автореферат диссертации по энергетическому, металлургическому и химическому машиностроению, 05.04.09, диссертация на тему:Разработка теплообменных агрегатов на базе термосифонов для производств нефтехимпереработки

?Г£ ОД

1 3 О! 23СЭ

На правах рукописи

БАКИЕВ ТАГИР АХМЕТОВИЧ

РАЗРАБОТКА ТЕПЛООБМЕННЫХ АГРЕГАТОВ НА БАЗЕ ТЕРМОСИФОНОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВ НЕФТЕХИМПЕРЕРАБОТКИ

Специальность 05.04.09 - «Машины и агрегаты нефтеперерабатывающих и химических производств»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Уфа 2000

Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Загидуллин Р.Н.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Кузеев И.Р.

доктор физико-математических наук, профессор Байков В.А.

доктор технических наук, профессор Никифоров А.Д.

Ведущее предприятие: АООТ "ВНИИнефтемаш" (г. Москва)

Защита диссертации состоится 21 июня ¿000 г. в 10.С-. гасов на заседании диссертационного совета Д 063. 09. 04 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете (УГНТУ) по адресу: 450062, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотек о УГНТУ.

Автореферат разослан «_ /<г » 2000 г.

'Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук

И.Г. Ибрагимов

Кък-^и п

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Повышение показателей качества продукции, рациональное использование сырьевых и топливно-энергетических ресурсов на основе создания и широкого применения прогрессивных технологических процессов, современного высокоэффективного оборудования в нефтеперерабатывающей и химической отраслях промышленности являются традиционной задачей совершенствования производства и основным направлением обеспечения научно-технического прогресса.

В нефтепереработке, нефтехимии и в ряде смежных отраслей промышленности системы теплообменных устройств являются самыми многочисленными среди других агрегатов технологических установок. Они предназначены не только для поддержания оптимальных эксплуатационных параметров технологических процессов, но и обеспечивают регенерацию тепла (холода) отходящих потоков, сокращая тем самым расход топлива, пара, а также охлаждающих сред.

Для осуществления химико-технологических процессов преимущественное применение находят поверхностные теплообменные аппараты.

Зачастую традиционно применяемые теплообменные установки становятся неспособными решать целевые задачи охлаждения технологических потоков до нужных температур, резко снижается их эффективность при работе с неоднородными по фазовому составу низкотемпературными средами.

Так, например, в нефтепереработке часто светлые нефтепродукты направляются в товарные резервуары при температурах выше температуры испарения лепсокипящих ценных компонентов. В результате снижаются показатели качества товарных нефтепродуктов, одновременно происходит загрязнение окружающей среды. Стабилизация свойств конечных нефтепродуктов путем до-охлаждения с применением существующих конструкций теплообменных аппаратов практически является нереальной ввиду необходимости чрезмерного увеличения поверхности теплообмена.

Предприятия нефтепереработки и нефтехимии относятся к сложным энергоемким химико-технологическим системам, энергетический коэффициент полезного действия которых не превышает 15-17%. Это связано, прежде всего, с недостаточным использованием вторичных энергоресурсов на технологических установках (30-35%) и почти полной потерей вторичного низкопотенциального тепла. В этих условиях первейшими задачами становятся разработка и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих теплообменных- систем, утилизация энергии жидких и газообразных потоков, повышение теплового коэффициента полезного действия теплотехнических агрегатов.

Во многих случаях наряду с повышением тепловой эффективности аппаратуры возникают и другие не менее важные задачи, такие как: снижение металлоемкости; повышение эксплуатационной надежности и ремонтопригодности; утилизация тепла дымов, газообразных выбросов.

Решение перечисленных задач в совокупности путем разработки тепло-обменных агрегатов, работающих с использованием высокоэффективного физического принципа снятия низкопотенциального тепла, основанного на применении двухфазных термосифонов, представляет сущность проблемы, решаемой в настоящей работе, актуальность которой является очевидной.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с государственными научно-техническими программами «Перспективные технологии в машиностроении, приборостроении, аппарате строении и других отраслях промышленности Башкортостана» (1993-1995 гг.); «Разработка новейших технологий и материалов для машиностроения и аппаратостроения». Раздел «Аппаратострое-ние» (1996-1998 гг.); Проблемы машиностроения, конструкционных материалов и технологий». Раздел «Надежность и безопасность технических систем в нефтегазохимическом комплексе» (1996-1998 гг.); «Топливно-энергетический комплекс Республики Башкортостан, стабилизация, развитие». Раздел «Функционально-технологические критерии нефтегазохимической аппаратуры» (1999-2001 гг.).

Цель работы. Определение области эффективного применения теплооб-менных агрегатов на базе термосифонов в производствах нефтехимпереработ-ки, разработка методов их расчета, конструктивных решений и антикоррозионг ной защиты.

Основные задачи работы

1. Анализ существующих принципов теплообмена и теплопередающих свойств и современных методов их интенсификации в традиционных конструкциях теплообменников.

2. Обоснование выбора высокоэффективного физического принципа снятия низкопотенциального тепла.

3. Теоретическое обоснование подходов к выбору расчетных параметров для инженерного проектирования термосифонных теплообменников.

4. Разработка методов расчета и конструирования теплообменных устройств, работающих на базе замкнутых двухфазных термосифонов.

5. Разработка технологических процессов изготовления термосифонных трубок, способов их заполнения и герметизации.

6. Расчет, конструирование, изготовление модулей теплообменников для охлаждения технологических потоков с малым температурным градиентом применительно к нефтепереработке, производству синтетического каучука, содового производства.

7. Создание антикоррозионного и герметизирующего состава на основе сырьевой базы Республики Башкортостан.

Научная новизна

1. Сочетанием интегрального преобразования Лапласа с вариационным методом решена задача теплообмена в трубе с заданной скоростью и граничными условиями третьего рода при наличии уравнения переноса энергии объемного источника (стока) и произвольного распределения температуры на входе в трубу в ламинарном потоке. Полученное решение позволяет численно определять температурное поле в длинных термосифонах. Показана возможность применения метода решения для случая турбулентного течения потока, при

этом рекомендуется вместо распределения скорости жидкости в трубе брать осредненную скорость турбулентного течения жидкости и вместо коэффициента теплопроводности следует использовать эффективный коэффициент теплопроводности. .

2. Приведены в единую систему аналитические зависимости определения тепловых характеристик, конструктивных параметров теплообменных агрегатов на базе термосифонов для области их эффективного применения в производствах нефтехимпереработки.

3. Осуществлен синтез конструктивных элементов теплообменных агрегатов на базе замкнутых двухфазных термосифонов:

- для доохлажденйя прямогонного бензина;

- решающего задачи охлаждения парогазовой смеси, конденсации водяного

пара и вывода конденсата, утилизации низкопотенциального тепла, снижения полимерных отложений при производстве синтетического каучука.

4. Впервые разработана технология получения дианоформальдегидной смолы. Усовершенствован способ получения фенолформальдегидной смолы, позволяющий сократить продолжительность синтеза в два раза. На их основе создано многофункциональное тампонажное и антикоррозионное покрытие для защиты технологического оборудования и герметизации резьбовых соединений, которое в сравнении с известными аналогами обладает повышенной адгезией, стойкостью в кислотных средах, доступной сырьевой базой, сравнительно низкой стоимостью.

Основные защищаемые положения

1. Научно обоснованные технические и технологические решения по использованию замкнутых двухфазных термосифонов в качестве базового тепло-передающего элемента в теплообменных агрегатах нефтехимпереработки.

2. Совокупность установленных в результате теоретических и экспериментальных исследований закономерностей и полученных аналитических зависимостей для выполнения расчетных и проектно-конструкторских работ.

3. Модульные конструкции теплообменников, разработанные для реализации процессов охлаждения в нефтепереработке и нефтехимии.

4. Компонентный состав и способ получения антикоррозионного и герметизирующего материала.

Практическая ценность

1. Высокая тепловая эффективность термосифонных теплообменных устройств позволяет осуществлять охлаждение низкотемпературных потоков, что способствует повышению качества продукции, более полному использованию вторичных энергоресурсов на технологических установках, снижению выбросов в окружающую среду. Они отличаются меньшей металлоемкостью, обеспечивают легкую очистку от отложений, доступность осмотра при выполнении диагностических работ и позволяют осуществлять утилизацию тепла запыленных газов и агрессивных сред.

2. Оснащение установки АВТм-9 АО «Новоуфимский нефтеперерабатывающий завод» (АО "НУНПЗ") термосифонным теплообменником позволит обеспечить доохлаждение прямогонного бензина до температур ниже 35°С. При этом углеводородная фракция С5Н12 полностью конденсируется, что приводит к увеличению выхода целевых продуктов и повышению их качества.

