автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Повышение эффективности работы газовых водонагревателей городских систем теплоснабжения

г Б ОА

/ О И ЮДц^СЙзЙіЙ ДЕРЖАВНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

пщвищення ефе:ктивності роботи ГАЗОВИХ ВОДОНАГРІВАЧІВ МІСЦЕВИХ СИСТЕМ ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ

Спеціальність 05.14.04 - Промислова теплоенергетика

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуггя наукового ступеня кандидата технічних наук

Одеса, 1998

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі "Теплогазопостачання” Одеської державне академії будівниціва та архітектури.

Науковий керівник - кандидат технічни наук, професор

Полу ній Михайло Михайлович.

Одеська дермсавна академія будівництва та архітектури, завідуючий кафедрою теплогазопостачання.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор

Бурдо Олег Григорович.

Одеська академія харчових виробництв, завідуючий кафедрою процесів і апараті

кандидат технічних наук, доцент Тітарь Сергій Семенович.

Одеський державний політехнічний університет, завідуючий кафедрою промислової теплоенергетики

Провідна організація - Київський державша! технічний університет будівництва і арх ітектури.

Захист відбудеться " 3 *' липня 1998 р. о 14 годині на засідай спеціалізованої ради Д 05.06.02 Одеського державного політехнічної університету за адресою: 270044, м. Одеса, проспект Шевченко, 1

З дисертацією можна ознайомитеся в бібліотеці університету : адресою: 270044, м. Одеса, проспект Шевченко, 1

Автореферат розісланий _2_ червня 1998р.

Вчений секретар спеціалізованої ради, професор

//

Мазуренко А. С.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність проблеми. Місцеві системи теплопостачання України, юживаючи біля половини теплової потужності снерго джерел, що ункціонують на органічному паливі, с найвауошвішнм елементом сфери іергопостачання. Значну/ ча лину цього господарства складають газоні одонагрівачі (ГВ).

В останні роки зміни структури паливно-енергетичного балансу України викликали серйозні перетворення в галузі, споживання природного газу. Основні з них:

- переміна структури споживання відбита в зростанні

від 27% до 44% (лютий 1 995г.) частки споживання гану населенням в загальному споживанні;

- поява сталог о щорічного приросту (до 8-10%) споживання

газу підприємствами та комунально-побутовим сектором, які мають обмежені можливості централізованого теплопостачання;

- збільшення закупівлі газу із-за кордону на 75%;

- зростання ціни газу від чисто символічної до відповідної міжнародному рівню (80 доларів США іа 1000м3);

- загострення обставин на світовому ринку паливного лізу в цілому.

Ці обставини в поєднанні зі зниженням платоспроможності населення і загальним ускладненням екоюгічних, економічних умов висунули в розряд найважливіших проблему підвищення ефективності використання газу.

Серйозність змін екологічних, економічних обставин така, що вимагає перевірки існуючих основоположних концепцій, економічних і технічних стимулів, принципів, засобів, створення і функціонування газових апаратів -на їхню відповідність до \тмов, що змінилися.

Проблема підвищення технологічної ефективності (екологічне сті, економічності, загальнотехнічної досконалості) функціонування ГВ зросла до загальнодержавного рівня, особливо для нинішнього етапу розвитку паливно-енергетичного комплексу України. Науково-дослідні роботи, направлені на рішення задач, формуючих то проблему, придбали виняткову актуальність. Спроба вирішити частково питання цієї проблеми зроблена в даній дисертації. Праця здійснена в рімках виконання на кафедрі ТПТ ОДАБіА держбюджетної роботи .МЬ 0196И0137894,

госпдоговірних робіт М№ 01880015151,01390016450, 01900036388. Тематичне направлення і зміст роботи відповідають основним завданням державної програми України "Енергозбереження", а також програми "ТА!31Б" Енергетичного центру ЕС в м. Києві.

МЕТА І ЗАДАЧІ РОБОТИ:

Мета: підвищення технологічної ефективності ГВ, удосконалення технологічних і економічних критеріїв їхнього розвитку з урахуванням місцевих кліматичних умов і традицій використання.

Для досягнення цієї мети в роботі поставлені задачі:

♦ обгрунтувати необхідність зміни:

- концепції побудови сучасних апаратів в цілому, їх теплообмінної частини і системи упраівління ГБ;

- принципів і засобів побудови і функціонування теплобмінної частини і системи управління ГВ;

- системи економічних і технічних критеріїї'. розвитку ГВ,

♦ покращити:

- принципи, методи і засоби побудови і функціонування ГВ;

- методику розрахунку і оптимізації парам прів основних теплогенеріруючих елементів;

- методику інженерного розрахунку додаткового теплообмінника і елементів, з ним пов'язаних;

- методику атестації ГБ по ефективності; .

- методику визначення тарифу оплати за користування ГВ,що експлуатуються без приладів обліку витрати газу;

- прилади, що реалізують запропоновані принципи, засоби і методи побудови і функціонування ГВ;

♦ експериментально дослідити можливість практичної реалізації

запропонованих в праці науково-технічких рішень.

