автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Моделирование процессов тепло- и массопереноса в рекуперативных конденсационных теплоутилизаторах

На правах рукописи

ВЕРИНЧУК ЕЛЕНА ВИКТОРОВНА

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛО- И МАССОПЕРЕНОСА В РЕКУПЕРАТИВНЫХ КОНДЕНСАЦИОННЫХ ТЕПЛОУТИЛИЗАТОРАХ

Специальность 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва-2004

Работа выполнена на кафедре Тепломассообменных процессов и установок Московского энергетического института (технического университета).

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент Гаряев Андрей Борисович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Леончик Борис Иосифович

кандидат технических наук, доцент Попов Станислав Константинович

Ведущая организация

ФГОУ ВПО Московский Государственный агроинженерный Университет имени В.П. Горячкина

Защита диссертации состоится «17» декабря 2004 г. в 17:00 на заседании диссертационного совета Д 212.157.10 при Московском энергетическом институте (техническом университете) по адресу: Москва, Красноказарменная ул., д. 17, аудитория Г-406.

Отзывы на автореферат в 2-х экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная ул., д. 14, Ученый Совет МЭИ (ТУ).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского энергетического института (технического университета).

Автореферат разослан ноября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

к.т.н., доцент

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Среди тепловых вторичных энергетических ресурсов важное место занимают влажные газы, такие как продукты сгорания водородосодержащего топлива; влажный сушильный агент на выходе из сушильных установок; воздух, удаляемый из помещений с повышенной влажностью системами вентиляции и кондиционирования и др. Одним из способов повышения эффективности использования энергии является утилизация теплоты влажных газов в конденсационных теплоутилизаторах (КТУ). Так, продукты сгорания природного газа в котельных обычно содержат более 10 % влаги. Её конденсация может на 7 + 8 % повысить коэффициент использования топлива в котельной установке. В сушильных установках и в системах кондиционирования воздуха охлаждение газов ниже температуры точки росы приводит к их осушению и даёт возможность осуществлять рециркуляцию сушильного агента или вытяжного воздуха. Собранный при этом конденсат может быть использован для подпитки котельной установки либо для других нужд. Глубокое охлаждение продуктов сгорания приводит к уменьшению содержания в них вредных примесей за счёт частичного поглощения образующимся конденсатом. Увеличение плотности дымовых газов после их охлаждения в КТУ позволяет экономить электроэнергию, затрачиваемую на привод дымососа или вытяжного вентилятора.

Процессы тепло- и массообмена, протекающие в теплообменных аппаратах с конденсацией пара из парогазовой смеси, более сложны и менее изучены, чем процессы в обычных теплообменниках. Это приводит к недостаточной точности методов их расчёта. Если для теплообменных аппаратов без выпадения влаги погрешность определения поверхности теплообмена с помощью теоретических расчётов составляет 15 4- 20%, то для аппаратов с выпадением влаги это значение может достигать 50 % и более. В результате теплообменники могут работать не на расчётных режимах, что снижает эффективность их применения. При этом неоправданно возрастает их материалоёмкость, либо (при дефиците поверхности) они не обеспечивают получения требуемой производительности и заданных значений параметров теплоносителей на выходе. Существующие в настоящее время методы расчёта не учитывают возможность образования «сухих» зон на теплообменной поверхности, а также не позволяют рассчитывать местные характеристики теплоносителей на выходе из аппарата, что приводит к опасности выпадения конденсата на поверхностях дымового тракта и дымовой трубы, следующих после КТУ, либо к неполной утилизации теплоты уходящих газов. Влияние режимных параметров теплоносителей на характеристики КТУ на сегодняшний день изучено недостаточно.

Целью работы является численное исследование процессов тепло- и массопереноса в трубчатых оребрённых КТУ с выпадением влаги из парогазовой смеси. Для достижения указанной цели поставлен ряд научно-технических задач, включая:

(>ОС НАЦИОНАЛЫ»* ВНЫШОТЕКА

• разработку математической модели процессов тепло- и массообмена при течении парогазовых смесей в каналах теплообменных аппаратов с гладкими и оребрёнными трубками, предназначенных для утилизации теплоты влажных газов с различными схемами движения теплоносителей;

• разработку прикладного программного продукта для исследования работы оребрённых и гладкотрубных многоходовых КТУ;

• проверку адекватности предложенной математической модели путём сопоставления результатов расчёта КТУ с экспериментальными данными, полученными в условиях работы реальных теплотехнических аппаратов;

• численное исследование режимов работы КТУ, сопровождающихся образованием «сухих» зон;

• численное исследование влияния режимных параметров теплоносителей (расход, начальная температура и влагосодержание) на коэффициент теплопередачи и эффективность теплообменного аппарата.

Научная новизна. В предположении о выполнении аналогии переноса тепла и массы разработана математическая модель процессов тепло- и массообмена при течении парогазовых смесей в трубчатых гладкотрубных и оребрённых конденсационных теплоутилизаторах, описывающая распределения температур теплоносителей и влагосодержания парогазовой смеси по площади поверхности аппарата. Модель позволяет рассчитывать КТУ при сложных схемах течения теплоносителей.

Получены новые данные о распределении температур теплоносителей, влагосодержания парогазовой смеси и коэффициента теплопередачи вдоль поверхности оребрённых КТУ и установлен характер и степень влияния скоростей, начальных температур теплоносителей и влагосодержания влажного газа на теплопроизводительность, коэффициент теплопередачи и эффективность КТУ.

В диапазонах начальных температур (80 4- 140) °С, влагосодержаний газа

(80 т 160) —-— и температур охлаждающей воды (5 -г 25) °С исследовано

влияние расходов теплоносителей на образование «сухих» зон и определены условия их возникновения. Показано, что рост начальной температуры воды, влагосодержания и расхода газа увеличивает вероятность возникновения «сухих» зон.

На основе численного эксперимента, проведённого в диапазоне режимных параметров, характерных для эксплуатации КТУ при утилизации тепла продуктов сгорания, показана возможность существования режимов работы, сопровождающихся испарением стекающего конденсата на нижних трубках и существенным уменьшением коэффициента теплопередачи и теплопроизводительности КТУ.

Расчётным путём показано, что влажный газ на выходе из КТУ может находиться в ненасыщенном состоянии, даже в тех случаях, когда в КТУ конденсируется значительное более 50 % количества пара. Относительная влажность газа на выходе может достигать 60 %.

Практическая ценность работы. Разработан прикладной программный продукт, который может быть применён для расчёта и выбора трубчатых оребрённых многоходовых теплообменных аппаратов, выпускаемых промышленностью.

Предложены рекомендации по выбору режимных параметров и монтажу КТУ.

На защиту выносятся:

• математическая модель для описания процессов тепло- и массопереноса в проточной части гладкотрубных и оребрённых рекуперативных КТУ;

• результаты численного исследования процессов тепло- и массообмена в промышленных теплообменниках в рабочих диапазонах режимных параметров теплоносителей;

• положение о возможности существования в КТУ режимов с частичным испарением влаги с поверхности теплообмена, сопровождающихся существенным уменьшением коэффициента теплопередачи;

• положение о том, что парогазовая смесь на выходе из КТУ может находиться в ненасыщенном состоянии, даже в тех случаях, когда в аппарате конденсируется значительное количество пара (более 50 %).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на национальных и международных конференциях:

• 7,8,9 и 10 Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Москва, 20012004 г.;

• Первой Всероссийской школе - семинаре молодых учёных и специалистов "Энергосбережение - теория и практика". Москва, апрель, 2002 г.;

• Первой Международной научно - практической конференции "Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов)". Москва, май, 2002 г.