Использование термосифонных теплообменников на установке дегидрирования изопентаяа АО «Каучук» взамен существующих кожухотрубных наряду с охлаждением парогазовой смеси до нужных температур и выведением конденсата из технологического потока позволяет сократить расход металла в 1,9 раза.

Применение конструктивного варианта типа «газ-газ» позволяет реализовать технологию утилизации тепла запыленных и агрессивных дымовых газов.

Реализация работы

I. Разработан технический проект доохладителя прямогонного бензина

1

установки АВТм-9 АО «Новоуфимский нефтеперерабатывающий завод». Выполнена технологическая подготовка производства для изготовления модуля теплообменника на ОАО «Салаватнефтемаш».

2. На ОАО «Салаватнефтемаш» изготовлены 24 модуля термосифонных теплообменников для системы охлаждения на АО «Каучук», которая прошла опытно-промышленное апробирование, термосифонные теплообменники находятся на стадии монтажа в новой системе охлаждения.

3. На АО «Сода» (г. Стерлитамак) внедрены теплообменники для работы в запыленных и агрессивных средах.

4. Подобран компонентный состав, защищенный патентами РФ, защитного и герметизирующего состава, разработана и внедрена технология его изготовления на ЗАО «Каустик» (г. Стерлитамак).

Разработана и внедрена технология получения основного компонента защитного покрытия, фенолформальдегидной смолы, которая не производится на предприятиях Республики Башкортостан.

Апробация работы

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на: научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых Уфимского государственного нефтяного технического университета (Уфа, 1989, 1992, 1993, 1995, 1997, 2000); научно-технических конференциях по региональным проблемам энергетики Поволжья (Саратов, 1992, 1993, 1994); II Всероссийской научно-технической конференции «Техническая диагностика, промышленная и экологическая безопасность». Секция 2 «Обеспечение надежности сложных технологических систем на стадии проектирования и эксплуатации» (Уфа, 1996); Всероссийской научно-технической конференции по газовой промышленности (Москва, 1996); научно-практической конференции «Проблемы защиты окружающей среды на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии» (Уфа, 1997); Международном симпозиуме «Наука и технология углеводородных дисперсных систем» (Москва, 1997); I и II республиканской научно-практической конференциях «Ресурсо- и энергосбережение в Республике Башкортостан: проблемы и задачи» (Уфа, 1997, 1998); X и XI всероссийской конференциях по химическим реактивам (Уфа-Москва, 1997, 1998); Ш Международном конгрессе «Защита-98» (Москва, 1998); Международной конферен-

ции «Проблемы нефтегазового комплекса России» (Уфа, 1998); Международной конференции «Проблемы эффективного использования энергоносителей и низкосортных топлив в промышленности» (Саратов, 1998); V Международной «научной конференции "Методы кибернетики химико-технологических процессов (КХТП-У-99) (Уфа, 1999г.); Международной научной конференции «Химия и химические технологии - настоящее и будущее» (Стерлитамак, 2000); Втором конгрессе нетегазопромышленников России (Уфа, 2000).

Публикации. По теме диссертации опубликованы I монография, 29 статей, 12 тезисов докладов, получен I патент и 1 положительное решение.

Объем я структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и рекомендаций. Работа изложена на 229 с. машинописного текста, содержит 16 таблиц, 57 рисунка, список литературы включает 208 наименований.

Автор выражает глубокую благодарность за оказанную помощь и поддержку в научных исследованиях н выполнении расчетно-проектировочных работ д-ру техн. наук проф. Холпанову Л.П., д-ру техн. наук проф. Загидуллину Р.Н., канд. техн. наук Евтюхину H.A., канд. техн. наук Луксу А.Л.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и задачи исследований, приведены краткая характеристика содержания диссертационной работы, сведения о научной новизне и практической ценности и апробации работы.

Первая глава посвящена обзору существующих методов интенсификации теплопередачи в традиционных наиболее распространенных конструкциях теплообменных устройств и на этой основе выбору высокоэффективного физи-чес ко го принципа тбялообмснй

При этом определились основные направления развития: использование развитых поверхностей (оребренных трубок, пластинчато-ребристых поверхно-

стей и т.п.); усовершенствование конструкций теплообменников, направленное, главным образом, на увеличение скорости теплоносителей и повышение степени турбулентности потоков (рациональная компоновка элементов, оптимальные проходные сечения, применение турбулизирующих вставок и т.п.). Первое направление за последние годы получило более широкое распространение. Были созданы новые типы развитых теплообменных поверхностей как трубчатых, так и пластинчатых, отличающихся различными геометрическими и рабочими характеристиками, материалами, технологией изготовления.

Возможности второго направления сейчас сравнительно ограничены, так как интенсификация теплоотдачи указанными способами неизбежно сопряжена с быстрым ростом потерь напора, что не всегда допустимо.

Однако использование в теплообменной аппаратуре развитых теплообменных поверхностей хотя и значительно интенсифицирует теплопередачу, но уже в данное время является сдерживающим звеном в дальнейшем повышении тепловой эффективности указанной аппаратуры. Причина заключается в низкой теплонапряженности и в гидромеханическом несовершенстве самой схемы работы современного теплообменного аппарата, в котором теплоноситель через разделительную стенку обменивается теплом с хладоносителем.

В последнее десятилетие был выполнен комплекс исследований по изысканию новых путей интенсификации теплоотдачи, обеспечивающих резкое повышение теплопередачи при минимальных дополнительных энергетических затратах. Выполненные исследования позволили создать основу для конструирования вихревых динамических теплообменников типов «жидкость-жидкость», «газ-жидкость», «газ-газ» и определить их необходимые конструктивные параметры, поверхности и требуемые мощности, а также наметить области их применения в нефтяной и газовой промышленности.

Вышеперечисленные теплообменные аппараты, основанные на принципе

[

конвективного теплообмена через поверхность независимо от применяемых методов интенсификации теплопередачи, эффективны при сравнительно больших температурных градиентах охлаждаемых сред.

Как показывают расчеты, при необходимости снятия низкопотенциального тепла (когда ЛТ исчисляется лишь несколькими десятками градусов и меньше) их применение становится практически нереальным ввиду необходимости чрезмерного увеличения поверхности теплообмена и металлоемкости.

На основе сопоставления значений коэффициентов теплопередачи различных видов теплообменников для реализации поставленной проблемы выбраны теплопередающие устройства, использующие теплоту парообразования промежуточного теплоносителя, - на базе замкнутых двухфазных термосифонов.

В настоящее время целенаправленные исследования и промышленные внедрения термосифонов в основном характерны для смежных отраслей: теплоэнергетики, металлургии и др. В решении поставленной проблемы автор опирался на исследования, выполненные Капицей П.Л., Кутателадзе С.С., Безродным М.К., Пиоро П.С., Лиоро И.П., Мокляком В.Д., Подгорецким В.М., Луксом А.Л., Евтюхшшм H.A., Нагумановым А.Х.

Выполнен литературный обзор состояния научных исследований и использования термосифонных теплообменных устройств в промышленности. Коэффициент теплопередачи двухфазных термосифонов значительно выше, чем у кожухотрубных, погружных и аппаратов воздушного охлаждения. Наиболее предпочтительно их применение при малом температурном фадиенте между охлаждаемым и охлаждающим потоками. Кроме того, они позволяют осуществлять утилизацию низкопотенциального тепла, например, дымовых газов, запыленных сред, многофазных технологических потоков, в том числе, имеющих полимерные отложения.

Вторая глава посвящена аналитическому решению вопросов теплообмена. В термосифонных устройствах происходят многообразные процессы, такие как парообразование промежуточного теплоносителя в испарительной части; в зоне конденсации идет процесс, близкий к пленочной конденсации, возможно влияние парового потока на движение конденсата. Кроме того, технолопгче-

ский поток (теплоноситель) может состоять из двух фаз - жидкой и газообразной в виде неконденсирующейся смеси углеводородов.

Разнообразие процессов, протекающих при теплообмене и многофаз-ностъ, теплоносителя крайне осложняют теоретическое решение задачи теплообмена.

