автореферат диссертации по строительству, 05.23.03, диссертация на тему:Повышение эффективности работы котлов малой тепловой мощности с вихревыми топочными устройствами

Кладов Дмитрий Борисович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ КОТЛОВ МАЛОЙ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ С ВИХРЕВЫМИ ТОПОЧНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ

Специальность 05.23.03 — Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 9 СЕН 2011

Воронеж — 2011

4854803

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Юго-Западный государственный университет».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Кобелев Николай Сергеевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Шитов Виктор Васильевич

кандидат технических наук, доцент Новиков Алексей Петрович

Ведущая организация: Белгородский государственный технологический

университет им. В. Г. Шухова

Защита состоится 20 октября 2011 г. в 10°° час. на заседании диссертационного совета Д 212.033.02 при Воронежском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 394006, г.Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84, корпус 3, ауд. 3220; тел./факс: (473)271-53-21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан 14 сентября 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

Старцева Н. А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Последние годы характеризуются все более интенсивным развитием децентрализованного теплоснабжения — как автономных, так и местных систем. Такие системы отличаются высокой экономичностью и надежностью.

В децентрализованных системах теплоснабжения применяются котлы, имеющие относительно небольшую тепловую мощность. Теплообмен в топках таких котлов происходит в условиях ограниченных объемов, обусловленных их малыми габаритными размерами.

Опыт эксплуатации котлов малой тепловой мощности позволил выявить целый ряд факторов, влияющих на эффективность теплообмена, в том числе неравномерность распределения тепловых потоков в топочном пространстве котла.

Неравномерность распределения тепловых потоков приводит к появлению значительных неравномерностей теплоотвода экранными поверхностями нагрева. Отклонение локальных температур дымовых газов в топке от их усредненных значений составляет 100—200 К, а по некоторым данным, достигает даже 400—500 К. Следствием этого являются локальные перегревы труб поверхностей нагрева и снижение надежности теплоснабжения. Снижение неравномерности топочной среды, с одной стороны, позволит осуществить сглаживание температурных неравномерностей, с другой — будет способствовать более полному сгоранию топлива за счет улучшения смесеобразования. Таким образом, будет достигнуто повышение КПД и экологических характеристик котлов малой мощности.

Отсутствие на сегодняшний день четких представлений о характере и взаимосвязи неравномерностей распределения тепловых потоков и теплоотвода в топках котлов малой мощности для децентрализованного теплоснабжения снижает эффективность мероприятий, направленных на устранение неравномерностей. При этом зачастую неоправданными оказываются дополнительные капитальные и эксплуатационные затраты, сопутствующие таким мероприятиям, снижается надежность и экономичность систем децентрализованного теплоснабжения.

При отсутствии расчетных методик определения температурных полей в различных сечениях топочных камер большинство решений по их выравниванию ищется в виде непосредственного воздействия на конечную неравномерность:

- организацией подачи дымовых газов рециркуляции: рассредоточено по всему выходному сечению топки или сосредоточенно — в область максимальных температур дымовых газов. Однако существующая на сегодняшний день неопределенность местоположения зон максимальных температур и отсутствие исследований их связи с работой горелочных устройств затрудняет использование таких методов. Таким образом, необходимы дополнительные теоретические и экспериментальные исследования по обоснованию предлагаемой методики расчета;

- применением вихревого принципа сжигания топлива. Однако имеющиеся данные по исследованию работы таких устройств относятся, главным

образом, к котлам большой тепловой мощности, работающим на пылеугольном твердом топливе.

Этим обусловлены значимость и актуальность темы исследования.

Диссертационная работа выполнялась в рамках научного направления 1/95-10 ОБ.

Цель работы — повышение эффективности работы котлов малой тепловой мощности с вихревыми топочными устройствами.

Задачи исследования:

1. Разработать математическую модель процессов аэродинамики и теплообмена в вихревых топках котлов малой тепловой мощности для систем децентрализованного теплоснабжения.

2. Получить аналитические зависимости для определения коэффициента аэродинамического сопротивления вихревой топки и ее конструктивных характеристик.

3. Разработать методику аэродинамического расчета вихревых топок котлов малой тепловой мощности.

4. Обосновать методику расчета лучистого теплообмена вихревой топки котла.

5. Уточнить методику расчета конвективного теплообмена в вихревых топках котлов.

6. Разработать алгоритмы, структурные схемы и программное обеспечение для аэродинамического и теплового расчета вихревых топок котлов малой тепловой мощности систем децентрализованного теплоснабжения.

7. Осуществить серию натурных и численных экспериментов с целью проверки адекватности предложенной математической модели.

8. Осуществить практическую апробацию результатов исследования.

Методы исследований. В качестве инструментов исследования использовались следующие научные методы: системный анализ, синтез, обобщение, логические методы; методы математического анализа и математической физики.

Научная новизна:

1. Разработана математическая модель процессов аэродинамики и теплообмена в вихревых топках котлов малой мощности для децентрализованного теплоснабжения. Модель включает в себя уравнения, описывающие закономерности лучистого и конвективного теплообмена и их взаимосвязь со скоростными параметрами вихревого потока дымовых газов. При этом излучающая поверхность факела представлена в виде линейного источника, а интенсивность излучения трехатомных газов (углекислого газа и водяных паров), в отличие от закона четвертых степеней Стефана-Больцмана-Ламберта, принята пропорциональной их парциальным давлениям.

2. Получены аналитические зависимости для определения коэффициента аэродинамического сопротивления стесненной вихревой топки, конструктивных характеристик зоны обратных токов и скоростных параметров вихревого потока.

3. Разработана методика аэродинамического расчета вихревых топок котлов методом последовательных приближений с использованием полученных

аналитических зависимостей для расчета размера зоны обратных токов и скоростных параметров вихревого потока дымовых газов.

4. Уточнена методика расчета лучистого теплообмена, использующая предложенный подход к определению плотности теплового потока излучением трехатомных газов.

5. Обоснован вид аналитических выражений для расчета угловых коэффициентов излучения факела вихревой топки котла на тепловоспринимающие поверхности.

6. Разработана методика расчета конвективного теплообмена с использованием предложенных аналитических зависимостей.

7. Разработаны алгоритмы и структурные схемы аэродинамического и теплового расчета вихревых топок котлов для децентрализованного теплоснабжения с использованием основных научных результатов диссертации.

Достоверность результатов исследования подтверждается применением современных методов исследований, адекватностью принятых математических моделей, сходимостью теоретических результатов и экспериментальных данных.

Практическая значимость работы. Результаты диссертационной работы применены в виде методики при разработке котла малой тепловой мощности с вихревой топкой в ОАО «Курскгаз», а также используются при разработке лекционных курсов дисциплин ЮЗГУ (г. Курск), о чем имеются соответствующие акты.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на XXXIV и XXXV межвузовских научно-технических конференциях студентов и аспирантов в области научных исследований «Молодежь и XXI век» (Курск, 2006—2007 гг.), а также на научных конференциях и семинарах профессорско-преподавательского состава Курского государственного технического университета (Курск, 2008—2011 гг.).

На защиту выносятся следующие основные результаты диссертации:

1. Математическая модель процессов аэродинамики и теплообмена в вихревых топках котлов малой тепловой мощности для децентрализованного теплоснабжения.

2. Аналитические зависимости для определения коэффициента аэродинамического сопротивления вихревой топки, размера зоны обратных токов и скоростных параметров вихревого потока.

3. Методика аэродинамического расчета вихревых топок котлов методом последовательных приближений.

4. Аналитические выражения для расчета угловых коэффициентов излучения факела на тепловоспринимающие поверхности в стесненной вихревой топке котла.

5. Методика расчета лучистого и конвективного теплообмена в вихревой топке котла малой тепловой мощности.

6. Алгоритмы и структурные схемы аэродинамического и теплового расчета вихревых топок котлов малой мощности.

Публикации. По материалам исследований опубликовано 19 научных работ общим объемом 91 страница. Личный вклад автора составляет 39 страниц. Четыре статьи опубликованы в изданиях, включенных в перечень ВАК ведущих

рецензируемых журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации: «Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура», «Вестник Воронежского государственного технического университета»), В статьях, опубликованных в рекомендованных ВАК изданиях, изложены основные результаты диссертации: в работе [1] приведены результаты численного моделирования и экспериментального изучения лучистого теплообмена в вихревой топке котла малой тепловой мощности; в работе [2] обоснован вид аналитических выражений для расчета угловых коэффициентов излучения факела на тепловоспринимающие поверхности; в работе [3], [5] обоснована математическая модель процессов аэродинамики и теплообмена в вихревых топках котлов малой тепловой мощности; в работе [4] приведены результаты экспериментальных исследований динамики теплообмена.

Объём и структура диссертации. Работа общим объёмом 177 страниц машинописного текста состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка литературы из 196 наименований. В текст диссертации включено 11 таблиц и 60 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследований, определены методы их решения, научная новизна, практическая значимость и положения, выносимые на защиту.

Первая глава. Теоретические основы и концепция устранения тепловых и аэродинамических неравномерностей в топочном пространстве котлов и сжигания топлива в вихревых или циклонных топках исследовались целым рядом отечественных и зарубежных ученых — Блохом А.Г., Гарныкой В.А., Глебо-вым В.П., Гольденбергом И.Б., Зигелем Р., Ивановым Н.И., Иванцовым Г.П., Кирпичевым М.В., Ключниковым А.Д., Кнорре Г.Ф., Льюисом Б., Ляховским Д.Н., Макаровым А.Н., Митором В.В., Наджаровым М.А., Невским A.C., Осин-цевым В.В., Перматтером М., Поляхом Г.Л., Рамзиным Л.К., Свенчанским А.Д., Сессом Р.Д., Соломатиной Т.В., Сперроу Э.М., Сполдингом Д.Б., Суриновым Ю.А., Хауэллом Дж., Шаком А, Шориным С.Н., Шретером В.Н., Эльбе Г., Эс-киным Н.Б. и многими другими. Над изучением этих проблем трудились также коллективы ученых ВТИ-ЭНИНа, ЦКТИ, НИИинформтяжмаш и др.

