сопротивлению таких пучков. Все экспериментальные исследования теплоотдачи в тесных пучках выполнены в зоне чисел Рейнольдса, существенно превышающих значения этих чисел, реализуемых в воздухоподогревателях ГТУ на номинальных режимах эксплуатации. Разброс опытных данных по гидравлическому сопротивлению тесных пучков более существенен, чем по теплоотдаче. Близкие по геометрии пучки имеют сопротивление одного ряда, отличающиеся в 1,3 - 2,1 раза и в интересующей области (Яе < 10000), однако опытных данных для расчета суперплотных равнопроходных пучков гладких труб недостаточно.

В ряде работ высказано предположение об оптимальности суперплотных трубных пучков при сг, = 1,1 — 1,2 с точки зрения повышения теплоотдачи.

Установлено, что по своей структуре уравнения подобия для суперплотных трубных пучков не отличаются от (3) и (4); степени при числах Рейнольдса, Прандтля и численные значения коэффициентов формы трубного пучка определяются также на основании экспериментальных исследований.

-10В третьей главе решается задача синтеза структуры информационно-измерительной системы. В результате анализа функциональных возможностей информационно-измерительной системы сформулированы основные принципы ее построения. В синтезированной структуре информационно-измерительной системы обосновано применение помимо измерительных каналов блоков программных средств численного моделирования процессов теплоотдачи и гидродинамики, позволяющих корректировать план эксперимента в зависимости от числа Рейнольдса и соответствия экспериментальных и теоретических результатов.

Обоснованы преимущества использования преобразователей типа «Сапфир-22МП» в разрабатываемой информационно-измерительной системе. Эти преимущества заключаются в наборе дополнительных возможностей по их удаленной настройке, диагностике и конфигурированию.

Для измерения расходов воздуха и воды применены стандартные сужающие устройства (диафрагмы). При этом отмечено, что важным достоинством данного метода измерения расхода является отсутствие необходимости использования образцовых расходомерных установок.

Снижению погрешностей измерения температур сред было уделено особое внимание. С этой целью для измерения температуры воды на входе и выходе в модель были применены батареи пятиспайных термопар ТХК (Ь) типа ТХК1-2088 специальной конструкции и с индивидуальной тарировкой. Данное мероприятие позволило снизить предел допускаемых отклонений номинальной статической характеристики с 2,5°С (стандартный термоэлектрический преобразователь) до 0,9°С. Для измерения температуры воды применялись также микропроцессорные термометры сопротивления типа ТСМУ «Метран-274МП», предельная относительная погрешность измерения температуры которых составляет 0,25%.

Для измерения температуры воздуха на входе и выходе в модель применены блоки четырехзонных термопар специальной конструкции и стандартной тарировки типа ТХК1-9802, расположенные под 90°. Это позволило снизить погрешность измерения температуры воздуха пропорционально корню квадратному из общего числа датчиков.

Обосновано, что изучение теплогидравлических характеристик трубных пучков воздухоподогревателей может быть выполнено на фрагментах трубных пучков, изготовленных из У/-образных труб объекта исследования при натурной компоновке и геометрических размерах труб. Вследствие различного количества труб в одном ходе фрагменты трубных пучков отличаются только размерами и схемами подвода воды к трубной системе. Для экспериментального исследования байпасной перетечки одна из боковых стенок корпуса фрагмента трубного пучка может быть установлена с необходимым зазором.

Для исследования теплообмена и гидродинамики в моделях трубных пучков методом полного моделирования разработана и изготовлена экспериментальная установка в виде аэродинамической трубы открытого типа. Экспериментальная установка позволяет проводить исследования фрагментов трубных пучков по числу Рейнольдса от 103 до 5*103 и температуре воздуха на входе до

250°С.

Для получения зависимостей гидравлического сопротивления и теплоотдачи от числа Рейнольдса при поперечном обтекании потоком трубного пучка, предложен алгоритм выполнения вычислений, конечной целью которого является построение методом наименьших квадратов уравнений линейной регрессии для логарифмов коэффициентов гидравлических сопротивлений и чисел Нус-сельта от логарифмов чисел Рейнольдса. Построение уравнений линейной регрессии для теплообмена выполняются при фактически полученных в результате измерений средних значениях чисел Прандтля. Разработанный алгоритм работы информационно-измерительной системы предназначен также для выполнения численного моделирования и корректирования плана эксперимента в зависимости от чисел Рейнольдса и соответствия теоретических и экспериментальных результатов.

При синтезе структуры информационно-измерительной системы (рисунок 3) предпочтение отдано модульному принципу ее построения на основе измерительного преобразователя 1-7018Р/1-7018Р аналогового сигнала в цифровой код для дальнейшей его обработки с помощью компьютера. Выбор измерительного преобразователя 1-7018Р/ 1-7018Р обеспечивает полную унификацию выходных токовых сигналов, поступающих в «АРМ испытателя» от используемых датчиков.

Реализация обмена информации между «АРМ исследователя» и «АРМ испытателя» через «Сервер базы данных» обеспечивает ее независимую обработку на разных стадиях теплофизического эксперимента. Функцией «АРМ испытателя» является только регистрация параметров работы фрагмента трубного пучка в процессе теплофизического эксперимента. Для выполнения задач по обработке, результатов измерения параметров теплофизического эксперимента, а также выполнения численного моделирования в «АРМ исследователя» должен использоваться компьютер, обладающий соответствующими возможностями.