Публикации. Основные научные положения и выводы изложены в 8 опубликованных работах.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы, состоящего из 69 наименований, и приложения. Общий объём диссертации составляет 136 страниц, включая рисунки, таблицы и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрены основные преимущества использования конденсационных теплоутилизаторов (КТУ) в промышленной теплоэнергетике, а также показаны проблемы, затрудняющие их применение. Сформулированы цели, обоснована актуальность, показана научная и практическая ценность работы. Отражены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведён обзор и анализ литературных источников, посвященных применению КТУ в промышленности, методикам их расчёта и

экспериментальным исследованиям их характеристик. Проведённый анализ опубликованных работ показал, что применение КТУ в промышленной теплоэнергетике является энерго- и ресурсосберегающим мероприятием и даёт ряд преимуществ: рост коэффициента использования топлива; возможность использования конденсата для подпитки котельной установки; уменьшение выбросов оксидов азота за счёт их частичного растворения в конденсате; снижение мощности электродвигателя дымососа.

Рассмотрены существующие методы расчета КТУ: методы, основанные на коэффициенте влаговыпадения, на соотношении Льюиса и уравнения Меркеля, методы, разработанные О.Я. Кокориным, А.А. Кудиновым и др. Некоторые из этих методов предназначены для расчета теплообменников-утилизаторов систем кондиционирования и имеют ограничения по температуре теплоносителей. Существующие методы расчёта не дают возможности рассчитать местные значения коэффициента теплопередачи, температур и влагосодержаний теплоносителей и определить границы возникновения «сухих» зон. Кроме этого, отсутствуют исследования влияния режимных параметров на теплотехнические характеристики КТУ.

В первой главе обоснованы основные допущения, сделанные при выводе математической модели. Экспериментальные данные В.М. Семеина и расчетно-теоретические исследования Э.П. Волчкова и В.И. Терехова позволяют сделать вывод о применимости аналогии между процессами тепло- и массообмена при

влагосодержаний пара в парогазовой смеси до 200 и температурах

кг.с.в.

поверхности теплообмена до 40 °С. В работах А.Б. Гаряева и Н.И. Нефёдовой показано, что при конденсации пара из парогазовой смеси в рассматриваемом в диссертационной работе диапазоне температур и влагосодержаний толщина плёнки конденсата не превышает 0,2 мм и ее термическим сопротивлением можно пренебречь.

Сформулированы задачи, которые предполагается решить в диссертационной работе: создать математическую модель для расчёта рекуперативных гладкотрубных и оребрённых КТУ; разработать на основе математической модели программный продукт, способный рассчитывать распределение параметров теплоносителей по площади теплообменного аппарата, который может быть использован при проектировании теплообменников и выборе режимов работы установок, предназначенных для утилизации тепла влажных газов; провести сравнение результатов расчётов, полученных при использовании предложенной модели с экспериментальными данными, а также с существующими методами расчёта теплообменников с влаговьгаадением; численно исследовать режимы работы КТУ при изменении скорости (расхода), начальных температур и влагосодержаний теплоносителей на теплопроизводительность, коэффициент теплопередачи и эффективность многоходового теплообменного аппарата; выявить условия возникновения режимов работы теплообменников, сопровождающихся образованием на их поверхности «сухих» зон; дать рекомендации по монтажу КТУ и подбору необходимых начальных параметров теплоносителей.

Во второй главе сформулированы математические модели процессов тепло-и массообмена в КТУ, в дальнейшем положенные в основу программного обеспечения, предназначенного для численного исследования их теплотехнических характеристик.

В предположении о выполнении аналогии между процессами тепло- и массообмена разработана математическая модель для расчёта многоходовых газожидкостных теплообменников - утилизаторов с гладкими и оребрёнными трубами, в межтрубном пространстве которых происходит конденсация пара из парогазовой смеси.

При разработке модели сделаны следующие допущения: выполняется

соотношение Льюиса:

коэффициенты и теплофизические

Ср

свойства постоянны по поверхности теплообмена и равны их средним значениям; количество конденсирующегося пара незначительно по сравнению с расходом влажного газа; термическое сопротивление плёнки конденсата пренебрежимо мало; изменение тепло- и массообмена, связанное с уносом капель в поток не учитывается; Стефановский поток невелик; массовый поток пара на стенку не влияет на гидродинамику течения; физическая теплота водяного пара в парогазовой смеси мала по сравнению с физической теплотой газа и теплотой конденсации пара. Сделанные допущения справедливы при

невысоких (до 200

) значениях влагосодержания парогазовой смеси и

небольших (до 40 °С) температурах теплообменной поверхности.

Для течения в трубчатых гладкотрубных КТУ с прямоточной или противоточной схемой течения предложена система одномерных дифференциальных уравнений для определения параметров теплоносителей:

В приведённых уравнениях ( 1 - 6) ах и а2 рассчитываются по критериальным соотношениям для конвективного теплообмена без выпадения влаги.

Используемые в промышленности КТУ имеют сложные схемы движения теплоносителей и оребрённые поверхности теплообмена. В таких аппаратах изменение параметров происходит по двум координатам - дг, у. Для расчета такого теплообменника в диссертационной работе используется модель с сосредоточенными параметрами. Теплообменник разбивается на участки с одинаковой поверхностью в направлении координат х и у, причём на каждом участке температуры теплоносителей, и влагосодержание газа считаются постоянными.

Расчётная схема теплообменника - утилизатора представлена на рис. 1. Соответствующая компоновка участков позволяет описать распределение / и ^ в тех случаях, когда в теплообменном аппарате имеется несколько рядов труб, либо если несколько аппаратов соединены по воздуху последовательно или более сложным образом.

Рис. 1. Расчётная схема теплообменника - утилизатора.

Рассмотрен элемент проточной части оребрённого многоходового теплообменника - утилизатора, в котором осуществляется передача тепла через разделяющую потоки оребрённую стенку при наличии тепло- и массообмена между влажным газом и холодной поверхностью (рис. 2).

Рис. 2. Элемент проточной части оребрённого теплообменника - утилизатора. 1 - горячий теплоноситель (влажный газ); 2 - разделяющая обменные среды оребрённая стенка; 3 - холодный теплоноситель (жидкость)

В случае оребрённого многоходового теплообменника - утилизатора для каждого его элемента может быть записана система конечно-разностных соотношений (7 -10):

Связь температуры и влагосодержания на стенке описываются уравнениями (5),(6). Расчёт эффективности ребра, на котором происходит влаговыпадение, производится по методу А.А. Гоголина, однако, вместо значения коэффициента

влаговыпадения предлагается использовать его местное значение ,

0>1 А'.

что приводит к формулам (11-13) для вычисления эффективности оребрённой поверхности:

„ 1 с

При записи математической модели процессов в оребрённом многоходовом теплообменнике сделаны следующие дополнительные допущения: коэффициент конвективной теплоотдачи от поверхности ребра к окружающей среде постоянен для всей поверхности; теплоотдача с торца ребра пренебрежимо мала; началом возникновения «сухой» зоны в КТУ является точка, в которой t вершины ребра превышает t точки росы.

В случае «сухой» зоны, расчёт может быть произведён по формулам, применяемым для расчётов обычных оребрённых теплообменников без влаговыпадения. В этом случае безразмерный коэффициент А в уравнениях (8 -10) равен нулю, в противном случае А = 1.

