автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Охлаждение продуктов сгорания газообразного топлива в ребристых теплообменниках

На правах рукописи

Черепанова Екатерина Владимировна

ОХЛАЖДЕНИЕ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА В РЕБРИСТЫХ ТЕПЛООБМЕННИКАХ

Специальность 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург - 2005

Работа выполнена на кафедре промышленной теплоэнергетики теплоэнергетического факультета ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ».

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Баскаков А.П.

Официальные оппоненты: доктор технических наук

Боковиков Б.А.

кандидат технических наук Скачкова С.С.

Ведущая организация:

ООО «Уралтрансгаз»

Защита состоится 28 октября 2005 г. в аудитории Т-703 в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 212.285.07 при ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ» по адресу: г. Екатеринбург, ул. Софьи Ковалевской, 5 (8-й учебный корпус УГТУ-УПИ)

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале библиотеки ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ».

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью организации, просим направлять по адресу: 620002, г. Екатеринбург, Мира, 19, К-2, УГТУ-УПИ, ученому секретарю университета; факс (343) 375-95-70; e-mail: dpe_ustu@mail.ru.

Автореферат разослан «/£ » сентября 2005 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

проф., д.т.н,

Плотников П.Н.

М65М9

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В котлоагрегатах, работающих на природном газе, наиболее значительной является потеря теплоты с уходящими газами д2- При принятой в России методике сведения баланса по низшей теплоте сгорания топлива она составляет 5 - 6 %, фактически же с учетом скрытой теплоты конденсации паров, содержащихся в газах, значение д2 примерно на 12 % выше. В других топливосжигающих агрегатах, например, промышленных печах, потери с уходящими газами в зависимости от температуры последних достигают 20 - 30 %. Для существенного снижения потери д2 необходимо охлаждение продуктов сгорания до такой температуры, при которой удается сконденсировать максимально возможное количество водяных паров, содержащихся в газах, и использовать выделяющуюся при конденсации скрытую теплоту.

Около 35 -40 % топливно-энергетических ресурсов России тратится на теплоснабжение. Из них примерно 70 % теплоты вырабатывается на централизованных и индивидуальных котельных. Затраты на отопление составляют не менее 50% от всех затрат жилищно-коммунального сектора. Экономия 10 % топлива в газифицированных котельных, достигаемая при использовании теплоты конденсации пара, содержащегося в продуктах сгорания, обеспечит в целом по России огромную экономию природного газа, сравнимую с расходом на его перекачку.

Цель работы. Комплексная разработка высокоэффективного и экономичного способа увеличения коэффициента полезного действия отопительных паровых и водогрейных котлов путем охлаждения продуктов сгорания природного газа ниже температуры точки росы и использования теплоты конденсации содержащегося в них водяного пара.

В ходе выполнения работы решались следующие основные задачи:

1. Аналитическое исследование изменения температуры и влажности продуктов сгорания в процессе конвективного теплообмена, осложненного конденсацией водяного пара.

2. Разработка методики и программы расчета конденсационного ребристого теплообменника.

3. Исследование коррозионной устойчивости алюминия при его контакте с образующимся конденсатом. м .......... —- •

РОС НЛиИЯНАЛЬИАЪ

4. Анализ теплового режима дымовой трубы, работающей при низких температурах уходящих газов.

5. Создание способа исключения каплеуноса.

Научная новизна

1. Научно обоснован метод теплового расчета поверхностных ребристых теплообменников при совместном протекании процессов тепло-и массообмена в процессе охлаждения продуктов сгорания с конденсацией содержащегося в них водяного пара.

2. Аналитически решена задача о распределении температуры вдоль охлаждаемого стержня при совместном протекании на его поверхности процессов тепло- и массообмена. Численно решена задача о распределении температуры по радиусу кольцевого ребра. Показано, что эффективность оребрения, применяемого в выпускаемых отечественными заводами калориферах с накатными алюминиевыми ребрами, остается высокой даже при наличии дополнительного тепловыделения, связанного с конденсацией водяного пара.

3. Рассчитан водородный показатель рН конденсата, выделяющегося на охлаждаемой поверхности из продуктов сгорания, по равновесию реакций растворения С02 в конденсате, образования и диссоциации Н2С03 по первой и второй ступеням с учетом диссоциации молекул воды. Показано, что рН конденсата, образующегося в процессе охлаждения продуктов сгорания природного газа, составляет 4,36-4,65, уменьшаясь с ростом содержания СОг в продуктах сгорания и увеличиваясь с ростом температуры конденсата. По литературным данным такой конденсат безопасен для алюминиевых ребер, что подтверждается результатами наших исследований.

4. Найдены допустимые пределы глубокого охлаждения продуктов сгорания природного газа с конденсацией содержащегося в них водяного пара с учетом создания условий для надежной работы дымовой трубы.

Практическая ценность

1. На базе комплексного анализа процессов, связанных с охлаждением продуктов сгорания в энергетических и отопительных котельных, выявлены факторы, определяющие допустимую степень их охлаждения в теплообменниках, выполненных из оребренных труб.

2. Разработан проект реконструкции газоходов парового котла ШБ-А7 с установкой теплообменника для глубокого охлаждения уходящих газов. Проект реализуется в котельной экспериментально-производственного комбината УГТУ-УПИ.

3. Предложена на уровне изобретения конструкция ребристого теплообменника, позволяющая исключить каплеунос.

4. Обоснованы рекомендации для широкого внедрения теплообменников для охлаждения продуктов сгорания газообразного топлива с конденсацией водяного пара.

Автор защищает

1. Результаты аналитического исследования основных закономерностей охлаждения продуктов сгорания при конденсации из них водяного пара.

2. Результаты аналитического и численного исследования распределения температуры и эффективности продольных и кольцевых ребер при совместном протекании на их поверхности процессов тепло- и мас-сообмена.

3. Методику расчета поверхностных ребристых теплообменников при охлаждении продуктов сгорания ниже температуры точки росы водяного пара.

4. Положение о том, что алюминиевые ребра не подвержены коррозии при контакте с конденсатом, образующимся при охлаждении продуктов сгорания природного газа.

5. Результаты расчета температуры уходящих газов, обеспечивающей отсутствие конденсации на внутренней поверхности оголовка дымовой трубы.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на 3 международных и 3 всероссийских конференциях: на XIV международной школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева (Рыбинск, 2003), на Международной научно-технической конференции «80 лет Уральской теплоэнергетике. Образование. Наука» (Екатеринбург, 2003), на XV международной школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева (Калуга, 2005), на всероссийской научно-технической конференции, посвященной 70-летию кафедры тепло-

вых электрических станций УГТУ-УПИ (Екатеринбург, 2002), на всероссийской научно-практической конференции «Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» (Екатеринбург, 2003), на всероссийской научно-практической конференции «Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» (Екатеринбург, 2004).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 10 печатных работах [1-10], в том числе 2 патентах РФ.

Личный вклад автора заключается в анализе опубликованных данных, в расчете распределения температуры вдоль охлаждаемого стержня и по радиусу кольцевого ребра при совместном протекании на их поверхности процессов тепло- и массообмена, в разработке методики и программы расчета поверхностных ребристых теплообменников при охлаждении продуктов сгорания ниже температуры точки росы, в расчете рН конденсата, образующегося на ребрах теплообменника и взаимодействующего с продуктами сгорания, в разработке проекта установки теплообменника для охлаждения уходящих газов за паровым котлом № 1 котельной экспериментально-производственного комбината УГТУ-УПИ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и приложений, изложена на 154 страницах машинописного текста и содержит 4 таблицы, 29 рисунков и библиографический список из 98 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследования, отражены научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приведены основные защищаемые положения.

В первой главе приведен аналитический обзор литературных источников, посвященных проблемам снижения тепловых потерь топли-восжигающих установок с уходящими газами, а также методам расчета

поверхностных теплообменных аппаратов для охлаждения продуктов сгорания с конденсацией содержащегося в них пара. Анализ опубликованных работ показал, что в практическом плане главным препятствием на пути широкого внедрения конденсационных теплообменников является опасение за стойкость дымовой трубы, которая может разрушаться из-за конденсации в ней водяного пара. Обычно ее пытаются защитить путем перепуска части продуктов сгорания мимо теплообменника. Опыт длительной работы Первоуральской ТЭЦ с контактными теплообменниками показывает, что эта мера недостаточна. Нужна комплексная увязка конструкций и режимов работы теплообменника и дымовой трубы.

Продукты сгорания, уходящие из поверхностных биметаллических ребристых теплообменников, содержат меньше влаги (в том числе капельной), чем после контактных. Ребристые теплообменники очень компактны, имеют небольшое аэродинамическое сопротивление, серийно выпускаются отечественными заводами для разных отраслей промышленности, в том числе и для теплоэнергетики, легко устанавливаются в существующих газоходах. Они широко используются в нефтехимии, на газоперекачивающих станциях магистральных газопроводов и в других отраслях промышленности. Их применение в газовых котельных и на станциях позволит без больших капитальных затрат сэкономить до 10 - 15 % потребляемого ими газа.