В четвертой главе проводится метрологический анализ, акцентированный на исследование погрешностей прямых и косвенных измерений. Оценка относительных среднеквадратических погрешностей косвенного измерения параметров трубного пучка Миг, Яег, к, аг и £ в соответствии с их функциональными зависимостями и данными об основных погрешностях составляющих величин Д*™ , АСпа;фир , А^Г , 6д выполнена с использованием известной

формулы и представлена в таблице 1. Принятые для оценки погрешностей косвенных измерений минимальные значения температуры воздуха и воды составляли 90 и 7°С соответственно, а максимальное значение температуры воздуха равнялось 200 °С.

Таким образом, разработанная система измерений обеспечивает погрешность 3,56 — 10,1% косвенного измерения основных параметров исследуемых трубных пучков в диапазоне их работы и, соответственно, позволяет решить задачу уменьшения массы и габаритов воздухоподогревателей ГТУ.

-zi-

Таблица 1

Параметр Датчик температуры по воде Расход воздуха, кг/с Относительная среднеквадрати-ческая погрешность, § , %

Мин. Макс. Мин. Макс.

1. Коэффициент теплопередачи к ТХК1-2088 0,040 0,350 5,93 3,98

тему 0,040 0,350 4,96 3,77

2. Коэффициент теплоотдачи по воздуху аг ТХК 1-2088 0,040 0,350 5,54 4,05

ТСМУ 0,040 0,350 5,04 3,83

3. Число Нуссельта д'и ТХК 1-2088 0,040 0,350 6,89 4,33

ТСМУ 0,040 0,350 6,06 4,13

4. Число Рейнольдса ке ТХК 1-2088 0,040 0,350 3,89 3,56

ТСМУ 0,040 0,350 3,89 3,56

5. Коэффициент гидравлического сопротивления £ ТХК 1-2088 0,040 0,350 10,1 6,01

ТСМУ 0,040 0,350 10,1 6,01

В пятой главе приведены материалы расчетно-экспериментальных исследований. Выполнена оценка погрешностей расчетов гидродинамики и теплообмена по уравнениям подобия, полученных численным моделированием и рекомендуемых зависимостей, относительно экспериментальных уравнений подобия (Ыи = /{ах,ср,Яе,Рг), £ = /(ах,ср,Ко)) в диапазоне изменения числа Рейнольд-са 4000-12000 (таблицы 2-5). При анализе теоретических и экспериментальных результатов исследований установлена большая степень соответствия эксперименту численного метода моделирования теплообмена по отношению к моделированию гидродинамических процессов.

На рисунке 4 в качестве иллюстрации приведены расчетно-экспериментальные характеристики трубного пучка при стх= 1,18, (р= 1,5, а на рисунке 5 - для трубного пучка при <т = 1,18, ср = 1,5 и байпасной перетечке.

Расчетно-экспериментальное исследование внешнего обтекания правильных шахматных трубных пучков при 1,05 < ах < 1,4 в диапазоне изменения 103 < Яе < 50* 103 показало неэффективность их использования при с, = 1,1 для воздухоподогревателей ГТУ вследствие низкой фактической теплоотдачи относительно прогнозируемой (таблица 4).

Выполненные расчетно-экспериментальные работы доведены до практического использования при модернизации серийно производимых воздухоподогревателей для ГТК-10, при этом потребовалось обосновать и реализовать необходимые изменения в конструкции поверхности теплообмена. Эти изменения привели к увеличению поверхности теплообмена за счет дополнительного количества \V-o6pa3Hbix ширм и применения ограничителя перетечек теплоносителя между трубным пучком и кожухом теплообменника, вследствие чего удалось довести к.п.д. ГТУ до 32,8%.

Таблица 2 - Гидродинамика в трубных пучках при с, > 1,1

Параметры трубного пучка Экспериментальная (рекомендуемая) зависимость Численное моделирование Погрешность, %

Численное моделирование Рекомендуемый метод

о = 1,18, <р =1,5 ^ = 3,63 Яе"0'222-(2 + 1) (= 5,2 Яе"0,27 • (г +1)) £ = 5,623 Яе~°'302 • (2 +1) от минус 20,6 до минус 27,3 от минус 4,3 до минус 9,2

<7,= 1,47, <р =1,15 ^ = 3,898 Яе;0'257- (г + 1) (С=3,469КсЧ1'"-(г + 1)) С = 2,9ЫКе-°161-(2 + 1) от минус 31,1 до минус 31,8 от минус 20,3 до минус 21,4

СГ, = 1,38, ср = 1,04 <" = 3,533 Яе;"'26 •(- + ') £ = 4,01211е-<и7-(2 + 1)) = 3,629 Яе"0,286 • (г + О от минус 17,4 до минус 19,7 от плюс 3,0 до плюс 4,2

Таблица 3 - Теплообмен в трубных пучках при <тх > 1,1

Параметры трубного пучка Экспериментальная (рекомендуемая) зависимость Численное моделирование Погрешность, %

Численное моделирование Рекомендуемый метод

<7,= 1,18, (р =1,5 ЛЪ = 0,359 Пе°-'"-Ко'> (N11 = 0,37 Яе0,6 • Ко) № = 0,713 Яе05"-Л:о от плюс 8,7 до плюс 16,7 от плюс 18,6 до плюс 20,8