На базе математической модели разработан алгоритм расчёта оребрённых КТУ и создано программное обеспечение с помощью пакета «Turbo Pascal» для расчёта теплообменных аппаратов, в каналах которых происходит конденсация пара из парогазовой смеси.

В третьей главе проведена проверка адекватности математической модели физике процессов движения и тепломассопереноса. Результаты расчёта по предложенной в работе математической модели сравнивались с экспериментальными данными в условиях работы реальных теплотехнических аппаратов.

Сравнение проводилось с результатами натурных испытаний, проведенных А.А. Кудиновым на теплоутилизационной установке, смонтированной на Ульяновской ТЭЦ-3 для утилизации теплоты продуктов сгорания после котла ДЕ-10-14МГ, работающего на природном газе. Установка выполнена на базе четырехрядного калорифера КСк - 4 - 11 - 02 Костромского калориферного завода с оребрёнными биметаллическими трубами. Площадь поверхности теплообмена калорифера - 114,5 м2. Испытания проводились при трёх производительностях котла - 10, 8,6 т/ч. При каждой нагрузке котла испытания

выполнялись в 4-х режимах работы КТУ, которые устанавливались изменением расхода уходящих газов, проходящих по байпасному газоходу.

Сопоставление результатов расчётов с использованием методики, описанной во второй главе, с экспериментальными данными проведено в следующих

диапазонах режимных параметров:

Сравнивались расчетные и

экспериментальные значения О, / теплоносителей и й дымовых газов на выходе их КТУ, а также среднего по поверхности теплообмена коэффициента теплопередачи. На рис. 3 показано сравнение результатов, полученных с помощью предложенной методики расчёта конденсационных теплоутилизаторов с экспериментальными данными при паропроизводительности котла 10 т/ч.

Наблюдается удовлетворительное совпадение результатов расчётов с экспериментальными данными. Максимальные различия составляют: АО=29%; Д/„=26%; А121 =19%; /Ц, =29%; Ак = 34%, при этом средние значения отклонений равны: Д£=13,5%; Дг,, =11,75%; Л/31 =8,5%; /Ц, =14,4%; ¿¿ = 15,9%. Главной возможной причиной возникновения погрешности является пренебрежение в модели физической теплотой конденсата, уходящего из КТУ, что приводит к завышению расчетных значений теплопроизводительности и коэффициента теплопередачи. Этим объясняется увеличение погрешности с ростом расхода продуктов сгорания. Другой причиной может быть уменьшение к в реальном теплообменнике за счёт термического сопротивления загрязнений.

Влагосодержание газов в экспериментах, с которыми производится сопоставление, не измерялось, а рассчитывалось по эмпирическим формулам Л.Г. Семенюка, исходя из предположения о том, что газ на выходе из аппарата находится в насыщенном состоянии. Однако, влагосодержание газа на выходе из КТУ может быть вычислено исходя из измеренного в эксперименте расхода конденсата. На рис. 3 представлено сравнение результатов расчетов конечного значения влагосодержания по предлагаемой модели с расчетами, проведенными на основе измеренного расхода конденсата, и влагосодержания газа в состоянии насыщения. Это сравнение, а также расчеты расхода уходящего из КТУ конденсата позволяют сделать вывод о том, что влажный газ на выходе из КТУ может находиться не в насыщенном состоянии, даже в тех случаях, когда в КТУ конденсируется значительное количество пара (более 50 %) из парогазовой смеси. Относительная влажность газа может достигать 60 %. Данное обстоятельство необходимо учитывать при расчёте количества выпавшего конденсата.

Рис. 3. Сравнение результатов расчетов и натурных испытаний КТУ при паропроизводительности котла 10 т/ч. 1 — натурные испытания А.А. Кудинова; 2 — расчет по предлагаемой модели; 3 — расчет dn по измеренным значениям расхода конденсата; 4 - влагосодержание продуктов сгорания в насыщенном состоянии (расчет по Л.Г. Семенюку)

В условиях, соответствующих экспериментам А.А. Кудинова, проведено сопоставление расчетов по предлагаемой модели с методом расчета, основанном на коэффициенте влаговыпадения. Для этих условий, характеризующихся малым изменением температуры воды в КТУ (от + 5 °С до + 20 °С), предлагаемая модель обеспечивает лучшее (примерно на 10%) совпадение с экспериментом. Установлено, что в случаях, когда рост температуры воды становится значительным и процесс обработки воздуха в (#-й) диаграмме отличается от прямой линии, метод коэффициента влаговыпадения не даёт возможности определить конечное значение / и й горячего теплоносителя и задача становится неопределенной.

В четвёртой главе приводятся результаты численного исследования влияния режимных параметров теплоносителей на теплотехнические характеристики КТУ. Исследования проводились в диапазонах начальных

температур газа (80 + 140) °С, влагосодержаний газа (80 + 160) —— и

кг.с.в.

температур охлаждающей воды (5 25) °С. Исследованы режимы работы КТУ, сопровождающиеся образованием «сухих» зон, определены значения параметров, при которых они образуются.

По модели, предложенной в главе 2, проведены расчеты распределения температур теплоносителей, влагосодержания газа и местного значения коэффициента теплопередачи по поверхности КТУ.

С практической точки зрения представляется важным определить границы режимов, при которых возникают «сухие» зоны в КТУ. На рис. 4 показан результат влияния расходов теплоносителей, начальных температур и влагосодержания на образование «сухих» зон. На рис. 4 область работы КТУ с «сухими» зонами расположена над каждой расчётной кривой. Область рекомендуемых режимов работы, при которой влага выпадает на всей поверхности аппарата, располагается ниже расчётных кривых, каждая из которых соответствует своему режиму работы. Полученная область соответствует малым расходам воды и большим расходам влажного газа. Численные расчёты показали, что рост начальных температур теплоносителей и влагосодержания газа увеличивает риск возникновения «сухих» зон. Наиболее сильное влияние на этот процесс оказывает влагосодержание горячего теплоносителя. Его рост приводит к росту массового потока на стенку, к росту температуры поверхности и, следовательно, к расширению области, в которой возникают «сухие» зоны. При наличии оребрённых поверхностей в КТУ вероятность возникновения «сухих» зон существенно возрастает, поскольку температура вершин рёбер на несколько градусов выше температуры стенки трубы.

Численные расчеты показали принципиальную возможность существования таких режимов работы КТУ, при которых одновременно с конденсацией происходит частичное испарение конденсата. Действительно, холодный теплоноситель нагревается по ходу движения и при определенных условиях

может наступить момент, когд температуру точки росы.

температура поверхности превысит

■Ё и!

>н

и

• 1 ♦ 2 А 3 -2+-.4 Г

: I I ¡А А*

#АТ ! »4 1 л 1 I М 1 | 1 I I 1 1 1 1 | 1 1

2 4 6 8 10 12 а, кг/с

(а)

• 1

♦ 2

А 3

«I

, * ♦

• ♦А

* ♦А

♦ А

♦ А

Рис. 4. Расчёт влияния режимных параметров теплоносителей на образование «сухих» зон. 1 - область рекомендуемых рабочих режимов; 2 - область с частично «сухими» зонами

0 2 4 6 8 10 12 а, кг/с

(В)

В этом случае конденсации на части поверхности труб не происходит. Если же с верхних рядов труб происходит стекание пленки конденсата, то вместо конденсации на этой части поверхности труб становится возможным испарение. При этом происходит заметное уменьшение коэффициента теплопередачи по сравнению со случаем, когда испарения нет. Данное обстоятельство не учитывается в существующих методиках расчета теплообменников с выпадением влаги.