Исследованиями процессов, ир01екающих в поверхностных и контактных конденсационных теплоутилизаторах, занимались A.A. Кудинов, E.H. Бухаркин, А.Б. Гаряев, Е.В. Веринчук, И.З. Аронов, Н.И. Платонов, Л.Г. Семенюк и др. Конвективную теплоотдачу и аэродинамику пучков ребристых труб различной конфигурации всесторонне исследовал В.Б. Кунтыш.

Анализ показал, что в опубликованных работах не предложен надежно физически обоснованный и корректно аналитически исследованный метод теплового расчета поверхностных теплообменников при совместном протекании в них процессов тепло- и массообмена.

При отсутствии конденсации расчет поверхностных теплообменных аппаратов не вызывает затруднений. Конденсация пара вносит существенные усложнения, поскольку в этом случае величина коэффициента теплоотдачи сама зависит от интенсивности конденсации, т. е. нельзя принимать коэффициент теплоотдачи постоянным по ходу газов в теплообменнике. Для учета конденсации в литературе предлага-

ются либо чисто эмпирические формулы, либо зависимости, предполагающие постоянство коэффициента теплопередачи. В работах А.Б. Гаряева и Е.В. Веринчук, проводившихся одновременно с нашими исследованиями, выполнены численные расчеты процессов тепло-и массообмена в поверхностных теплообменных аппаратах в предположении о справедливости аналогии тепло- и массообмена. Этот подход наиболее близок по своей сути к предложенному в данной диссертационной работе.

Во второй главе обосновывается применение аналогии процессов тепло- и массообмена для расчета коэффициента теплоотдачи к поверхности ребристого теплообменника при охлаждении продуктов сгорания газообразного топлива с конденсацией из них водяного пара. Вследствие влияния поперечного потока вещества на поля скоростей, температур и парциальных давлений аналогия между тепло- и массообменом не является полной, но как при раздельном, так и при совместном протекании этих процессов существуют условия, при которых можно пренебрегать влиянием факторов, нарушающих аналогию. В этих случаях, часто встречающихся на практике, использование выводов, вытекающих из существования приближенной аналогии между тепло- и массообменом и существенно облегчающих решение многих практических задач, вполне допустимо. Это относится, в частности, и к охлаждению влажных газов, уходящих из котлов.

Известно, что в качестве движущей силы процесса неизотермического массообмена разумнее (в пределах равновесной термодинамики) использовать разность парциальных давлений, а не концентраций компонента (в данном случае водяного пара). С учетом этого и в предположении о применимости аналогии между процессами тепло- и массообмена, условием существования чего является равенство коэффициентов температуропроводности я диффузии а = = I) = £р.йпГг, коэффициенты тепло- и массоотдачи и тепловые потоки могут быть рассчитаны по формулам:

И 1

9кона ~ акоив('г — 'о)> 9конд = $р{Рп ~ Рп,0}?п > Рр = аконв "7 >

^п Рср

Чъ Чтт 9конд — ^конв

Чт.

аЪ = ~~~ = ак

V °Р Кп )

( \

1 , Чп ^ /п~гп,0

СР К )

Здесь а - коэффициент температуропроводности парогазовой смеси, м2/с; X - коэффициент теплопроводности смеси, Вт/(м • К); р и ср -

плотность и теплоемкость смеси, кг/м3 и Дж/(кг • К); I) - коэффициент диффузии водяного пара в продуктах сгорания, м2/с; Бр - коэффициент

диффузии водяного пара, отнесенный к разности его парциальных давлений, с; Я, /?п - газовые постоянные парогазовой смеси и водяного пара, Дж/(кг • К); Тг, ?г- температура парогазовой смеси, К, °С; с/конв, Чко1ш' Чъ ~ плотности теплового потока за счет конвекции, конденсации и их сумма, Вт/м2; аконв - коэффициент теплоотдачи за счет конвективного теплообмена, Вт/(м2 • К); tй - температура поверхности раздела фаз, °С; - коэффициент массоотдачи, отнесенный к разности парциальных давлений пара, с/м; р - общее давление смеси, Па; рп, рп0 -

парциальные давления водяного пара в потоке парогазовой смеси и у поверхности раздела фаз, Па; дп - теплота конденсации перегретого пара, Дж/кг; гп, гп0 — относительные объемные концентрации водяного пара в потоке парогазовой смеси и у поверхности раздела фаз; гп = Рп/Р' гп,о=Рп,о/Р = Р*({о)/Р' Л - Давление насыщения, Па; а£ -приведенный (с учетом теплоты конденсации водяных паров) коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 • К).

На рис. 1 приведена зависимость коэффициента теплоотдачи от температуры стенки трубки внутренним диаметром 10 мм при поперечном омывании ее продуктами сгорания в газоходе котла. При снижении температуры стенки ниже точки росы (50,5 °С в условиях эксперимента) и, соответственно гп 0 < ги, величина а2 монотонно увеличивается за счет увеличения второго члена в скобках формулы (1). Результаты расчета по формуле (1) с привлечением соответствующей формулы для расчета ссконв при поперечном обтекании одиночной трубы хорошо согласуются с экспериментальными данными. Это подтверждает при-

менимость аналогии тепло- и массообмена в данных условиях и отсутствие заметного влияния поперечного потока вещества, в том числе и Стефанова потока.

аг* 200 Вт/(м2-К)

150

100

50

--2

0

30

40

50

60 /о, "С

Рис. 1. Зависимость приведенного коэффициента теплоотдачи от температуры стенки трубки: кривые - расчет, точки - эксперимент (1 - скорость омывающих трубку газов 11,3 м/с; 2 - 7,7 м/с)

Аналитические оценки показали, что в случае конденсации пара из парогазовой смеси в рассматриваемом в диссертационной работе диапазоне концентраций водяного пара гп < 0,2 термическое сопротивление теплоотдачи на три порядка превышает термическое сопротивление образующейся пленки конденсата, поэтому последнее в расчетах можно не учитывать. Этот вывод подтверждается работами А.Б. Гаряева и Н.И. Нефедовой.

Аналитически определена степень влияния конденсации на эффективность оребрения при изменении коэффициента теплоотдачи в соответствии с формулой (1). Анализ опирается на следующие допущения: ^рассматривается простейшая стационарная задача: теплоотдача от ограниченного стержня постоянного поперечного сечения; 2) конвективный коэффициент теплоотдачи аконв в формуле (1) постоянен по всей поверхности ребра; 3) температура окружающей ребро среды ¿г одинакова; 4) толщина ребра мала по сравнению с его высотой, в связи с чем температурными градиентами поперек ребра (по толщине) можно пренебречь; 5) избыточная температура в основании ребра равна

S0; 6) тепловым потоком через торцевую поверхность ребра пренебрегаем.

В интересующем нас диапазоне температур поверхности, на которой происходит конденсация, t = 273 - 333 К, зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры хорошо аппроксимируется (относительная погрешность не превышает 1 %) выражением ps = А схр(-В/Т), полученным из известного уравнения Клапейрона-Клаузиуса dpJdT = qn/[T(v" - v')] в предположении, что в этом диапазоне температур можно считать водяной пар идеальным газом (рУ/RnT = 0,999 + 0,993) и пренебречь удельным объемом воды v' по сравнению с объемом пара v", полагая qn = const. В нашем случае А = 1,5- 10й Па, В = 5272 К.

Уравнение теплопроводности стержня с учетом принятых допущений имеет вид

л / \

В

d^ „ пА

—— = ть + п---ехр

dx2 рл

(2)

где д = /г - /; т - актяи/{Х/)- п- тЯдпрп1[йпсррУ, х - расстояние от основания ребра; [ - текущая температура поверхности стержня; и и /периметр и площадь поперечного сечения стержня; X - коэффициент теплопроводности материала стержня, Вт/(м • К). Граничные условия: = Э0 и = 0,1- длина стержня.

Приближенное частное решение уравнения (2) дает распределение температуры вдоль стержня постоянного поперечного сечения, на котором происходит конденсация из парогазовой смеси:

Э(х) = — (ехр(%/с(-х + С2))+ {р2 -4с(С, +о))ехр(-&(-х + С2))-2ь), (3) 4 с

где

С _ I ^ + 4с&р 2 V? ехр(-2/-Ус)+1'

С, =—[ь2 + (ехр(с2 4с)~ 2 Ъ - 4с50)ехр(с27ё)]-а, 4 с

2и Рп

с = т +

ехр

9о 0

,Ь = 2п

лД е; л е

пА'

р/ТТ

, 0 = Го2/в, А'- А-в- ехр($0/9 - В/Т0).

В процессе получения уравнения (3) два раза использовалось разложение в ряд Тейлора в окрестности точки Э0 (первый раз - до второго члена ряда, второй раз - до третьего). Чтобы оценить точность найденного решения, уравнение (2) было также решено численно. Различие избыточных температур, определенных по формуле (3) и численно, максимально на конце стержня и составляет 0,3 - 0,4 % от Э0 в зависимости от параметров, для которых производились расчеты.