АВТОР ЗАХИЩАЄ:

- необхідність зміни існуючої традиційної конщ пції побудування ГВ, систем теплообміну і управління режимами роботи;

- рентабельність застосування в експлуатаційний умовах України модульного принципу побудови теплообмінної частини ГВ;

- концепцію - параметри, підлягаючі контролю, об'єднуються і на основі їздиного інтеїрального імпульсу здійснюється ^/правління ГВ;

- принцип додаткового теплообміну в ГВ;

- опіимальність поєднання принципу багатомодульної побудови теплообмінної частини ГВ з принципом додаткового теплообміну,

що використовується в системі управління процесами ГВ, для апаратів, функціонуючих в існуючих умовах України;

- методику розрахунку і оптимізації параметрів основних теплогенеріруючих елементів ГВ;

- методику атестації ГВ по ефективності;

- методику інженерного розрахунку додаткового теплообмінника і елементів, з ним зв'язаних;

з

- методи (а. с. №1328643, п. 6261) і засоби функціонування ГВ, основані на використані принципу багатомодульної побудови теплообмінної частини і додаткового теплообміну;

- прилади, що реалізують принцип додаткового теплообміну в ГВ (а.с.№№ 1312327, 1326841,1377520, 1455151,1539470, 1572148,

1575008, 162655, 1651039, 1695741, 1720357);

- методику визначення тарифу оплати за користування ГВ, що експлуатуються без приладів обліку витрати газу.

НАУКОВА НОВИЗНА роботи полягає в тому, що:

Знайшли подальший розвиток:

♦ обгрунтування необхідності зміни:

- існуючої концепції побудови ГВ;

- принципової конструїтивної схеми ГВ;

- існуючої методики виз начення ефективності ГВ;

- тарифу оплати за газ ири їхньому використанні в умовах відсушості приладів обліку витраш палива;

♦ концепція модульної побудови теплообмінної частини побутових ГБ; Вдосконалена методика:

- оцінки ефективності ГВ:

- обчислення тарифу оплати за користування газом для умов відсутності приладів обліку його витрати, що стимулює енергозбереження;

- розрахунку і оптимізашї параметрів основних теплогенеріругочих елементів ГВ;

Вперше

♦ запропоновані: .

- концепція управління ГВ здійснюваного по єдиному интегральному імпульсу з використанням запропонованого принципу додаткового теплообміну;

- постання принципів багатомодульної побудови теплообмінної частини ГВ і додаткового теплообміну, що використовується в системі управління;

- методи (а. с. №1328(543, п. №6261) і засоби функціонування ГВ, основині на принципах багатомо;іупьної побудови теплообмінної частини ГВ і додаткового теплообміну;

- комплекс приладів, що реалізують принцип додаткового теплообміну в ГВ (а. с. №№ 1312327,1326841, 1377520, 1455151, 1539470,

1572148, 1575008, 16265:>, 1651039, 1695741, 1720357);

* доведена дієздатність запропонованого принципу додаткового теплообміну.

ПРАКТИЧНЕ ЗНАЧЕННЯ роботи полягає:

- в наданні можливості виявити, в якій ланці ГВ - системі теплообміну, або системі управління і, в якій мірі, процеси, що відбуваються, знижують ефекшвність використання первинного енергоносія - газу;

- в розробці пропозицій для корекції напрямків подальшого розвипг конструкцій ГЕ, з урахуванням умов їхньої експлуатації;

- е. техніко-економічному стимулюванні створення і застосування ефективних екологічних ГВ в умовах відсутності необхідного парку побутових газови: лічильників;

- в пропозиції принципів, методів, засобів і приладів, що дозволять підвищиті ефективність ГВ практично по всіх критеріях якості.

РЕАЛІЗАЦІЯ РОБОТИ:

- розроблений і виготовлений випробувально-промисловий зразок ГВ, що пройшов Державні випробування і допущеннії міжвідомчою комісією до ви готовлення з привласненням виробу індексу "Д

- розроблені і опубліковані пропозиції зміни існуючих Державних стандартів на ГВ по параметру "ефективність";

- розроблений і виготовлений комплекс приладів, що реалізують принци: додаткового теплообміну в ГВ (а. с.Ш 1312327, 1326841, 1377520, 1455151 1539470, 1572148, 1575008,162655, 1651039,1695741, 1720357).

ОСОБИСТИЙ ВНЕСОК ЗДОБУВАЧА.

Основні наукові результати, що наведені в дисертаційній робот отримані автором в період роботи в ОДАБіА з 1983 по 1997| Експериментальні дослідження, випробування і впровадження запропонова -них розробок здійснювались при безпосередній участі автора. Дисертація самостійним дослідженням і оформлена в вигляді рукопису. Конкретна участ автора підтверджується рядом публікацій, «авторських свідоцтв, патент участю в конференціях.

АПРОБАЦІЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДИСЕРТАЦІЇ:

- результати роботи доповідались: на науково-технічних конференція; AT "Укргаз", м. Львів, 1985; профессорськс-викладацького складу ОІБ ОДАБіА, 1990-1996; техрадах ДНВО Тазоагарат", м. Донецьк, 1985-1981 НВО "Злектрон", м. Жовті-води, 1991; AT "Одесагаз", 1984, 1990, 1996; ДВЦ] м. Ленінград, 1989; заводу ’Тазоапарат", м. Львів, 1985; на ВДНГ УРС (1990.) (диплом другого ступеню).

ПУБЛІКАЦІЇ:

- по результатах роботи виконані - 20 публікацій; отримано 1 авторських свідоцтв СРСР і один патент України.

СТРУКТУРА І ОБСЯГ РОБОТИ. Дисертаційна робота складається вступу, чотирьох розділів, висновків, списку іикорнстаних джерел і додатк Загальний обсяг складає 203 стор., в тому члелі 120 стор. машинописно: тексту, 56 малюнків, 7 таблиць, 22 додатка. Список використаних джері складається з 126 найменувань.

_ ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

ПЕРШИИ РОЗДІЛ, присвячений аналізу реальних можливостей ГВ, що іпускаються, задовольнити потреби сучасних споживачів, леї'алізації ланніх існуючими нормативними вимогами до апаратів.

Аналіз показав, що в основі створення сучасних ГВ закладена концеп- . ія: - ГВ, це апарат ефективно функціонуючий в зоні номінальної теплової зтужності. Застосування цієї концепції в західних країнах з традицією ^користання режимів, що дозволяє ПЗ функціонувати в основному в зоні змінальних потужностей, дозволило створиш високо ефективні апарата для ніх умов. В специфічних умовах нашої країни [рис. І] величезна витрата іергоносіїв, що виникає при невідповідності можливосте! ГВ, створених на знові даної концепції, ефективно функціонувати в''"усьому діапазоні івантажень, що вимагаються тепловими нагрузками, нівелювалася існую-ши економічними умовами, при яких плата за енергоносії носила, в зинципі, символічний характігр.

Рис.1 .Графіки характеристик роботи ВПГ-23 при змінені потужності і експлуатаційних теплових навантажень.

— посередні експлуатаційні навантаження по тривалості (на протязі доби).

Система визначення ефекгивності ГВ, розроблена для забезпечення цієї жцепції і механічно перенесена в інші умови експлуатації, дозволяла ворювати іллюзію високої ефективності ГВ, створених на її основі в наших :сплуатаційних умовах. Розрахунки, наведені в пішому розціпі, дображені на графіку [рис. 2] показують, що фактичні витрати потужності эжуть перевищити витрати, що визначаються на основі існуючої методики, 3-5 раз.

б

Докорінні зміни економічни: умої,, що відбулись у нас і країні, вимагають переглянуті концепцію створення ГВ, б< можливості підвищення техноло гічної ефективності ГВ, використовуючи прийняті в західних країнах принципи забезпеченню їхньої високої ефективності функціонування на основ створення умов роботи апараті] в вузькій діапазонах змінюван ня теплової потужності, близьке потужності, що допускається ГВ фактично до номінальної, надто обмежеь та по існуючій методиці визначення ККД зва»аючи на наступні

(коеф. корисної дії). обставини:

- істотні відмінності експлуатаційних умов, що балуються на багатьох фанггорах: кліматичних, традиціях використання гарячої

в сіл,, параметрах робочого тиску води, що подасться і тд.;

- відсугність реальної можливості навіть в середньо близькій перспективі наблизити згадані вище фактори до закордоних;

- переважність режиму^ роботи ГВ, що забезпечує функціонування системи отелення, що характеризується плавними змінами теплової потужності, на відзнаку від режиму, що вимагає періодичного толочення і відключення апарату, працюючого при номінальному тепловому навантаженні;

- підвищена гігієнічність проведення процедур на "злив" порівняно з проведенням процедур на "заповнення”.

В ДРУГОМУ ЮЗДІЛІ пропонується змінити розі лянуїу раніше концепцію н наступну; - ГВ - це апарат, що ефективно функціонує в усьому діапазоні змі теплової потужності. Зміна концепції вимагає п риведення у відповідність ї основних положень, що визначають функціонування як окремих елементі] так і ГВ в цілому, розробки засобів для їхньої реалізації.

Засоби реалізацій запропонованої концепції. З мстою об'єктивної оцінк ефективності використання палива; визначення е якій з ланок, і в якій ступеї виявляються дефекти принципу дії апарату і його конструктивні недоліки умовах різкозмінного режиму функціонування, - запропонована наступи методика визначення ефективності.

Ефективність роботи апарату може бути оцінена відношенням

Рис.2.Графі:к співвідношення втрати

ЗвіТГ = Нопт/Игаз 100,

(О

де Звпг - показник ефективності роботи ПВ,%;

N01^ - необхідні значення потужності по гарячій воді, кВт;

Мгга - потужність, що розвивається апаратом при зпаліованні теплоносія (газу), кВт. '

Показник ефективності робота системи управління визначається алгоритмами

Зуир = Ооггг(иопт- Ї2)/[Сф(1|4> - Щ при Іі^>Ігаат (2)

и Зупр = Оф(11'1’-І2)/[Оопт(11опт-І2)] приіі®^^** , (3)

де СЗопт і 1гопт - необхідні втрати і температура гарячої води, відповідно кг/с, К;

Оф, иФ - фактичні витрати і температура гарячої води, відповідно кг/с,К;

І2 - температура води на вході в апарат, К.