На основании анализа современного состояния вопроса исследований тепловых и аэродинамических процессов в котлах с вихревыми топочными устройствами была обоснована возможность достижения большей эффективности их работы в источниках теплоты децентрализованных систем теплоснабжения путем моделирования топочных процессов, что позволит систематизировать уже имеющиеся теоретические и экспериментальные данные и предложить новые, надежные методы расчета.

Проведенный анализ позволил сделать следующие выводы: - снижение эффективности и надежности работы котлов в значительной мере обусловлено тепловыми неравномерностями в топочном пространстве;

- преимущества вихревых топочных устройств подробно освещены в научной литературе. Применение вихревых топок дает возможность повышать теплонапряжение топочного объема при одновременном снижении массы и габаритов котлов за счет пониженного уровня тепловых нагрузок экранных поверхностей нагрева в топочных устройствах. Кроме того, при вихревом способе сжигания возможно поддерживать малые коэффициенты избытка воздуха и обходится без сложных средств точного автоматического регулирования соотношения «топливо—воздух»;

- проведение исследований температурных, динамических, концентрационных полей в топках действующих котлов — трудоемкий процесс, сопровождающийся частым выходом из строя измерительной аппаратуры и зондов. Это затрудняет проведение комплексных исследований на натурных котлах, поэтому большинство работ, в том числе и по исследованию аэродинамической или тепловой структуры потоков в топке, проводится на различного типа моделях с использованием условий геометрического, кинематического и динамического подобия;

- при отсутствии надежных универсальных расчетных методик определения температурных и динамических полей по сечениям вихревой топочной камеры, необходимо проведение дополнительных теоретических и экспериментальных исследований по поиску новых или адаптации уже имеющихся методов расчета для котлов малой тепловой мощности, устанавливаемых в источниках теплоты децентрализованных систем теплоснабжения.

Во второй главе разработана математическая модель процессов аэродинамики и теплообмена в вихревых топках котлов систем децентрализованного теплоснабжения. Такие котлы характеризуются относительно небольшими тепловыми мощностями и малыми габаритными размерами топочного пространства. Преимущественное большинство топок таких котлов имеет нецилиндрическую форму, близкую к прямоугольному параллелепипеду.

При расчете устройств, использующих вихревой принцип сжигания топлива, приходится учитывать тот факт, что из-за достаточно высокой скорости дымовых газов в топке доля теплоты, передаваемой конвекцией, составляет не 10— 15 %, как в обычных топках, а доходит до 40—50 % в суммарном теплообмене. В связи с этим в настоящей диссертационной работе исследование вопросов аэродинамики имеет целью не только определение аэродинамического сопротивления топки, но и вычисление значений скоростей дымовых газов относительно поверхностей теплоотвода. Эти значения необходимы для последующей оценки количества теплоты, передаваемой конвективным путем. Как известно, сопротивление в вихревых устройствах характеризуется коэффициентом

а)

Р-Ц'о

2

Математическое описание процесса вихревого движения включает в себя: - уравнение неразрывности:

= -Бта^Л,2 - Л*); (2)

- уравнение момента количества движения:

щ

'/о . п \ '

(/^ +/?г)соза,

- уравнение Бернулли, по которому скорость идеальной несжимаемой жидкости равна

к=

2

(4)

Совместное решение этих уравнений приводит к появлению следующего выражения:

5« =

К

Фо

1-

2/

cosa.

(5)

где Я0 — радиус расположения осей патрубков, подводящих воздух к камере; Я] — радиус камеры закручивания; Л>/?</Д 1 —■ степень радиальности регистра; Фо — коэффициент скорости в подводящем патрубке (учитывает потерю скорости на участках от входа до выхода из патрубка); <р —- коэффициент скорости в топке (учитывает потери скорости на участках от входа в горелки до выхода из горелки); Е/ — суммарная площадь минимальных сечений патрубков, подводящих воздух к камере закручивания. Нижние индексы «О» и «1» соответствуют сечениям, отмеченным на рис. 1.

Исследование выражения (5) на экстремум по углу а! показало, что каждому отношению £17к- Но'К/ соответствует единственное значение аь при котором наблюдаются минимальные затраты энергии. Увеличение степени радиальности К при постоянном Х/7я- /?„■/<!/ приводит к увеличению коэффициента сопротивления; угол крутки при этом не изменяется.

Наличие оптимального значения ^ дает возможность определить вид аналитической зависимости между углом крутки в потоке и параметрами камеры

закручивания. Для этого первую производную уравнения (5), взятую по углу а1; приравниваем к нулю и решаем относительно а!:

da,

= 2 К2

sina,(l-i4)--

А

где

А = -

Е/

,v*i j

К, ctga,

с [(i - /4)cosa,] 3 = О,

Тогда

_sin3 а, _ ф0

(1 + sin3а,)-у/1 + sin2а, тг-Л^-Л, 4ф' Если умножить и разделить правую часть уравнения (8) на R¡, получим _sin3 а,_Фо

(6)

(7)

(8) (9)

(1 + эш3а,)д/1 -зт2а, ^ <Щ>' где ^ — площадь сечения топки в зоне горелок.

Графическое изображение зависимости (9) показано на рис. 2, из которого следует, что с увеличением отношения 2/7 угол крутки а! на выходе из горелки увеличивается. С уменьшением степени радиальности улиточного регистра К угол крутки также растет.

О,*

0.6

си

оа

О ^о/ф

Рис. 2. Зависимость угла крутки сн от отношений фо/ (р и У/1Р\

Решение уравнения (9) методом Кардано не приводит к простому результату. Для значений £/7 ^,=0^2, соответствующих углам крутки 0—50°, точное решение можно заменить приближенным:

Т7~

а,-«™ (Ю)

Сравнение расчетных (по формуле (9)) и экспериментальных данных изменения угла крутки Ц| при изменении 2/7 /*) показало их удовлетворительную сходимость. Влияние отношения фо/ф и степени радиальности на а; в пределах условий экспериментов незначительно. Об этом свидетельствуют графики на

рис. 2: для малых 2/7^ (до 0,5) и <ро/ф=0,5-И угол крутки практически не изменяется. При больших значениях 2/7^ уменьшение ф</ф влечет за собой равномерное увеличение а,.

Степень радиальности К оказывает такое же влияние на угол крутки, что и отношение фо/ф: при уменьшении степени радиальности О] возрастает, и при стремлении ее к нулю поток стремится к осевому направлению.

При увеличении отношения выходной площади горелок к площади сечения топки в зоне регистра угол крутки возрастает, т.е. поток стремится к осевому направлению. Такая же тенденция наблюдается при уменьшении отношения коэффициентов скорости фо/ф и степени радиальности. Это значит, что при одинаковых и перепадах давления на топочной камере регистры с большей степенью радиальности обеспечат большую крутку потока по сравнению с регистрами, имеющими меньшую степень радиальности; увеличение крутки приведет к уменьшению осевой составляющей вектора абсолютной скорости, факел в топке будет короче. Об этом свидетельствуют и опытные данные.

При течении закрученного потока по вихревой камере круглого сечения в результате наличия окружной составляющей вектора абсолютной скорости возникают центробежные силы, которые прижимают поток к наружным стенкам камеры, образуя по оси камеры зону разрежения, которая является зоной квазитвердого вращения. Поверхность раздела между зонами потенциального и квазитвердого вращения характеризует размер зоны обратных токов Л, = а также

А "А

размер слоя основного потока, который определится разностью-- (рис. 3).

Рис. 3. Схема потока в циклонной камере круглого сечения: 1 — зона квазитвердого вращения (зона обратных токов); 2 — зона потенциального вращения (основной поток)

При расчете циклонной топки этот размер необходимо уметь рассчитывать. Размер зоны обратных токов в циклонной топке с тангенциальным подводом определяется следующей зависимостью:

I/ 1

+ 2

к

(11)

где е — коэффициент уменьшения момента количества движения в вихревой камере; И1:/К„ — относительный размер зоны обратных токов.

В том случае, когда камера имеет сечение, отличающееся от кругового потока, картина существенно меняется. Большинство топочных камер современных котельных агрегатов имеют прямоугольное сечение или близкое к нему.

В этом случае при создании вихря в основном пространстве камеры в угловых участках возникают застойные зоны или зоны вторичных вихрей, имеющих противоположное направление вращения (рис. 4) по отношению к основным вихрям.

Рис. 4. Схема потока в циклонной камере некруглого сечения: 1 — основной вихрь; 2 — зона обратных токов основного вихря; 3 — вторичные вихри; 4 — зона обратных токов вторичных вихрей; 5 — застойные зоны

В зависимости от стеснения поверхностями вторичные вихри могут быть весьма неустойчивыми, образуя нестационарное поле скоростей. Что касается застойных зон, то там возникают обратные токи, создавая дополнительное сопротивление основному потоку.

Учесть эти явления представляется достаточно сложным. Дополнительное сопротивление, связанное с отклонением формы сечения от круглого, можно учесть приближенно, заменив влияние угловых зон соответствующим увеличением размеров зоны обратных токов основного вихря.

При этом редуцированный диаметр зоны обратных токов находится из соотно-

р

шения (11), в котором вместо радиуса Я,, подставляется значение =-,

где F — площадь сечения топки; — площадь сечения вписанного круга, соответствующая площади сечения вихря.

Таким образом, в качестве геометрической модели топки некруглого сечения используется круглый циклон с увеличенным диаметром зоны обратных токов.

Для организации рабочих процессов внутри циклонной топки необходимо знать скоростные параметры горячих газов внутри ее. При условии безотрывного течения горячих газов скоростные параметры внутри топки можно определить из решения уравнений неразрывности и момента количества движения, написанных для входного сечения в камеру и сечения, находящегося на расстоянии Хот входного сечения.