Аналогичная задача для радиальных ребер гиперболического профиля решена численно. Эффективность ребер с геометрическими параметрами, принятыми для калориферов, выпускаемых отечественными заводами, равняется 0,94 - 0,95, тогда как эффективность таких же ребер при отсутствии конденсации равняется 0,98 - 0,99.

Таким образом результаты расчетов как для стержня, так и для радиального ребра, показывают, что конденсация водяного пара из продуктов сгорания природного газа, охлаждаемых в промышленных ребристых теплообменниках, уменьшает эффективность оребрения не более, чем на 100-(0,99-0,94)/0,99 = 5 % по сравнению с эффективностью при «сухом» теплообмене, т. е. влияние этого фактора можно не учитывать в инженерных расчетах.

В первой части третьей главы аналитически получены уравнения, дающие изменение концентрации гп водяного пара и температуры продуктов сгорания вдоль охлаждающей поверхности ^ с постоянной температурой

1

1п

Сртс г Ж г

1п

Лсл

40

1-

ч'г

а F

_ копи

Сртс г/

(4)

где и t'T - начальные концентрация водяного пара и температура продуктов сгорания; mcr и Rc r - массовая скорость и газовая постоянная сухих газов, кх/(м2 • с) и Дж/(кг • К); /- площадь поперечного сечения, через которое проходят продукты сгорания, м2.

Уравнение (5) позволяет найти температуру газов на выходе из теплообменника, что дает возможность рассчитать количество теплоты, отданной за счет конвекции. Уравнение (4) дает концентрацию пара на выходе из теплообменника, что позволяет рассчитать количество сконденсировавшегося пара и, соответственно, теплоты, переданной за счет конденсации. Таким образом, при t0 = const и акшш = const расчет теплообменника можно выполнить строго аналитически. В связи с тем, что расход продуктов сгорания уменьшается по мере конденсации водяного пара, зависимость ir(F), также как и зависимость rn(F), отличается от экспоненциальной, характерной для теплообмена без конденсации при аконв = const. Соответственно, средняя разность температур между газами и стенкой также отличается от среднелогарифмической.

Из уравнения (5) и выражения QK0H3 = aKomFKt получена формула для средней разности температур между газами и охлаждающей поверхностью. Количественно она не сильно отличается от среднелогарифмической, но ее также нельзя применять для расчета теплообменника с конденсацией. Дело в том, что при наличии конденсации суммарное количество переданной теплоты надо рассчитывать по формуле dQz = &zAtdF. При теплообмене без конденсации, когда коэффициент теплоотдачи можно принять постоянным, его при интегрировании выносят за знак интеграла и, применяя теорему о среднем, получают Q-l = a^KtF. При наличии конденсации а у сильно меняется по ходу газов, выносить его за знак интеграла нельзя, т. е. можно лишь, применяя теорему о среднем, вынести среднее значение произведения azAt. Даже в случае ta = const возникающие при этом трудности аналитического расчета не оправдывают использование привычной формулы Qz = dyAtF. Значительно проще рассчитать количество переданной теплоты по уравнениям (4) и (5), как описано выше.

На практике в большинстве случаев температура поверхности переменна в связи с нагревом охлаждающей воды в трубках. Кроме того, в поперечно обтекаемых пучках коэффициент теплоотдачи возрастает от 1-го до 3-го ряда, а потом стабилизируется. В гладкотрубных пучках

с большим числом труб это не так важно. А пучки из ребристых груб обычно имеют 3-4 ряда. Это еще одна причина, по которой нельзя считать коэффициент теплоотдачи постоянным. Эти трудности вынуждают рассчитывать теплообменник по участкам (рядам поперечно обтекаемых труб) численным методом, используя полученные выше соот- ^ ношения. i

Во второй части главы описаны алгоритмы, которые применены 1

при расчете процессов тепло- и массообмена в поверхностных конденсационных теплоутилизаторах. Итерационный расчет проводится по 5 параметрам: температуре газов на выходе рассматриваемого участка теплообменника t', температуре воды на выходе рассматриваемого участка t"b, температуре внутренней стенки трубки Ц, температуре наружной поверхности ребер i0, объемной доле водяных паров на выходе из рассматриваемого участка г*.

Для проверки адекватности методики расчета результаты расчета сравнивались с экспериментальными данными, полученными A.A. Кудиновым, а также с результатами расчета Е.В. Веринчук. На рис. 2 показано сравнение результатов.

Наблюдается удовлетворительное совпадение результатов расчетов с экспериментальными данными. Максимальные различия составляют: AQT = 15,8 %; А?* = 6,4 %; А/, =12,9 %; Агп' = 25,9 %; AGK =38,2 %. Средние значения отклонений равны: АQ^ = 11,9 %; А/" = 4,8 %; А?в" = 10,1 %; Лгп" = 24,5 %; AGK = 22,8 %.

Концентрация водяного пара на выходе из теплообменника по данным Кудинова A.A. выше полученной нами (рис. 2, г). Надо отметить, что в его опытах она не измерялась, а рассчитывалась для состояния насыщения. Наши расчетные данные показывают, что при тех температурах и влагосодержаниях, которые газы имеют на выходе из теплообменника, несконденсировавшийся водяной пар находится в перегретом состоянии, т. е. его концентрация должна быть действительно ниже, чем насыщенного пара. Количество образовавшегося конденсата по нашим расчетам оказалось больше измеренного A.A. Кудиновым (рис. 2, д). Разница, по-видимому, объясняется каплеуносом образовавшегося конденсата в экспериментах. В утилизаторе оси ребристых труб располагались горизонтально, соответственно ребра оказались в вертикальных плоскостях. В трубном пучке конденсат, образующийся на ребрах вышележащих труб, стекает в виде капель на нижележащие.

При этом часть мелких капель и брызг неизбежно уносится потоком газа. Испарение унесенных капель не уменьшает количество теплоты, полученной в теплообменнике за счет конденсации пара, если оно (испарение) происходит уже после теплообменника. Однако, оно увеличивает степень насыщения газов водяным паром как из-за увеличения количества пара в газе, так и из-за снижения температуры газа вследствие затрат тепла на испарение. Возможно, поэтому экспериментально измеренная температура газов на выходе из теплообменника оказалась чуть ниже расчетной (рис. 2, б).

.П П/1

кВт

700 600 500 400 300 200 100 0

4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

Vr, м'/ч

4000 5000 6000 7000

8000 9000 10000

Кг,м3/ч

С"С 35

4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

С*

кг/ч

0,100 0,080 0,060 0,040 0,020 0,000

4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

£'*г, м3/ч

4000 5000 6000 7000

8000 9000 10000 У, м'/ч

Рис. 2. Сравнение результатов расчетов по предложенной методике - 3 с расчетами Веринчук Е.В. - 2 и данными Кудинова A.A. - 1 по различным параметрам в зависимости от расхода газов: а - теплопроизводительность утилизатора; б - температура газов на выходе из утилизатора; е - температура воды после утилизатора; г - относительная объемная концентрация водяного пара в газах на выходе из утилизатора; д - расход конденсата

Из рис. 2, а видно, что значения AQS, определенные в результате расчета по предлагаемой методике, слегка превышают полученные A.A. Кудиновым. Причиной этого может быть уменьшение коэффициента теплопередачи в теплообменнике за счет термического сопротивления загрязнений, которые не учитывались при расчете. В теплообменник, описанный A.A. Кудиновым, направлялась исходная сырая вода. * Между тем, трубки теплообменника выполнены из обычной углеродистой стали. Опыт эксплуатации такого же калорифера в котельной экспериментально-производственного комбината УГТУ-УПИ показал, что в этих условиях его трубки очень быстро забиваются. Повышенные термические сопротивления приводят к более высоким температурам стенки, на которой происходит конденсация. Это снижает интенсивность массообмена и может быть еще одной причиной, по которой количество полученного конденсата оказалось меньше рассчитанного по нашей методике. Наличием термических сопротивлений в экспериментах объясняется, по-видимому, и несколько заниженные по сравнению с расчетом температуры нагреваемой воды (рис. 2, в)

Результаты расчетов по предложенной в данной работе методике неплохо согласуются с результатами расчета Е.В. Веринчук, что служит еще одним подтверждением ее надежности.

В четвертой главе проанализированы основные факторы, определяющие эффективность охлаждения продуктов сгорания в ребристых биметаллических теплообменниках: коэффициент избытка воздуха в продуктах сгорания, наличие загрязнений со стороны воды в трубках, коэффициент оребрения, расход и температура охлаждающей воды. Влияние некоторых из них иллюстрирует рис. 3, на котором представлены результаты расчета процесса охлаждения продуктов сгорания природного газа от температуры 180 "С в восьмирядном трубном пучке с диаметром ребер 39 мм и степенью оребрения 14,7. Точками обозначено состояние газа на входе в теплообменник (перед первым рядом) и после каждого ряда.