При аналитическом решении задачи вышеуказанные процессы рассматриваются как задачи теплообмена в среде с заданной скоростью-при наличии объемного источника (стока) и производным распределением температуры на

л

входе в трубу. В основе решения положены методы интегрального преобразования Лапласа с последующим применением вариационного метода. Постановка задачи имеет следующий вид:

л \

хЭГ

г+я

д2Т 1 дт д2т)

дг2 г дг дг2

= срУ(г)

дг

О <г<Я, 0 <г< оо;

ЗУ дг

= о;

г-0

аг

дг

= 0:

гдТ

дг

г=0

= а{7]г=к-Тср},

^ =Т»(ГУ>

дт

дг

= 0;

О)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

Краевая задача (1)-(7), в которой IV и X не зависят от температуры, является линейной.

Здесь IV - плотность тепловых источников или количество тепла, выделяемого в единице объема в единицу времени. Я - коэффициент теплопроводно-

ста. Функция V(r) задается при решении упрощенной задачи движения. Тср -температура среды за трубой. Теплоемкость самой трубы не учитывается, т.е. труба считается нулевой толщины. Т„(г) - распределение температуры на входе.

При оешении краевой задачи (1Н7) каким-либо из вариационных методов обычно стремятся заменой функции свести к ее задаче с однородными краевыми условиями. Здесь применен метод решения задачи, включающий комбинацию операционного и вариационного методов.

Кроме того, положим Т -Т - Тср - так называемая, «избыточная» температура. Относительно Т имеем следующую краевую задачу (для простоты считаем Тср = const):

В2Т 1 дТ д2Т хЭГ ^

дг

ВТ дг

О < г <R, 0 <z <00, ,8Т

= 0, -А-

г-О

ёг

= аТ

=Т0(г)-Тср,

r—R

аг &

г=Д'

= 0.

Здесь

ч cpV ~ W

u[r)=^-~, W =--.

W А Л

(S)

(9)

(10)

(И)

m

дг

Для простоты предположим, что априори известно значение производной

д?

= 0.

(12)

z-0

Это предположение не является ограничением с прикладной точки зрения, но существенно облегчает вычислительную процедуру.

Предположим, что Т достаточно хорошо аппроксимируется функцией

вида

гМ= 2 Ск{гУ1г +Тх(г)-тср , (13)

¡Ы ■

ак > 0, к*= I,...,«, <я„+/ = 0. Исходя из граничных условий (10) и (12), получаем

Обозначим

1 Ск{г) = Т0{г)-Тср, (14)

М

1акСк{г)=0. (15)

к-1

(.)*= ¡е~Р:{.)ск- (16)

о

преобразование Лапласа функции (•).

Преобразование Лапласа Т* избыточной температуры Г является решением следующей краевой задачи:

1Т* = Г+ -Г" + р2т'* + ирТ' = р{т0 -Тср)+ й(го -Тср)+ Ж* = (;(17)

=<?,-ЛГ*'! =<гГ*1 . (18)

Преобразование Лапласа функции (13) имеет вид

(19)

к=1р + ак рк к=1р + ак

Таким образом, данная задача сведена к приближенному отысканию функций Ск(г) и Г„(г), удовлетворяющих условиям (14), (15), (18) с учетом дифференциального уравнения (17).

Задачу будем решать вариационным методом, выберем Ск(г),Тх(г) так, чтобы минимизировать в />] уклонение левой части уравнения (17) от

правой

^1Г(г-р)-р(То(г)~ТсрГ^(гАТо(п-Тср)-Я''(г,р$с!гф тт. (20)

Осталась проблема задания пределов интегрирования [¿г, р]. Следует ожидать, что е не может быть "слишком малым", ар- "слишком большим", ибо, в противном случае, интегралы в (20) будут вычисляться с большими погрешностями. Это следствие того факта, что

П[К] ¿гф= 00.

Из (19) и (17) имеем:

Д л+1 С, 1 "+1 Съ I -> У1-1"1 С,

к=\р+ак г к~\Р + ак к=)Р + ак ^

= Ъ-1—(с'к "е —!--1Ск (г)

+ Г ) к-\ Р + ак

Чтобы удовлетворить условиям (18), будем искать С ¡.(г) в виде полинома:

ск(г)=ькгк{г~фк)+гк *ъкук{г). (22)

Найдем С;, Сп+( из условий (14) и (15):

Д ак

к=г О/

С„+1(г) = Т0(г)~Тср- ±Ск{г) = Т0{г)-Тср + £ ^к(г)~

к=1 к=г а1

- IСк(г) = Т0{г)-Гср + I Ь-- /]-Ск{г) к=г к=г V а1 )

и подставим вместо Ск их выражение из (22)

= (23)

к=г О/

Ся+;(г) = Г0(г)-Гф + £ 1]ук{г). (24)

Ь=г ч а/ /

Здесь предполагаем, что Т0{г) удовлетворяет условию (18). Чтобы удовлетворились условия (18), должно быть

„ Я(к + 1)+оЯ

С0„ = й —---.

* Л.. +ссЯ

о о

Подставив (22) в (21) и далее в (20), получим функционал, зависящий от параметров к = 2, 3,...,«, который необходимо ликвидировать. Приравнивая нулю все производные функционала по параметрам Ь„, получаем систему из л-1 линейного алгебраического уравнения для нахождения п-1 неизвестного Ь2, Ь3, ..., ¿V вида

=*„,м = 2,...,И.

(25)

Коэффициенты агт и 4 выражаются через интегралы в [0, Л]х[е, р ].

рк

ев

(

ак

а1

р+ак щ(р+СГ;) р

(26)

М Р

--1

р + ат ^(/г + аО р

1цгк&<1р. (27)

Определив из (25) коэффициенты в1 и подставив их в (22), (23) и (24),

найдем из (13) значение температуры Т:

!»+1

(28>

кМ

где С, и С,,*/ определяются по (23) и (24), а Ск(£ = 2,..., л) из (22).

До сих пор не затрагивался вопрос определения (или задания) положительных коэффициентов ак. Опыт подсказывает, что выбором коэффициентов' ак можно распорядиться так, чтобы число п+1 разложения было наименьшим. Однако в этом случае задача минимизации функционала усложняется, ибо становится нелинейной. Для оценки (вг,...,в„) и {аг,...,ал) можно использовать широко развитые методы минимизации, например, градиентного спуска.

Предложений комплексный метод решения уравнения теплообмена в трубе, позволяющий сочетать метод интегрального преобразования Лапласа с вариационным методом, позволяет также решать задачу турбулентного тепло-

1

обмена в трубе следующим образом: вместо распределения скорости жидкости в трубе (7) следует брать осредненную скорость жидкости в трубе, соответствующую осредненной скорости турбулентного течения жидкости. В уравнении (1) вместо коэффициента теплопроводности Л следует брать эффективный коэффициент теплопроводности

где Яу - коэффициент теплопроводности для турбулентного течения жидкости. При этом метод решения остается прежним.

Третья глава посвящена разработке расчетно-теоретической и методологической базы для инженерного проектирования и изготовления конструктивных элементов теплообменных устройств, основанных на применении двухфазных термосифонов.

Проблема решалась путем проведения целенаправленных научных исследований и экспериментов, обобщений различных материалов по литературным источниками, заимствованием имеющегося опыта проектирования и изготовления в смежных отраслях.

Основными характеристиками обычных термосифонов являются тепловая мощность, термическое сопротивление, коэффициенты теплообмена конденсатора и предел захлебывания.

Диаметр парового канала с/„ термосифона рассчитывают так, чтобы скорость пара не превышала скорости звука, а максимальное число Маха - 0,2.

2<®»

1 \ —

2

(29)

где с1п - диаметр парового канала, (¿тах - максимальный осевой тепловой поток, р„ — плотность пара, к - отношение удельных теплоемкостей, г - скрытая теплота парообразования, Я„ - газовая постоянная для пара, Т„ - температура пара.

По выбранному паровому каналу определяется площадь поперечного сечения А„ и находится мощность, соответствующая звуковому пределу

й = А р л

шах п п

р ЯГ гп п п

_2{* + 1)_

При выборе теплоносителей определяющим является параметр качества (фактор переноса жидкости)

¡/Л. «Л. ип- «-7С

Здесь и - поверхностное натяжение жидкости, г - скрытная теплота испарения, ^ж' Уж ' коэФФициенты динамической и кинематической вязкости.

Расчет тепловых характеристик выполняется с принятием целого ряда допущений.

Средние коэффициенты в зонах испарения и конденсации при принятых допущениях найдем из зависимостей:

я * грГё^ 3 , 4Й» (тп -ТгХ

Здесь а„,ак-средние коэффициенты теплоотдачи в зонах испарения и конденсации; Ть Т2 — температуры внутренней поверхности стенки термосифона в зонах испарения и конденсации, Тп — температура пара.