Показник ефективності теплообмінного приладу знаходиться по вираз;»'

Лтт = сСфСІї* - І2)І (вг ОрН) 100, (4)

де Ог - втрата газу, кг/с;

С?рн - ннжча теплота згоран ія газу, Дж/кг.

Пропонується плату П за газ, що використовується лобковими споживачами, встановлювати на основі наступної залежності

П = Т /Рвпг^ 0рн) Цд, , (5)

де П - плата за газ при використанні ВПГ, гри.

- середньозважена за добу необхідна тегоюпотрібність для нагрівання води мешканцями квартир, кДж/сутки, визначена по виразу

— Т4» н, 1 £і Ш1+ N^,2 Тл Ш2 +... Кв,і Ші/22 , (б)

Де Ин.і, ї^в,2— ИнД - нормативна теплова потужність, необхідна для проведення 1-ї, 2-ї,... і-ї процедури, кВг, що визначається алгоритмом

Кн,і= с С5і( її - \.і), (7)

де с- питома теплоємкість води, кДж/(кг. К);

Оі - втрата води при проведенні і-ї процедури, кг/с;

її і іг - температура води, відповідно, при вході і виході з апарату, К;

ті, ІП2... ті - відповідне число процедур на протай доби (що залежить від кількості мешканців), шт./доба 2і, ті... а - тривалість, відповідно, 1-ї, 2-ї,... і-ї процедури, с/доба.;

Т ■■ число діб,що підлягає обліку;

С)гп - нижча теплота горіння газу, кДж/м3;

Ц;і - ціна одного м3 газу, що встановлюється виконавчими органами, близька по суті, до визначення "договірна” грн/м3;

Звпі-01, - показник ефективності газоапарату, відповідний значенню НВСр, 1/Т|г. Г|іт - показник ефективності роботи теплотехнічної частини апарату; ді сучасних апаратів його мінімальне значення повинно бути не мени 83%.

Запропоновано для підвищення ефективності роботи систем теплообміну використати модульний принцип побудови її. З мето оггтимізації потужності модулей виконаний аналіз і наступні розрахунки.

Графік опалювального навантаження по тривалості описуєш рівнянням [8]

ф =і-а п7, (8)

де ф - відносний опалювальний тепловий потік, а саме тепловоз потоку при даній поточній зовнішній температурі до його ріві при розрахунковій опалювальній температурі;

ф =(Мн)/(и-и), (9)

де ^ - температура повітря в середині приміщення, К;

Ін і 1Сі - температура зовнішнього повітря відповідно поточна розрахункова, К;

СИ8-10)/(Ів-1о); (!(

У=(8 - Іот)/(Іот - Іо), (11

де (X — постійний коефіцієнт, що залежите від кліматичних умов;

І от - середня температура зовнішнього повітря за опалювальний період, К;

11 - відносна тривалість стану зовнішніх температур нижче 1н.

На графіку, побудованому по рівнянню (8), наведеному на [рис. прийнято, що одна з ступеней пальника -"базова” - має відносну потужнії <|>баз і працює на протязі усього опалювального періоду - Пбаз- Друга ступ -"додаткова" - має потужність фдоп і працює на протязі періоду, при яко

потужність базової ступені стає недостатньою - Пдоп. Третя ступінь -'пікова" -

мас потужність фпик і працює в періоди найбільш низьких розрахункових

температур тільки на протязі періоду ППик-

Користуючись рівнянням (8), можна знайти залежності:

Пбаз = 1 ї Пдоп = (1 - фбаї / 01)* Ппик = [1 -( фбаз + фдоп) / СС ] ^

и

фпик = І - ( фбаз + фдоп). (12)

т ^

З відомим допущенням (до отримання і нагромадження статистичних даних про параметри роботи ступенів в відведені

періоди) можна прийняти, що

площі, отримані з добутку

потужності хожного ступеня на тривалість його роботи (див. рис.З), відображають витрати палива Пі за опалювальний період. З суми площ можна отримати функціонал

ф = ( 1 - фбаз ' фдоп)І + ЬГ+ фдопО ■ фбаз)^ + фбаз - (13)

Рис.З.Розподіл опалювального навантаження ступеней ГВ.

Вирішуючи систему рівнянь

їдФ Ідср6аі = 0

1да/ф».. = 0. <|4)

отримаємо таке співвідношення між фбал. фдоп и фпик, при якому сума позначених площ буде мінімальною. З високим рівнем імовірності можна припустити, що при цьому можна отримати найменшу витрату палива.

Рішення системи рівнянь (14) дія деяких міст наведене на діаграмі рис. 4.

Аналіз даних діаграми показує, що співвідношення значень теплової потужності ступенів зберігає достатньо вузькі межі їх змін для просторої області варіацій кліматичних параметрів.