СГ, = 1,47, (р =1,15 = 0,25Яе°"'ЛГо (/Л/ = 0,349 Ке06-Ко ) N11 = 0,243 Яе0-62'-^ от плюс 6,7 до плюс 8,0 от плюс 26,7 до плюс 28,1

£7,= 1,38, <р =1,04 №/ = 0,176 Яе^-АГо (N14 = 0,343Яе0,6- Ко) №/ = 0,344Яе°'!7-ЛГо от плюс 7,9 до плюс 15,7 от плюс 41,9 до плюс 47,2

*) Ко = Рг°33 • К, К - коэф., учитывающий направление теплового потока.

Таблица 4 - Гидродинамика и теплообмен суперплотных трубных пучках при сг, = 1,1 и <р = 1,0

Процесс Экспериментальная (рекомендуемая) зависимость Численное моделирование Погрешность, %

Численное моделирование Рекомендуемый метод

Гидродинамика £ = 4,115 • Яе-0,246- ^ +1) = 5,2-Яе~°Д5-(г + 1)) С = 7,129-Ке"0'272-(г + 1) от плюс 35,4 до плюс 39,4 от плюс 21,9 до плюс 22,5

Теплообмен Ш = 0,801 Ке0Ш-Ко (ЛЬ = 0.42-Яе06-ЛЬ) от плюс 9,0 до плюс 15,1 от плюс 35,5 до плюс 53,6

Таблица 5 - Байпасная перетечка в трубном пучке при <Т1 = 1,38 и (р = 1,04

Величина зазора Экспериментальная зависимость Численное моделирование Погрешность, %

3 мм = 3,712 • Яе"0,264- (г +1) £' = 2,27-Кечи16-(2 + 1) минус 2,2-10,6

7 мм С = 3,656 -Не"0'237-(г + 1) С, = 1,972-Яе"0,207-(г +1) минус 11,7-19,6

СР

Ж

№Ц

«Р-

. 10 1 10

Число Рейнольдса ООО максимальный расход воды

минимальный расход воды ППП Расчет АИБУБ СГО

-- Аппроксимация эксперимента

....... Аппроксимация расчета АЫБУБ СЕ"Х

а) зависимости числа Нуссельта от числа Рейнольдса

ц:

б) поля скоростей

моделированием (число Рейнольдса 8000)

температур,

полученных

численным

Рисунок 4 - Расчетно-экспериментальные характеристики трубного пучка при сг,= 1,18, (р= 1,5

— - — -W- 1

о - - t

U - -

ое о XXX

□ □ □ ООО

□ о □

cm

Ходы 1-4, увеличение расхода воздуха Ход 1, увеличение расхода воздуха Ходы 2 и 3, увеличение расхода воздуха Ход 4, увеличение расхода воздуха Ходы 1-4, уменьшение расхода воздуха Ходы 1 и 2, уменьшение расхода воздуха Ход 3, уменьшение расхода воздуха Ход 4, уменьшение расхода воздуха Расчет АЫЗУБ СЕ^Х Аппроксимация эксперимента Аппроксимация расчета АЫЗУЭ СЕХ

Рейнольдса

а) зависимости коэффициента сопротивления одного хода трубного пучка от числа

Velocity (Contour 1)

4.047е+000

3.S98e+000 3.1Л8е+000 2.698е+000 2.249е+000 1.799е*000 1.349е*000 8.994е-001 А.4Э7е-001 О.000е+000 SA-1]

б) поле скоростей, полученное численным моделированием (число Рейнольдса 8000)

Рисунок 5 - Расчетно-экспериментальные характеристики трубного пучка при сг1 = 1,38, (р= 1,04, зазор 7 мм

-17-

выводы

1. Анализ существующих теоретических и экспериментальных методов исследования процессов теплообмена и гидродинамики при внешнем обтекании трубных пучков позволил выработать метрологические и конструктивные требования для реализации измерительных процедур при определении коэффициентов теплоотдачи и гидравлического сопротивления в диапазонах чисел Рейнольдса, характерных для работы воздухоподогревателей газотурбинных установок.

2. На основании теоретических и экспериментальных исследований установлена возможность включения в структуру информационно-измерительной системы программных средств численного моделирования, обеспечивающих помимо выполнения измерительных операций корректирование плана эксперимента в зависимости от числа Рейнольдса и соответствия экспериментальных и теоретических результатов.

3. Выявлено, что при проведении теплофизического эксперимента методом полного моделирования необходимо минимизировать погрешность измерения температур воды и воздуха, поэтому измерения температуры воды и воздуха предложено производить блоками термопар специальной конструкции и индивидуальной тарировки.

4. В результате выполненного метрологического анализа информационно-измерительной системы установлено, что относительная среднеквадратиче-ская погрешность косвенного измерения основных параметров трубных пучков Ыиг, Яег, к, аг и £ составляет величину от ±3,56 до ±10,1%, что позволяет

рассчитать поверхность теплообмена в соответствии с проектными требованиями и уменьшить габариты и массу воздухоподогревателей.