При охлаждении газов с коэффициентом избытка воздуха а = 1,2 (кривая 2 на рис. 3) в теплообменнике конденсируется 70 % водяных паров, тогда как при а = 1,68 (кривая 4) - только 50 %. Температура газов на выхо- *

де из теплообменника в первом случае составляет 27 °С, а во втором - 35 "С при одинаковой температуре на входе (180 °С). При наличии слоя загрязне- V

ний со стороны воды толщиной 0,5 мм с коэффициентом теплопроводности

1,16 Вт/(м • К) газы недоохлаждаются на 20 °С, и конденсируется всего 30 % водяного пара при 70 % возможных (кривая 3 на рис. 3). Конденсация в таком теплообменнике в представленных на рис. 3 условиях происходит только на трубах третьего и последующего рядов.

I, "С

Рис. 3. Графики изменения относительной объемной концентрации водяного пара в потоке газов в процессе их охлаждения: 1 - состояние насыщения; 2 и 3 - при отсутствии и наличии загрязнений, а = 1,2; 4 - при отсутствии загрязнений, а = 1,68

Одним из факторов, определяющих предельную тепловую мощность теплообменников для охлаждения продуктов сгорания с конденсацией содержащегося в них водяного пара, является количество потребляемой в котельной сырой воды из расчета примерно 40 - 50 т/ч воды на 1 МВт мощности теплообменника. Трубы теплообменников, предназначенных для использования теплоты конденсации, необходимо выполнять из нержавеющей стали с алюминиевым оребрением. При этом нужно исключить возможность образования в трубках отложений и предусмотреть их периодическую очистку или промывку. Для увеличения количества теплоты, полученной за счет конденсации водяного пара из продуктов сгорания, необходимо вести топочный процесс с минимально допустимым коэффициентом избытка воздуха, обеспечивать плотность обмуровки котлоагрегата и всемерно уменьшать сумму термических сопротивлений между водой и внешней поверхностью труб теплообменника. Установка более дешевых ребристых теплообменников из углеродистой стали за котлами в отопительных котельных позволяет охладить продукты сгорания природного газа до 8090 °С, нагревая обратную сетевую воду.

В этой же главе исследуется коррозионная устойчивость алюминия в подкисленном конденсате. Решение системы из десяти уравнений равновесия и материального баланса реакций растворения СОг в конденсате, образования и диссоциации Н2С03 по первой и второй ступеням с учеюм диссоциации молекул воды показывает, что водородный показатель рН конденсата, образующегося в процессе охлаждения продуктов сгорания природного газа, составляет 4,36 - 4,65 (рис. 4), уменьшаясь с увеличением концентрации СОг в продуктах сгорания и увеличиваясь с ростом температуры конденсата. Полученные значения укладываются в интервал экспериментально замеренных в таких теплообменниках величин рН = 4 - 5. Литературные данные и опыт эксплуатации калориферов свидетельствуют о том, что алюминиевые ребра не подвержены коррозии в данном интервале изменения рН и температуры конденсата.

Рис. 4. Зависимость рН конденсата, образующегося при охлаждении продуктов сгорания природного газа с конденсацией из них водяного пара, от парциального давления ОСЬ в уходящих газах и температуры конденсата

Пятая глава посвящена вопросам защиты газоходов и дымовой трубы при охлаждении продуктов сгорания. По нашему мнению, применяемые в настоящее время в промышленной теплоэнергетике стальные и кирпичные трубы архаичны. Современные материалы позволяют создать для вновь строящихся котельных дешевые трубы, допускающие конденсацию в них пара, а, следовательно, и более глубокое охлаждение уходящих газов, в частности, в поверхностных ребристых теплообменниках. Тем не менее, огромное количество уходящих газов выбрасывается через существующие трубы с чрезмерно высокой температурой.

Основными причинами разрушения кирпичных и бетонных труб принято считать избыточное давление газов в них, охлаждение внутренней поверхности ниже температуры точки росы в уходящих газах и обволакивание оголовка. В данной главе на основании современных представлений теории теплообмена подробно рассмотрен тепловой режим трубы, найдены условия, обеспечивающие отсутствие конденсации пара в ней. Представляется, что паспорт кирпичной и бетонной трубы должен включать в себя режимную карту, содержащую расчетные зависимости, приведенные в качестве примера на рис. 5 и 6, и определяющие режимы безопасной (без конденсации пара в кладке) ее эксплуатации во всем диапазоне расходов продуктов сгорания V, через нее и их температур на входе.

В главе рассмотрен еще один механизм возможного промокания кирпичной или бетонной трубы, на который не обращали внимание исследователи. Парциальное давление водяного пара внутри трубы в продуктах сгорания природного газа доходит до 15 кПа и выше, а в окружающем трубу воздухе составляет 170 Па (зимой). Под действием разности этих давлений пар диффундирует вглубь кладки (аналогичное явление всегда учитывается при проектировании стен жилых зданий). С того сечения, где температура кладки (зимой) окажется ниже температуры насыщения, начнется конденсация пара и намокание кирпича, резко увеличивающее его коэффициент теплопроводности.

Заштрихованные области на рис. 6 представляют собой зоны промокания кладки дымовой трубы. Толщину зоны промокания можно уменьшить путем увеличения температуры внутренней поверхности кладки (прямая 4 и соответствующая ей кривая 5 давления насыщенного пара; зона намокания выделена вертикальной штриховкой). Второй путь - осушение продуктов сгорания перед дымовой трубой в поверх-

ностном конденсационном теплообменнике с последующим нагревом осушенных газов. Если газы нагреваются до той же температуры, которую они имели перед конденсационным теплообменником, полезно используется только теплота конденсации, но экономически выгоднее нагревать газ до меньшей температуры. Если давление пара в продуктах сгорания равно 5,5 кПа (прямая б), то зона увлажнения значительно сужается даже при температуре внутренней поверхности кладки, равной 100 °С.

50 70 90 110 130 150

Рис. 5. Зависимость температуры внутренней поверхности оголовка /вн кирпичной дымовой трубы внутренним диаметром 2,5 м от температуры входящих в трубу газов Г„сн, "С: I - к = 25,85 м3/с; 2 - 5,68 м3/с

350 X

Рис. 6. К расчету намокания кладки из-за диффузии сквозь нее водяного пара: 1, 6- изменение парциального давления пара по толщине кладки х при его значении в газах 15 и 5,5 кПа; 2, 4 - изменение температуры кладки по се толщине при /„„ =100 и 160 °С;

3,5- давление насыщенного пара, соответствующее прямым 2 и 4. р, Па; °С; х, мм

В этой же главе описано техническое решение, позволяющее уменьшить унос капель и брызг конденсата, образующегося на поверхности ореб-ренных труб теплообменника. Сущность его заключается в том, что в теплообменнике, выполненном из ребристых труб, вдоль оси труб во всех ребрах выполняется продольная прорезь, образующая канавку для стока конденсата, а трубы в теплообменнике располагаются вертикально. Поскольку при винтовой накатке или навивке ребра слегка наклонены к оси трубы, при вертикальном положении трубы они имеют наклон по отношению к горизонту, благодаря чему образующийся на них конденсат будет стекать к прорези в ребре, а затем по щели - вниз. Это должно исключить

перетекание конденсата в виде капель с трубы на трубу, а значит, - и унос капель.

В шестой главе проанализирован опыт эксплуатации охладителей дымовых газов трех поколений в котельной экспериментально-производственного комбината УГТУ-УПИ. Опыт эксплуатации теплообменника с трубками из углеродистой стали еще раз подтверждает, что в таких теплообменниках нельзя использовать в качестве теплоносителя сырую воду (теплообменник первого поколения), но они могут надежно работать на подготовленной сетевой воде (теплообменник второго поколения), правда эффект от охлаждения газов в этом случае будет меньше. В настоящее время спроектирован и монтируется охладитель третьего поколения. Трубки этого теплообменника изготовлены из нержавеющей стали 12Х18Н10Т с алюминиевым накатным оребре-нием. В спроектированном утилизаторе третьего поколения относительная объемная концентрация водяного пара в продуктах сгорания снижается примерно на 50 %. Оставшийся водяной пар находится в перегретом состоянии. Температура точки росы несконденсировавшихся водяных паров составляет 38-40 °С. Теплопроизводительность теплообменника равна 650 - 750 кВт в зависимости от расхода продуктов сгорания через него. КПД котлоагрегата в результате более глубокого охлаждения продуктов сгорания увеличится на 6,8 %.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В рамках комплексного подхода к проблеме охлаждения продуктов сгорания природного газа за паровыми и водогрейными котлами выполнен законченный цикл исследований процессов тепло- и массообмена в конденсационных теплообменниках, разработана методика расчета поверхностных конденсационных утилизаторов, проанализированы факторы, влияющие на эффективность глубокого охлаждения, решена задача определения рН конденсата, образующегося в результате конденсации водяного пара, выполнен анализ теплового режима дымовой трубы, работающей при низких температурах уходящих газов, предложена конструкция ребристого теплообменника, позволяющая устранить кап-леунос с поверхности ребер.