Тепловая мощность определена из условия равенства радиальных тепловых потоков, проходящих через зоны испарения и конденсации,

= --п-• (34)

Общий температурный перепад ДТ между зонами испарения и конденсации по внешней поверхности термосифона

Материалы для корпуса термосифона должны удовлетворять требованиям прочности совместимости не только с внутренним рабочим теплоносителем, но и с внешними и холодными средами. Используются наиболее распростра-

ненные стали и цветные металлы - углеродистая сталь, нержавеющая сталь, латунь, алюминий.

Расчет теплоотдачи по горячей стороне модуля проводим применительно к парогазовой смеси и жидкого нефтепродукта. Доля объемного расхода ■

Приведенные скорости парогазовой и жидкой фаз вычислим по формуле

и. =К./5,5 = ^/4, II П

где й„- диаметр патрубка.

Коэффициент теплоотдачи, вьфаженный через расход конденсата, 1

а

Т;

P¡{pi~Pg)Sn

з Re, -- 1 -, (36)

8750 +58 Pr (Reu-n -253)

где -коэффициент теплопроводности конденсата, P¡,Pg - плотность конденсата и пара, - ускорение силы тяжести, fi¡ -вязкость конденсата, Re; - число Рейнольдса конденсатной пленки на расстоянии 1 от начала пластины (ребра), причем Re/ = 4/7/4, Г< - расход образовавшегося конденсата для единицы поверхности: rpMJs, s - ширина пластины или для труб или для трубы s=7rD. Индекс / относится к жидкости, g - к пару (газу).

Для расчета переохлаждения конденсата при его стечении в виде пленки по поверхности вертикальных труб привлекались зависимости: в переходной области

1

а и 3

I

\SPi j

= 0,032Re°'2 Рг0,34.; ' (37)

при турбулентном режиме течения

Л{8Р1 )

Теплоотдача при конденсации парогазовой смеси Яс " СХсм(ТПо — Тя),

(39)

где асм - коэффициент теплоотдачи, отнесенный к разности температур парогазовой смеси и стенки вдали от поверхности конденсации. Коэффициент теплоотдачи асм является сложной величиной, учитывающей различные термические сопротивления. Суммарное термическое сопротивление Я=1/асм расчленим на термическое сопротивление Ят, межфазное термическое сопротивление Яф, термическое сопротивление подводу теплоты (пара) к поверхности конденсации (диффузионное термическое сопротивление) Яд. Этим термическим сопротивлениям соответствуют температурные перепады

Здесь и ниже ш,,0,ТП0 - относительная концентрация и температура парогазовой смеси, спп,пов»Тп,пов»Тп — параметры смеси у поверхности пленки и температура поверхности, ДТщ, =ТП0В-ТС,ТС - перепад температур в конденсате и температура поверхности стенки, ДТд =ТП0-ТП !ЮВ-перепад температуры пара при изменении его концентрации от ДТФ =ТП по„ -Тп - скачок температуры у поверхности раздела.

Во многих задачах Яф « Я^, и Яф « Яд, что позволяет пренебречь термическим сопротивлением фазового перехода (т.е. полагать ТВ1„0В=ТП0В). Пренебрегая скачком температуры ЛТф, температуру поверхности конденсации Тпов можно рассматривать как температуру насыщения пара при давлении насыщения р„, пов. Тогда

=АТт + АТф+АТд. (40) Кпл =1/а«,=(Тет-Т«)/яс,Вф=1/аф=(тЯда-Тя.)/си,Кд »^^«(Тдо-Тп.пов)/^.

т^-т, тн(рпдо.)-тс

ч,

Кроме того, в ряде задач можно пренебречь теплотой переохлаждения конденсата. В результате формула упрощается и принимает вид:

1

(42)

— +--

а + гр|5-———-

по поя

Расход охлаждающей воды через модуль

(43)

Расход через диаметратьное (наиболее широкое межтрубное) сечение пуч-

ка

иг = О/0>вЕл). (44)

Теплоотдача в межтрубном пространстве, снабженного перегородками, №1Ж = 0,ЗЗНе"Рг°-и,11е>2000; (45)

]Миж = 0,25Ие06 Рг<и8,10'! < Ле< 2-10\ (46)

Методика определения минимально необходимой массы теплоносителя в двухфазных термосифонах.

В зависимости от степени заполнения промежуточным теплоносителем £1- отношение объема жидкой фазы к физическому объему термосифона - различают три режима работы.

1. Изотермический - количество теплоносителя соответствует величине передаваемого теплового потока и полностью сосредоточено в стекающей вниз пленке конденсата.

2. Режим недостаточного заполнения - пленка жидкости не полностью покрывает внутреннюю поверхность стенок корпуса в зоне испарения. На непокрытых участках наблюдается местный перегрев и разрыв пленки.

3. Режим избыточного заполнения с образованием "лужи" в донной части Этот режим менее безопасен, чем 2, но обслуживает значительный температур ныи перепад. Предельные режимы работы термосифона на рисунке 1.

Образование разрывов в пленке проявляется при определенном значении плотности орошения

22

г Qqü —

Orr

для адиабатической зоны Gra = ~, где г — скрытая теплота парообразования.

q, Вт/м2

/ / \ \.

AL р?

г-— ■■

ти,к

Рисунок 1 — Предельные режимы работы термосифона: 1 — звуковой предел; 2 - унос жидкости потоком пара; 3 - ограничение по капиллярному поднятию; 4 — пленочное кипение

Устойчивые разрывы образуются в пленке жидкости, если плотность орошения пленкой становится ниже величины

ГРМР =1,69(0(1-cos е)]'

где 6 — угол смачивания.

Последняя формула справедлива при плотности теплового потока Я < 0,5 МВт/м2. Для исключения "сухих пятен" на поверхности термосифона необходимо наличие воды и в придонной части термосифона, превышающего значение Ъ, характеризующего начало образования в пленке жидкости устойчивых разрывов (г^з,,). Если приведенная скорость пара в транспортной (адиабатической) зоне термосифона =—~— существенно меньше величины

'Ф^п? I

скорости, характеризующей "захлебывания" у/1™1, то вода, находящаяся вне пленки, сосредоточена только в придонной части термосифона. Толщина плен-

ки для нулевой скорости пара рассчитывается по ряду формул в зависимости от р

числа Рейнольдса Не,., = -1Ш .

(47)

При Ле < 400 режим течения ламинарный, но при Не > 20-30 ее поверхность покрыта волнами, что приводит к увеличению перепада давления на трение и теплопередачи (~на 20%). Для ламинарного режима течения пленки жидкости от зоны конденсации к зоне испарения используется известная формула Нуссельта

[ 1 2 5 = 1,44(1*4Л/Ч4у>.

(48)

Как показал П. Л. Капица, при ламинарно-волновом течении толщина пленки меньше, чем при ламинарном, и находится по формуле

I 1 г

5 = 1,34(1*4,/я5)?!'. (49)

При турбулентном режиме течения (Ие > 400) толщина пленки определяется по формуле

Для адиабатной зоны

для зоны нагрева

' 1 ? 6 = 0,308(КеЙ1/я1)г?-

Г -А 1171 та'

ч У

(50)

(51)

(52)

где qг — средняя по периметру плотность теплового потока в сечении с координатой ъ.

Для зоны конденсации среднее по высоте значение толщины пленки

представим как

X,

(53)

где апл, — среднее по высоте значение теплоотдачи при пленочной конденсации:

А =

Оа> ^

УГ ■

гц, такц, ц,

(55) »

(56)

Массу воды в пристеночной пленке находим при Ца,^ ~г„, принимая совпадение положения физического уровня вод с верхним'срезом зоны нагрева по формуле

тпл = лар, {гаг. г»

(57)

При этом масса воды в придонной области 1%,, вычисляется как

яа2

-р.

|(1-ч>г)аг. .

(5В)

г»

Значения истинного паросодержания вычислим по формулам для барбо-

тажа:

где ав=

Ы'

№

Ф = 1-«хр(-2,9)ав,

■) и,] и; '1~ир.-Р:У

(59)

(60)

\0.J5

Для упрощенных расчетов ф = , (61)

где комплекс В вычисляется как В = (р"Р1'р ^ ,(62)

О — диаметр трубы.

Согласно методике минимально необходимая масса воды в двухфазном термосифоне определяется как сумма масс воды в пристеночной пленке и в придонной области термосифона (до сечения

"Ял. = Чш + тдок

(63)

С использованием методики, были найдены объемы промежуточного теплоносителя для промежуточного теплоносителя - вода со спиртом - и реальные условия работы термосифонного модуля (доохладителя) прямогонного бензина.

Приводится описание конструктивных элементов теплообменников, применяемые во внедренных в производство изделиях, методы их расчета.