5. Экспериментальные исследования процессов теплообмена и гидродинамики при внешнем обтекании фрагментов трубных пучков определенных конфигураций позволили получить уравнения подобия по числу Рейнольдса (.Еи = Да„<р,щ и М/ = /(о-,, <р, Яе, Рг) )> обеспечивающие меньшую погрешность относительно рекомендуемых зависимостей.

6. Использование разработанной информационно-измерительной системы при исследовании процессов теплообмена и гидродинамики позволило выработать рекомендации для проектирования воздухоподогревателей ГТУ и, в частности, установить неэффективность применения в них суперплотных трубных пучков.

7. Разработанная информационно-измерительная система и предложенные расчетно-экспериментальные методы были доведены до промышленного использования, что и позволило в условиях компании «Энергомаш (Ю.К.) Лимитед» решить проблему модернизации воздухоподогревателей ГТК-10, повысить эффективность их работы и довести коэффициент полезного действия ГТУ до 32,8%.

Основные результаты исследования отражены в публикациях:

1. Тумаков, А.Г. Информационно-измерительная система для исследова-

л- -18- ■ .■

ния теплогидравлических характеристик теплообменного оборудования [текст] / А.Г. Тумаков, A.B. Кравцов, A.B. Чернов // «Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Технические науки», №6, 2008.

2. Тумаков А.Г. Комплексное исследование научных и практических проблем в трубчатых теплообменных аппаратах [текст] / Г.А Дрейцер, Н.В. Парамонов, A.C. Неверов и др. // Инженерно-физический журнал. Т. 65, №1. июль. 1993. С. 25-31.

3. Тумаков А.Г. Алгоритм диагностирования протечек запорной арматуры [текст] / В.Н. Никифоров, К.А. Адаменков, А.Г. Тумаков // «Новые материалы, приборы и технологии. Волгодонский институт; Новочеркасский государственный технический университет»: Сб. научн. трудов - Новочеркасск: Набла. 1998-С. 28 - 35.

4. Тумаков А.Г. Определение протечек запорной энергетической арматуры [текст] / А.Г. Тумаков, К.А. Адаменков, A.B. Чернов, С.Э. Гоок // Проблемы развития атомной энергетики на Дону. Материалы научно-практической конференции. Т. 2. Под ред. д.ф-м.н. Давыдова. Г. Ростов-на-Дону. 2000. С. 309-313.

5. Тумаков А.Г. Автоматизированная система диагностики теплообменного оборудования ПГВ-1000 [текст] / В.Н. Никифоров, О.Ю. Пугачева и др. / VII научн. техн. конф. Ядерного Общества России. «Использование ядерной энергии: состояние, последствия, перспективы»: Сборник рефератов. - Екатеринбург: УПИ, -1997. - С. 91-102.

6. Тумаков А.Г. Использование виброакустического метода диагностики в целях повышения эксплуатационной надежности теплообменного оборудования АЭС [текст] / С.Э. Гоок, А.И. Левин, A.B. Чернов, А.Г. Тумаков // Проблемы развития атомной энергетики на Дону. Материалы научно-практической конференции. Т. 2. Под ред. д.ф-м.н. Давыдова. Г. Ростов-на-Дону. 2000. С. 303-308.

7. Тумаков А.Г. Устройство для мокрой очистки воздуха [текст] / В.М. Кунаков, А.Г. Тумаков // Патент на изобретение РФ №2257943 от 20.09.2004.

8. Тумаков А.Г. Теплообменник [текст] / А.Г. Тумаков // Патент на изобретение РФ №2328632 от 01.12.2006.

9. Тумаков А.Г. Ограничитель перетечек теплоносителя между трубным пучком и кожухом теплообменника [текст] / А.Г. Тумаков, Е.А. Тумаков, A.B. Кравцов, C.B. Рязанов // Патент на изобретение РФ №2294505 от 30.05.2005.

10. Тумаков А.Г. Теплообменник на тепловых трубах [текст] / А.Г. Тумаков, Е.А. Тумаков, A.B. Кравцов // Патент на изобретение РФ №2310804 от 17.05.2006.

11. Тумаков А.Г. Теплообменник на тепловых трубах [текст] / А.Г. Тумаков, A.B. Кравцов, А.Б. Тараканов // Патент на изобретение РФ №2255284 от 16.07.2003.

Тумаков Алексей Григорьевич

ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛООБМЕННОГО

ОБОРУДОВАНИЯ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 20.11.2008 г. Заказ № 1153. Тираж 100 экз. Печ.л. 1,0. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная.

Типография РПК «Политехник» Волгоградского государственного технического университета

400131, Волгоград, ул. Советская, 35

Введение.

1 Анализ предметной области и постановка задач исследования.

1.1 Объекты и область исследований.

1.2 Цель и задачи работы.

2 Теоретическое обоснование экспериментальных методов определения теплогидравлических характеристик трубных пучков.

2.1 Анализ факторов, определяющих эффективность поверхности теплообмена.

2.2 Оценка эффективности теплогидравлических характеристик суперплотных трубных пучков.

2.3 Выводы по главе 2.

3 Синтез структуры информационно-измерительной системы.

3.1 Общие принципы построения системы измерений.

3.2 Обоснование выбора датчиков для информационно-измерительной системы.

3.3 Организация вычислительного процесса получения уравнений подобия.

3.4 Моделирование трубных пучков.

3.5 Разработка экспериментальной установки.