Основные результаты, полученные в диссертационной работе:

1. Научно обоснован метод теплового расчета поверхностных ребристых теплообменников при совместном протекании процессов тепло-и массообмена, в частности при охлаждении продуктов сгорания с конденсацией содержащегося в них водяного пара.

2. Аналитически решена задача о распределении температуры вдоль охлаждаемого стержня при совместном протекании на его поверхности процессов тепло- и массообмена. Численно решена задача о распределении температуры по радиусу кольцевого ребра. Показано, что эффективность оребрения, применяемого в выпускаемых отечественными заводами калориферах, остается высокой даже при наличии дополнительного тепловыделения, связанного с конденсацией водяного пара.

3. Рассчитан водородный показатель конденсата, выделяющегося на охлаждаемой поверхности из продуктов сгорания, по равновесию реакций растворения С02 в конденсате, образования и диссоциации Н2СО^ по первой и второй ступеням с учетом диссоциации молекул воды. Показано, что рН конденсата, образующегося в процессе охлаждения продуктов сгорания природного газа, составляет 4,36 - 4,65, уменьшаясь с увеличением концентрации С02 в продуктах сгорания и увеличиваясь с ростом температуры конденсата. Полученные значения рН конденсата укладываются в интервал экспериментально замеренных в таких теплообменниках величин рН = 4 - 5. Литературные данные и опыт эксплуатации свидетельствуют о том, что алюминиевые ребра не подвержены коррозии в данном интервале изменения рН и температуры конденсата.

4. Найдены допустимые пределы глубокого охлаждения продуктов сгорания природного газа с конденсацией содержащегося в них водяного пара с учетом создания условий для надежной работы дымовой трубы.

5. Получены патенты на полезную модель [7] и на изобретение [I]. Техническое решение [1] позволяет устранить унос капель и брызг конденсата, образующегося на поверхности оребренных труб теплообменника. Полезная модель [7] предназначена для размещения теплообменных аппаратов для охлаждения продуктов сгорания в газоходах котлов и позволяет более рационально использовать площади котельной, а именно, не увеличивать поперечное сечение газохода, по крайней мере, по высоте. Это достигается тем, что газоход в месте установки теплообменного аппарата выполнен

в виде уступа, длина которого (уступа) равна длине теплообменного аппарата, а высота - ширине теплообменного аппарата.

6. Разработан проект реконструкции газоходов парового котла ШБ-А7 с установкой теплообменника для охлаждения уходящих газов в котельной экспериментально-производственного комбината УГТУ-УПИ. Это энергосберегающее мероприятие должно привести к повышению КПД котлоагрегата на 6,8 %. Срок окупаемости проекта 2,8 месяца.

Основные публикации по теме диссертации:

1. Теплообменник для охлаждения парогазовой смеси / А.П. Баскаков, В.А. Мунц, В.П. Еремеев, В.А Косарев, ЕВ. Ильина (Черепанова) II Патент РФ на изобретение № 2253078. Б.и., 2005, № 15.

2. Ильина (Черепанова) Е.В. Специфика расчета ребристых теплообменников для охлаждения уходящих газов ниже точки росы / А.П. Баскаков, Е.В. Ильина (Черепанова) И Актуальные проблемы современной энергетики: Труды Всероссийской научно-технической конференции, посвященной 70-летию кафедры тепловых электрических станций УГТУ-УПИ. Екатеринбург: ГОУ УГТУ-УПИ, 2002. С. 125-128.

3. Ильина (Черепанова) Е.В. Тепломассообмен при глубоком охлаждении продуктов сгорания природного газа / А.П. Баскаков, Е.В. Ильина (Черепанова) II Инженерно-физический журнал. 2003. Т. 76. №2. С. 88-93.

4. Ильина (Черепанова) Е.В. О методике расчета поверхностных теплообменников для утилизации тепла уходящих газов с конденсацией содержащегося в них пара I А.П. Баскаков, Е.В. Ильина (Черепанова), С. II. Мелькин II Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках: Труды XIV Школы-семинара молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева. Т. 2. М.: Издательство МЭИ, 2003. С. 345-348.

5. Выбор оптимального варианта использования теплоты уходящих из турбин газов на газоперекачивающей станции / А.П Баскаков, И.К. Демчук, П.Н. Куконос, В.А. Мунц, Е В. Ильина (Черепанова), КВ. Рудаков, П.М. Созонов, Н.Ф. Филипповский II 80 лет Уральской теплоэнергетике Образование. Наука: Сб. тр. Международной научно-технической конференции. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2003. С. 294-301.

6. Ильина (Черепанова) Е.В. Основные факторы, определяющие эффективность глубокого охлаждения продуктов сгорания в газифицированных котельных / А.П. Баскаков, Е.В. Ильина (Черепанова) II Промышленная энергетика. 2004. № 4. С. 46-49.

7. Ильина (Черепанова) Е.В. Система отвода продуктов сгорания I А.П. Баскаков, Е.В. Ильина (Черепанова) И Патент РФ на полезную модель № 43346. Б.и., 2005, № 1.

8. Черепанова Е.В Расчет теплового режима дымовой трубы, обеспечивающего безопасную ее эксплуатацию при глубоком охлаждении продуктов сгорания / А.П. Баскаков, Е.В. Черепанова II Проблемы газодинамики и тепломассообмена в энергетических установках: Труды XV школы-семинара молодых специалистов и ученых под руководством академика РАН А.И. Леонтьева. В 2-х т. Т. 2. М.: Издательство МЭИ, 2005. С.224-227.

9. Что мешает повышению энергетической эффективности газовых отопительных котельных / А.П. Баскаков, В.А. Мунц, Н.Ф. Филипповский, Е.В. Черепанова, С.Б Путрик II Вестник ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Теоретические и экспериментальные исследования в энерготехнологии: межвуз. сб. тр. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. С. 133-144.

10. Черепанова Е.В. Коррозионная стойкость алюминия в подкисленном конденсате (применительно к аппаратам глубокого охлаждения продуктов сгорания) / А.П Баскаков, Е.В. Черепанова // Промышленная энергетика. 2005. № 7. С. 29-31.

I

f

¿¡

î í

!

» ь

л

Подписано в печать 07.09.2005 Формат 60x84 1/16

Бумага типографская Плоская печать Усл. печ.л. 1,39 Уч.-изд. л. 1,0__Тираж 100 Заказ №Ьч Бесплатно

Редакционно-издательский отдел ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 620002, Екатеринбург, Мира, 19

ООО «Издательство УМЦ УПИ» 620002, Екатеринбург, ул. Мира, 17

í 15*2 8 1

РНБ Русский фонд

2006^4 i

10957

>

Список обозначений.

Введение.

Глава 1. Обзор литературных источников.

1.1. Реальные возможности повышения эффективности энергетических установок, работающих на природном газе.

1.2. Ребристые биметаллические теплообменники.

1.3. Существующие методы расчета поверхностных теплообменников для охлаждения продуктов сгорания с конденсацией содержащегося в них пара.

1.4. Контактное термическое сопротивление.

Выводы.

Глава 2. Коэффициент теплоотдачи к поверхности ребристого теплообменника при охлаждении продуктов сгорания ниже температуры точки росы.

2.1. О применении аналогии процессов тепло- и массообмена.

2.2. Суммарный коэффициент теплоотдачи с учетом теплоты конденсации

2.3. Влияние пленки конденсата на теплоотдачу.

2.4. Влияние конденсации на коэффициент эффективности ребра.

Выводы.

Глава 3. Основные закономерности охлаждения продуктов сгорания при конденсации из них водяного пара.

3.1. Изменение концентрации пара вдоль охлаждающей поверхности с постоянной температурой.

3.2. Изменение температуры продуктов сгорания в процессе их охлаждения

3.3. Методика расчета поверхностных ребристых теплообменников при охлаждении продуктов сгорания ниже температуры точки росы водяного пара.

3.4. Сравнение методики расчета с данными других авторов.

Выводы.

Глава 4. Основные факторы, определяющие эффективность охлаждения продуктов сгорания.

4.1. Влияние коэффициента избытка воздуха.

4.2. Влияние загрязнений.

4.3. Коэффициент оребрения.

4.4. Расход и температура охлаждающей воды.

4.5. Коррозионная устойчивость алюминия в подкисленном конденсате.

Выводы.

Глава 5. Защита газоходов и дымовой трубы при охлаждении продуктов сгорания.

5.1. Стальные дымовые трубы.

5.2. Кирпичные и железобетонные трубы.

5.3. Теплообмен в дымовой трубе.

5.4. Расчет температуры внутренней поверхности трубы.

5.5. Температура уходящих газов, обеспечивающая отсутствие конденсации на внутренней поверхности оголовка трубы.

5.6. Намокание кладки трубы из-за диффузии пара.

5.7. Предотвращение каплеуноса.

Выводы.

Глава 6. Опыт эксплуатации охладителей дымовых газов в котельной экспериментально-производственного комбината УГТУ-УПИ.

6.1. Теплообменник первого поколения.

6.2. Теплообменник второго поколения.

6.3. Теплообменник третьего поколения.

Выводы.