З метою універсиалізації конструкцій газових опалювальних апаратів і забезпечення взаємозамінності ступеней пальних приладів, можна прийняти єдині дня всіх регіонів країни значення співвідношень теплових потужностей, рівними: фбал = 40%, •

фдоп = 20%, ф пик = 40% від розрахункового опалювального теплового потоку.

Аналізуючи причини низької ефективності і надійності систем управління ГВ, прийшли до висновку, що основною з них є існуюча практика роздільного рішення задачі створення ГВ фахівцями “теплотехніками" і фахівцями “автоматчиками". При цьому коло задач, що вирішуються теплотехніками, умовно обмежене: в нього не входять задачі підготовки грунту для роботи фахівців по автоматиці. Необхідно змінити підхід до даної проблеми, поставивши завдання: теплотехнічними методами спростувати задачу автоматизації до такого ступеню, коли вона може бути вирішена за допомогою одного вимірювального приладу і одного виконавчого механізму.

Виходячи з цього, запропонована і обоснована концепція, (зворотна існуючої); - параметри, підлягаючі контролю, об'єднуються і на основі створення єдиного інтегрального імпульсу здійснюється управління роботою ГВ.

Зважаючи на те, що стосовно до ГВ невідомі методи контролю над рухом води і тиском газу, здійснювані через теплові параметри, задачею першорядної важливості для реалізації запропонованої концепції є розробка принципу, що дозволить здійснити даний контроль через вищезазначені параметри.

З урахуванням цих міркувань був запропонований принцип додаткового теплообміну, що полягає у введенні додаткового теплообміника, на якому концентруються теплові впливи, іинтеграл яких є основою імпульсу, що використовується надалі для управління ГВ.

Для реалізації цього принципу були запропоновані два методи управління процесом теплообміну в ГВ. На рис.5,6 приведені схеми запропонованих апаратів, в яких реалізуються вказані методи.

V 3 £ * ♦ N * К о ІЛ м «в гэ ю 2 к» п «> N гі О 4? 3 п у. ех1» і

‘ £ ♦ СЧ

е £ £ 5 - Гч г» О п *ч " 7^ «в со м <» СП Сч N «£ * «о еч «

л і? £ £ гч *0 •ч 3?

3» <С 03 •ч- т *г г'Г о‘ г» ч?

Київ X А о X 05 6 с ш в А с «в о «1 БС О (б § и О £ * А О в; м А и X 2

Рис.4. Розподіл опалювального навантаження ступеней ГВ для деяких міст.

Рис.5 Принципова схема ГВ реалізую ч:а принцип додаткового теплообміну, сформованого до основного теплообміну ІД- виконавчі прилади;3,5 основним та додатковий теплообміні»; 6,7,8-запориа арматура.

Рис.б Принципова схема ГВ реалізуюча принцип додаткового теплообміну сфор мованого після основного теплообміну 1- виконавчий прилад; 2,3 основний та додатковий тешгообиіннх; 4,5,6-залорна арматура.

Теоретично досліджені теплообмінні процеси і елементи, їх організуючі при використанні принципу додаткового теплообміну. Результати цього дослідження, зображені на рис.7,8,9,10,11,12 підтвердили можливість високоефективного застосування цього принципу. г

й25

0,2

ШЗ

0,1

0й>

002

4 і 4 7 І 9 10 11 12 Ир/Г.

Рис.7 Значення температури заповнювача тєрмобалона в залежності від температури продуктів запалення і температури води, що нагрівається.

(

/

/

= о°с— ■с-

120 750 180 tp, »С

Рис.83апежність часу конденсації пару заповнювача тєрмобалона від його температури і величини підвищення температури вода, що нагрівається в місті приєднання тєрмобалона Фреон 113; Вода

6р

12

ІпрсДі 7 3

160

150

КО

1:0

\20

#

— Т=40С °С

тгт-т^Р*с 4 С і .30

--,«іГ ■•ял “ Т7.б "6.0 “ і.'о

1 і

г«А,

Ф.О

50

Рис.9 Залежність потужності основного

5 15 30 -*0

Рис. 1 Сі Значення граничної температури

заповнювача термобалона.

07 СЛ 0.4 0.5 _ 0.6 0.7 0.8 0.9 1 " О Ю 20 ->и 40 2С

Рис. 11 Значення температури нагрітої Рис.12 Інтенсивність зміненя температури води в залежності від зміненя ії термобалона при відключенні водорозбору і

відносного витрачення і вибору роботі запального пальника

положення режимної точки руху клапанів.

Запропоновані засоби реалізації принципу додаткового теплообміну ре алізовані в ряді створених пристроїв, новизна яких пітверджена авторським свідоцтвами.

В ТРЕТЬОМУ РОЗДІЛІ виконане дослідження окремих елементів Гі що функціонують на основі принципу додаткового теплообмін)'.