Особое внимание уделено методам изготовления термосифонов. Разработана типичная схема технологического процесса изготовления термосифона. Специфичными операциями являются заправка термосифонов теплоносителем путем вакуумирования и дальнейшей герметизации.

Разработаны методы контроля качества выполненных технологических операций.

Полученные результаты по расчету, конструированию и изготовлению в дальнейшем легли в основу инженерного проектирования и разработки технологии изготовления теплотехнических термосифонных агрегатов для нефтехимических производств.

Четвертая глава посвящена разработке теплообменных систем на базе термосифонов для предприятий нефтепереработки, нефтехимии и химических производств.

Теплообменные устройства для доохлаждения светлых нефтепродуктов.

Расчетно-теоретические, проектно-конструкторские работы и конструктивное решение теплообменного устройства выполнялись применительно к условиям установки АВТм-9 АО «НУНПЗ» для доохлаждения прямогонного бензина. Последний представляет двухфазную смесь в виде жидкого бензина и многокомпонентных углеводородных паров с переменной температурой конденсации в присутствии неконденсирующихся газов, которые существенно снижают коэффициенты теплоотдачи.

По существующей схеме (рисунок 2) охлаждение бензина после колонны К-1 осуществляется в погружных холодильниках Х-1, которые не в состоянии обеспечивать температуру на выходе ниже 45°С. Установка термосифонного доохладителя после погружного холодильника преследует цель охлаждения бензина ниже температур кипения легких фракций «35°С.

Рисунок 2 - Схема охлаждения прямогонного бензина: К-1 - колонна АВТ; Х-1 - погружной теплообменник; А-1 - резервуар

В основу разработки конструкции были положены следующие исходные данные для расчета доохладителя бензина: температура продукта на входе в доохладитель 45-70°С, на выходе 35°С; температура охлаждающей воды на входе 28°С, на выходе 45°С.

Расход продукта через доохладитель - бензин колонны К-1 22-30 т/ч; газ прямогонный 1200-1800 км3/ч; давление продукта на входе 0,28 МПа; давление воды на входе 0,2 МПа.

Для проектирования были отобраны традиционно применяемые материалы для изготовления термосифонных трубок. С целью изучения стойкости этих материалов против коррозии в охлаждаемых средах совместно с лабораторией

коррозии АО «НУНПЗ» были проведены специальные эксперименты в дренажной воде резервуара А-1.

Наибольшую коррозионную стойкость показала нержавеющая сталь ау-стенитного класса, затем следует углеродистая сталь, далее алюминий, латунь.

Коэффициент теплопередачи у нержавеющих сталей примерно в 3 раза выше, чем у углеродистых. Это приводит к увеличению площади теплообмена, массы и стоимости изделия. Было принято решение изготовить термосифонные трубы из качественных малоуглеродистых сталей марок Сталь 10 и Сталь 15.

При расчете термосифона приняты следующие допущения: 1) процесс парообразования происходит при поверхностном испарении конденсата; 2) температура пара одинакова при всех зонах трубы; 3) в зоне конденсации идет процесс пленочной конденсации по Нуссельту; 4) влияние парового потока на движение конденсата по стенке термосифона отсутствует; 5) режим течения пленки конденсата ламинарный; 6) термосифон располагается вертикально.

Окончательное конструктивное оформление модуля термосифонного теплообменника показано на рисунке 3.

Рисунок 3 - Модуль доохладителя термосифонного

Конструкция термосифонной трубки приведена на рисунке 4. Конструктивной особенностью является наличие внешней резьбы для крепления к разделительной плите.

В целях обеспечения герметичности резьбового соединения предложено применение антикоррозионного состава ГТМ-РБ, разработанного автором диссертации.

Пучок, собранный в разделительной плите и состоящий из 2733 термосифонов диаметром 25 мм, высотой 4000 мм крепится с помощью фланцевых соединений между нижним и верхним корпусами, составляющими соответственно испарительную и конденсационную части теплообменника. Диаметр корпуса 1600 мм. Для обеспечения перпендикулярности течения потока по отношению к трубам пучок снабжен перегородками.

Рисунок 4 - Термосифон с резьбой для крепления к разделительной плите

Разработана система охлаждения с применением двухфазных термосифонов при производстве синтетического каучука.

Существующая схема охлаждения на установке дегидрирования изопен-тана, состоящая их кожухотрубных теплообменных аппаратов, имеет ряд существенных недостатков. Это низкий коэффициент теплопередачи вследствие полимерных отложений на стенках трубок, высокое гидравлическое сопротивление, большая металлоемкость, низкая ремонтопригодность, невозможность утилизации низкопотенциального тепла, плохое решение задачи конденсации водяного пара 'и вывода конденсата из технологического потока.

I

Г1т/ илтшл ч-агч таттпллпгюицт^л

учитывались следующие требования: 1) снижение гидравлического сопротивления;

2) легкость очистки от полимерных отложений трансферной линии;

3) ремонтопригодность;

4) привязка к существующей технологии изготовления теплообменников на ОАО "Салаватнефтемаш" (г. Салават) с использованием стандартных конструктивных элементов.

В итоге была принята конструкция модуля термосифонного теплообменника, представленная на рисунке 5. Она состоит из испарительной 1 и конденсационной 2 частей, которые имеют между собой фланцевое соединение. Конденсационная часть состоит из трубного пучка 3. В испаритель заливается промежуточный теплоноситель 4, окружающий трансферную линию 5, по которой движется технологический поток. Для увеличения площади теплообмена трансферная линия выполнена с оребрением 6. Охлаждающая среда входит в патрубок Д и движется в межтрубном пространстве конденсатора, выходя из патрубка Г. В верхней части модуля находятся патрубки А| для создания вакуума и Б| - для заливки промежуточного теплоносителя. В нижней части расположен патрубок В1 для слива промежуточного теплоносителя и установки уровнемера.

Большой диаметр и отсутствие поворотов, т.е. прямолинейность транс-ферной линии, снижают отложения на стенке до минимума. В случае, если отложения все же имеют место, не составит большого труда произвести очистку трансферной линии с помощью скребка.

Особым условием, предъявляемым к данной конструкции, является герметичность, т.к. внутри аппарата в момент начала работы вакуум.

Получена формула для определения расчетного коэффициента теплоотдачи при конденсации водяного пара, содержащегося в технологическом потоке вместе с контактным газом при разности температур между ядром потока и стенкой трубы в пределах 10-24'С.

а. = 0,728*1 "

Pr,

0.25 \0-25

Pr„

Pr;

где Хж - коэффициент теплопроводности водяного конденсата, Вт/(м-К); рж - плотность водяного конденсата, кг/м3; 3 - ускорение свободного падения, м/с2; г - теплота конденсации водяного пара, Дж/кг;

- динамическая вязкость водяного конденсата, Па-с; йт - внутренний диаметр трансферной трубы, м.

Данная формула получена введением в известную формулу поправочных коэффициентов на основе обобщения экспериментальных данных.

ЛРг^0Л5

- коэффициент учитывающий изменение температуропровод-

ности в пленке конденсата и в ядре потока.

- коэффициент учитывающий уменьшение диффузионных

свойств, где Prd - Прандтль от диффузии - v/D, где v - кинематическая вязкость, м2/с; D - коэффициент диффузии, м2/с;

33

0,986 10'8 - Г

М{+ Мг'

1 1

Р - абсолютное термодинамическое давление, Па;

^1,2 - соответственно мольные объемы водяного пара а углеводородной

М|,2 - соответственно мольная масса водяного пара и углеводородной смеси в парогазовом потоке, кг/ к • моль.

Здесь же решается и такая важная задача, как утилизация низкопотенциального тепла. При конденсации паров промежуточного теплоносителя за счет теплоты фазового перехода выделяется большое количество теплоты и происходит нагрев охлаждающей среды, которая, может быть использована в дальнейшем для нужд завода.

В диссертации содержатся материалы о термосифонных теплообменников в системах «газ-газ», разработанных А.Х. Нагумановым, с которым соискатель проводил совместпые исследования. Модульные термосифонные воздухонагреватели показали высокую эффективность при работе в запыленной среде содового производства. Методика их расчета принципиально не отличается от систем «жидкость-жидкость» и «жидкость-газ».

В пятой главе приведены результаты разработки антикоррозионного покрытия нефтегазовых сооружений.

Наибольший процент отказов оборудования приходится на долю коррозии.