Актуальность темы. В котлоагрегатах, работающих на природном газе, наиболее значительной является потеря теплоты с уходящими газами При принятой в России методике сведения баланса по низшей теплоте сгорания топлива она составляет 5 - 6 %, фактически же с учетом скрытой теплоты конденсации паров, содержащихся в газах, значение <у2 примерно на 12 % выше. В других топливосжигающих агрегатах, например, промышленных печах, потери с уходящими газами в зависимости от температуры последних достигают 20 - 30 %. Для существенного снижения потери необходимо охлаждение продуктов сгорания до такой температуры, при которой удается сконденсировать максимально возможное количество водяных паров, содержащихся в газах, и использовать выделяющуюся при конденсации скрытую теплоту.

Около 35-40% топливно-энергетических ресурсов России тратится на теплоснабжение. Из них примерно 70 % теплоты вырабатывается на централизованных и индивидуальных котельных. Затраты на отопление составляют не менее 50 % от всех затрат жилищно-коммунального сектора. Экономия 10 % топлива в газифицированных котельных, достигаемая при использовании теплоты конденсации пара, содержащегося в продуктах сгорания, обеспечит в целом по России огромную экономию природного газа, сравнимую с расходом на его перекачку.

Цель работы. Комплексная разработка высокоэффективного и экономичного способа увеличения коэффициента полезного действия отопительных паровых и водогрейных котлов путем охлаждения продуктов сгорания природного газа ниже температуры точки росы и использования теплоты конденсации содержащегося в них водяного пара.

В ходе выполнения работы решались следующие основные задачи: 1. Аналитическое исследование изменения температуры и влажности продуктов сгорания в процессе конвективного теплообмена, осложненного конденсацией водяного пара.

2. Разработка методики и программы расчета конденсационного ребристого теплообменника.

3. Исследование коррозионной устойчивости алюминия при его контакте с образующимся конденсатом.

4. Анализ теплового режима дымовой трубы, работающей при низких температурах уходящих газов.

5. Создание способа исключения каплеуноса.

Научная новизна.

1. Научно обоснован метод теплового расчета поверхностных ребристых теплообменников при совместном протекании процессов тепло- и массообмена в процессе охлаждения продуктов сгорания с конденсацией содержащегося в них водяного пара.

2. Аналитически решена задача о распределении температуры вдоль охлаждаемого стержня при совместном протекании на его поверхности процессов тепло- и массообмена. Численно решена задача о распределении температуры по радиусу кольцевого ребра. Показано, что эффективность оребрения, применяемого в выпускаемых отечественными заводами калориферах с накатными алюминиевыми ребрами, остается высокой даже при наличии дополнительного тепловыделения, связанного с конденсацией водяного пара.

3. Рассчитан водородный показатель рН конденсата, выделяющегося на охлаждаемой поверхности из продуктов сгорания, по равновесию реакций растворения СОг в конденсате, образования и диссоциации Н2СОз по первой и второй ступеням с учетом диссоциации молекул воды. Показано, что рН конденсата, образующегося в процессе охлаждения продуктов сгорания природного газа, составляет 4,36-4,65, уменьшаясь с ростом содержания СОг в продуктах сгорания и увеличиваясь с ростом температуры конденсата. По литературным данным такой конденсат безопасен для алюминиевых ребер.

4. Найдены допустимые пределы глубокого охлаждения продуктов сгорания природного газа с конденсацией содержащегося в них водяного пара с учетом создания условий для надежной работы дымовой трубы.

Практическая ценность.

1. На базе комплексного анализа процессов, связанных с охлаждением продуктов сгорания в энергетических и отопительных котельных, выявлены факторы, определяющие допустимую степень их охлаждения в теплообменниках, выполненных из оребренных труб.

2. Разработан проект реконструкции газоходов парового котла ШБ-А7 с установкой теплообменника для глубокого охлаждения уходящих газов. Проект реализуется в котельной экспериментально-производственного комбината УГТУ-УПИ.

3. Предложена на уровне изобретения конструкция ребристого теплообменника, позволяющая исключить каплеунос.

4. Обоснованы рекомендации для широкого внедрения теплообменников для охлаждения продуктов сгорания газообразного топлива с конденсацией водяного пара.

Автор защищает

1. Результаты аналитического исследования основных закономерностей охлаждения продуктов сгорания при конденсации из них водяного пара.

2. Результаты аналитического и численного исследования распределения температуры и эффективности продольных и кольцевых ребер при совместном протекании на их поверхности процессов тепло- и массообмена.

3. Методику расчета поверхностных ребристых теплообменников при охлаждении продуктов сгорания ниже температуры точки росы водяного пара

4. Положение о том, что алюминиевые ребра не подвержены коррозии при контакте с конденсатом, образующимся при охлаждении продуктов сгорания природного газа.

5. Результаты расчета температуры уходящих газов, обеспечивающей отсутствие конденсации на внутренней поверхности оголовка дымовой трубы.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены на 3 международных и 3 всероссийских конференциях: на XIV международной школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика

РАН А.И. Леонтьева (Рыбинск, 2003), на Международной научно-технической конференции «80 лет Уральской теплоэнергетике. Образование. Наука» (Екатеринбург, 2003), на XV международной школе-семинаре молодых ученых и специалистов под руководством академика РАН А.И. Леонтьева (Калуга, 2005), на всероссийской научно-технической конференции, посвященной 70-летию кафедры тепловых электрических станций УГТУ-УПИ (Екатеринбург, 2002), на всероссийской научно-практической конференции «Энерго- и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» (Екатеринбург, 2003), на всероссийской научно-практической конференции «Энерго-и ресурсосбережение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» (Екатеринбург, 2004).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 10 печатных работах, в том числе 2 патентах РФ [1 — 10].

Личный вклад автора заключается в анализе опубликованных данных, в расчете распределения температуры вдоль охлаждаемого стержня и по радиусу кольцевого ребра при совместном протекании на их поверхности процессов тепло- и массообмена, в разработке методики и программы расчета поверхностных ребристых теплообменников при охлаждении продуктов сгорания ниже температуры точки росы, в расчете рН конденсата, образующегося на ребрах теплообменника и взаимодействующего с продуктами сгорания, в разработке проекта установки теплообменника для охлаждения уходящих газов за паровым котлом № 1 котельной экспериментально-производственного комбината УГТУ-УПИ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и приложений, изложена на 154 страницах машинописного текста и содержит 4 таблицы, 29 рисунков и библиографический список из 98 наименований.

Основные результаты, полученные в диссертационной работе:

1. Научно обоснован метод теплового расчета поверхностных ребристых теплообменников при совместном протекании процессов тепло- и массообмена, в частности при охлаждении продуктов сгорания с конденсацией содержащегося в них водяного пара.

2. Аналитически решена задача о распределении температуры вдоль охлаждаемого стержня при совместном протекании на его поверхности процессов тепло- и массообмена. Численно решена задача о распределении температуры по радиусу кольцевого ребра. Показано, что эффективность оребрения, применяемого в выпускаемых отечественными заводами калориферах, остается высокой даже при наличии дополнительного тепловыделения, связанного с конденсацией водяного пара.'

3. Рассчитан водородный показатель конденсата, выделяющегося на охлаждаемой поверхности из продуктов сгорания, по равновесию реакций растворения СОг в конденсате, образования и диссоциации Н2СО3 по первой и второй ступеням с учетом диссоциации молекул воды. Показано, что рН конденсата, образующегося в процессе охлаждения продуктов сгорания природного газа, составляет 4,36-4,65, уменьшаясь с увеличением концентрации СОг в продуктах сгорания и увеличиваясь с ростом температуры конденсата. Полученные значения рН конденсата укладываются в интервал экспериментально замеренных в таких теплообменниках величин рН = 4-5 [16]. Литературные данные [80] и опыт эксплуатации свидетельствуют о том, что алюминиевые ребра не подвержены коррозии в данном интервале изменения рН и температуры конденсата.

4. Найдены допустимые пределы глубокого охлаждения продуктов сгорания природного газа с конденсацией содержащегося в них водяного пара с учетом создания условий для надежной работы дымовой трубы.

5. Получены патенты на полезную модель [7] и на изобретение [1]. Техническое решение [1] позволяет устранить унос капель и брызг конденсата, образующегося на поверхности оребренных труб теплообменника. Полезная модель [7] предназначена для размещения теплообменных аппаратов для охлаждения продуктов сгорания в газоходах котлов и позволяет более рационально использовать площади котельной, а именно, не увеличивать поперечное сечение газохода, по крайней мере, по высоте. Это достигается тем, что газоход в месте установки теплообменного аппарата выполнен в виде уступа, длина которого (уступа) равна длине теплообменного аппарата, а высота - ширине теплообменного аппарата.

6. Разработан проект реконструкции газоходов парового котла ШБ-А7 с установкой теплообменника для охлаждения уходящих газов в котельной экспериментально-производственного комбината УГТУ-УПИ. Это энергосберегающее мероприятие должно привести к повышению КПД котлоагрегата на 6,8 %. Срок окупаемости проекта 2,8 месяца.