Проаналізований вплив основних режимних факторів на технологічі-ний процес додаткового теплообмінника. Виявлена можливість і перепекли ність використання нового принципа (додаткового теплообміну) в пристроя) що спонукають рух води і підвищення тиску газу перед пальниковими прі строями. В цілому показана перспекгивніс'гь запропонованого напрямку ро: витку водогріючих модульних приладів.

З метою перевірки дієздатності і безпеки запропонованих рішень було проведене державне випробування дослідницького зразка, що підтвердив дієздатність і перспективність запропонованих рішень.

В ЧЕТВЕРТОМУ ЮЗДІЛІ виконане порівняння приладів, створених на основі запропонованого напрямку, з приладами існуючого направлення по основних критеріях розвитку техніки, встановлена перевага перших практично по всіх основних показниках: аіггропологічних, технологічних, фунісціональнйх. Реалізація даного напрямку по критерію "економічність" дозволить добитися слідуючих показників: - економія газу в системі гарячого водопостачання-до 40%; опалення - до 25%; - вартість водонагрівача скоротиться: одномодульного - на 16%; двомодульного - на 9%.

ВИСНОВКИ

1. Аналіз принципової схеми, основних принципів і засобів роботи теплообмінної частини і системи управління ГВ, прийнятої методики визначення ефективності їх роботи дозволив сформулювати існуючу (традиційну) основну концепцію створення водонагрівачів місцевих систем теплопостачання:"ГВ - це апарат, ефективно функціонуючий в зоні номінальної теплової потужності".

2. Розгляд екологічних, економічних, експлуатаційних умов, режимів функціонування і традицій використання ГВ в нашій країні привів до висновку про те, що необхідно добитися ефективної роботи ГВ в усьому діапазоні теплової потужності.

3. Аналіз показав, що виявлене протиріччя між традиційною концепцією створення ГВ і сучасними вимогами до ефективності їхньої роботи в усьому діапазоні теплової потужності не усувається простими конструкорськими засобами.

4. Пропонується змішлги концепцію - "ГВ - це апарат, ефективно функціонуючий в зоні номінальної теплової потужності" на концепцію - "ГВ - це апарат, ефективно функціонующий в усьому робочому діапазоні теплової потужності”.

5. Проаналізовані недоліки існуючої методики визначення ефективності роботи і економічних стимулів енергозбереження при використанні ГВ. Показано, що існуюча методика визначення ефективності, розроблена стосовно до колишньої концепції, приховує від дослідників недоліки окремих ного частин і апарату в цілому, при цьому відсутні економічні стимули енергозбереження в умовах експлуатації апаратів без приладів обліку витрати газу.

6. Запропоновано:

- змінити методику визначення ефективності ГВ, довівши її відповідність

із зміненою концепцісю, ввівши коефіцієнт ефективності, що враховує показни-

ки роботи системи теплообміну і управління у всьому діапазоні робочих теплових навантажень;

- стимулювати енергозбереження в умовах експлуатації апаратів без приладів обліку витрати газу, ввівши залежність тарифної вартості при користуванні ГВ від показника ефективності апарату що використовується.

7. Виділена і досліджена основна причина, гальмування рішення проблеми підвищення ефективності функціонування теплообміної частини ГВ у всьому робочому діапазоні теплової потужності на основі застосування відомого методу багатомодульної побудови теплообміної частини: - очевидне для фахівця (що спираетсься на традиційні принципи створення ГВ) дорожчання теплообмінної частини і системи управління (особливо) при зниженні надійності і дієздатності останньої.

Проаналізовані переваги застосування багатомодульного принципу побудови теплообмінної частини в ГВ, оитимізована кількість модулей і їх потужність для районів України.

8. Виділена і досліджена основна причина, гальмуюча розвиток систем упраьіління ГВ, що полягає в незавершеності рішення теплотехнічної задачі при створенні ГВ.

Дана обставина привела до створення концепції управління ГВ, як} можна сформулювати слідуючим чином: кожний з параметрів, підлягаючій контролю, контролюють і керують окремими елементами системи.

Концепція задовольняла існуючі потреби настільки, що, практично стала догмою. Догматизм її, в свою чергу, став причиною, гальмуванш створення інших концепцій.

9. Запропонована концепція:

- параметри, підлягаючі контролю, об'єднуються, і на основі єдиногс інтегрального імпульсу здійснюється управління ГВ.

На основі даної концепції запропонований принцип - додатковогс теплообмін)', що полягає в введенні додаткового теплообмінника, на якиі концентрується тепловий вгшив, сумарний параметр якого є осново» імпульсу, що використовується в подальшому для управління. Розроблен методи, засоби і прилади на основі даної концепції.

10. Запропоноване нове направлення розвитку ГВ - багатомодульн водонагрівачі з додатковим теплообмінником системи управління.

11.Теоретично і експериментально досліджені теплообмінні процеси і елементи конструкцій, що іх організують при використанні принцип; додаткового теплообміну.

12. Проведені випробування макетного і Державні випробуванн дослідницького зразка ГВ, функціонуючого на основі принципу додатковог теплообміну, підтверджена його працездатність і запропонований йог промисловий випуск.