Все это, а также проблемы, с которыми пришлось столкнуться непосредственно при проектировании теплообменника для АО "НУНПЗ" привело к тому, что совместно с ЗАО "Каустик" (г. Стерлитамак) был создан и внедрен в производство антикоррозионный состав с товарным названием ГТМ-РБ. Состав

предназначен для зашиты внутренней и внешней поверхностей нефтегазохими-ческой аппаратуры, работающей в среде агрессивных газов, растворов кислот,

смеси в парогазовом потоке, см3/моль;

воды, сероводорода, солей жиров, нефти и нефтепродуктов, хлора, аммиака, жидкого азота, карбамида, а также герметизации резьбовых соединений.

Состав ГТМ-РБ создан с учетом доступности сырья, защищен патентом Российской Федерации.

Разработан более удобный способ получения фенолформальдегидной но-волачной смолы. В реактор загружают фенол и нагревают при температуре 70°С в течение 0,5 часа, после чего добавляют 36%-ную НС1 в количестве 1,5% от веса исходного сырья (фенола) и при 70°С дозируют рассчитанное количество 36%-ного водного формальдегида. Время дозировки формалина 1,5-2 ч. Реакционную смесь выдерживают в течение 1,5 ч при 65-75°С, затем производят отгон основного количества воды и оставшуюся часть воды перегоняют под вакуумом при 160°С и 40 мм рт. ст.

В отличие от известного, в разработанном способе нет необходимости переходить с пара на воздух и обратно для регулирования температурного режима. Температура регулируется дозированной подачей формалина в реактор, и поддерживается равномерное кипение в пределах 65-75°С.

При переходе на обезвоживание обратный холодильник переключают на прямой, воду и легкокипящие компоненты перегоняют при атмосферном давлении, а оставшуюся часть и избыток фенола перегоняют в вакууме.

Новизной разработанного способа является и то, что новолачную фенол-формальдегидную смолу растворяют в горячем виде или при 50°С в спирте или ацетоне.

В результате усовершенствования способа получения фенолформальдегидной смолы продолжительность процесса сокращается более чем в 2 раза. Вязкость смолы находится на уровне 150-180 Па-с.

Разработана технология получения дианоформальдегидной новолачной смолы в среде растворителей.

В реактор загружают расчетное количество диана, ацетона (на 1 моль диана расходуется 130-150 мл ацетона), катализатора - 10%-ного водного раствора соляной кислоты в количестве 1,5% от веса исходного диана, нагревают

до 50°С и при этой температуре дозируют 36%-ный водный раствор формальдегида. Реакция проходит при температуре 60°С в течение 1-1,5 ч, после чего производят отгон лепсокипящих компонентов и воды. Остаток растворяют в расчетном количестве спирта или ацетона и получают при необходимости 50 или 60%-ный раствор.

Время синтеза 5-6 ч. Смолу в вышеописанных условиях получали впервые. Вязкость смолы на уровне 100-150 Па-с.

Для получения защитного покрытия ГТМ-РБ-1 и ГТМ-РБ-2 работы проводились в направлении разработки рецептуры с целью повышения устойчивости к действию агрессивных сред и улучшения адгезии к металлам.

В диссертации приведены составы гидрофобного тампонажного материала ГТМ-РБ-1 на основе фенолформальдегидной смолы, а также ГТМ-РБ-2 на основе дианоформальдегидной.

Кроме указанных смол в состав ГТМ-РБ-1 и ГТМ-РБ-2 включены компоненты, которые влияют на качество продукта. В первую очередь, поливинилбу-тираль заменили на продукт взаимодействия глицерина с изомасляным альдегидом, который имеет структуру ацеталей.

Введены дополнительно отход производства винилхлорида, пластификаторы, высшие изомерные а-разветвленные моногабаритные кислоты (ВИК), каучук, вспомогательные компоненты. Впервые применяли новый отвердитель — продукт реакции диэтиленгриалина с 1,2-дихлорпропаном, последний является крупнотонажным отходом производства эпихлоргидрина. Имидазалин, полученный на основе ВИК и полиаминов, модифицированный акрилонитрилом, входит з состав отвердителя и одновременно является и отвердителем, и ингибитором коррозии. В состав ингибитора входит также уротропин.

Результаты испытаний технологических, физико-механических и специальных йвойств разработанных составов ГТМ-РБ-1 и ГТМ-РБ-2 показали, что !

они выдерживают антикоррозионные требования в различных средах (толуол; 25% HCl; 5% HNO); 25% H2S04; ДХЭ; Н20; 20% NaCl).

Полученные составы предложены для защиты теплообменник а1регатов на базе термосифонов и герметизации резьбовых соединений труб в разделительную плиту.

Основные выводы и результаты

1. Показана низкая эффективность ^современных методов интенсификации процессов теплопередачи в традиционных конструкциях теплообменных устройств и применяемых в них физических принципов теплообмена при малом температурном градиенте между, охлаждаемой и охлаждающей средами, при утилиза" л

ции низкопотенциального тепла многофазных технологических потоков, имеющих широкое распространение в процессах нефтехимпереработки.

2. На основе проведенного анализа теплопередающих свойств, выбран тепло-обменный агрегат на базе замкнутых двухфазных термосифонов, имеющих значительно более высокий коэффициент теплоотдачи вследствие использования теплоты фазового превращения промежуточного теплоносителя.

3. Предложен комплексный метод решения задачи теплообмена в трубе в ламинарном потоке с граничными условиями третьего рода при наличии уравнения переноса энергии объемного источника и случайным распределением температуры на входе в трубу. В основу решения положены методы интегрального преобразования Лапласа с последующим применением вариационного метода. Показана возможность применения этого комплексного метода также к решению задачи теплообмена при турбулентном течении среды в трубе.

4. По результатам проведенных теоретических исследований и экспериментов, а также путем обобщения имеющихся материалов в литературных источниках и опыта проектирования существующих теплообменных систем разработана рас-четно-теоретическая и методологическая база для инженерного проектирования теплообменника на базе термосифонов. Разработаны установки и методы очистки, заполнения, вакуумирования, герметизации, определения необходимого количества промежуточного теплоносителя. Определены принципы подбора материалов и теплоносителя. Приведены аналитические зависимости для рас-

чета геометрических параметров конструктивных элементов, определения тепловых и гидравлических характеристик.

5. На основе разработанной в диссертации расчетно-теоретической и методологической базы выполнены теплотехнические, гидравлические, прочностные расчеты и разработаны модульного исполнения теплообменные устройства, отличительной особенностью которых является наличие термосифонных труб, позволяющих:

- производить доохлаждение светлых нефтепродуктов;

- охлаждать парогазовую смесь (80% водяного пара + 20% контактного газа), конденсировать водяной пар и выводить конденсат из технологического потока на установке дегидрирования изопентана при производстве синтетического каучука.

6. Рассчитаны геометрические, технологические параметры конструктивных элементов конденсационной, испарительной частей. Определено их взаимное расположение в пространстве, установлены формы выполнения связей между конструктивными элементами теплообменников. Выполнены конструктивные решения термосифонных теплообменников.

7. Модульные термосифонные воздухоподогреватели показали высокую эффективность при работе в запыленной среде содового производства. Методика расчет^ и конструирования термосифонных теплообменников типа «газ-газ» принципиально не отличается от систем «жидкость-жидкость» и «жидкость-газ».

8. Разработано защитное и герметизирующее покрытие на основе фенолфор-мальдегидной и дианоформальдегидной смол, производимое с использованием местных материалов для антикоррозионной защиты технологических емкостей теплообменных систем и герметизации резьбовых соединений термосифонных

I трубок с перегородкой.

I

9. Разработан более технологичный способ получения фенолформальдегидной смолы. Более чем в два раза сокращается продолжительность процесса за счет растворения новолачной фенолформальдегидной смолы в горячем виде в спир-

те или ацетоне. Температура регулируется дозированной подачей формалина в

реактор для поддержания равномерного кипения в пределах заданных температур.

Основное содержание диссертационной работы изложено в следующих

публикациях:

1. БакиевТ.А., Лучинин И.В., Нагуманов А.Х. Программа теплового расчета на ЭВМ термосифонного теплообменника //Тезисы докладов ХХХХ научно-технической конференции "Вклад молодежи Башкирии в решение комплексных проблем нефти и газа".-Уфа:Изд. У НИ, 1992 - С.31.

2. Евтюхин H.A., Бакиев Т.А., Лучинин И.В. Проблемы при проектировании термосифонного холодильника большой тепловой мощности //Научно-техническая конференция при Саратовском политехническом институте. Саратов, 1992.

3. Евтюхин H.A., Бакиев Т.А. Исследование проблемы заполнения термосифонного теплообменника промежуточным теплоносителем //Тезисы докладов XXXXIY научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Башкирии.-Уфа:Изд. УНИ, 1993.- С. 26.