4

«ихря

Уравнение сохранения момента количества движения для названных сечений имеет следующее выражение:

уравнение неразрывности:

где индексом <а» обозначены параметры потока в сечении <а». Из совместного решения указанных уравнений получаем: а) усредненный вектор абсолютной скорости: Щ, Я, 2е,

к д,

1+

cosa,,

б) окружную составляющую вектора абсолютной скорости:

Wtv =

Wlx- cosa,,

IK

А

2sr

.Д.

R

(13)

(14)

(15)

(16)

в) осевую составляющую вектора абсолютной скорости: ^■■5'па|,= X/ Ро.

где а[Х — усредненный угол крутки внутри циклонной топки, определяемый из треугольника скоростей в рассматриваемом сечении:

Ш1ах К 1

/га., ==— = ---—

W*. В,

2s.

Р,"

(17)

К К,

Гидравлические потери в циклонной топке учитываются в приведенных формулах коэффициентом потери скорости <р и коэффициентом сохранения начального момента количества движения с, вычисляемым как

1 (18)

1 + *.-

Д,

1

коэффициент потерь

где Х,„р — коэффициент гидравлического трения; С, энергии на вихреобразование.

Наиболее известная и широко применяемая в нашей стране методика теплового расчета топочных камер различных видов базируется на исследованиях ВТИ-ЭНИНа и подробно изложена в книге «Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод». Основная расчетная зависимость, в отличие от дру-

гой известной методики (ЦКТИ), не является эмпирической, а представляет собой формулу лучистого теплообмена Стефана-Больцмана. При этом требуется определение средней эффективной температуры факела и температуры загрязненной стенки тепловоспринимающих поверхностей. Влияние температурного поля по объему топки в обеих методиках не учитывается.

Широкое распространение получил зональный метод расчета, в соответствии с которым топочная камера условно разбивается системой горизонтальных плоскостей на ряд зон. Отдельно выделяется зона максимума температур. К недостаткам этого метода относятся сложность выбора количества и расположения зон, неопределенный алгоритм усреднения температуры, радиационных характеристик и характеристик дымовых газов, замена объемного излучения поверхностным, предположение наличия серых зон и изотропного рассеяния. Кроме того, расчеты потока излучением также базируются на законе Стефана-Больцмана, однако известно, что излучение С02 и Н20 не подчиняется закону четвертых степеней (излучение углекислого газа пропорционально Т3,5, а излучение водяного пара пропорционально Т3). В этой связи существующая методика расчета теплообмена излучением неоднократно подвергалась критике со стороны научного отечественного и мирового сообщества.

В последние годы профессором А.Н.Макаровым развивается метод (далее — метод Макарова), в основе которого лежит подтвержденное опытом положение, что плотность потока излучения от факела не определяется температурой последнего, а зависит, прежде всего, от выделяющейся в нем мощности, геометрических размеров и взаимного расположения факела и поверхностей теплообмена. В методе Макарова предлагается моделировать факел системой соосных цилиндров, в каждом из которых выделяется определенная часть общей мощности факела, т.е. в расчетах фигурирует общая мощность факела и отдельных объемных зон. Чем больше мощность факела, тем больший тепловой поток будет поступать на поверхности нагрева, чем большая тепловая мощность выделяется в отдельной объемной зоне факела, тем больший тепловой поток падает от данной зоны на поверхности нагрева.

Выполненный анализ имеющихся на сегодняшний день теорий моделирования излучения показал, что метод Макарова наиболее соответствует требованиям точности получаемых результатов и может быть взят за основу при создании математической модели вихревых топок в настоящем диссертационном исследовании. При этом доказано, что излучающая поверхность факела и в случае вихревого движения дымовых газов может моделироваться как линейный источник.

В соответствии с методом Макарова рассчитывались суммарные интегральные тепловые потоки, состоящие из падающих на поверхность нагрева излучений от факела, футеровки стен, крышки и конвективных потоков, Плотность интегрального теплового потока, падающего на /-ю элементарную площадку на поверхности нагрева, определяется из выражения

<7,„ = Ч,„.ф + Ч,„оф + <?,„„ + Ч,„о„ + Ч,кт, (19)

где — плотность интегрального потока излучения, падающего на ¡'-ю площадку от факела с учетом поглощения излучения факела; дШлф — то же для по-

тока, вызванного отражением излучения факела от стен, пода, крышки; д!п „ — то же для потока от излучающих стен, пода, крышки с учетом отражения и поглощения излучения; <7ш.<,.,, — то же для потока, вызванного отражением излучения поверхностей от стен, пода, крышки; ц,тн — плотность конвективного потока на площадку.

Слагаемые в выражении (19) определялись по следующим формулам:

(20)

где <рфу—локальный угловой коэффициент излучения /-го линейного источника на |-ю площадку; Р,^ — мощностьу'-го линейного источника; ■— площадь /-Й элементарной площадки;

(21)

где Уф^ — обобщенный угловой коэффициент излучения у'-й объемной зоны (/'-го линейного источника) на к-ю поверхность; <р,/,д — средний угловой коэффициент излучения у'-го линейного источника на к-ю площадку, 5=3,6 VIЕ — эффективная длина пути луча; Рк — площадь расчетной к-й поверхности; V — объем топочной камеры, заполненной газом; F — площадь поверхности, ограничивающей газовый объем;

(22)

где — локальный угловой коэффициент излучения у'-й поверхности на г'-ю площадку; -поток собственного излучения у'-й поверхности;

*0 (и/ „ -А

' (23)

■ ^

где — обобщенный угловой коэффициент излучения у'-й поверхности на к-ю поверхность; <рц, — средний угловой коэффициент излучения у'-й поверхности на к-ю поверхность;

Ц1кон~&кон(?г.ср.~?сл)> (24)

где — температура поверхности нагрева; /г.ч, — средняя температура газа; Яьоя — коэффициент теплоотдачи конвекцией.

Наиболее сложной задачей, возникающей при использовании данной методики, является определение угловых коэффициентов излучения. В практике эксплуатации топочных камер котлов различных конфигураций факел (или моделирующие его источники излучения) могут быть расположены в пространстве по отношению к тепловоспринимающим поверхностям параллельно, перпендикулярно или произвольно-наклонно.

В диссертации обоснован вид аналитических выражений для расчета угловых коэффициентов излучения факела вихревой топки котла на тепловоспри-нимающие поверхности, расположенные в пространстве по отношению к факелу параллельно, перпендикулярно или произвольно-наклонно.

В третьей главе приведены алгоритмы, структурные схемы и программное обеспечение для расчета аэродинамических и тепловых (лучистых и конвективных) характеристик вихревых топок котлов малой тепловой мощности систем децентрализованного теплоснабжения. Программное обеспечение реализовано в среде разработки Borland С++ Builder 6.0.

В четвертой главе приведены результаты численных и натурных экспериментов по проверке адекватности разработанной математической модели, а также приведена принятая методика измерений и обработки результатов экспериментальных данных. Из большого числа переменных факторов, влияющих на лучистый теплообмен, рассматривалось влияние наиболее существенных: избытка воздуха а„, тепловой мощности топочного объема qK угла крутки потока дымовых газов «ь Экспериментальные исследования выполнялись на действующем котле MORA-N, установленном в котельной ОАО «Курскгаз» г. Курска.

Оценка эффективности теплообмена излучением и снижения неравномерности тепловых потоков по объему топки при организации вихревого движения дымовых газов производилась по показателям лучистого теплообмена: падающим и отраженным тепловым потокам, коэффициенту прямой отдачи топки, среднеинтегральной величине интенсивности излучения и концентрации сажистых частиц.

Все измерения в процессе экспериментов проводились в соответствии с программой экспериментов. В составе этой программы предусматривалось измерение температур, тепловых потоков, состава дымовых газов, а также ряд других специальных измерений.

В качестве характеристики степени неравномерности результирующего излучения факела оценивалось соотношение максимальных и средних

значений теплоизлучения J. В таблице приведены значения / .7, полученные в результате экспериментальных исследований.

Таблица

Степень неравномерности результирующего излучения факела

Топливная Среднее Максимальное Степень нерав-

№ Топливо мощность то- теплоизлучение теплоизлучение номерности из-

п/п почного объ- факела 7, факела q™™, лучения факела

ема qv, кВт/м' кВт/м2 кВт/м2 <£*и

1 2 Природный 192 207 142 155 187 198 1,32 1,27

3 225 168 203 1,21

4 192 167 235 1,41

5 Мазут* 207 184 242 1,32

6 225 201 257 1,28

7 Вихревая 192 184 256 1,38

8 топка, ма- 207 194 262 1,35

9 зут (сц=5°) 225 206 266 1,28

10 Вихревая 192 190 258 1,36

11 топка, ма- 207 199 260 1,31

12 зут (СЕ1 =15°) 225 211 263 1,25

№ п/п Топливо Топливная мощность топочного объема qv, кВт/м3 Среднее теплоизлучение факела J , кВт/м2 Максимальное теплоизлучение факела q™1*, кВт/м2 Степень неравномерности излучения факела qT'J

13 Вихревая 192 180 219 1,22

14 топка, ма- 207 191 229 1,19

15 зут (си =25°) 225 204 240 1,18

16 17 18 19 Вихревая топка, мазут (сн =45°) 181 192 207 225 178 185 196 209 234 241 250 259 1,32 1,30 1,28 1,24

Примечание: 'безвихревой принцип сжигания

Сравнение результатов, полученных при собственном экспериментальном исследовании лучистого теплообмена, с результатами численного эксперимента по предложенной математической модели показало, что расхождение вполне удовлетворительное и составляет не более 16—18 %. В то же время, известные формулы по расчету лучистого теплообмена в топках котлов приводят к большим значениям погрешностей (до 35—40 %). По-видимому, это можно объяснить более точным описанием процесса лучистой передачи теплоты, когда расчет плотности теплового потока определяется в соответствии с парциальными давлениями трехатомных газов, а не по закону четвертых степеней Стефана-Больцмана-Ламберта. Количество теплоты, переданное посредством тепловой конвекции, определялось в процессе натурных экспериментов расчетным методом (по обратному балансу). Эти значения сравнивались с данными численного эксперимента по математической модели; расхождение составило 11—13%. Тем самым подтверждается адекватность математической модели не только в тепловой ее части, но и в части моделирования процессов аэродинамики вихревых топок, поскольку определяющим параметром при конвективном теплообмене является скорость закрученного вихревого потока дымовых газов.