3.6 Описание структуры информационно-измерительной системы.

3.7 Выводы по главе 3.

4 Метрологический анализ информационно-измерительной системы.

4.1 Анализ погрешностей прямых измерений параметров трубного пучка.

4.2 Погрешности косвенного измерения параметров трубного пучка.

4.3 Выводы по главе 4.

5 Расчетно-экспериментальное исследование внешнего обтекания трубных пучков.

5.1 Гидродинамика и теплообмен в обычных трубных пучках.

-35.2 Гидродинамика и теплообмен в суперплотных трубных пучках.

5.3 Гидродинамика в байпасной перетечке.

5.4 Исследование теплогидравлических характеристик воздухоподогревателей ГТУ.

5.5 Выводы по главе 5.

Современные тенденции развития газотранспортной системы России, связанные с увеличением дальности транспорта газа и мощности газовых потоков, сооружением и эксплуатацией компрессорных станций в сложных природно-климатических условиях, вынуждают эксплуатирующие организации повышать требования к надежности и экономичности оборудования на газопроводах. Основу компрессорного парка (77,6%) газовой промышленности Российской Федерации составляют газоперекачивающие агрегаты (ГПА) с газотурбинными установками (ГТУ). Технический уровень ГПА оказывает существенное влияние на технико-экономические показатели транспорта природного газа, так как на работу газотурбинной установки ГТУ затрачивается 5-10% транспортируемого газа.

В последнее время широкое распространение получили также ГТУ, предназначенные для выработки тепловой и электрической энергии, это так называемые газотурбинные ТЭЦ, производимые, в том числе и крупнейшей в России группой предприятий энергетического машиностроения «Энергомаш». По планам масштабного проекта компании «Энергомаш» до 2015 г должно быть построено и введено в эксплуатацию порядка 1000 газотурбинных ТЭЦ единичной мощностью 9 МВт.

Одним из путей энергосбережения, как при транспортировке газа, так и при выработке тепловой и электрической энергии является снижение эксплуатационных затрат, т.е. уменьшение расхода топливного газа на ГТУ. Снизить расход топливного газа позволяет повышение к.п.д. ГТУ за счет применения регенеративного цикла. Утилизация тепла уходящих газов происходит в теплообменных аппаратах: регенеративных воздухоподогревателях. Уходящие газы отдают часть своего тепла воздуху, сжатому в компрессоре и поступившему в камеру сгорания. Достигнутый в настоящее время уровень к.п.д. ГТУ для ГПА составляет порядка 29% при предельном его значении до 42%.

Поэтому при проектировании воздухоподогревателей газотурбинных установок возникает проблема оценки эффективности теплообменной поверхности.

Причем точность и достоверность используемых при этом данных по теплообмену и гидродинамике во многом определяет успешную реализацию проектных требований к теплообменному аппарату.

Применение существующих методик расчета и экспериментальных данных при проектировании не обеспечивает достижения желаемой эффективности поверхности теплообмена с произвольными геометрическими параметрами.

Для решения поставленной задачи целесообразно объединить методы экспериментального исследования и методы численного моделирования в единый процесс. В таком случае существенно увеличивается информативность расчетно-экспериментального исследования теплообмена и гидродинамики поверхностей теплообмена и появляется возможность получать более достоверные данные об этих процессах. Однако априорное применение методов численного моделирования без соответствующего экспериментального подтверждения с целью получения зависимостей по теплообмену и гидродинамике при произвольных параметрах поверхностей теплообмена не гарантирует достижения приемлемой точности в силу существенной нелинейности изучаемых процессов, необходимости варьирования при выполнении расчетов параметрами дискретизации и моделью турбулентности. Наличие достоверных экспериментальных данных для рационального решения вопросов дискретизации расчетной модели, задания граничных условий и модели турбулентности является залогом успешной реализации расчетно-экспериментального исследования теплообмена и гидродинамики. Погрешность получаемых таким образом основных параметров теплообменной поверхности, в первую очередь, будет определяться возможностями соответствующей информационно-измерительной системы. Совмещая результаты ограниченного количества экспериментов, используемых в качестве опорных, можно осуществлять корректирование плана эксперимента, детализацию процессов теплообмена и гидродинамики для конкретных поверхностей теплообмена, то есть фактически переходить от интегральных характеристик исследуемых процессов к локальным распределениям полей скоростей и температур.

-jsj:

Таким образом, получение точных и достоверных данных о процессах теплообмена и гидродинамики поверхностей теплообмена путем совмещения экспериментальных исследований и методов численного моделирования с целью достижения более высоких технических (массогабаритных) и экономических показателей проектируемых воздухоподогревателей является актуальной задачей.

Настоящая работа является частью экспериментальных исследований и результатов численного моделирования, выполненного соискателем для модификации разрабатываемых и изготавливаемых компанией «Энергомаш (ЮК) Лими-тед» воздухоподогревателей ГТУ.

Апробация работы выполнена путем использования полученных данных о процессах теплообмена и гидродинамики в конструкциях модифицированных воздухоподогревателей для ГТУ ТЭЦ 009, ГПА ГТК-10-4 серийно изготавливаемых компанией «Энергомаш (ЮК) Лимитед».