В заключение автор выражает благодарность научному руководителю профессору А.П. Баскакову за помощь в работе и полезные дискуссии, а также заведующему кафедрой промышленной теплоэнергетики, профессору В.А. Мунцу, профессору Н.Ф. Филиппоескому, главному инженеру экспериментально-производственного комбината УГТУ-УПИ В.П. Еремееву, начальнику котельного цеха экспериментально-производственного комбината УГТУ-УПИ

В.А. Косареву, заместителю начальника котельного цеха экспериментально-производственного комбината УГТУ-УПИ А.Ю. Федотову.

127

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В рамках комплексного подхода к проблеме охлаждения продуктов сгорания природного газа за паровыми и водогрейными котлами выполнен законченный цикл исследований процессов тепло- и массообмена в конденсационных теплообменниках, разработана методика расчета поверхностных конденсационных утилизаторов, проанализированы факторы, влияющие на эффективность глубокого охлаждения, решена задача определения рН конденсата, образующегося в результате конденсации водяного пара, выполнен анализ теплового режима дымовой трубы, работающей при низких температурах уходящих газов, предложена конструкция ребристого теплообменника, позволяющая устранить каплеунос с поверхности ребер.

1. Теплообменник для охлаждения парогазовой смеси / А.П. Баскаков,

2. B.А. Мунц, В.И Еремеев, В.А. Косарев, Е.В. Ильина (Черепанова) II Патент РФ на изобретение № 2253078. Б.и., 2005, № 15.

3. Ильина (Черепанова) Е.В. Тепломассообмен при глубоком охлаждении продуктов сгорания природного газа / А.П. Баскаков, Е.В. Ильина (Черепанова) II Инженерно-физический журнал. 2003. Т. 76. №2. С. 88-93.

4. Ильина (Черепанова) Е.В. Основные факторы, определяющие эффективность глубокого охлаждения продуктов сгорания в газифицированных котельных I А.П. Баскаков, Е.В. Ильина (Черепанова) // Промышленная энергетика. 2004. № 4. С. 46-49.

5. Ильина (Черепанова) Е.В. Система отвода продуктов сгорания / А.П. Баскаков, Е.В. Ильина (Черепанова) II Патент РФ на полезную модель №43346. Б.и., 2005, № 1.

6. Черепанова Е.В. Коррозионная стойкость алюминия в подкисленном конденсате (применительно к аппаратам глубокого охлаждения продуктов сгорания) / А.П. Баскаков, Е.В. Черепанова // Промышленная энергетика. 2005. №7. С. 29-31.

7. ДуленинВ. Трубы дымят по-новому / В. Дуленин, В Нишкевич, Ф. Кочетков // Энергетика региона. 2000. № 2. С. 20-21.

8. БеляевД.С. Из опыта эксплуатации кирпичных дымовых труб промышленных котельных, работающих на газе / Д.С. Беляев II Промышленная энергетика. 1971. № 9. С. 26-29.

9. Sulliven R.E. The Timken Company's Canton plant utilizes a condensing heat exchanger to recover boiler stack heat to preheat makeup water / R.E. Sulliven II ASHRAE J. 1985. V. 27. № 3. P. 73-75.

10. StadelmannM. Untersuchungen über Gas-Kondensationskessel / M. Stadelmann II Gas Wärm Int. 1983. № 11. S. 459^64. '

11. Установка утилизации тепла дымовых газов /Н.Ф. Свиридов и др. // Новости теплоснабжения. 2002. № 8. С. 30-33.

12. Аронов И. 3. Контактный нагрев воды продуктами сгорания природного газа. Д.: Недра, 1990. 280 с.

13. Портной М.Ф. Использование тепла продуктов сгорания котлов, работающих на газообразном топливе / М.Ф. Портной, А.А Клоков И Промышленная энергетика. 1985. № 6. С. 11-12.

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

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

16. Кудинов A.A. Оценка работы конденсационного теплоутилизатора в условиях комплексного использования теплоты продуктов сгорания и выпара атмосферного деаэратора / A.A. Кудинов, М.В. Калмыков II Теплоэнергетика. 2002. № 8. С. 69-72.

17. Колосков А.Ю. Исследование характеристик работы конденсатора теплоутилизирующего контура ПТУ / А.Ю. Колосков, В.И. Шкляр,

18. B.В. Дубровская II Теплоэнергетика. 2000. № 3. С. 35-38.

19. Некоторые технико-экономические показатели контактного теплообменника с пленочными форсунками / A.B. Колдин и др. / Вестник УГТУ-УПИ № 3(33): Теплоэнергетика. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2004.1. C. 76-79.

20. Бухаркин E.H. К вопросу обеспечения надежных условий использования экономичных котлов с конденсационными теплоутилизаторами / E.H. Бухаркин II Промышленная теплоэнергетика. 1995. № 5. С. 31-34.

21. Аронов ИЗ. О принципах проектирования дымовых труб и боровов для газифицированных котельных с контактными экономайзерами / ИЗ. Аронов И Промышленная энергетика. 1969. № 6. С. 35-36.

22. Аронов ИЗ. Опыт эксплуатации контактных экономайзеров на Пер-воуральской ТЭЦ I ИЗ. Аронов, Г.А. Пресич II Промышленная энергетика. 1991. № 8. С. 17-20.

23. Наладка и эксплуатация водяных сетей: Справочник / В.И. Манюк и др.. М.: Стройиздат, 1988. 432 с.

24. Пальчиков И.С. Отчет о результатах установки и работы охладителя дымовых газов за паровым котлом ШБ-А7 в котельной ЭПК УГТУ-УПИ / И.С. Пальчиков, А.П.Баскаков, Н.Ф. Филипповский, В.А. Мунц. Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 1999.

25. Исследование процессов тепло- и массообмена в поверхностных теплообменниках при глубоком охлаждении влажных продуктов сгорания / А.П. Баскаков, В.А. Мунц, Н.Ф. Филипповский, Р.Н. Галимулин И Новости теплоснабжения. 2002. № 8. С. 34-36.

26. КунтышВ.Б. Тепловой и аэродинамический расчеты оребренных теплообменников воздушного охлаждения / В.Б. Кунтыш, Н.М. Кузнецов. С-Пб.: Энергоатомиздат, 1992. 278 с.

27. Коллинз С. Утилизация тепла с очисткой дымовых газов / С. Коллинз II Мировая электроэнергетика. 1994. № 4. С. 15-18.

28. Романов В.И. Комбинированная газопаротурбинная установка мощностью 16 — 25 МВт с утилизацией тепла отходящих газов и регенерацией воды из парогазового потока / В.И. Романов, В.А. Кривуца II Теплоэнергетика. 1996. № 4. С. 27-30.

29. Комплексная парогазовая установка с впрыском пара и теплонасос-ной установкой (111 У МЭС-60) для АО «Мосэнерго» / О.Н. Фаворский и др. // Теплоэнергетика. 2001. № 9. С. 50-58.

30. Ибрагимов Г.И. Опыт комплексного ступенчатого использования тепла продуктов сгорания газа на промышленных предприятиях / Г.И. Ибрагимов // Промышленная энергетика. 1979. № 8. С. 13-14.

31. Зубков H.H. Оребрение труб теплообменных аппаратов подрезанием и отгибкой поверхностных слоев / H.H. Зубков // Новости теплоснабжения. 2005. №4. С. 51-53.

32. Высокоэффективные модульные газовые котлы «Classic» // Энергосбережение. 2005. № 3. С. 46.

33. Ferroli S. р. А. профессионалы индустрии тепла // АВОК. 2005. № 4. С. 46-47.

34. Керн Д. Развитые поверхности теплообмена I Д. Керн, А. Краус. М.: Энергия, 1977. 464 с.

35. Легкий В.М. Локальный теплообмен одиночной поперечно-омываемой круглой трубы с внешним кольцевым оребрением / В.М. Легкий., Я.С. Жолудов, O.A. Геращенко IIИФЖ. 1976. Т. XXX. № 2. С. 274-280.

36. Кудинов A.A. Энергосбережение в теплогенерирующих установках / A.A. Кудинов. Ульяновск: УлГТУ, 2000. 139 с.

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

38. Калмыков М.В. Совершенствование работы ТЭС путем снижения тепловых потерь котельных установок / М.В. Калмыков II Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Казань. 2004. 16 с.

39. СеменюкЛ.Г. Методика определения тепловой мощности тепло-утилизаторов / Л.Г. Семенюк II Промышленная энергетика. 1992. № 4. С. 28-31.

40. Аронов ИЗ. Внедрение конденсационных теплоутилизаторов резерв эффективности газовых котельных / И.3. Аронов, НИ. Рябцев, Ю.Ф. Тихоненко II Энергосбережение. 2002. № 5. С. 58-59.

41. Бухаркин E.H. Энтальпийный метод расчета теплообменников контактного принципа действия / E.H. Бухаркин И ИФЖ. 1979. Т. XXXVII. № 1. С. 123-128.

42. Бухаркин E.H. К методике теплового расчета конденсационных утилизаторов тепла уходящих газов / E.H. Бухаркин II Теплоэнергетика. 1997. №2. С. 41-46.