4. Автоматизация контроля и управления работы термосифонного теплообменника/ И.В.Рыкова, Т.В.Казанцева, Т.А.Бакиев, H.A. Евтюхин //Тезисы докладов XXXXIY научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Башкирии.-Уфа:Изд. УНИ, 1993 .-С. 26.

5. Евтюхин H.A., Бакиев Т.А. Температурные напряжения и деформации, возникающие при работе термосифонного теплообменника. //Тезисы докладов XXXXIY научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Башкирии.-Уфа:Изд. УНИ, 1993,-С. 60.

6. Проектирование термосифонного теплообменника большой тепловой мощности /Н.А.Евтюхин, В.Ф. Мокляк, Т.А.Бахиев, И.В.Лучинин //Исследования в области комплексного энерготехнического использования топлив. Межвузовский науч. сб. - Саратов, 1993.- С. 92-96.

7. Евтюхин H.A., Бакиев Т.А. Термосифонные теплообменники для нужд энергосбережения //Проблемы теплоэнергетики: Тезисы межвузовского научного семинара. -Балаково, 25-28 октября 1994 г. - Саратов, 1994.

8. Евтюхин H.A., Бакиев Т.А. Интенсификация процесса теплоотдачи при конденсации водяного пара из парогазовой смеси //Материалы научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (ХХХХУ1)-Уфа: Изд-во УГНТУ, 1995,- С. 135.

9. Евтюхин H.A., Бакиев Т.А. Теплоотдача при конденсации водяного пара из парогазовой смеси //Материалы научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (ХХХХУГ)-Уфа: Изд-во УГНТУ, 1995.'- С. 141.

10. Бакиев Т.А., Евтюхин H.A. Исследование процесса теплообмена при конденсации водяного пара в присутствии неконденсирующегося газа /II Всероссийская научно-техническая конференция "Техническая диагностика, промышленная и экологическая безопасность". Секция 2 "Обеспечение надежности сложных технологических систем на стадии проектирования и эксплуатации". - АНТ РФ, УГНТУ, БашНИИнефтемаш, Башкирский округ Гос-гортехнадзора РФ, 1996,- С. 88-89.

11. Бакиев Т.А. Физические принципы теплообменкых процессов в двухфазных термосифонах //Научно-техническая конференция "Проблемы машиноведения, конструкционных материалов и технологий". Секция "Аппаратостроение". 10.12.96 г. - АН РБ, УГНТУ. С. 29-32.

12. Бакиев Т.А. Применение термосифонных теплообменников в газонефтехимической промышленности ИВсероссийская научно-техническая конференция по газовой промышленности. - РАО Газпром, ГАНГ им. И.М. Губкина. 22-24 апреля 1997 г. - С.40.

13. Бакиев Т.А., Евтюхин H.A. Проблемы теплообмена в парогазовой смеси //Материалы научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (ХХХХУШ)-Уфа: Изд-во УГНТУ, 1997,-С. 153-154.

14. Бакиев Т.А., Евтюхин H.A. Проблема определения теплопроводности парогазовой смеси //Научно-практическая конференция 3-4 июля 1997 г.

"Проблемы защиты окружающей среды на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии". - Уфа: Минтопэнерго, МЧС РБ, АО "Бащнефтехим", ИП НП АН РБД997.- С. 229-232.

15. Евтюхин H.A., Бакиев ТА. Оптимизация при проектировании тепловых аппаратов и установок //Научно-практическая конференция 3-4 июля 1997 г. "Проблемы защиты окружающей среды на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии", Уфа, Минтопэнерго, МЧС РБ, АО "Башнефтехим", ИП НП АН РБ, 1997,- С. 233-237.

16. Бакиев Т.А. Применение термосифонных теплообменников при охлаждении углеводородной смеси //Международный симпозиум "Наука и технология углеводородных дисперсных систем". Дисперсные системы-97. 29-31 октября 1997 г, - ГАНГ им. И.М. Губкина.

17. Бакиев Т.А., Евтюхин H.A. Энерго- и ресурсосбережение в аппарато-строении //1 республиканская научно-практическая конференция "Ресурсо- и энергосбережение в Республике Башкортостан: проблемы и задачи". 2-3 октября 1997 г. - Уфа: КМ РБ, Министерство экономики, Госкомнауки, Министерство материальных ресурсов, БГУ. - С. 113-117.

18. Синтез хлоралкиловых эфиров дитиокарбаминовых кислот /Р.Н.Загидуллин, А.Г.Гильмутдинов, Х.З.Юсупов, Т.А.Бакиев //Десятая Всероссийская конференция по химическим реактивам. Реактив-97. 8-10 октября 1997 г. - Уфа-Москва. - С. 35.

19. Состав для антикоррозионной защиты нефтегазовых сооружений (Resin for anticorrosiv protection of oil equipment)/ Р.Н.Загидуллин, Т.А.Бакиев, Ю.К.Дмитриев, Х.З.Юсупов //III Международный конгресс "Защита-98", 8-11 июня 1998 г. - ГАНГ им. И. М. Губкина. - С. 51

20. Мубинов Д. М., Юсупов Х.З., Бакиев Т.А. Скребок для чистки трубопроводов с регулируемым силовым воздействием щеток (Pipeline scraper) //111 Международный конгресс "Защита-98", 8-11 июня 1998 г. ГАНГ им. И. М. Губкина. - С. 124.

21. Юсупов Х.З., Бакиев Т.А. Устройство для нанесения антикоррозионного покрытия на внутреннюю поверхность трубопровода (Unit for deposit of corrosion coating on inside surface of pipeline) //ill Международный конгресс "Защита-98", 8-11 июня 1998 г. ГАНГ им. И. М. Губкина. - С.123-124.

22. Исследования каталитической активности третичных аминов пиперази-нового ряда в реакциях уретанообразования./ Р.САлеев, Р.Н.Загидуллин, Ю.К.Дмитриев, С.В.Ковтуненко, Т.А.Бакиев, Ю.С.Дальнова, А.Т.Гильмутдинов, Н.Б.Садыков-//Международная конференция "Проблемы нефтегазового комплекса России". - Уфа, 1998.

23. Бакиев Т.А., Якупов Э.З. Теплообмен при течении газообразных смесей в круглой горизонтальной трубе //Международная конференция "Проблемы нефтегазового комплекса России". - Уфа, 1998.

24. Нагуманов А.Х., Бакиев Т.А. Особенности проектирования, конструирования и производства теплообменных аппаратов типа газ-газ на основе термосифонных элементов // Международная конференция 24-25 сентября 1998 г. "Проблемы эффективного использования энергоносителей и низкосортных теплив в промышленности". - СГТУ. 40 лет кафедре "Промышленная теплотехника". - С. 61-68.

25. Нагуманов А.Х., Бакиев Т.А. Применение теплогенераторов в производстве строительных материалов // Международная конференция 24-25 сентября 1998 г. "Проблемы эффективного использования энергоносителей и низкосортных топлив в промышленности". - СГТУ. 40 лет кафедре "Промышленная теплотехника". - С. 47-52.

26. Евтюхин H.A., Бурдыгина Е.В., Бакиев Т.А. Анализ процесса теплопередачи системы "газожидкостная фаза-жидкость" // Международная конференция 24-25 сентября 1998 г. "Проблемы эффективного использования энергоносителей и низкосортных топлив в промышленности". - СГТУ. 40 лет ка-

I

федре "Промышленная теплотехника". - С. 75-73.

27. Евтюхин H.A., Бурдыгина Е.В., Бакиев Т.А. Экономический расчет потерь существующих схем охлаждения легкого бензина после АВТ // Между-

народная конференция 24-25 сентября 1998 г. "Проблемы эффективного использования энергоносителей и низкосортных топлив в промышленности". -СГТУ. 40 лет кафедре "Промышленная теплотехника". - С. 56-60.

28. Бакиев Т.А. Нефтегазохимическая аппаратура для снятия низкопотенциального тепла //Сборник научных статей "Обеспечение работоспособности нефтяной аппаратуры"/ под ред. P.C. Зайнуллина. -Уфа: МНТЦ "БЭСТС", 1998,- С. 63-66.

«

29. Евтюхин H.A., Бурдыгина Е.В., Бакиев Т.А. Энергоаудит установки первичной перегонки нефти // Энергосбережение в Республике Башкортостан. Вторая республиканская конференция. 27-28 января 1999.- Уфа.