ВЫВОДЫ

1. Разработана математическая модель процессов аэродинамики и теплообмена в вихревых топках котлов малой мощности для децентрализованного теплоснабжения. Модель включает в себя уравнения, описывающие закономерности лучистого и конвективного теплообмена и их взаимосвязь со скоростными параметрами вихревого потока дымовых газов. При этом излучающая поверхность факела представлена в виде линейного источника, а интенсивность излучения трехатомных газов, в отличие от закона четвертых степеней Стефана-Больцмана-Ламберта, принята пропорциональной их парциальным давлениям.

2. Получены аналитические зависимости для определения коэффициента аэродинамического сопротивления стесненной вихревой топки, конструктивных характеристик зоны обратных токов и скоростных параметров вихревого

потока. Разработана методика аэродинамического расчета вихревых топок котлов методом последовательных приближений с использованием полученных аналитических зависимостей.

3. Обоснован вид аналитических выражений для расчета угловых коэффициентов излучения факела вихревой топки котла на тепловоспринимающие поверхности. Уточнена методика определения лучистой составляющей теплообмена.

4. Разработана методика расчета конвективного теплообмена с использованием полученных аналитических выражений скоростных параметров вихревого потока дымовых газов.

5. Предложены алгоритмы и структурные схемы аэродинамического и теплового расчета вихревых топок котлов малой тепловой мощности с использованием основных научных результатов диссертации.

6. В среде разработки Borland С++ Builder б.О реализовано программное обеспечение, предназначенное для расчета аэродинамики и процессов теплообмена в вихревой топке. Программное обеспечение состоит из трех автономных подпрограмм; для удобства пользователя исходные и результирующие данные первой подпрограммы могут быть автоматически использованы для второй и третьей подпрограмм.

7. Автором диссертации в соавторстве разработана конструкция водогрейного котла малой тепловой мощности, которая защищена патентом на изобретение № 2316699 от 10 февраля 2008 г. Котел по данной конструкции изготовлен и смонтирован в ОАО «Курскгаз» в действующей котельной г. Курска.

8. Организован натурный эксперимент на действующей модели котла MORA-N. Для проверки адекватности предложенной математической модели с использованием собственного программного обеспечения выполнена серия численных экспериментов по оценке аэродинамических и тепловых характеристик вихревой топки при вариации исходных конструктивных и температурных параметров. Сравнение натурных и численных данных показало их удовлетворительную сходимость (отклонение составляет не более 16—18 %).

Основные результаты исследований отражены в следующих работах:

Статьи в изданиях, входящих в Перечень ВАК

1. Кладов, Д.Б. Влияние избытка воздуха и тепловой мощности топочного объёма на эффективность работы котлов ВТГ / Д.Б. Кладов, Д.М. Чудинов // Вестник Воронеж, гос. техн. ун-та. — 2011. — Т. 7, № 5. — С. 122—125.

2. Кладов, Д.Б. Определение угловых коэффициентов излучения факела на наклонную плоскость в вихревых топках котлов / Д.Б. Кладов, O.A. Сотни-кова // Научный вестник Воронеж, гос. арх.-строит. ун-та. Строительство и архитектура. — 2011. — № 1 (21) — С. 29—33.

3. Кладов, Д.Б. Расчёт лучистого теплообмена в энергетических установках с вихревыми топочными устройствами / Д.Б. Кладов, O.A. Сотникова // Научный вестник Воронеж, гос. арх.-строит. ун-та. Строительство и архитектура. — 2011. — № 1 (21) —С. 22—28.

4. Кладов, Д.Б. Исследование динамики теплообмена вентиляционных выбросов при утилизации теплоты с учётом конденсации водяных паров / Д.Б. Кладов, Н.С. Кобелев, В.С.Ежов // Научный вестник Воронеж, гос. арх.-строит. ун-та. Строительство и архитектура. — 2011. — № 1 (13) — С. 9—15.

5. Кладов, Д.Б. Разработка математической модели процессов аэродинамики и теплообмена в котлах малой мощности вихревого типа / Д.Б. Кладов, А.И. Колосов // Научный вестник Воронеж, гос. арх.-строит. ун-та. Строительство и архитектура. — 2011. — № 3 (23) — С. 40—48.

Статьи в других изданиях

5. Кладов, Д.Б. Теплообмен на поверхности барабана синхронных генераторов / Д.Б. Кладов, Н.С. Кобелев, Е.С. Шевелёва // САХАР. — 2009. — № 1. — С. 50—52.

6. Кладов, Д.Б. Математическая модель энергосберегающей технологии распределения природного газа в газопроводах низкого давления / Д.Б. Кладов, Н.С. Кобелев, O.A. Гнездилова // Применение инновационных технологий в научных исследованиях: материалы междунар. науч.-практ. конф. — Курск, 2010. — С. 33—37.

7. Кладов, Д.Б. Графоаналитический метод расчёта угловых коэффициентов излучения линейного источника в вихревых топках / Д.Б. Кладов, O.A. Сотнико-ва // Инженерные системы и сооружения. — 2010. — № 2 (3). — С. 163—168.

8. Кладов, Д.Б. Тепловой расчёт котлоагрегатов с вихревыми топками / Д.Б. Кладов, O.A. Сотникова // Инженерные системы и сооружения. — 2010. — №2(3). — С. 156—162.

9. Кладов, Д.Б. Опыт работы сотрудников кафедры по активизации привлечения абитуриентов / Д.Б. Кладов, Н.С. Кобелев, A.B. Моржавин // Современные проблемы высшего профессионального образования: материалы II междунар. науч.-метод, конф. — Курск, 2010. — С. 210—211.

10. Кладов, Д.Б. К вопросу об эффективности исследования конденсационных теплообменников в теплогенерирующей среде / Д.Б. Кладов, Д.Н. Тютюнов, А.Ф. Пихлап // Инженерные системы и сооружения. — 2009. — № 1 (1). — С. 60—67.

11. Кладов, Д.Б. Счётчики-расходомеры с вращающейся струёй / Д.Б. Кладов, Н.С. Кобелев, O.A. Гнездилова // ВИБРАЦИЯ-2008. Вибрационные машины и технологии: сб. науч. тр. — Курск, 2008. — С. 570—575.

12. Кладов, Д.Б. Струезавихрительные аппараты как устройства, повышающие эффективность контроля учёта теплоносителя / Д.Б. Кладов, Н.С. Кобелев, O.A. Гнездилова // Материалы и упрочняющие технологии: материалы XIV Российской науч.-техн. конф. с международным участием. — Курск, 2007. — С. 224—226.

13. Кладов, Д.Б. Повышение энергосбережения строительных конструкций производственных помещений с влажным режимом / Д.Б. Кладов, В.Н. Кобелев // Молодёжь и XXI век: тезисы докладов XXXV вуз. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов в области научных исследований. —Курск, 2007. —С. 171—172.

14. Кладов, Д.Б. Обеспечение экологической безопасности систем поквар-тирного теплоснабжения многоэтажных зданий / Д.Б. Кладов // Молодёжь и XXI век: тезисы докладов XXXIV вуз. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов в области научных исследований. — Курск, 2006. — С. 95—96.

15. Пат. на полезную модель 106583 Российская Федерация, МПК7 В 30 В 15/02, В 30 В 9/32. Пресс-форма / Д.Б. Кладов, С.Г. Емельянов, Н.С. Кобелев. — № 2011106633/02; заявл. 22.02.11; опубл. 20.07.11.

16. Пат. на изобретение 2369804 Российская Федерация, МПК7 F 23 L 15/04. Стеклопакетный воздухоподогреватель / Д.Б. Кладов, B.C. Ежов, Н.Е. Семичева. — № 2008116936/06; заявл. 28.04.08; опубл. 10.10.09.

17. Пат. на изобретение 2367503 Российская Федерация, МПК7 В 01 D 46/00. Фильтр для очистки воздуха / Д.Б. Кладов, Н.С. Кобелев, В.А. Лапин. — №2008101583/15; заявл. 15.01.08; опубл. 20.09.09.

18. Пат. на изобретение 2321445 Российская Федерация, МПК7 В 01 D 53/60. Насадка для очистки дымовых газов / Д.Б. Кладов, B.C. Ежов, В.А. Левит, Д.В. Мамаева. — № 2006112329/15; заявл. 13.04.06; опубл. 10.04.08.

19. Пат. на изобретение 2316699 Российская Федерация, МПК7 F 24 Н 1/00, F 23 J 15/02. Котёл отопительный газовый / Д.Б. Кладов, Н.С. Кобелев, Н.Е. Семичева, В.Н. Кобелев. — № 2006127350/06; заявл. 27.07.06; опубл. 10.02.08.

Кладов Дмитрий Борисович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ КОТЛОВ МАЛОЙ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ С ВИХРЕВЫМИ ТОПОЧНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 13.09.2011. Формат 60x84 1/16. Бумага писчая.

_Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №_

Отпечатано: отдел оперативной полиграфии Издательства учебной литературы и учебно-методических пособий Воронежского государственного архитектурно-строительного университета 394006 г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84

ВВЕДЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ И АЭРОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В КОТЛАХ С ВИХРЕВЫМИ ТОПОЧНЫМИ УСТРОЙСТВАМИ.

1.1 Анализ причин снижения эффективности и надёжности работы котлов, обусловленных тепловыми неравномерностями в топках.

1.2 Обзор литературных данных по исследованию аэродинамических характеристик вихревых топочных устройств.