Изменение местных значений к по длине труб теплообменного аппарата для режима, когда конденсация протекает на всей поверхности теплообмена (I), для режима с частичным испарением жидкости с поверхности (II), а также, когда возникает «сухая» зона (III), представлено на рис. 5. На этом же рисунке

пунктиром показано значение коэффициента теплопередачи, когда горячий теплоноситель не содержит влагу.

К

¡4

L, м

Рис. 5. Распределение коэффициента теплоотдачи по длине КТУ при различных расходах воды. I - конденсация на всей поверхности теплообмена; G2= 1100 кг/ч; II - режим с частичным испарением влаги с поверхности теплообмена; G2=550 кг/ч; III -режим с образованием «сухой» зоны G2=550 кг/ч

Среднее значение к по поверхности теплообмена КТУ в режиме (I) превышает в 2,8 раза его значение в случае без выпадения влаги. В режимах (П) и (III) рост среднего по поверхности к существенно меньше, чем в режиме (I) и составляет соответственно 1,8 и 1,9 раза. Таким образом, существуют такие условия, при которых часть поверхности теплообменных аппаратов работает неэффективно.

Для определения влияния режимных параметров теплоносителей на теплопроизводительность, коэффициент теплопередачи и эффективность теплообменного аппарата проведены численные исследования режимов работы КТУ. Они позволили определить качественное и количественное влияние указанных факторов на теплотехнические показатели КТУ (рис. 6, 7, 8) и дать рекомендации по выбору режимных параметров.

Установлено, что значение среднего по поверхности теплообменного аппарата коэффициента теплопередачи в диапазоне исследуемых параметров увеличивается от 1,6 до 3,5 раза по сравнению со случаем без выпадения влаги. В большинстве случаев в трубчатых оребрённых теплообменниках водяной эквивалент горячего теплоносителя меньше водяного эквивалента холодного. Поэтому водяной эквивалент горячего теплоносителя можно считать минимальным и эффективность КТУ в таких случаях может быть рассчитана по

формуле: г' Рг г'—Исследования показали, что с точки

'¿идеал

зрения увеличения эффективности аппарата и недопущения образования «сухих зон» целесообразно подавать в КТУ как можно больший расход воды

(рис. 6), однако это не всегда возможно исходя из условий экономичности работы теплоутилизационной установки.

Рис. 6. Зависимость утилизируемого в КТУ тепла (а), коэффициента теплопередачи (б - 4) и эффективности КТУ (б - 5) от скорости воды. 1 - полный; 2 - явный; 3 - скрытый тепловой поток

Рис. 7. Зависимость утилизируемого в КТУ тепла (а), коэффициента теплопередачи (б - 4) и эффективности КТУ (б - 5) от температуры влажного

газа.

1 - полный; 2 - явный; 3 - скрытый тепловой поток

Рис. 8. Зависимость утилизируемого в КТУ тепла (а), коэффициента теплопередачи (б - 4) и эффективности КТУ (б - 5) от влагосодержания газа. 1 - полный; 2 - явный; 3 - скрытый тепловой поток

С ростом начальной температуры влажного газа в диапазоне (80 * 140) °С происходит увеличение доли явного теплового потока в полном тепловом потоке. Резкое снижение коэффициента теплопередачи объясняется быстрым ростом температуры теплообменной поверхности и уменьшением разности влагосодержаний газа в потоке и вблизи поверхности теплообмена. Эффективность КТУ при этом остается практически неизменной величиной.

Результаты расчёта теплового и массового потоков на оребрённой стенке при обтекании поверхности турбулентным потоком влажного воздуха и варьировании влагосодержания горячего теплоносителя показали, что с ростом

влагосодержания горячего теплоносителя в диапазоне (80 + 160) ——

кг.с.в.

происходит рост передаваемого скрытого теплового потока (более, чем в 2 раза) и увеличение полного количества теплоты и коэффициента теплопередачи на 50 %, при этом происходит незначительное снижение эффективности КТУ (на 11%).

Для увеличения теплопроизводительности целесообразно использовать КТУ для утилизации тепла газов с высокой влажностью. С этой целью можно смешивать дымовые газы с другими газообразными вторичными энергетическими ресурсами, имеющими высокую влажность.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

Основные результаты, полученные в диссертационной работе:

1. В предположении об аналогии переноса тепла и массы разработана математическая модель процессов тепло- и массообмена при течении парогазовых смесей в трубчатых гладкотрубных и оребрённых конденсационных теплоутилизаторах (КТУ), описывающая распределения температур теплоносителей, влагосодержания парогазовой смеси и местных значений коэффициентов теплопередачи по площади поверхности аппарата. Модель позволяет рассчитывать КТУ при сложных схемах течения теплоносителей и даёт возможность выявить в них образование «сухих» зон.

2. На основе математической модели создан прикладной программный продукт, который может быть использован, как для исследования работы конденсационных теплоутилизаторов в различных режимах, так и при проектировании теплотехнических установок, в состав которых входят такие теплообменники.

3. Адекватность предложенной математической модели доказана путём сопоставления результатов расчётов с экспериментальными данными А.А. Кудинова, полученными в промышленных условиях. Для теплоутилизационной установки на базе теплообменника КСк-4-11-02, предназначенной для утилизации тепла продуктов сгорания после котла ДЕ-10-14ГМ при различных паропроизводительностях котла и расходах дымовых газов через КТУ, проведено сопоставление расчётных и экспериментальных значений теплотехнических показателей КТУ: переданной тепловой нагрузки, коэффициента теплопередачи, температуры и влагосодержания теплоносителей на выходе из аппарата. Средние значения погрешности сопоставления составляют по теплопроизводительности КТУ - 13,5 %, по коэффициенту теплопередачи 15,9 %.

4. Проведено сравнение результатов расчётов, полученных при использовании предложенной математической модели и метода, основанного на коэффициенте влаговыпадения. Для режимов с малым изменением температуры холодного теплоносителя (5 + 20) °С предлагаемая модель обеспечивает более точное совпадение результатов с экспериментом (примерно на 10 %). Установлено, что для режимов с большим изменением температуры воды метод коэффициента влаговыпадения не дает возможности определить конечное значение температуры и влагосодержания горячего теплоносителя.

5. Получены новые данные о распределении температур теплоносителей, влагосодержания парогазовой смеси, коэффициента теплопередачи в оребрённых КТУ вдоль поверхности теплообменного аппарата. Установлен характер и степень влияния скоростей, начальных температур теплоносителей и влагосодержания влажного газа на коэффициент теплопередачи, теплопроизводительность и эффективность КТУ. Значение среднего по площади теплообменного аппарата коэффициента теплопередачи в диапазоне исследуемых параметров увеличивается от 1,6 до 3,5 раз по сравнению со

случаем без выпадения влаги. Изменение эффективности аппарата находится в пределах г/ = 52 + 78 %.

6. В диапазонах начальных температур (80 + 140) °С, влагосодержаний газа

(80-:-160) —-— и температур охлаждающей воды (5 т25) °С исследовано

влияние расходов теплоносителей на образование «сухих» зон и определены границы области их возникновения. Рост начальной температуры воды, влагосодержания и расхода газа увеличивает вероятность возникновения «сухих» зон. При использовании оребрения становится возможным образование «сухих» зон на конце рёбер.

7. На основе численного эксперимента, проведённого в диапазоне режимных параметров, характерных для эксплуатации КТУ при утилизации тепла продуктов сгорания, показана возможность существования режимов работы, сопровождающихся испарением стекающего конденсата на нижних трубках и существенным уменьшением коэффициента теплоотдачи и теплопроизводительности КТУ. Предложены схемы соединения КТУ в единый блок, позволяющие избежать возможного испарения конденсата.