Тесное сотрудничество с работниками Инженерного центра компании «Энергомаш (ЮК) Лимитед» А.Б. Таракановым, A.B. Кравцовым, C.B. Рязановым помогло решить многие поставленные задачи. Большую помощь в методической постановке экспериментальных исследований оказал д.т.н., профессор Б.В. Суда-рев. Непосредственное участие в проведении экспериментов принимала группа специалистов Инженерного центра компании «Энергомаш (ЮК) Лимитед» под руководством В.И. Старшинова и Д.В. Самсонова. В целом работа выполнена под научным руководством д.т.н., профессора A.B. Чернова.

Научная новизна состоит:

1. В результатах исследований, проведенных на основе использования информационно-измерительной системы, позволивших осуществить количественное описание процессов теплоотдачи- и гидродинамики уравнениями подобия (Eu = f(<j\,cp,Re) и Nu = /(<т,,^,Ые,Рг)) при внешнем обтекании трубных пучков определенной конфигурации в диапазоне чисел Рейнольдса 4000 - 12000 с относительной среднеквадратической погрешностью от ±3,56 до ±10,1 %.

2. В синтезе структуры информационно-измерительной системы, содержащей помимо измерительных каналов блоки программных средств численного моделирования процессов теплоотдачи и гидродинамики, позволяющие корректировать план эксперимента в зависимости от числа Рейнольдса и соответствия экспериментальных и теоретических результатов.

3. В разработке метода расчетно-экспериментальной оценки величины бай-пасного расхода, основанного на решении системы нелинейных уравнений для распределения потоков с учетом конструктивных особенностей трубной системы.

На защиту выносится:

1. Расчетно-экспериментальное исследование характеристик теплообмена и гидродинамики (в соответствии с уравнениями подобия Еи = Яе) и Ыи = /(с?х, (р, Ие, Рг)) при внешнем обтекании фрагментов трубных пучков для режимов течения, характерных для газотурбинных установок.

2. Уравнения подобия гидродинамики и теплообмена, полученные численным моделированием и прошедшие практическую апробацию при расчетно-экспериментальном исследовании трубных пучков воздухоподогревателей ГТУ.

3. Структура информационно-измерительной системы, обеспечивающая получение необходимых уравнений подобия с относительной среднеквадратической погрешностью косвенного измерения основных параметров исследуемых фрагментов трубных пучков от ±3,56 до ±10,1%.

4. Алгоритм обработки информационно-измерительной системой результатов измерений основных параметров гидродинамики и теплообмена при обтекании трубных пучков.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Анализ существующих теоретических и экспериментальных методов исследования процессов теплообмена и гидродинамики при внешнем обтекании трубных пучков позволил выработать метрологические и конструктивные требования для реализации измерительных процедур при определении коэффициентов теплоотдачи и гидравлического сопротивления в диапазонах чисел Рейнольдса, характерных для работы воздухоподогревателей газотурбинных установок.

2. На основании теоретических и экспериментальных исследований установлена возможность включения в структуру информационно-измерительной системы программных средств численного моделирования, обеспечивающих помимо выполнения измерительных операций корректирование плана эксперимента в зависимости от числа Рейнольдса и соответствия экспериментальных и теоретических результатов.

3. Выявлено, что при проведении теплофизического эксперимента методом полного моделирования необходимо минимизировать погрешность измерения температур воды и воздуха, поэтому измерения температуры воды и воздуха предложено производить блоками термопар специальной конструкции и индивидуальной тарировки.

4. В результате выполненного метрологического анализа информационно-измерительной системы установлено, что относительная среднеквадратическая погрешность косвенного измерения основных параметров трубных пучков Шг,

Ые,, к, а, и £ составляет величину от ±3,56 до ±10,1%, что позволяет рассчитать поверхность теплообмена в соответствии с проектными требованиями и уменьшить габариты и массу воздухоподогревателей.

5. Экспериментальные исследования процессов теплообмена и гидродинамики при внешнем обтекании фрагментов трубных пучков определенных конфигураций позволили получить уравнения подобия по числу Рейнольдса /(<7,,9>,Ие) и N11 = /(сГр^Ые,Рг)), обеспечивающие меньшую погрешность относительно рекомендуемых зависимостей.

6. Использование разработанной информационно-измерительной системы при исследовании процессов теплообмена и гидродинамики позволило выработать рекомендации для проектирования воздухоподогревателей ГТУ и, в частности, установить неэффективность применения в них суперплотных трубных пучков.

7. Разработанная информационно-измерительная система и предложенные расчетно-экспериментальные методы были доведены до промышленного использования, что и позволило в условиях компании «Энергомаш (Ю.К.) Лимитед» решить проблему модернизации воздухоподогревателей ГТК-10, повысить эффективность их работы и довести коэффициент полезного действия ГТУ до 32,8%.

1. Елисеев Ю.С., Манушин Э.А., Михальцев В.Е. и др. Учебное издание. Теория и проектирование газотурбинных и комбинированных установок. Учебник для вузов. 2-е издание исправленное и дополненное. М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2000.

2. Справочник по теплообменникам: в 2 т.Т.1/Пер. с англ., под ред. B.C. Пе-тухова, В.К. Шикоева. М.: Энергоатомиздат, 1987.

3. Справочник по теплообменникам: в 2 т.Т.2/Пер. с англ., под ред. B.C. Пе-тухова, В.К. Шикоева. М.: Энергоатомиздат, 1987.