1.3 Современное состояние вопроса исследований процессов теплообмена в вихревых топках и методов их расчёта.

1.4 Выводы и постановка задач исследований.

2 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЁТА ВИХРЕВЫХ ТОПОЧНЫХ УСТРОЙСТВ КОТЛОВ ДЛЯ СИСТЕМ ДЕЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ.

2.1 Аэродинамический расчёт вихревых топочных устройств.

2.2 Расчёт лучистого теплообмена в вихревых топках котлов.

2.3 Расчёт конвективного теплообмена в вихревых топках.

2.4 Выводы к главе 2.

3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ АЛГОРИТМОВ РАСЧЁТА ВИХРЕВОЙ ТОПКИ КОТЛОВ МАЛОЙ ТЕПЛОВОЙ МОЩНОСТИ.

3.1 Алгоритм и структурная схема аэродинамического расчёта вихревой топки.

3.2 Алгоритм и структурная схема расчёта конвективного теплообмена в вихревой топке.

3.3 Алгоритм и структурная схема расчёта лучистого теплообмена в вихревой топке.

3.4 Пример работы программы по расчёту вихревых топок котлов малой тепловой мощности.

3.5 Выводы к главе 3.

3 ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕНА ИЗЛУЧЕНИЕМ И НАДЁЖНОСТИ РАБОТЫ ОТОПИТЕЛЬНОГО КОТЛА С ВИХРЕВОЙ ТОПКОЙ.

4.1 Методика измерений и математическая обработка результатов.

4.2 Определение коэффициента прямой отдачи топки.

4.3 Определение среднеинтегральной величины интенсивности излучения факела.

4.4 Результаты исследования излучения газовой и мазутной топок при безвихревом сжигании топлив.

4.5 Исследование излучения топочного пространства при вихревом сжигании топлив.

4.6 Определение степени черноты топки.

4.7 Определение коэффициентов тёпловой эффективности экранов.

4.8 Определение степени неравномерности результирующего излучения факела и температур поверхности экранных труб.

4.9 Выводы к главе 4.

Актуальность темы. Последние годы характеризуются все более интенсивным развитием децентрализованного теплоснабжения — как автономных, так и местных систем. Такие системы отличаются высокой экономичностью и надежностью.

В децентрализованных системах теплоснабжения применяются котлы, имеющие относительно небольшую тепловую мощность. Теплообмен в топках таких котлов происходит в условиях ограниченных объемов, обусловленных их малыми габаритными размерами.

Опыт эксплуатации котлов малой тепловой мощности позволил выявить целый ряд факторов, влияющих на эффективность теплообмена, в том числе неравномерность распределения тепловых потоков в топочном пространстве котла.

Неравномерность распределения тепловых потоков приводит к появлению значительных неравномерностей теплоотвода экранными поверхностями нагрева. Отклонение локальных температур дымовых газов в топке от их усредненных значений составляет 100—200 К, а по некоторым данным, достигает даже 400—500 К. Следствием этого являются локальные перегревы труб поверхностей нагрева и снижение надежности теплоснабжения. Снижение неравномерности топочной среды, с одной стороны, позволит осуществить сглаживание температурных неравномерностей, с другой — будет способствовать более полному сгоранию топлива за счет улучшения смесеобразования. Таким образом, будет достигнуто повышение КПД и экологических характеристик котлов малой мощности.

Отсутствие на сегодняшний день четких представлений о характере и взаимосвязи неравномерностей распределения тепловых потоков и теплоотвода в топках котлов малой мощности для децентрализованного теплоснабжения снижает эффективность мероприятий, направленных на устранение неравномерностей. При этом зачастую неоправданными 4 оказываются дополнительные капитальные и эксплуатационные затраты, сопутствующие таким мероприятиям, снижается надежность и экономичность систем децентрализованного теплоснабжения.

При отсутствии расчетных методик определения температурных полей в различных сечениях топочных камер большинство решений по их выравниванию ищется в виде непосредственного воздействия на конечную неравномерность:

- организацией подачи дымовых газов рециркуляции: рассредоточено по всему выходному сечению топки или сосредоточенно — в область максимальных температур дымовых газов. Однако существующая на сегодняшний день неопределенность местоположения зон максимальных температур и отсутствие исследований их связи с работой горелочных устройств затрудняет использование таких методов. Таким образом, необходимы дополнительные теоретические и экспериментальные исследования по обоснованию предлагаемой методики расчета; применением вихревого принципа сжигания топлива. Однако имеющиеся данные по исследованию работы таких устройств относятся, главным образом, к котлам большой тепловой мощности, работающим на пылеугольном твердом топливе.

Этим обусловлены значимость и актуальность темы исследования.

Диссертационная работа выполнялась в рамках научного направления 1/95-10 ОБ.

Цель работы — повышение эффективности работы котлов малой тепловой мощности с вихревыми топочными устройствами.

Задачи исследования:

1. Разработать математическую модель процессов аэродинамики и теплообмена в вихревых топках котлов малой тепловой мощности для систем децентрализованного теплоснабжения.

2. Получить аналитические зависимости для определения коэффициента аэродинамического сопротивления вихревой топки и ее 5 конструктивных характеристик.

3. Разработать методику аэродинамического расчета вихревых топок котлов малой тепловой мощности.

4. Обосновать методику расчета лучистого теплообмена вихревой топки котла.

5. Уточнить методику расчета конвективного теплообмена в вихревых, топках котлов.

6. Разработать алгоритмы, структурные схемы и программное обеспечение для аэродинамического и теплового расчета вихревых топок котлов малой тепловой мощности систем децентрализованного теплоснабжения.

7. Осуществить серию натурных и численных экспериментов с целью проверки адекватности предложенной математической модели.

8. Осуществить практическую апробацию результатов исследования.

Методы исследований. В качестве инструментов исследования использовались следующие научные методы: системный анализ, синтез, обобщение, логические методы; методы математического анализа и математической физики.

Научная новизна:

1. Разработана математическая модель процессов аэродинамики и теплообмена в вихревых топках котлов малой мощности для децентрализованного теплоснабжения. Модель включает в себя уравнения, описывающие закономерности лучистого и конвективного теплообмена и их взаимосвязь со скоростными параметрами вихревого потока дымовых газов. При этом излучающая поверхность факела представлена в виде линейного источника, а интенсивность излучения трехатомных газов (углекислого газа и водяных паров), в отличие от закона четвертых степеней Стефана-Больцмана-Ламберта, принята пропорциональной их парциальным давлениям.

2. Получены аналитические зависимости для определения 6 коэффициента аэродинамического сопротивления стесненной вихревой топки, конструктивных характеристик зоны обратных токов и скоростных параметров вихревого потока.

3. Разработана методика аэродинамического расчета вихревых топок котлов методом последовательных приближений с использованием полученных аналитических зависимостей для расчета размера зоны обратных токов и скоростных параметров вихревого потока дымовых газов.

4. Уточнена методика расчета лучистого теплообмена, использующая предложенный подход к определению плотности теплового потока излучением трехатомных газов.

5. Обоснован вид аналитических выражений для расчета угловых коэффициентов излучения факела вихревой топки котла на тепловоспринимающие поверхности.

6. Разработана методика расчета конвективного теплообмена с использованием предложенных аналитических зависимостей.

7. Разработаны алгоритмы и структурные схемы аэродинамического и теплового расчета вихревых топок котлов для децентрализованного теплоснабжения с использованием основных научных результатов диссертации.

На защиту выносятся следующие основные результаты диссертации:

1. Математическая модель процессов аэродинамики и теплообмена в вихревых топках котлов малой тепловой мощности для децентрализованного теплоснабжения.

2. Аналитические зависимости для определения коэффициента аэродинамического сопротивления вихревой топки, размера зоны обратных токов и скоростных параметров вихревого потока.

3. Методика аэродинамического расчета вихревых топок котлов методом последовательных приближений.

4. Аналитические выражения для расчета угловых коэффициентов 7 излучения факела на тепловоспринимающие поверхности в стесненной вихревой топке котла.

5. Методика расчета лучистого и конвективного теплообмена в вихревой топке котла малой тепловой мощности.

6. Алгоритмы и структурные схемы аэродинамического и теплового расчета вихревых топок котлов малой мощности.

Практическая значимость работы. Результаты диссертационной работы применены в виде методики при разработке котла малой тепловой мощности с вихревой топкой в ОАО «Курскгаз», а также используются при разработке лекционных курсов дисциплин ЮЗГУ (г. Курск), о чем имеются соответствующие акты.

Достоверность результатов исследования подтверждается применением современных методов- исследований, адекватностью принятых математических моделей, сходимостью теоретических результатов и экспериментальных данных.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на XXXIV и XXXV межвузовских научно-технических конференциях студентов и аспирантов в области научных исследований «Молодежь и XXI век» (Курск, 2006—2007 гг.), а также на научных конференциях и семинарах профессорско-преподавательского состава Курского государственного технического университета (Курск, 2008—2011 гг.).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 19 научных работ общим объемом 91 страница. Личный вклад автора составляет 39 страниц. Четыре статьи опубликованы в изданиях, включенных в перечень ВАК ведущих рецензируемых журналов, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертации: «Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура», «Вестник Воронежского государственного технического университета»).

В статьях, опубликованных в рекомендованных ВАК изданиях, изложены основные результаты диссертации: в работе [1] приведены результаты численного моделирования и экспериментального изучения лучистого теплообмена в вихревой топке котла малой тепловой мощности; в работе [2] обоснован вид аналитических выражений для расчета угловых коэффициентов излучения факела на тепловоспринимающие поверхности; в работе [3], [5] обоснована математическая модель процессов аэродинамики и теплообмена в вихревых топках котлов малой тепловой мощности; в работе [4] приведены результаты экспериментальных исследований динамики теплообмена.