8. Расчётным путём показано, что влажный газ на выходе из КТУ может находиться не в насыщенном состоянии, даже в тех случаях, когда в КТУ конденсируется значительное количество пара (более 50 %) из парогазовой смеси. Относительная влажность газа может достигать 60 %. Данное обстоятельство необходимо учитывать при расчёте КТУ.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

- полный, явный и скрытый тепловой поток; - площадь поверхности теплообмена; - коэффициент теплоотдачи; - коэффициент массоотдачи, отнесённый к разности влагосодержаний; - коэффициент теплопередачи; £ - коэффициент влаговыпадения; / - температура: Р давление; - теплота парообразования; - влагосодержание теплоносителя; - массовый расход; - скорость; диаметр у основания ребра и диаметр

по вершине ребра; - высота ребра; - эффективность КТУ; коэффициент эффективности ребра и оребрённой поверхности; Ср - удельная теплоёмкость газов; Л - коэффициент теплопроводности; 10, 20 - горячий и холодный теплоносители на входе в КТУ; 11, 21 - горячий и холодный теплоносители на выходе из КТУ; значение параметра на стенке; р - точка росы

20 '12120*

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Цепляева Е.В., Гаряев А.Б. Сравнение существующих методик расчёта тепломассообмена при конденсации пара из влажного воздуха // Седьмая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. в 3-х т. - М., 2001. -Т.З. - С. 59-60.

2. Цепляева Е.В., Гаряев А.Б. Математическая модель процессов тепло- и массообмена в теплообменниках с выпадением влаги из парогазовых смесей // Восьмая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. в 3-х т. -М., 2002.-Т.З.-С. 47-48.

3. Цепляева Е.В., Гаряев А.Б. Расчёт распределения температур теплоносителей в перекрёстноточном теплообменнике с влаговыпадением // Девятая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. в 3-х т. - М., 2003. -Т.2. - С. 300.

4. Цепляева Е.В., Гаряев А.Б. Расчёт процесса выпадения влаги из парогазовой смеси в оребрённом теплообменнике // Десятая Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Тез. докл. в 3-х т. - М., 2004. - Т.2. - С. 359-360.

5.' Гаряев А.Б., Цепляева Е.В. Метод расчёта теплообменных аппаратов с выпадением влаги из парогазовой смеси // Труды Первой Всероссийской школы - семинара молодых учёных и специалистов. Энергосбережение - теория и практика. - М., 2002. - С. 80-82.

6. Цепляева Е.В., Гаряев А.Б. Математическая модель для описания процессов тепло- и массообмена в теплообменникках с выпадением влаги из парогазовых смесей // Труды Международной научно - практической конференции СЭТТ-2002. Сушка и термовлажностная обработка материалов. - М., 2002. - Т.2. - С. 110-113.

7. Гаряев А.Б., Цепляева Е.В. Метод расчёта перекрёстноточного конденсационного теплообменника для утилизации тепла влажных газов // Труды Первой Международной конференции по энергетической эффективности. - Алжир, 2003. - Т.1. - С. 222-226. - На фр. яз.

8. Гаряев А.Б., Цепляева Е.В. Расчёт утилизации теплоты влажных газов в теплообменных аппаратах перекрёстного тока // Вестник МЭИ. - 2003. - № 5. -С. 82-85.

Печ. л. /Д/Г Тираж 100 Заказ

Типография МЭИ, Красноказарменная ул., д. 13

Содержание.

Основные обозначения.

Введение.

Глава 1. Современное состояние исследований процессов тепло- и массообмена в конденсационных теп-лоутилизаторах (КТУ).

1.1. Использование КТУ для экономии тепловой энергии на промышленных предприятиях.

1.2. Теоретические исследования процессов тепло- и мас-сопереноса в КТУ и методы их расчёта.

1.3. Экспериментальные исследования процессов тепло- и массопереноса при конденсации пара из парогазовой смеси в КТУ.

1.4. Постановка задачи исследования. •

Глава 2. Математическая модель процессов переноса тепла и массы в теплообменных аппаратах с вла-говы падением.

2.1. Модель процессов переноса тепла и массы в каналах гладкотрубных многоходовых теплообменных аппаратов.

2.2. Описание переноса тепла в одиночном ребре при конденсации на его поверхности.

2.3. Модель процессов переноса тепла и массы в каналах оребрённых многоходовых теплообменных аппаратов.

2.4. Выводы по главе 2.

Глава 3. Проверка адекватности модели.

3.1. Сопоставление результатов расчётов с экспериментальными данными.

3.2. Сопоставление результатов расчётов теплообменников на основе существующих методик и предлагаемой методики

3.3. Выводы по главе 3.

Глава 4. Численные исследования процессов в КТУ.

4.1. Исследование режимов работы КТУ, сопровождающиеся образованием «сухих» зон.

4.2. Влияние скоростей теплоносителей на работу КТУ.Ю

4.3. Влияние начальных температур и влагосодержаний теплоносителей на работу КТУ.

4.4. Выводы к главе 4.

Актуальность работы. Одним из способов повышения эффективности использования; энергии является утилизация теплоты вторичных энергетических ресурсов (ВЭР). Среди тепловых ВЭР важное место занимают влажные газы. К ним относятся: продукты сгорания газового и жидкого топлива, содержащего водород (природный газ, коксовый газ, мазут и др.); влажный сушильный агент на выходе из сушильных установок; воздух, удаляемый из помещений с повышенной влажностью системами вентиляции и кондиционирования; выпар деаэраторов; смесь пара и неконденсирующихся газов, удаляемых из конденсаторов различного назначения.

Конденсация паров, содержащихся во влажных газах, в конденсационных теплоутилизаторах (КТУ) позволяет экономить значительное количество теплоты. Так, продукты сгорания природного газа в котельных обычно содержат более 10 % влаги. Её конденсация, согласно [32-35], может на 7 - 8% повысить коэффициент использования топлива в котельной установке. В сушильных установках и в системах кондиционирования охлаждение газов ниже температуры точки росы приводит к их осушению и даёт возможность осуществлять рециркуляцию сушильного агента или вытяжного воздуха. Собранный в КТУ конденсат может быть использован, например, для подпитки котельной установки, как показано в [32-34], либо для других нужд. Это даёт заметную экономию, которая будет увеличиваться при неизбежном росте стоимости воды. Глубокое охлаждение продуктов, сгорания приводит к уменьшению содержания в них вредных примесей за счёт частичного поглощения образующимся конденсатом. При этом уменьшается содержание оксидов азота, являющихся наиболее опасной примесью в составе продуктов сгорания природного газа. Увеличение плотности дымовых газов и уменьшение их объёмного расхода позволяет экономить электроэнергию, затрачиваемую на привод дымососа или вытяжного вентилятора.

Таким образом, глубокое охлаждение влажных газов позволяет получить ряд существенных преимуществ при эксплуатации теплотехнических установок. В тоже время в России применение глубокого охлаждения влажных газов развито недостаточно.

Процессы тепло- и массообмена, протекающие в теплообменных аппаратах с конденсацией пара из парогазовой смеси, более сложны и менее изучены, чем процессы в обычных теплообменниках, поскольку количество передаваемой в них теплоты; складывается из конвективной составляющей, теплоты фазового перехода конденсирующегося пара, поступающего к поверхности теплообмена за счёт диффузии и турбулентного перемешивания. Это приводит к недостаточной точности методов их расчёта. Если для теплообменных аппаратов: без выпадения влаги погрешность определения поверхности теплообмена с помощью теоретических расчётов составляет 15 —20 %, то для аппаратов с выпадением влаги это значение может достигать 50 % и более.