13. Виявлена технологічно важлива можливість використання принципу даткового теплообміну для підвищення інтенсивності руху води в системах

опалення і підвищення тиску газу перед пальником Пі.

14. Розроблені засоби реалізації нового направлення - створення гатомодульних водонагрівачів з додатковим теплообмінником системи равління, що дозволило підвищити ефективність ГВ за рахунок: використання енергії, що одержується від спільно працюючих з ГВ іеосистем, або від входячих в систему пікових єлекронагріваючих елементів; втоматнзації процесу розпалювання;

кономії газу, що витрачається на роботу запальника.

15. Порівняння приладів, створених на основі запропонованого правлення, з приладами існуючого направлення по основних критеріях звитку техніки показало перевагу перших практично по всіх основних казниках: аїлропологічних, технологічних, функціональних. Реалізація ного напрямку по критерію "економічність" дозволить досягти слідуючих казників: - економія газу в системі гарячого водопостачання-до 40%; алення - до 25%; вартість водонагрівачів скоротиться: одномодульного- на %; двомодульного - на 9%.

Основний зміст дисертації відображено у таких работах:

Полунин М.М., Випоков В.В. Экономия энергоносителя - газа при произ-цстве строительных материалов в технологиях с использованием горячей ды//Строительные материалы, конструкции и инженерные системы: Сбор-к труд. - О: Одесская ГАСнА,1996..-С.118-123.

Витюков В.В., Полунин М.М. Автоматическое управление работой газовых донагревателей на основе интегрального теплового импульса II Экология гргосбережсние экономика: Сборник науч. трут;.- П: Пермский 1'ГУ, 1994.173-178.

Годін Е.Г., Полунін М.М., Вітюков В.В.Енергоекономічний критерій роз-гку проточних газових водонагрівачів // Міське господарство Украіни.-94.-№2.-С.27-28.

Іолунин М.М., Витюков В.В. Структурно-логическая схема формирования нцепции научных исследований в системе подготовки магистров по специ-ьности теплогазоснабжеиие и вентиляция Удосконалення підготовки спеціа-тів:-Матеріали 3 міжнародної науково-методичної конференції.- О. Мініс-зство Освіти України, Одеська ОДА, ІЗіДН, Одеська ГАСиА 1998.-С.42-43 А.с. 1328643 СССР. МКИ Г 24 Н 1/10. Способ управления работой проточ-го водонагревателя І В.В.Вігпокое;, М.М.Полунин (СССР) №3859964/24-06; явлено 27.02.85; Опубл. 07.08.87. Бюл. №29;

^.с. 1695743 СССР. МКИ Е 24 Н 1/10. Способ управления работой проточ-го водонагревателя / В.В.Витюков, М.М.Полунин (СССР) №4155579/06;

Заявлено 03.12.86;

7. А.с.1377520 СССР. МКИ її 23 N 5/24. Терморегулятор балансовый для про точных газовых водонагревателей / В.В.Витюков, М.М. Полунин, БА. Грица-енко (СССР)^ 3885898/24-06; Заявлено 25.08.85; 0публ.29.02.88. Бюл.№8.-2с.

8. А.с.1312327 СССР. МКИ її 23 N 5/24. Система автоматики для управлення работой проточных газовых водонагревателей / В.В.Витюков, М.М. Полунин. (СССР). - № 3885344/24-06; Заявлено 17.04.85; 0пуол.23.05.87. Бюл.№19.-3с.

9. А.с. 1539470 СССР. МКИ Р 23 N 5/24. Система, автоматики для управление работой проточных газовых водонагревателей I В.В.Витюков, М.М. Полунин (СССР). - №4391499/24-06; Заявлено 09.12.87; 0публ.30.01.90. Бюл.№4.-2с.

10. А.с.1326841 СССР. МКИ Р 23 N 5/24.Гг;зовый блок - кран для автоматиче ского управления работой проточных водонагревателей/ В.В.Витюков, М.М Полунин, (СССР).-№3920961/24-06; Заявлено 02.07.85; 0публ.30.07.87 Бюл.№128.-3с.

11. А.с.1651039 СССР. МКИ її 23 N 5/24.Газовый блок - кран для автоматиче ского управления работой проточного водонагревателя/ В.В.Витюков, М.М Полунин, Н.С. Семигорслов и Н.Н. Ильин (СССР).-№4667810/06; Заявлен' 03,02.89; Опубл.23.05.91. Бюл.№19.-4с.

12. А.с. 1695741 СССР.. МКИ Р 23 N 5/24.Газовый блок - кран для автоматиче ского управления работой проточного водонагревателя/ В.В.Витюков, М.IV Полунин (СССР).-№4163783/06; Заявлено 18.12.86;-3с.

13. Ах. 1575008 СССР. МІСИ I7 23 N 5/24. Блок - ісран автоматики проточны газовых водонагревателей/ В.В.Витюков, М.М. Полунин, (СССР) №4357398/24-06; Заявлено 05.01.88; 0публ.30.0б.90. Бюл№24.-3с.