Объём и структура диссертации. Работа общим объёмом 177 страниц машинописного текста состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списка литературы из 150 наименований. В текст диссертации включено 2 таблицы и 60 рисунков.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. С целью устранения неравномерности распределения тепловых потоков обоснована целесообразность применения вихревого способа сжигания топлива в котлах малой тепловой мощности для децентрализованного теплоснабжения. Отсутствие сведений о закономерностях процессов аэродинамики при вихревом способе сжигания топлива в стесненных объемах и связанная с ним неопределенность местоположения зон максимальных температур в топке и особенностей лучистого и конвективного теплообмена требует проведения дополнительных теоретических и экспериментальных исследований.

2. Разработана математическая модель процессов аэродинамики и теплообмена в вихревых топках котлов малой мощности для децентрализованного теплоснабжения. Модель включает в себя уравнения, описывающие закономерности лучистого и конвективного теплообмена и их взаимосвязь со скоростными параметрами вихревого потока дымовых газов. При этом излучающая поверхность факела представлена в виде линейного источника, а интенсивность излучения трехатомных газов (углекислого газа и водяных паров), в отличие от закона четвертых степеней Стефана-Больцмана-Ламберта, принята пропорциональной их парциальным давлениям.

3. Получены аналитические зависимости для определения коэффициента аэродинамического сопротивления стесненной вихревой топки, конструктивных характеристик зоны обратных токов и скоростных параметров вихревого потока (окружной, осевой составляющих вектора абсолютной скорости и его усредненного значения), влияющих на конвективный теплообмен.

Разработана методика аэродинамического расчета вихревых топок котлов для децентрализованного теплоснабжения методом последовательных приближений с использованием полученных аналитических зависимостей для расчета размера зоны обратных токов и скоростных параметров вихревого потока дымовых газов.

Уточнена методика определения лучистой составляющей теплообмена, определяющего суммарные интегральные тепловые потоки, излучаемые непосредственно факелом и отраженные от стен, пода и потолка вихревой топки котла. Обоснован вид аналитических выражений для расчета угловых коэффициентов излучения факела вихревой топки котла на те-пловоспринимающие поверхности, ориентированные в пространстве по отношению к факелу параллельно, перпендикулярно или произвольно-наклонно.

Разработана методика расчета конвективного теплообмена с использованием полученных аналитических выражений скоростных параметров вихревого потока дымовых газов. Предложены алгоритмы и структурные схемы аэродинамического и теплового расчета вихревых топок котлов для децентрализованного теплоснабжения с использованием основных научных результатов'диссертации.

В среде разработки Borland С++ Builder 6.0 реализовано программное обеспечение, предназначенное для расчета аэродинамики и процессов теплообмена (лучистого и конвективного) в вихревой топке. Программное, обеспечение состоит из трех автономных подпрограмм; для удобства пользователя исходные и результирующие данные первой подпрограммы могут быть автоматически использованы для второй и третьей подпрограмм. Интерфейс программы достаточно прост и не тре

159 бует от пользователя специальных дополнительных навыков.

10. Разработана конструкция водогрейного котла для децентрализованного теплоснабжения, которая защищена патентом на изобретение № 2316699 от 10 февраля 2008 г. Котел по данной конструкции изготовлен и смонтирован в ОАО «Курскгаз» в действующей котельной г. Курска.

11. Организован натурный эксперимент на действующей модели котла МОЛА-Ы. Для проверки адекватности предложенной математической модели с использованием собственного программного обеспечения выполнена серия численных экспериментов по оценке аэродинамического сопротивления топки и ее тепловых параметров при вариации исходных конструктивных и температурных параметров. Сравнение натурных и численных данных показало их удовлетворительную сходимость (отклонение не более 18-21 %).

1. Котлер В.Р., Беликов С.Е. Промышленно-отопительные котельные: сжигание топлив и защита атмосферы. - СПб.: Энерготех, 2001. - 272 с.

2. Борщев Д.Я., Воликов А.Н. Защита окружающей среды при эксплуатации котлов малой мощности. М.: Стройиздат, 1987. - 156 с.

3. Абрамов А.К., Воликов А.Н., Гуров В.В., Шаврин В.И. Снижение вредных выбросов в атмосферу при работе малых отопительных котлов. -Челябинск: 1983.-С. 18-19.

4. Сигал И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. -М.: Недра, 1991.-294 с.

5. Борщев Д.Я. Устройство и эксплуатация отопительных котельных малой мощности. М.: Стройиздат, 1982. - 359 с.

6. Воликов А.Н., Шкаровский A.JI. Методы подавления выбросов оксидов азота при сжигании газа и мазута в котлах малой и средней мощности. М.;ИРЦ Газпром, 1993 г.

7. Лавров Н.В., Розенфельд Э.И., Хаустович Г.П. Процессы горения топлива и защита окружающей среды. М.: Металлургия, 1981. - 240 с.

8. Роддатис К.Ф. Котельные установки. М.: Энергия, 1977. - 418 с.

9. Беликов С.Е., Котлер В.Р. Малые котлы и защита атмосферы. М.: Энергоатомиздат, 1996. - 160 с.

10. Блох А.Г. Теплообмен в топках паровых котлов. Л.: Энергоатомиздат, 1984. - 240 с.

11. Роддатис К.Ф., Соколовский Я.Б. Справочник по котельным установкам малой производительности. М.: Энергия, 1968. - 262 с.

12. Блох А.Г., Журавлев Ю.А., Рыжков Л.Н. Теплообмен излучением: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 432 с.

13. Воликов, А. Н. Энергоэкологический показатель эффективности работы котельных Текст. / А.Н. Воликов // Жилищное и коммунальное хозяйство. 1999. - №2. - С. 28-30. - (Коммунальная энергетика)

14. Ю.А. Журавлев, ИВ. Спичак, А.Г. Блох. Расчет теплообмена в топке с учетом рассеяния излучения// Инж.-физ. журн. -1983. № 5. - С.793-801.

15. Аверьянов В.К., Читчан С.А., Борщев Д.Я. Гидродинамика существующих чугунных котлов// Водоснабжение и санитарная техника. -1979.- №5.-С.14-16.

16. Стаскевич Н.Л., Воликов А.Н., Северинец Г.Н. Совершенствование сжигания газообразного и жидкого топлива в чугунных секционнах котлах. -М.: ВНИИЭгазпром, №10, 1980. С.20-27.

17. Дьяков А.Ф., Берсенев А.П., Гаврилов Е.И. Макроэкологические аспекты развития теплоэнергетики России//Теплоэнергетика. 1996. - №2. -С. 29-33.

18. Морголин М.А., Богданов И.Ф. Отопительный котел «Братск»// Водоснабжение и санитарная техника. 1980.- №9.-С.14-16.

19. Макаров A.C., Козлова Л.Г., Литвиненко H.H. Автоматизированный стальной водогрейный котлоагрегат ВК-31. Информационный листок №82160. Киевский ЦНТИ, 1982.-4 с.

20. Басин Г.Л. Современные малометражные теплогенераторы// Водоснабжение и санитарная техника. 1980. - №7. - С.27-29.

21. Борщев Д.Я. Отопительные котлы на пылеугольном топливе// Водоснабжение и санитарная техника. 1978. - №9. - С.34-35.

22. Сигал И.Я., Лавренцов Е.М., Косинов О.И., Домбровская Э.П. Газовые водогрейные промышленно-отопительные котлы. Киев: Техника, 1967.- 144 с.

23. ГОСТ Р 50831-95. Установки котельные. Тепломеханическая часть.

24. Общие технические требования. М.: Изд-во стандартов, 1996.162

25. Трембовля В.И., Фингер Е.Д., Авдеева A.A. Теплотехнические испытания котельных установок. М.: Энергоатомиздат, 1991

26. Сильницкий А.К. Работа котельных установок на мазуте. Л.: Недра, 1965. -211 с.

27. Велижев Ф.К. Короткопламенное сжигание мазута. JI.: Недра, 1966.- 127 с.

28. Кривандин В.А. Светящееся пламя природного газа. М: Металлургия, 1973. - 135 с.

29. Райе О.О. Свободные радикалы. Перевод с англ. JL: Химсторт, 1987. - 354с.

30. Блох А.Г. Тепловое излучение в котельных установках. JT.: Энергия, 1987.-325С.

31. Воликов А.Н. Сжигание жидкого и газообразного топлива в котлах малой мощности. J1., 1989. — 334с.

32. Адамов В.А. Сжигание мазута в топках котлов. JL: Недра, 1989.255с.

33. Спейшер В.А., Горбаненко А.Д. Повышение эффективности использования газа и мазута в энергетических установках. М.,1991. - 33Ос.

34. Виноградов Н.С. Теплообмен излучением в топочных пространствах паровых котлов. JL: ЦКТИ Главэнергопром, 1989. - 198 с.

35. Виноградов В.М., Виноградов В.А. Образование, свойства и методы сжигания эмульсий. М.: ГАНГ им. Губкина, 1996, - 31с.

36. Ахмедов, Р.Б. Технология сжигания горючих газов и жидких топлив / Р.Б. Ахмедов, JI.M. Цирульников. JL: Недра, 1984. 238 с.

37. Тепловой расчет котельных агрегатов. Нормативный метод. М.: Энергия, 1973.-295 с.

38. Лисиенко, В.Г. Топливо. Рациональное сжигание, управление итехнологическое использование: Справочное издание: В 3-х книгах / В.Г.

39. Лисиенко, Я.М. Щелоков, М.Г. Ладыгичев. М.: Теплотехник, 2004. — 452с.163

40. Ахмедов Р.Б. Основы регулирования топочных процессов.-.: Энергия, 1977.-280с.

41. Резник Н.И. Исследование и разработка путей повышения эффективности рециркуляции газов в современных парогенираторах сверхкритического давления: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Л., 1973, -18с.

42. Резник Н.И., Парпаров Д.И. Рециркуляция газов как метод уменьшения тепловой неравномерности// Теплоэнергетика. 1971. - №11. -С.34-36.

43. Резник Н.И., Литвак Д.Б. Расчетная оценка коэффициентов неравномерности тепловосприятия в конвективных пароперегревателях газомазутных парогенераторов// Теплоэнергетика. 1975. - №10. - С.41-43.