4. Кириллов П.Л., Юрьев Ю.С., В.П. Бобков. Справочник по теплогидрав-лическим расчетам: (Ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы). Под общ. Ред. П.Л. Кириллова. М.: Энергоатомиздат, 1984.

5. Кейс В.М., Лондон А.Л. Компактные теплообменники. Издание второе, переработанное и дополненное. М. Энергия, 1967. стр. 109. 110

6. Оборудование теплообменное АЭС. Расчет тепловой и гидравлический. РТМ 108.031.05-84

7. Арсеньев Л.В. и др. Стационарные ГТУ. Справочник. Л. Машиностроение Л.О.

8. Колесников К.С., Румянцев В.В. и др. Справочное издание. Машиностроение. Энциклопедия. Том 1-2. Теоретическая механика. Термодинамика. Теплообмен. М.: Машиностроение. 2001.

9. Коваленко Л.М., Глушков А.Ф. Теплообменники с интенсификацией теплоотдачи. М.: Энергоатомиздат, 1986.

10. Zukauskas А., Makarevicius V. and Slanciauskas А. Heat Transfer in Banks of Tubes in Crossflow of Fluid, in Thermophysics, vol. 2, Academy of Science of Lithuanian SSR, Vilnius, 1973.

11. Stasiulevicius J., Samoska P. Heat Transfer and Aerodynamics of Staggered Tube Banks at Crossflow of Air at Re>105. Liet. TSR Mokslu Acad. Darb. Ser. B, vol. 4, pp.77-81, 1963.

12. Niggeschmidt W. Druckverlust und Wärmeübergang beifluchtenden, versetzten und teilversetzten querangestromten Rohrbundeln, Dissertation, Technische Hochschule, Darmstadt, 1975.

13. Scholz F. Einfluss der Rohrreihenzahl auf den Druckverlust und Wärmeübergang von Rorbundeln bei hohen Reynolds-Zahlen, Chem. Ing. Tech., vol. 40,pp. 988995, 1968/

14. Pierson O. Experimental Investigation of the Influence of Tube Arrangement on Convection Heat Transfer and Flow. J. Heat Transfer, vol. 59, pp. 653-572, 1937.

15. Huge E. Experimental Investigation of Effects of Equipment Size on Convection Heat Transfer and Flow Resistance in Crossflow of Gases over Tube Banks, J. Heat Transfer, vol. 59, pp. 573-581, 1937.

16. Hammecke К., Heinecke E. and Schols F. Wärmeübergangs- und Druckverlustmessungen an querangestromten Glattrohrbundeln, insbesondere bei hohen Reynolds-Zahlen, Int. J. Heat Mass Transfer, vol. 10, pp. 427-446, 1967.

17. Bressler R. Die Warmeubertragung einzelner Rohrreihen in querangestromten Rohrbundeln mit kleinen Versetzungsverhaltnissen, Forsch. Ingenierwes., vol. 24, pp. 90-103, 1958.

18. De-Bortoll R., Crimble R. and Zerbe J. Average and Local Heat Transfer for Crossflow throuth a Tube Bank, Nuclear Sei. Eng., vol. 1, pp. 239-251, 1956.

19. Kays W., London A. and Lo R. Heat Transfer and Friction Characteristics for Gas Flow Normal to Tube Banks-Use of a Transient Test Technique, J. Heat Transfer, vol. 76, pp. 387-396, 1954.

20. Берман C.C., Теплообменные аппараты и конденсационные устройства турбоустановок, Машгиз, 1959.- 12423. Липец А.У. О рациональных компоновках конвективных поверхностейнагрева котельных агрегатов. Теплоэнергетика. 1963. №5.

21. Беленький М.Я., Готовский М.А. и др. Экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик поперечно обтекаемых суперплотных шахматных пучков труб. Теплоэнергетика. 2000. №10.

22. Теплоотдача, аэродинамическое сопротивление, энергетическая эффективность в супертесных поперечно обтекаемых гладкотрубных пучках шахматной компоновки. В.И. Величко и др. Тр. 1-й Российской национальной конференции по теплообмену. М.: МЭИ. 1994. Т. 8.

23. Жукаускас A.A. Теплоотдача пучков труб в поперечном потоке жидкости. Вильнюс: Минтис, 1968.

24. Стасюлявичус И.К., Самошка П.С. Теплоотдача и аэродинамическое сопротивление пучков труб в поперечном потоке воздуха при Re > 105. Тр. АН Литовской СССР. Сер. Б. 1963. №4.

25. Боришанский В.М., Жинкина В.Б., Фирсова Э.В. Теплоотдача плотных пучков труб в поперечном потоке натрия и воды. Тр. ЦКТИ. 1968. Вып. 86.

26. Локшин В.А., Фомина В.Н. Экспериментальное исследование теплоотдачи поперчно омываемы сверхтесных шахматных пучков труб. Теплоэнергетика. 1968. №11.

27. Фомина В.Н. Исследование теплообмена и аэродинамики шахматных пучков труб с широкими и тесными шагами и уточнение их расчета: Автореф. Дис.канд. техн. наук. М.: ВТИ. 1976.

28. Dwyer O.E. Gross Flow of Water Through a Tube Bank at Reynolds Numbers up to Million, a.o. Ind Engng. Chem. 1956. Vol. 48. № 10. pp. 1826-1846.