43. Холодильные машины / A.B. Бараненко, H.H. Бухарин, В.И. Пекарев, И.А. Сакун, JI.C. Тимофеевский; Под общ. ред. JI.C. Тимофееве кого. СПб.: Политехника, 1997. 992 с.

44. Гаряев А.Б. Метод расчета теплообменных аппаратов с выпадением влаги из парогазовой смеси / А.Б. Гареев, Е.В. Цепляева И Труды первой всероссийской школы-семинара молодых ученых и специалистов. Энергосбережение теория и практика. М., 2002. С. 80-82.

45. Гаряев А.Б. Расчет утилизации теплоты влажных газов в теплообменных аппаратах перекрестного тока / А.Б. Гаряев, Е.В. Цепляева // Вестник МЭИ. М., 2003. № 5. С. 82-85.

46. ВеринчукЕ.В. Моделирование процессов тепло- и массопереноса в рекуперативных конденсационных теплоутилизаторах / Е.В. Веринчук II Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва. 2004. 20 с.

47. МильманО.О. Воздушно-конденсационные установки / О.О. Мильман, В.А. Федоров. М.: Изд-во МЭИ, 2002. 208 с.

48. ГреберГ. Основы учения о теплообмене / Г.Гребер, С. Эркс, У. Григулль; пер. с нем. под ред. A.A. Гухмана. М.: Издательство иностранной литературы, 1958. 566 с.

49. Destrayaud G. Heat and mass transfer analogy for condensation of humid air in a vertical channel / G. Destrayaud, G. Lauriat II Heat and Mass Transfer. 2001. V. 37. № l.P. 67-76.

50. Siow E.C. A two-phase model for laminar film condensation from steam-air mixtures in vertical parallel-plate channels / E.C. Siow, S.J. Ormiston, H.M. Soliman II Heat and Mass Transfer. 2004. V. 40. № 5. P. 365-375.

51. Defu C. Heat and mass transfer characteristics of simulated high moisture flue gases / C. Defu, D. Yaodong, Z Zhengning II Heat and Mass Transfer. 2005. V. 41. №3. P. 250-256.

52. Исаченко В.П. Теплопередача / В.П.Исаченко, B.A. Осипова, А.С. Сукомел. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоиздат, 1981. 416 с.

53. Берман Л.Д. К обобщению опытных данных по тепло- и массообме-ну при испарении и конденсации / Л.Д. Берман И Теплоэнергетика. 1980. № 4. С. 8-13.

54. БобеЛ.С. К расчету конденсации пара при поперечном обтекании труб парогазовой смесью / Л.С. Бобе, Д.Д. Малышев И Теплоэнергетика. 1971. № 12. С. 84-86.

55. Берман Л.Д. К кинетике тепло- и массообмена в газовой фазе при интенсивном испарении жидкости / Л.Д\ Берман II Теоретические основы химической технологии. 1974. Т. VIII. № 6. С. 811-822.

56. Idem S.A. Heat transfer characterization of a finned-tube heat exchanger (with and without condensation) / S.A. Idem, A.M. Jacobi, V. W. Goldschmidt IIJ Heat Transfer. 1990. V. 112. P. 64-70.

57. Idem S.A. Sensible and latent heat transfer to a baffled finned-tube heat exchanger / S.A. Idem, V.W. Goldschmidt II Hear Transfer Engineering. 1993. V. 14. № 3. P. 26-35.

58. Jacobi A.M. Low Reynolds number heat and mass transfer measurements of an overall counterflow, baffled, finned-tube, condensing heat exchangers / A.M. Jacobi, V.W. Goldschmidt И Int J Heat and Mass Transfer. 1990. V. 33. № 4. P. 755-765.

59. Jacobi A.M. Predicting the performance of multistage heat exchangers / A.M. Jacobi, S.A. Idem, V.W. Goldschmidt II Hear Transfer Engineering. 1993. V. 14. № l. p. 62-70.

60. Михеев М.А. Основы теплопередачи / М.А.Михеев. М.-Л.: ГЭИ, 1956. 392 с.

61. Физические величины (справочник) / Под ред. КС. Григорьева и Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат, 1991. 1232 с.

62. Волчков ЭЛ. Теплообмен в пограничном слое при вынужденном течении влажного воздуха с конденсацией пара на поверхности / Э.П. Волчков,

63. B.B. Терехов, В.И. Терехов II Теплофизика и аэромеханика. 2000. № 2.1. C. 257-266.

64. РойзенЛ.И. Тепловой расчет оребренных поверхностей / Л.И. Ройзен, И.Н. Дулькин. М.: Энергия, 1977. 256 с.

65. Базаров И.П. Термодинамика / И.П. Базаров. М.: Высш. шк., 1991. с. 235.

66. Александров A.A. Таблицы теплофизических свойств воды и водяного пара: Справочник. ГСССД Р-776-98 / А.А Александров, Б.А. Григорьев. М.: Издательство МЭИ. 1999. 168 с.

67. Франк-КаменецкийД.А. Распределение температур в реакционном сосуде и стационарная теория теплового взрыва / Д.А. Франк-Каменецкий II ЖФХ. 1939. Т. 13. Вып. 6. С. 738-755.

68. Тепловой расчет котлов (нормативный метод). СПб.: НПОЦКТИ, 1998. 256 с.

69. Скачкова С. С. Охлаждение железорудных окатышей в многосекционном аппарате с переточно-ожиженным слоем / С. С. Скачкова II Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Свердловск. 1983. 183 с.

70. Правила устройства и безопасности эксплуатации паровых и водогрейных котлов. М.: Энергоатомиздат, 1989. 176 с.

71. Теплоэнергетика и теплотехника / Под ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. М.: Энергия, 1980. 528 с.

72. Элементы главной подгруппы III группы периодической системы элементов / М.А. Толстая и др.. М.: Издательство МАТИ, 1970. 36 с.

73. СНиП Н-35-76 «Котельные установки». М.: Госстрой России, 2002.

74. Рихтер JI.A. Газовоздушные тракты тепловых электростанций / Л.А. Рихтер. М.: Энергоатомиздат, 1984. 263 с.

75. ШойхетБ.М. Тепловая изоляция металлических стволов дымовых труб / Б.М. Шойхет, Л.В. Ставрицкая, Н.И. Бобкова Н Энергосбережение. 2001, №5. С. 60-64.

76. Иванов С.Н. Стеклопластиковые дымовые трубы / С.Н. Иванов, Д.И. Корсунский II Энергосбережение и водоподготовка. 2000. № 1. С. 84-86.

77. Лужков В.А. Новые конструкции дымовых труб малых котельных / В.А. Лужков, В.М. Асташкин, Е.В. Субботин II Новости теплоснабжения. 2005. № 6. С. 53-55.

78. Технологические основы производства биметаллических труб / Под ред. М.И. Чепурко. Челябинск: Металл, 1993. 384 с.

79. Аэродинамический расчет котельных установок (нормативный метод) / Под ред. С.И. Мочана. Л.: Энергия, 1977. 256 с.

80. Кришер О. Научные основы техники сушки / О Кришер. М.: Изд-во иностранной литературы, 1961. 539 с.

81. Волков Э.П. Газоотводящие трубы ТЭС и АЭС / Э.П. Волков, Е.И Гаврилов, Ф.П. Дужих. М.: Энергоатомиздат, 1987. 278 с.

82. Жукаускас A.A. Конвективный перенос в теплообменниках /

83. A.A. Жукаускас. М.: Наука, 1982. 472 с.

84. Кутателадзе С. С. Справочник по теплопередаче / С.С. Кутателад-зе, В.М. Боришанский. М. Л.: Госэнергоиздат, 1959. 414 с.

85. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент / Под ред.

86. B.А. Григорьева, В.М. Зорина. М.: Энергоиздат, 1982. 510 с.

87. СНиП 23-02-2003 «Тепловая защита зданий». М.: Госстрой России,2004.

88. Анализ механизма переувлажнения поверхности слоя при сушке окатышей на обжиговой конвейерной машине I Б.А. Боковиков, A.A. Солодухин, В.М. Мсшкин, A.A. Авдеенко, Ю.Г. Ярошенко II Сталь. 2005. № 2. С. 28-30.

89. Van Rossum J.J. Experimental investigation of horizontal liquid films / J.J. van Rossum II Chemical Engineering Science. 1959. V. 11. P. 35-52.

90. Внутренние санитарно-технические устройства (Справочник проектировщика). В 3 ч. Ч. 3. Вентиляция и кондиционирование воздуха. Кн. 3 / В.Н. Богословский, А.И. Пирумов, В.Н. Посохин и др. Под ред. H.H. Павлова и Ю.И Шиллера. М.: Стройиздат, 1992. 319 с.

91. Лебедев П.Д. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий / П.Д. Лебедев, A.A. Щукин. М.: Энергия, 1970. 408 с.

92. СНиП 2.01.01-82 «Строительная климатология и геофизика». М.: Стройиздат, 1983.