В настоящее время для расчёта площади поверхности теплообмена используются метод В.М. Кэйса и A.A. Лондона [17, 29], метод A.A. Гоголина и Е.Е. Карписа [17] и другие [26, 27, 43, 52, 54], в основе которых находятся формулы для расчёта средней разности температур. Эти методы разработаны для расчёта теплообменных аппаратов, в которых температуры поверхности теплообмена меняется, незначительно, таких как теплообменники -утилизаторы систем кондиционирования воздуха [11, 24, 30]. Однако, во многих случаях, например, при: утилизации теплоты дымовых газов или влажного сушильного агента температура поверхности теплообмена в КТУ может изменяться более, чем на 20 °С, следовательно, возникает необходимость разбиения теплообменника на участки и определения средневзвешенной по участкам разности температур, а также расчёта местного коэффициента влаговыпадения. Кроме того, при использовании вышеперечисленных методов расчёта нет возможности определить границу «сухой» зоны, особенно в теплообменниках со сложной схемой течения теплоносителей.

Многие методики расчёта осуществляют прямой тепловой расчёт теплообменных аппаратов, т.е. предназначены для определения площади поверхности теплообмена по известной тепловой нагрузке, которая может быть вычислена как произведение разности энтальпий парогазовой смеси на входе и на выходе из аппарата на её расход. При этом параметры парогазовой смеси на выходе из теплообменного аппарата часто принимаются из предположения, что горячий теплоноситель выходит из теплообменника в насыщенном состоянии и его относительная влажность близка к 100 %. В действительности относительная влажность газов на выходе может быть значительно ниже.

В результате теплообменники могут работать не на расчётных режимах, что снижает эффективность их применения. При этом неоправданно возрастает их материалоёмкость, либо (при дефиците поверхности) они не обеспечивают получение требуемой производительности и; заданных значений параметров теплоносителей на выходе.

Существующие в настоящее время методы расчёта теплообменников с конденсацией влаги из парогазовой смеси не учитывают возможность образования «сухих» зон на теплообменной поверхности, а также не позволяют рассчитывать. местные характеристики теплоносителей на выходе из аппарата, что приводит к опасности выпадения конденсата на поверхностях дымового тракта и дымовой трубы, следующих после КТУ, либо к неполной утилизации теплоты уходящих газов. Влияние режимных параметров теплоносителей на характеристики КТУ на сегодняшний день изучено недостаточно.

Целью работы является численное исследование процессов тепло- и массопереноса в трубчатых оребрённых КТУ с выпадением влаги из парогазовой смеси.

Для! достижения указанной цели поставлен ряд научно-технических задач, включая:

• разработку математической модели процессов тепло- и массообмена при течении парогазовых смесей в каналах теплообменных аппаратов с гладкими и оребрёнными трубками, предназначенных для утилизации теплоты влажных газов с различными схемами движения теплоносителей, проверку её адекватности физике процессов движения и тепломассопереноса в условиях работы реальных теплотехнических аппаратов;

• разработку прикладного программного продукта для исследования работы оребрённых и гладкотрубных многоходовых КТУ;

• проверку адекватности предложенной математической модели путём сопоставления результатов расчёта КТУ с экспериментальными данными, полученными в условиях работы реальных теплотехнических аппаратов;

• численное исследование режимов работы КТУ, сопровождающихся образованием «сухих» зон;

• численное исследование влияния режимных параметров теплоносителей (расход, начальная температура и влагосодержание) на коэффициент теплопередачи и эффективность теплообменного аппарата.

Научная новизна. В предположении аналогии переноса тепла и массы разработана математическая модель процессов тепло- и массообмена при течении парогазовых смесей в трубчатых гладкотрубных и оребрённых конденсационных теплоутилизаторах, описывающая распределения температур теплоносителей и влагосодержания парогазовой смеси по площади поверхности аппарата. Модель позволяет рассчитывать КТУ при сложных схемах течения теплоносителей.

Получены новые данные о распределении температур теплоносителей, влагосодержания парогазовой смеси и коэффициента теплопередачи вдоль поверхности оребрённых КТУ и установлен характер и степень влияния скоростей, начальных температур теплоносителей и влагосодержания влажного газа на теплопроизводительность, коэффициент теплопередачи и эффективность КТУ.

В диапазонах начальных температур (80+ 140) °С, влагосодержаний газа

80-7-160) - и температур охлаждающей воды (5-7-25) °С исследовано кг.с.в. влияние расходов теплоносителей на образование «сухих» зон и определены и условия их возникновения. Показано, что рост начальной температуры воды, влагосодержания и расхода газа увеличивает вероятность возникновения «сухих» зон.

На основе численного эксперимента, проведённого в диапазоне' режимных параметров, характерных для эксплуатации КТУ при утилизации тепла продуктов сгорания, показана возможность существования режимов работы, сопровождающихся испарением стекающего конденсата на нижних трубках и существенным уменьшением коэффициента теплопередачи и теплопроизводительности КТУ.

Расчётным путём показано, что влажный газ на выходе из КТУ может находиться в ненасыщенном состоянии, даже в тех случаях, когда в КТУ конденсируется значительное (более 50 %) количества пара. Относительная влажность газа на выходе может достигать 60 %.

Практическая ценность работы. Разработан прикладной" программный продукт, который может быть применён для расчёта и выбора трубчатых оребрённых многоходовых теплообменных аппаратов, выпускаемых промышленностью. Предложены рекомендации по выбору режимных параметров и монтажу КТУ.

Разработанная математическая модель и программный продукт на протяжении двух лет используются на кафедре ТМПУ МЭИ (ТУ) при изучении курсов «Тепломассообменное оборудование предприятий», «Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях», а также в курсовом и дипломном проектировании студентами специальности 10.07.00 (промышленная теплоэнергетика).

На защиту выносятся;

• математическая модель для описания процессов тепло- и массопереноса в проточной части гладкотрубных и оребрённых рекуперативных КТУ;

• результаты численного исследования процессов тепло- и массообмена в промышленных теплообменниках в рабочих диапазонах режимных параметров теплоносителей;

• положение о возможности существования в КТУ режимов с частичным испарением влаги с поверхности теплообмена, сопровождающихся существенным уменьшением коэффициента теплопередачи;

• положение о том, что парогазовая смесь на выходе из КТУ может находиться в ненасыщенном состоянии, даже в тех случаях, когда в аппарате конденсируется значительное количество пара (более 50 %).

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были доложены на национальных и международных конференциях:

• 7,8,9 и 10 Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов. Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Москва; 20012004 г.;

• Первой Всероссийской школе - семинаре молодых учёных и специалистов "Энергосбережение - теория и практика". Москва, апрель, 2002 г.;

• Первой Международной научно - практической конференции "Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов)". Москва, май, 2002 г. Публикации. Основные научные положения и выводы изложены в 8 опубликованных работах [21,22, 57-61, 65].

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, заключения, списка литературы, состоящего из 69 наименований, и приложения. Общий объём диссертации составляет 136 страниц, включая рисунки, таблицы и приложения.

Основные результаты, полученные в диссертационной работе:

1. В предположении об аналогии переноса тепла и массы разработана математическая, модель процессов тепло- и массообмена при течении парогазовых смесей в трубчатых гладкотрубных и оребрённых конденсационных теплоутилизаторах (КТУ), описывающая распределения температур теплоносителей, влагосодержания парогазовой смеси и местных значений коэффициентов теплопередачи по площади поверхности аппарата. Модель позволяет рассчитывать КТУ при сложных схемах течения теплоносителей и даёт возможность выявить в них образование «сухих» зон.