29. Липец А.У., Локшин В.А. и др Аэродинамическое сопротивление компактных шахматных пучков труб. Теплоэнергетика. 1965. № 6.

30. Шилохвостов A.B. Исследование гидродинамического сопротивления поперечно обтекаемых шахматных труб методом гидравлического моделирования. Тр. ЦКТИ. 1968. Вып.86.-12534. Achenbach E. Investigations of the Flow through a staggered Tube Bundle at

31. Reynolds Numbers up to Re = 107. Warme Stollubertrag. 1969. Vol. 2. pp. 47-52

32. Вентцель E.C. Теория вероятностей: Учеб. Для вузов/Е.С. Вентцель. 8-е изд., стер.-М.: Высш. шк., 2002.

33. Данилов Ю.И., Дзюбенко Б.В., Дрейцер Г.А. Ашмантас J1.A. Теплообмен и гидродинамика в каналах сложной формы. М.: Машиностроение, 1986.

34. ANSYS CFX Solver Theory Guide.

35. ANSYS CFX Pre User's Guide.

36. Руководство по эксплуатации «Манометр». 2000

37. ГОСТ 8.586.1-5-2005. Измерение расхода и количества жидкостей и газов с помощью стандартных сужающих устройств.

38. ГОСТ Р 8.585-2001. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования.44. Каталог «Метран»

39. ГОСТ Р 8.625-2006. Термометры из платины, меди и никеля

40. User's manual. ICP DAS. 1999.

41. Смирнов E.M., Зайцев Д.К. Расчетное исследование гидродинамики течения газа в шахматном трубном пучке воздухоподогревателя конструкции НПО ЦКТИ им. И.И. Ползунова. Рукопись, 2001.

42. Александров A.A., Григорьев Б.А. Таблицы свойств воды и водяного пара: Справочник. Рек. Гос. Службой стандартных справочных данных. ГСССД 3776-98 М.: Издательство МЭМ. 1999.

43. Регенератор блочно-секционный РБС-2125 для агрегата ГТ-009. ИЦТ0010.00.00.000 ПЗ. Санкт-Петербург. 2001.

44. Блок рекуперативного воздухоподогревателя РВП-2200-01. Анализ результатов испытаний в г. Вельске. ИЦТ0016.00.00.000 Д5, 2003.

45. Отчет по договору №128.52.08. Провести экспериментальные исследования эксплуатационных характеристик головного образца блока рекуперативного воздухоподогревателя РВП-2200-03 на КС Комсомольская ООО «Тюментранс-газ». ООО «ВНИИГАЗ», 2004.

46. Блок рекуперативного воздухоподогревателя РВП-2200-03. Отчет о внедрении мероприятий по повышению эффективности. ИЦТ0038.40.00.000 Д5. 2005.

47. Тумаков А.Г., Тумаков Е.А., Кравцов А.В., Рязанов С.В. Ограничитель перетечек теплоносителя между трубным пучком и кожухом теплообменника. Патент на изобретение РФ №2294505 от 30.08.2005г.

48. Исследование гидравлического сопротивления и теплоотдачи при поперечном омывании воздухом фрагмента пучка труб воздухоподогревателя РВП-2200-01. ИЦТ0029.00.00.000 Д1, 2001.

49. Б.В. Сударев, В.В. Орберг. Гидравлическое сопротивление «суперплотных» шахматных пучков гладких труб. «Энергомашиностроение», №4, 2005

50. Аэродинамический расчет котельных установок (нормативный метод). Под ред. С.И. Мочана. Изд. 3-е. Л., «Энергия», 1977.

51. Zukauskas А.А. Heat Transfer from Tubes in Crossflow. Adv. Heat Transfer, vol. 8, pp. 93-160, 1972.

52. Bergelin O.P., Colburn A.P. and Hull H.L. Heat Transfer and Dressure Drop During Viscous Flow Across Unbaffled Tube Banks. University of Delaware. Newark. Bull. No 2, 1950. Bull. No 4,1957.

53. Zukauskas A.A., Makarevicius V.J. and Slanciauskas A.A. Heat Transfer in Banks of Tubes in Crossflow of Fluid, in Thermophysics 1, pp. 47-68, Mintis, Vilnius, 1968.

54. Dwyer O.E., Sheehan T.V., Weisman J, Horn F.L. and Schomer R.T. Cross Flow of Water Through a Tube Bank at Reynolds Numbers up to Million. Ind. Chem., vol. 48, No 10, pp. 1836-1846, 1956.

55. Achenbach E. Influence of Surface Roughness on the Flow Through a Staggered Tube Bank. Warme Stoffubertrag., vol. 4, pp. 120-26, 1971.

56. Муха Ю.П. Математическая логика и теория алгоритмов: учеб. пособие / Ю.П. Муха, О.А. Авдеюк. Волгоградский гос. техн. ун-т. Волгоград: РПК «Политехник», 2005.

57. ГОСТ 19.701-90 (ИСО 5807-85). Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения.

58. Цветков Э.И. Основы теории статистических измерений. JL: Энерго-атомиздат. 1986.

59. Каверкин И.Я., Цветков Э.И. Анализ и синтез измерительных систем. JL: Энергия, 1974.