44. Локшин В.А., Лисовой В.Г. О температурных неравномерностях в поворотных газоходах парогенераторов// Теплоэнергетика. — 1975. №10. -С.43-47.

45. Шагалов С.Л., Резник В.А. Влияние режимных факторов на величину механического недожога в камерных топках и исследования динамики выгорания пылеугольного факела. Л., 1959. - 16с. (Информационное письмо Бюро технической информации, ЦКТИ: 232).

46. Шницер И.Н. Исследование процесса воспламенения и горения при камерном сжигании антрацитового штыба: Автореф. дис. канд. техн. наук. -Одесса, 1969.- 17с.

47. Изюмов М.А. Исследование аэродинамики плоскопараллельных и встречно-смешенных струй применительно к парогенераторам.: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1969. — 20с.

48. Овсепян A.A. Исследования метода сжигания в системе плоскопараллельных струй.: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1971. -21 с.

49. Шагалов С.JI., Шницер И.Н., Шаповалов Ю.Н. и др. Аэродинамическая структура факела и развитие процесса горения в топочной камере котла ТПП-210А// Теплоэнергетика. 1972. - №7. - С.45-49.

50. Магидей П.Л. Воротников Е.Г. Изменение условий локального и суммарного теплообмена в топке при рециркуляции газов под факел// Энергомашиностроение. 1972. - №3. - С.7-9.

51. Глебов В.П. Влияние рециркуляции газов через горелки на тепловые характеристики топочных экранов котла ПК-41 при работе на мазуте//Энергомашиностроение. 1969.- №12.- С.4-8.

52. Мансуров В.И., Ослопов О.И. Исследование выгорания пылеугольного факела в объеме топки котла БКЭ-320 на экибастузском угле. -Челябинск, 1973. 55 с. (Отчет/УралВТИ: 2236).

53. Маслов В.Е., Лебедев В.Д., Цыганков Г.С., др. Исследование аэродинамики топочной камеры блока 500МВт Назаровской ГРЭС на изотермической модели// Теплоэнергетика. 1972. - №7. - С. 43-45.

54. Шрадер И.Л. Исследование в промышленных и стендовых условиях аэродинамики топочных устройств крупных котлоагрегатов для снижения мазута.: Автореф. дис. . канд. техн. наук. -М., 1977. 23'с.

55. Карасин Э.С., Шраго З.Х., Александрова Т.С., Боровская С.Е. Алгоритм и программа зонального расчета теплообмена в топочных камерах паровых котлов//Теплоэнергетика. 1982.- №7.- С.42-47.

56. Журавлев Ю.А., Сидоров Ф.К., Процайло Я.М. Применение зонального метода для расчета теплообмена в топке котла// Теплоэнергетика. 1980,- №11. - С.35-39.

57. Цымбалюк М.Я. Расчет аэродинамики ограниченных течений в топочном объеме парогенераторов на основе математического моделирования.: Автореф. дис. . канд. техн. наук М., 1975. - 25с.

58. Хзмалян Д.М., Каган Я.А. Теория горения и топочные устройства. -М.: Энергия, 1976. -485 с.

59. Абрамович Г.Н; Теория турбулентных струй. — М.: Физматгиз, 1960.-715 с.

60. Гиневский A.C. Теория турбулентных струй и следов. М.: Машиностроение, 1969. - 400с.

61. Головин В.Н., Сорокопуд Л.М., Резник О.А, Фарисеев Б.Л. Температурные поля в топочных камерах мощных паровых котлов// Теплоэнергетика. 1983. - №1.-С.48-50.

62. Ключников А.Д., Иванцов Г.П. Теплопередача излучением в огнетехнических условиях. — М.: Энергия, 1970: —410с.

63. Эккерт Э.Р., Дрейк Р:М; Теория тепло- и массообмена. М-Л.: Госэнергоиздат, 1961. - 680с. • ;

64. Антоновский В.И., Киселев О.И. Методы и приборы для исследования теплообмена в топках котлоагрегатов. — В кн.: Лучистый теплообмен: Труды Калининградского государственного университета. Калининград, 1974.-С. 16-19.

65. Лисовой В.Г., Осинцев В.В., Ослопов О.И., Сафаров Р.В. Замеры температурных полей по газовому тракту мощных котлоагрегатов (П-57).

66. Челябинск, 1975. 66с. (Отчет/УралВТИ: ЦК-93, 2719).166

67. Лисовой В.Г., Осинцев В.В., Сафари. Р.В. Исследование тепловых неравномерностей по газовому тракту мощных котлоагрегатов. — Челябинск,1976, 78, 78 с. (Отчет/УралВТИ: ПГ-126, 2987).

68. Найбургер Н.В., Руденко И.М., Сподыряк Н.Т. Измерение температуры факела пылеугольных топках паровых котлов, В сб.: Проблемы теплоэнергетики и прикладной,теплофизики:, - Алма-Ата: Изд-во «Наука» КазССР, 1975, вып. №10. - С. 78-82.

69. Иванов А.Г., Осинцев В:Вг, Лисовой B.F., Ослопов О. И. Исследование на модели влияния компоновки горелок и режимных факторов на аэродинамику и температурную неравномерность. Челябинск, 1974. -26с. (Отчет/УралВТИ, 2419, ТП-54; ПТ-56).

70. Лебедев В .Д., Осинцев В.В. Исследование газодинамики и рециркуляции газов на огневой модели топки блока 800 МВт. — Челябинск,1977. 50 с. (Отчет/УралВТИ, 3069, ТП-148).

71. Спейшер В.А., Горбаненко А.Д. Повышение эффективности использования газа и мазута в энергетических установках: Экономия топлива и электроэнергии. М., Энергоиздат, 1982. - 77 с.

72. Довжик В.Б., Литвиненко В.Ф. Исследование и получение обобщенных аэродинамических характеристик топок с тангенциальным расположением горелок применительно к сжиганию конско-ачинских глей.-Л.: 1977. 62 с. (Отчет/УралВТИ: 116605/0-9437).

73. Ахмедов Р.Б., Цирульников Л.М. Технология сжигания газа и мазута в парогенераторах. Л.: Недра, 1976. - 272 с.

74. Бузников Е.Ф., Роддатис К.Ф., Берзиньт Э.Я. Производственные и отопительные котельные. М.: Энергоиздат, 1984. - 248 с.

75. Внуков А.К. Надежность и экономичность котлов для газа и мазута. М.-Л.: Энергия, 1968. - 368 с.

76. Кутателадзе С.С., Ляховский Д.Н., Пермяков В.А. Моделирование теплоэнергетического оборудования. М.-Л.: Энергия, 1966. - 351 с.

77. Методика испытаний котельных установок/Под ред. Н.В. Владимиров, Г.А. Мурин. -М.-Л.: Энергия, 1964. 288 с.

78. Основы практической теории горения /Под ред. Померанцева В.В. -Л.: Энергия, 1973. 294 с.

79. Сигал И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. -Л.: Недра, 1977.-294 с.

80. Ахмедов Д.Б., Соболев В.М. Расчет выгорания жидкого топлива при многоступенчатом сжигании в котлах ПТВМ. Тр. ЛПИ, 1982, №84. - С. 15-19.

81. Гладышев Г.П., Сергеев Н.С. Надежность поверхностей нагрева водогрейных котлов КВГМ-100 при работе на мазуте//Электрические станции. 1979. - №2. - С.21-23.

82. Горбаненко А.Д., Крутиев В.А. К вопросу определения окислов азота//Теплоэнергетика. 1971. - №2. - С. 74-75.

83. Магидей П.Л., Лысаков И.И. Поправки к локальным значениям температуры факела, измеренным отсосными пирометрами// Известия вузов. Энергетика. 1974. - №6. - С. 51-56.

84. Мотин Г.И., Шрадер И.Л., Шрадер А.Л. Исследование аэродинамики топочных устройств на гидромоделях// Теплоэнергетика. -1978. №8. -С. 17-21.

85. Низкотемпературное вихревое сжигание мазута (В.В. Померанцев, Д.Б. Ахмедов, В.М. Соболев и др.) // Теплоэнергетика. 1982. - №6. - С. 4447.

86. Определение окислов азота в дымовых газах (И.Я. Сигал, J1.M. Цирульников, В.Г. Конюхов и др.)// Электрические станции. 1975. - №7. -С. 19-22.

87. Переверзев В.А., Серов А.Ф. Влияние режима работы котлов ПТВМ ни их экономичность и долговечность поверхностей нагрева. Сборник трудов ЛИСИ, 1977, №2 (124). С. 78-82.

88. Померанцев В.В., Ахмедов Д.Б., Соболев В.М. Исследование развития трехмерных неизотермических струй при вихревой организации топочного процесса. Теплоэнергетика, 1983, №6. — с. 27-31.

89. Роддатис К.Ф. Опыт эксплуатации котлов ПТВМ-30 на мазуте// Промышленная энергетика. 1968. - №4. - С. 24-32.

90. Соболев В.М., Ахмедов Д.Б. Расчет выгорания тяжелого жидкого топлива при многоступенчатом сжигании// Теплоэнергетика. 1981. - №5. — С. 40-44.

91. Кинематический ультрадиффузор и перспективы применения его в топочной технике. Труды ЦКТИ. Вып. 28. - 1955. - С. 113-117.

92. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. Справочное руководство. М.:Наука, 1991. - 195с.

93. Циклонные топки/ Под ред. Г. Ф. Кнорре и М. А. Наджарова. М.: Госэнергоиздат, 1958. - 397с.

94. Наджаров М. А., Соломатина Т. В., Шишкин Л. М., Гарнык В. А. Высокофорсированные газомазутные циклонные предтопки// Энергетическое машиностроение (НИИ информтямаш). 1971. - №10. — С. 38-41.