2. На основе математической модели создан прикладной программный продукт, который может быть использован, как для исследования работы конденсационных теплоутилизаторов в различных режимах, так и при проектировании теплотехнических установок, в состав которых входят такие теплообменники.

3. Адекватность предложенной; математической модели доказана; путём сопоставления результатов расчётов с экспериментальными данными, полученными в промышленных условиях. Для теплоутилизационной установки на базе теплообменника КСк-4-11-02, предназначенной для утилизации тепла продуктов сгорания после котла ДЕ-10-14ГМ при различных паропроизводительностях котла и расходах дымовых газов через КТУ, проведено сопоставление расчётных и экспериментальных значений теплотехнических показателей КТУ: переданной тепловой нагрузки, коэффициента теплопередачи, температуры и влагосодержания теплоносителей на выходе из аппарата. Средние значения погрешности сопоставления составляют по теплопроизводительности КТУ - 13,5 %, по коэффициенту теплопередачи 15,9 %.

4. Проведено сравнение результатов расчётов, полученных при использовании предложенной математической модели и метода, основанного на коэффициенте влаговыпадения. Для режимов с малым изменением температуры холодного теплоносителя (5-г 20) °С предлагаемая модель обеспечивает более точное совпадение результатов с экспериментом (примерно на 10 %). Установлено, что для режимов с большим изменением температуры воды метод коэффициента влаговыпадения не дает возможности определить конечное значение температуры и влагосодержания горячего теплоносителя.

5. Получены новые данные о распределении температур теплоносителей; влагосодержания парогазовой смеси, коэффициента теплопередачи в оребрённых КТУ вдоль поверхности теплообменного аппарата. Установлен характер и степень влияния скоростей, начальных температур теплоносителей и влагосодержания влажного газа на коэффициент теплопередачи, теплопроизводительность и эффективность КТУ. Значение среднего по площади теплообменного аппарата коэффициента теплопередачи в диапазоне исследуемых параметров увеличивается от 1,6 до 3,5 раз по сравнению со случаем без выпадения влаги. Изменение эффективности аппарата находится в пределах 77 = 52 + 78 %.

6. В диапазонах начальных температур (80+ 140) °С, влагосодержаний газа

80+160) —-— и температур охлаждающей воды (5 + 25) °С исследовано кг.с.в. влияние расходов теплоносителей на образование «сухих» зон и определены границы области их возникновения. Рост начальной температуры воды, влагосодержания и расхода газа увеличивает риск возникновения «сухих» зон. При использовании оребрения становится возможным образование «сухих» зон на конце рёбер.

7. На основе численного эксперимента, проведённого в диапазоне режимных параметров, характерных для эксплуатации КТУ при утилизации тепла продуктов сгорания, показана возможность существования режимов работы, сопровождающихся испарением стекающего конденсата на нижних трубках и существенным уменьшением коэффициента теплоотдачи и теплопроизводительности КТУ. Предложены схемы соединения КТУ в единый блок, позволяющие избежать возможного испарения конденсата.

8. Расчётным путём показано, что влажный газ на выходе из КТУ может находиться не в насыщенном состоянии, даже в тех случаях, когда в КТУ конденсируется значительное количество пара (более 50 %) из парогазовой смеси. Относительная влажность газа может достигать 60 %. Данное обстоятельство необходимо учитывать при расчёте количества выпавшего конденсата.

127

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Аничхин А.Г. О тепло- и массообмене в ребристом воздухоохладителе // Холодильная техника. - 1972. - № И.-С.8-12.

2. Аничхин А.Г. Универсальный коэффициент эффективности ребра воздухоохладителя // Вентиляция и кондиционирование воздуха. 1984. С. 28-35.

3. Баскаков А.П., Ильина Е.В. Тепломассообмен при глубоком охлаждении продуктов сгорания природного газа // Инженерно физический журнал. -2003.-№ 2.-С. 88-93.

4. Баум В.А., Брдлик П.М. Конденсация водяного пара из движущейся паровоздушной смеси // Теплоэнергетика. 1957. - № 1. - С.42 - 45.

5. Берман Л.Д. Испарительное охлаждение циркуляционной воды. М., 1957. -320 с.

6. Берман Л.Д. К обобщению опытных данных по тепло- и массообмену при испарении и конденсации // Теплоэнергетика. 1980. - № 4. - С. 8 - 13.

7. Берман Л.Д., Фукс С.Н. Массообмен в конденсаторах с горизонтальными трубами при содержании в паре воздуха // Теплоэнергетика. 1958. - № 8. -С.66-74.

8. Блюдов В.П. Конденсационные устройства паровых турбин. — М.: Госэнергоиздат, 1951. 207 с.

9. Ю.Бобе Л.С., Малышев Д.Д. К расчёту конденсации пара при поперечном обтекании труб парогазовой смесью // Теплоэнергетика. 1971. - № 12. С. 84-86.

10. Богословский В.Н., Кокорин О.Я., Петров JI.B. Кондиционирование воздуха и холодоснабжение. М.: Стройиздат, 1985. - 367 с.

11. Бурдо О.Г., Терзиев С.Г., Зыков A.B., Безбах И.В. Пути совершенствования теплотехнологий сушки в АПК // Труды Международной научно -практической конференции СЭТТ-2002. Сушка и термовлажностная обработка материалов М., 2002. - Т.4. - С. 153 - 156.

12. Бухаркин E.H. Возможности экономии электроэнергии при использовании конденсационных теплоутилизаторов в водогрейных котельных // Промышленная энергетика. 1998. - № 7. - С. 34 - 37.

13. Бухаркин E.H. Тепловой расчёт конденсационных теплоутилизаторов, установленных за котлами // Промышленная энергетика. 1991. - № 10. - С. 35-37.

14. Внутренние санитарно технические устройства. Справочник проектировщика. В 2-х ч. Ч. 2. Вентиляция и кондиционирование воздуха / В.Н. Богословский, В.М. Эльтерман, И.А. Шепелев и др.: Под ред. И.Г. Староверова. - М.: Стройиздат, 1977. - 289 с.

15. Волчков Э.И., Терехов В.В., Терехов В.Н. Тепломассообмен в пограничном слое при вынужденном течении влажного воздуха с конденсацией пара на поверхности // Теплофизика и аэромеханика. 2000. - № 2. - С. 257 - 266.

16. Волчков Э.П., Терехов В.И. Пограничный слой с селективным отсосом // Инженерно физический журнал. - 1983. - № 2. - С. 181-188.

17. Гаряев А.Б., Нефёдова Н.И. Оценка влияния термического сопротивления плёнки конденсата при конденсации пара из парогазовой смеси // Труды

18. Второй Всероссийской школы семинара молодых учёных и специалистов. Энергосбережение - теория и практика. - М., 2004. - С. 328-332.

19. Гаряев А.Б., Цепляева Е.В. Метод расчёта теплообменных аппаратов с выпадением влаги из парогазовой смеси // Труды Первой Всероссийской школы семинара молодых учёных и специалистов. Энергосбережение -теория и практика. - М., 2002. - С. 80-82.

20. Гаряев А.Б., Цепляева Е.В. Расчёт утилизации теплоты влажных газов в теплообменных аппаратах перекрёстного тока // Вестник МЭИ. 2003., - № 5. - С. 82-85.