14. А.с.1621655 СССР. МКИ Р 23 N 5/24.Газовый блок - кран для автоматичі ского управления работой проточного водонагревателя/ В.В.Витюков, М.К Полунин, Н.С. Семигорелов и Н.Н. Ильин (СССР).-№4667450/06; Заявлен 03,02.89;-Зе.

15. А.С.1455І51 СССР. МІСИ Р 23 N 5/24. Система автоматики для управлені работой проточных газовых водонагревателей/ В.В.Витюков, М.М. Полуни (СССР).-№4144434/24-06; Заявлено 10.11.Я6;-5с.

16. А.с.1572148 СССР. МКИ Р 23 N 5/24. Система управления работой пр точных газовых водонагревателей/ В.В.Витюков, М.М. Полунин, (СССР №4413006/24-06; Заявлено 18.04.88; -4с.

17. А.с.1720357 СССР. МКИ Р 24 N 9/20. Устройство контроля параметр' работы проточных водогрейных приборов/ В.В.Витюков, М.М. Полунин, БА.Грицаенко(СССР).-№4207238/06; Заявлено 07.01.87;-3с.

18. Пат. 6261 Україна МІСИ її 24 Н 1/10. Спосіб керування працею проточи го водонагрівача.( Україна);

19.Витюков В.В.,Воинов А.П., Годин Е.Г., Полизо ГД. Сокращение уделы го расхода газового топлива на нагрев воды в производстве и в бьпу: V. формационный листок, ОЦНТЭИ. №200-95, 1998г.

20. Внтюков В.В., Полунин М.М. Способ управления работой проточных з догрейных приборов: Информационный листок, ОЦНТЭИ. №87-060, 1987г.

Вітюкон В. В. Підвищення ефективності роботи газових водонагрівачів місцевих систем теплопостачання.-РУКОПИС.

Дисертація на здобуття назкового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 - промислова теплоенергетика. Одеський Державний політехнічний університет, Одеса, 1998.

Дисертація присвячена підвищенню ефективності газових водонагрівачів місцевих систем теплопостачг ння. В роботі з'ясовані причини, що гальмують розвиток розглядуваного технічного об'єкту; вироблені пропозиції з їх ліквідації. Запропонований новий напрямок розвитку газових подонагрівачів: "багатомодульні водонагрівачі з додатковим: теплообмінні іхом системи управління", заснований на концепції "газовий водонагрівач - це апарат, ефективно функціонуючий в усьому робочому діапазоні теплої сі потужності". Розроблені методи, принципи, засоби, пристрої, що реалізують даний напрямок, методи розрахунку основних елементів. Запропоновані науково - технічні рішення теоретично і експериментально досліджувалися. Один з апаратів, створений на основі використання результатів роботи, пройшов державні випробування і рекомендований до промислового випуску.

Ключові слова: газовий водонагрівач, багатомодульний, додатковий

теплообмінник.

Внткжов В.В Повышение эффективности работы газовых водонагревателей местных систем теплоснабжен ля. -Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.14.02 промышленная теплоэнергетика, Одесский Государственный политехнический уншерситет, Одесса, 1998.

Диссертация посвящена повышению эффективности газовых водонагревателей местных систем теплоснабжения. В работе выяснены причины, тормозящие развитие рассматриваемого технического объекта. Выработаны предложения по их устранению. Прздложено новое направление развития газовых водонагревателей: "многомодульные водонагреватели с дополнительным теплообменником системы управления", основанное на концепции: "газовый водонагреватель - это аппарат, эффективно функционирующий во веем рабочем диапазоне тепловой мощности”. Разработаны, методы, принципы, способы, устройства, реализующие дшное направление, методы расчета основных элементов. Предложенные решения теоретически и экспериментально исследовались, газовый водонагреватель, изготовленный на их основе, прошел государственные испытания и рекомендован к промышленному выпуску.

Ключевые слова: газовый водонагреватель, многомодульный, дополнительный теплообменник,

Vitiukov V.V. The improvement of ihe overall performonce of local systems of heat syppUes - manuscript.

Thesis to compete for a scientific degree as a candidate of engineering science on the speciality 05.14.02 - industiial power system, Odessa State politechnical university, Odessa, 1998.

The thesis is devoted to raising the effective of gas water - heaters in a local systems of heat scpplies. In this of dissertation thesis is reasons for breakdown of development perspectives of technical objects Proposals for their elimination ar: worked out. The new directioi for development of gas water heaters multi -modular water - heatei-s with an additional heat-exchanger is the means of achievivy efficient function within the working range of thermal potency ".The methods, principles, modes, device realizing the given direction, methods of account of basic elements are developed. The suggested solutions were tested theoretically and experimentally.

Gas water - heaters made on this basis have passed state tests (inspections) and arc recommended for industrial use.

Key words: gas water - heater, liultimodular, additional heat-exchanger.

Підп. до друку 28.05.98р. Формат 60x84 1/16 Офсетний друк

Папір фінський. Тираж 100 Замовлення 223

Виробничо-поліграфічний відділ ОЦНТЕІ Україна, 270026І, м.Одеса, вул. Рішельєвська, 28.