95. Глебов В. П., Гурычев М. В. Особенности работы котлоагрегатов СКД при сжигании мазута//Энергетическое оборудование (НИИ информтяжмаш). 1973. - № 1.-С. 16-18.

96. Наджаров М. А., Мотин Г. И., Эскин Н. Б., Гарнык В. А. и др. Исследование тепловой работы котла ПК-41Ц с циклоннымипредтопками//Энергетическое оборудование (НИИинформтяжмаш). 1973. -№ 1. - С.99-102.

97. Наджаров М. А., Глебов В. П., Эскин Н. Б., Николаева С. А., Соломатина Т. В., Гарнык В. А. Основные результаты эксплуатации на мазуте котла ПК-4Щ с циклонными предтопками//Теплоэнергетика. 1972. -№ 4. - С. 55-59.

98. Иванов Н.И., Гольденберг И.Б. Теория и практика циклонных технологических процессов в металлургии и др. отраслях промышленности. Тез. докл. Всесоюз. Конф. «Циклонные процессы», Днепропетровск, 1982. -С. 54-59.

99. Кирпичев М.В. О теплопередаче в топках. М.: Химтехиздат. -1924.- 179с.

100. Шретер В.Н. Паровые котлы в расчетах и цифрах. М.: Гостехиздат, 1931. - 132 с.

101. Шак А.Теплопередача в промышленных установках/ А. Шак: Пер. с нем. под ред. И.Д. Семенова-Девяткова. M.-JL: Госэнергоиздат, 1933. -148 с.

102. Тепловой расчет котельных агрегатов (нормативный метод)/Под ред. A.M. Гурвича и Н.В. Кузнецова. М.: Госэнергоиздат, 1957. - 232 с.

103. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимант: Справочник/Под общ. ред. В.А. Григорьева и В.М. Зорина. М.: Энергоиздат, 1982. - 512 с.

104. Основы практической теории горения/под ред. В.В. Померанцева. JL: Энергоатомиздат, Ленинград, отд., 1986. - 312 с.

105. Лавров Н.В. Физико-химические основы процесса горения топлива. М.: Наука, 1971. - 275 с.

106. Макаров А.Н. Влияние геометрических размеров факела на распределение падающих потоков излучений в топке парового котла/ А.Н.

107. Макаров, Е.И. Кривнев// Промышленная энергетика. 2001. - №8. - С. 30-32.170

108. Митор B.B. Теплообмен в топках паровых котлов. — М.: Машгиз, 1963.- 180 с.

109. Блох А.Г. Теплообмен в топках паровых котлов. JL: Энергоатомиздат, Ленинград., отд., 1984. - 240 с.

110. Макаров А.Н. Теплообмен в электродуговых и факельных печах и топках паровых котлов. Тверь, ТГТУ, 2003. - 348 с.

111. Макаров А.Н. Излучение линейного источника на плоскости// Теплоэнергетика. 1998. - №1. — С. 65-68.

112. Макаров А.Н. Определение характеристик излучения факела топок паровых котлов//Теплоэнергетика. 2000. - №3. - С. 63-66.

113. Макаров А.Н. Распределение тепловых потоков в топке парового котла ТГМП-204//Электрические станции. 2003. - №1. - С. 20-25.

114. Макаров А.Н. Определение излучения линейного источника на плоскости//Теплоэнергетика. — 1997. №12. - С. 58-62.

115. Финкельбург В. Электрические дуги и термическая- плазма/В. Финкельбург, Г. Меккер. М.: Иностр. лит., 1961. - 370 с.

116. Лесков Г.И. Электрическая сварочная дуга. — М.: Машиностроение, 1980. -335 с.

117. Нормы теплового расчета котельного агрегата. М.-Л.: Госэнергоиздат, 1952. — 237 с.

118. Макаров А.Н. Расчет тепловых потоков в топке парового котла ТГМП-204/А.Н. Макаров, Е.И. Кривнев// Пром. энергетика. 2002. - №2. - С. 38-42.t

119. Макаров А.Н. Расчет теплообмена в рекуперативном нагревательном колодце// Пром. энергетика. 2005. - №8. - С. 27-31.

120. Макаров А.Н. Расчет теплообмена в камере сгорания стационарной газотурбинной установки/А.Н. Макаров, Д.В. Чернышев, В.В. Воропаев// Пром. энергетика. 2006. - № 1. - С. 31-36.

121. Макаров А.Н. Теплообмен в топке парового котла ТГМП-314/А.Н. Макаров, Е.И. Кривнев, В.В. Воропаев//Пром. энергетика. 2003. - №12. -С.36-42.

122. Невский A.C. Теплопередача в мартеновских печах М.: Металлургиздат, 1963. - 230 с.

123. Григорьев В.Б. Конструкции и проектирование агрегатов сталеплавильного производства/В.Б. Григорьев, М.Ю. Нечкин, A.B. Егоров, JI.E. Никольский. М.: Энергоатомиздат, 1991. - 512 с.

124. Макаров А.Н. Расчет распределения излучения факела в топке парового котла/А.Н. Макаров, Е.И. Кривнев// Пром. энергетика. — 2000. -№11.-С. 33-36.

125. Исаченко В.Б., Осипова В.А., Сукомел A.C. Теплопередача. М.: Энергоиздат, 1981 -417 с.

126. Макаров А.Н., Свенчанский А.Д. Оптимальные тепловые режимы дуговых сталеплавильных печей. М.: Энергоатомиздат, 1992. - 96 с.

127. Ключников А.Д., Иванцов Г.П. Теплопередача излучением в огнетехнических установках. М.: Энергия, 1970. - 400 с.

128. Блох А.Г. Теплообмен излучением в котельных установках. — Д.: Энергия, 1967. 326 с.

129. Кладов Д.Б., Кобелев Н.С., Гнездилова O.A. Счётчики-расходомеры с вращающейся струёй. ВИБРАЦИЯ-2008. Вибрационные машины и технологии: сборник научных трудов. Курск, 2008. - С. 570-575.

130. Пат. на изобретение 2316699 Российская Федерация, МПК7 F 24 Н 1/00, F 23 J 15/02. Котёл отопительный газовый/ Кладов Д.Б., Кобелев Н.С., Семичева Н.Е., Кобелев В.Н. № 2006127350/06; заявл. 27.07.06; опубл. 10.02.08.

131. Пат. на изобретение 2321445 Российская Федерация, МПК7 В 01 D 53/60. Насадка для очистки дымовых газов/ Кладов Д.Б., Ежов B.C., Левит

132. B.А., Мамаева Д.В. № 2006112329/15; заявл. 13.04.06; опубл. 10.04.08.

133. Кладов Д.Б., Кобелев Н.С., Шевелёва Е.С. Теплообмен на поверхности барабана синхронных генераторов// М.: САХАР. 2009. -№1.1. C. 50-52.

134. Кладов Д.Б., Кобелев Н.С., Ежов B.C. Исследование динамики теплообмена вентиляционных выбросов при утилизации теплоты с учётомконденсации водяных паров. СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА. Воронеж, 2009. №1(13) - С. 9-15.

135. Кладов Д.Б., Тютюнов Д.Н., Пихлап А.Ф. К вопросу об эффективности исследования конденсационных теплообменников в теплогенерирующей среде. Инженерные системы и сооружения. Воронеж,2009.-№1(1)-С. 60-67.

136. Пат. на изобретение 2367503 Российская Федерация, МПК7 В 01 D 46/00. Фильтр для очистки воздуха/ Кладов Д.Б., Кобелев Н.С., Лапин В.А. № 2008101583/15; заявл. 15.01.08; опубл. 20.09.09.

137. Пат. на изобретение 2369804 Российская Федерация, МПК7 F 23 L 15/04. Стеклопакетный воздухоподогреватель/ Кладов Д.Б., Ежов B.C., Семичева Н.Е. № 2008116936/06; заявл. 28.04.08; опубл. 10.10.09.

138. Кладов Д.Б., Сотникова O.A. Тепловой расчёт котлоагрегатов с вихревыми топками. Инженерные системы и сооружения. Воронеж, 2010. -№2(3)-С. 156-162.

139. Кладов Д.Б., Сотникова O.A. Графоаналитический метод расчёта угловых коэффициентов излучения линейного источника в вихревых топках. Инженерные системы и сооружения. Воронеж, 2010. №2(3) - С. 163-168.

140. Кладов Д.Б., Сотникова O.A. Расчёт лучистого теплообмена в энергетических установках с вихревыми топочными устройствами. СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА. Воронеж, 2011. №1(21) - С. 22-28.

141. Кладов Д.Б., Сотникова O.A. Определение угловых коэффициентов излучения факела на наклонную плоскость в вихревых топках котлов. СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА. Воронеж, 2011. -№1(21)-С. 29-33.

142. Кладов Д.Б., Чудинов Д.М. Влияние избытка воздуха и тепловой мощности топочного объёма на эффективность работы котлов ВТГ. ВЕСТНИК Воронежского государственного технического университета. Воронеж, 2011. №5 - С. 122-125.

143. Пат. на полезную модель 106583 Российская Федерация, МПК7 В 30 В 15/02, В 30 В 9/32. Пресс-форма/ Кладов Д.Б., Емельянов С.Г., Кобелев Н.С. № 2011106633/02; заявл. 22.02.11; опубл. 20.07.11.

144. На основании предлагаемой методики сконструирован, разработан и внедрен отопительный котёл. »

145. Установка легко монтируется, компактна, конструктивно проста, доступна при осмотрах и ремонте.

146. Зав. кафедрой теплогазоснабжения и вентиляция ЮЗГУ, д.т.н., профессор1. Н.С. Кобелев1. АКТ

147. О внедрении результатов диссертационной работы Д.Б. Кладова на тему: «Повышение эффективности работы котлов с вихревыми топочными устройствами»

148. Зав. кафедрой теплогазоснабжения и вентиляции ЮЗГУ, д.т.н., профессор1. Н.С. Кобелев

149. Начальник учебно-методического управления ЮЗГУ, к.т.н., доцент1. A.C. Романченко