21. Гладков В.А., Арефьев Ю.И., Пономаренко B.C. Вентиляторные градирни. -М.: Стройиздат, 1976. 216 с.

22. Голубков Б.Н., Романова Т.М., Гусев В.А. Проектирование и эксплуатация установок кондиционирования воздуха и отопления. М.: Энергоатомиздат, 1988.- 190 с.

23. Гомон В.И., Аронов И.З., Ратушняк А.И., Навродская P.A. Газотрубный утилизатор теплоты отходящих газов промышленных печей // Промышленная энергетика. 1990. - № 6 - С. 31 - 34.

24. Григорьев В.А., Крохин Ю.И. Тепло- и массообменные аппараты криогенной техники. М.: Энергоиздат, 1982. - 312 с.

25. Исаченко В.П. Теплообмен при конденсации. М.гЭнергия, 1977. - 240 с.

26. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел A.C. Теплопередача М.: Энергоиздат, 1981. - 416 с.

27. Кейс В.М. Конвективный тепло- и массообмен. М., 1972. - 151 с.

28. Кокорин О.Я. Энергосберегающие технологии функционирования систем вентиляции, отопления, кондиционирования воздуха (систем ВОК). М.: «Проспект», 1999. - 208 с.

29. Краснощеков Е.А., Сукомел A.C. Задачник по теплопередаче. М.: Энергия, 1980.-288 с.

30. Кудинов A.A. Глубокое охлаждение продуктов сгорания в конденсационных теплоутилизаторах // Энергосбережение в теплоэнергетике и теплоснабжении. 1999. - № 4. - С. 31—34.

31. Кудинов A.A. Повышение эффективности использования газа в котельных установках // Энергосбережение. 1998. - № 4. - С. 80 - 82.

32. Кудинов A.A. Повышение эффективности работы конденсационных теплоутилизаторов поверхностного типа // Промышленная энергетика. -1999.-№7. С. 30-34.,

33. Кудинов A.A. Энергосбережение в теплогенерирующих установках. -Ульяновск: УлГГУ, 2000. 148 с.

34. Кудинов A.A., Антонов В.А., Алексеев Ю.Н. Анализ эффективности применения конденсационного теплоутилизатора за паровым котлом ДЕ-10-14ГМ // Промышленная энергетика. 1997. - № 8. - С. 8 - 10.

35. Кудинов A.A., Антонов В.А., Алексеев Ю.Н. Энергосбережение в газифицированных котельных установках путём глубокого охлаждения продуктов сгорания // Теплоэнергетика. 2000. - № 1. - С. 59 - 61.

36. Кудинов A.A., Калмыков М.В. Повышение эффективности работы котельных установок // Третья Российская научно-техническая конференция. Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности. Ульяновск, 2001. - С. 265 - 269.

37. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М.: Атомиздат, 1979. - 416 с.

38. Леонтьев А.И. Инженерные методы расчёта трения и теплообмена на проницаемой поверхности // Теплоэнергетика. 1973. - № 3. - С. 19 - 24.

39. Леонтьев А.И., Малышев Д.Д. Инженерные методы расчёта тепло- и массообмена при конденсации из турбулентного неоднородного пограничного слоя // Теплоэнергетика. 1972. - № 9. - С. 8 - 12.

40. Малышев Д.Д. Исследование конденсации водяного пара из паровоздушнойсмеси при поперечном обтекании труб. Дисканд. техн. наук. М., 1972.-187 с.

41. Михушкин В.Н., Богаченко В.Н. Рачёт теплообменника осушителя сжатого воздуха с учётом конденсации влаги // Химическое и нефтяное машиностроение. - 1991. - № 8. - С. 8 - 10.

42. Пиир А.Э. Основы проектирования высокоэффективных воздухонагревателей. Архангельск: АГТУ, 1998. - 79 с.

43. Промышленные тепломассообменные процессы и установки. / A.M. Бакластов, В.А. Горбенко, O.JI. Данилов и др.: Под ред. A.M. Бакластова. -М.: Энергоатомиздат, 1986. 328 с.

44. Работа дымовых труб в условиях глубокого охлаждения продуктов сгорания в конденсационных теплоутилизаторах / Калмыков М., Кудинов А., Левушкина Ю. и др. // Энергосбережение в теплоэнергетике. 1999. - № 1. -С. 87-89.

45. Расчёт тепломассообменных аппаратов / A.A. Бородкин, В.Д. Портнов, В.Я. Сасин, В.Н. Фёдоров: Под редакцией В.А. Горбенко. М.: МЭИ, 1997. - 54 с.

46. Росляков П.В., Егорова Л.Е., Ионкин И.Л. Технологические мероприятия по снижению вредных выбросов ТЭС в атмосферу. М.: МЭИ, 2001. - 52 с.

47. Семеин В.М. Теплоотдача влажного воздуха при конденсации пара // Теплоэнергетика. 1956. - № 2. - С. 11 - 15.

48. Семенюк Л.Г. Получение конденсата при глубоком охлаждении продуктов сгорания.// Промышленная энергетика. 1987. - № 8. - С. 47 - 50.

49. Смольский Б.М., Новиков П.А., Щербаков Л.А. Тепло- и массообмен при конденсации водяного пара из влажного воздуха в узких каналах // Инженерно физический журнал. - 1971. - № 1. - С. 71 - 72.

50. Тепло- и массообмен при охлаждении влажного газа с частичной конденсацией водяного пара / Баскаков А.П., Пальчиков И.С., Филипповский Н.Ф., Мунц В.А. // Тепломассообмен ММФ 2000: Сб. Минск. - АНБ 2000. Т. 5. - С. 390 - 393.

51. Терехов В.И., Терехов В.В., Шаров К.А. Тепло- и массообмен при конденсации водяного пара из влажного воздуха // Инженерно физический журнал. - 1998. - № 5. - С. 788 - 794.

52. Фиалко Н.М., Гомон В.И., Навродская P.A., Прокопов В.Г., Пресич Г.А. Особенности методики расчёта поверхностных теплоутилизаторов конденсационного типа // Промышленная теплотехника. 2000. - № 2. - С. 49-53.

53. Хаузен X. Теплопередача при противотоке, прямотоке и перекрёстном токе. М.: Энергоиздат, 1981. - 384 с.

54. Цветков Ф.Ф., Керимов Р.В., Величко В.И. Задачник по тепломассообмену. -М.: МЭИ; 1997.- 136 с.

55. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1969. - 744 с.

56. Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха / Л.Д. Богуславский, В.И Ливчак., В.П. Титов и др.: Под ред. Л.Д. Богуславского и В.И. Ливчака. М.: Стройиздат, 1990. -624 с.

57. Garjaev А.В., Tseplyaeva E.V. The calculation method of condensation cross-flow heat exchangers for heat utilization of flue gases // PROCEEDINGS. 1 conference internationale sur l'efficacite energetique Alger, 2003. - T. 1. - P. 222-226.

58. Levy C. La recuperation de chaleur sur les fiimees des chaudieres // Chauffage, ventilation, conditionnement. 1974. - № 3. - P. 11 - 20.

59. Portrait L. M. Las calderas de condensation // Clima y ambiente. - 1985. - № 146.-S. 55-60.

60. Sulliven R.E. The Timken Company's Canton plant utilizes a condensing heat exchanger to recover boiler stack heat to preheat makeup water // ASHRAE J. -1985.-№3.-P. 73-75.

61. Thompson D., Goldstick B. Condensation heat recovery application for industrial buidings // Energie Engineering. 1984. - № 2. - P. 27 - 58.