30. Евтюхин H.A., Бурдыгина Е.В., Бакиев Т.А. Технико-экономическое обоснование вариантов охлаждения прямогонного бетаина //Энергосбережение в Республике Башкортостан. Вторая республиканская конференция. 27-28 января 1999,- Уфа.

31. Бакиев Т.А. Проблемы при проектировании термосифонного доохладите-ля прямогонного бензина // Тезисы докладов V Международной научной конференции "Методы кибернетики химико-технологических процессов (KXTTC-V-99). Том 2. Книга 2. 21-22 июня 1999,- Уфа: Изд-во УГНТУ, 1999.-С. 236.

32. Бакиев Т.А. Аппараты для охлаждения при малом температурном напоре //АН РБ. Отделение технических наук. УГАТУ. Техника на пороге XXI века. Сб. науч.тр.Уфа, 1999,- 77 с.

33. Безопасность жизнедеятельности. Книга 4.-Ч.П. Оценка надежности и работоспособности нефтегазохимического оборудования. Методы расчета / Я.С.Амиров, Т.А.Бакиев, Р.Г.Гареев А.М.Ишмуратов, Ф.Х.Хурматуллин, А.Л.Луке //Уфа: Изд-во УГНТУ, 1998.- 374 с.

34. Синтез метилтриэтилентетрамина /Р.Н. Загидуллин, С. Н.Кургаева, С.Н.Загидуллина, Т.А.Бакиев, Л.Н.Загидуллина, З.Г.Расулев //Тезисы докладов XII Международной конференции по производству и применению хими-

ческих реактивов и реагентов. Реактив-99.-Уфа: Гос. изд-во научно-технической литературы «Реактив», 1999. - С. 128-129.

35. Получение многоосновных полиаминов / Р.Н.Загидуллин, С.Н.Кургаева, С.Н.Загидуллин, Т.А.Бакиев, , Л.Н.Загидуллина, А.Т.Гильмутдинов //Международная научная конференция "Химия и химические технологии -настоящее и будущее" 20-24.09.1999 г. МО РФ, Государственный комитет РБ по науке, высшему и среднему профессиональному образованию, СФ АНРБ, СГПИ. - Стерлитамак 2000,- С. 39-42.

36. Новые ингибиторы для защиты от коррозии и наводораживания в кислых сероводородосодержащих средах / Р.Н.Загидуллин, Ю.К.Дмитриев, Х.К.Асфандияров, Х.Й.Акчурин, З.Г.Расулев, Т.А.Бакиев, Н.А.Островский, С.Н.Кургаева //Международная научная конференция "Химия и химические технологии - настоящее и будущее" 20-24.09.1999 г. МО РФ, Государственный комитет РБ по науке, высшему и среднему профессиональному образованию, СФ АНРБ, СГПИ. -Стерлитамак 2000.- С. 52-55.

37. Холпанов Л.П., Бакиев Т.А. Теплообмен в трубе при ламинарном течении жидкости // Обеспечение работоспособности нефтяной аппаратуры и трубопроводов. Сб. науч.тр. УГНТУ, НПО "Техником". - Салават 2000.-С. 104-116.

38. Абдуллин РЛ., Бакиев Т.А. Основные принципы изготовления термосифонных трубок //Тезисы докладов ХХХХХ1 научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Секция: "Нефтяное аппарато-строение". Уфа: Изд-во УГНТУ. 2000.

39. Бакиев Т.А. Обеспечение долговечности аппаратов при доохдаждении прямогонного бензина // Транспортировка нефти и газа, техническая диагностика и ресурс / Материалы 2-го конгресса нефтегазопромышленников России. - Уфа, 2000.- С. 97-100.

40. Бакиев Т.А. Способ крепления термосифонных трубок в доохладителе

I

прямогонного бензина // Транспортировка нефти и газа, техническая диагностика и ресурс / Материалы 2-го Конгресса нефтегазопромышленников России. - Уфа, 2000.-С. 101.

41. Бакиев Т.А. Защитное покрытие для нефтегазохимической аппаратуры // Транспортировка нефти и газа, техническая диагностика и ресурс / Материалы 2-го Конгресса нефтегазопромышленников России. - Уфа, 2000.- С. 102105.

42. Патент на изобретение №2128677^ Модифицированная эпоксидная смола для изоляции и крепления скважин / Т.А.Бакиев, Х.З.Юсупов, Р.Н.Загидуллин, М.Ш.Галлямов, ИЛ.Гриневский, А.И. Гусаренков, Ю.К. Дмитриев. Опубл. бюл.№ 10,. от 10.04.1999 г.

л

43. Решение о выдаче патента на изобретение № 99102953/03 "Модифицированная формальдегидная смола для защиты нефтепромыслового и нефтехимического оборудования, изоляции и крепления скважин"/ Р.Н.Загидуллин, Т.А.Бакиев. ФИПС 21 марта 2000 г.

Соискатель Т.А. Бакиев

ВВЕДЕНИЕ

1. МЕТОДЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В ТРАДИЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ ТЕПЛООБМЕННЫХ УСТРОЙСТВ.

1.1. Краткий обзор наиболее распространенных конструкций теплооб-менных аппаратов.

1.2. Современные методы интенсификации теплообмена в традиционных конструкциях теплообменников.

1.2.1. Трубчатые теплообменники с развитой поверхностью.

1.2.2. Пластинчатые теплообменники.

1.3. Теплообменные устройства на базе двухфазных термосифонов.

1.4. Состояние техники и технологии рекуперации тепла на предприятиях нефтепереработки и смежных отраслях промышленности

1.4.1. Теплообменные устройства, применяемые для рекуперации тепла отходящих дымовых газов

1.5. Выводы.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛООБМЕНА В УСТРОЙСТВАХ С ТЕРМОСИФОНАМИ.

2.1. Условия теплопередачи в термосифонных теплообменниках.

2.2. Теплообмен в трубе при ламинарном течении жидкости.

2.3. Выводы.

3. РАЗРАБОТКА РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ ТЕПЛООБМЕННЫХ СИСТЕМ НА БАЗЕ ТЕРМОСИФОНОВ.

3.1. Общие принципы разработки конструкции двухфазного термосифона

3.1.1. Расчет тепловых характеристик термосифона.

3.2. Расчетно-теоретические исследования теплоотдачи с пучком термосифонов

3.2.1. Расчет теплоотдачи по горячей стороне модуля.

3.2.2. Определение тепловых и гидравлических характеристик по охлаждающей стороне модуля.

3.3. Методика определения минимально необходимой массы теплоносителя в двухфазных термосифонах.

3.4. Анализ лабораторных исследований длинных термосифонов с учетом влияния массы теплоносителя.

3.5. Исследование предельной теплопередающей способности двухфазного термосифона.

3.6. Конструктивные элементы модуля теплообменника с определением требований крепления к доске.

3.7. Методика проведения тепловых и гидравлических испытаний опытного промышленного модуля теплообменника на длинных термосифонах.

3.8. Методы изготовления термосифонов.

3.9. Разработка методов очистки деталей и теплоносителя и способов заправки термосифонов.

3.10. Способы вакуумирования двухфазных термосифонов.

3.11. Разработка метода контроля герметизации.

3.12. Выводы.

4. РАЗРАБОТКА ТЕПЛООБМЕННЫХ СИСТЕМ НА БАЗЕ ТЕРМОСИФОНОВ ДЛЯ НЕФТЕХИМИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ.

4.1. Теплообменные устройства для съема низкопотенциального тепла при доохлаждении светлых нефтепродуктов.

4.1.1. Исходные данные по охлаждению прямогонного бензина с установки АВТм-9 НУНПЗ.

4.1.2. Теплофизические свойства горячего теплоносителя (прямо-гонный газ + бензин).

4.1.3. Теплофизические свойства холодного теплоносителя (оборотной воды).

4.1.4. Тепловой баланс процесса теплосъема при доохлаждении прямогонного бензина.

4.1.5. Расчет коэффициента теплоотдачи от горячего теплоносителя к наружной поверхности трубок в испарительной части

4.1.6. Расчет теплоотдачи в конденсатной части от наружной поверхности к холодному теплоносителю.

4.1.7. Конструирование низкотемпературного охлаждающего устройства

4.2. Система охлаждения с применением двухфазных термосифонов при производстве синтетического каучука.

4.2.1. Технологическая схема системы охлаждения контактного газа и конденсации водяного пара.

4.2.2. Конструктивное решение модуля термосифонного теплообменника

4.2.3. Подбор и обоснование промежуточного теплоносителя.

4.2.4. Определение степени заполнения термосифонов промежуточным теплоносителем.

4.2.5. Тепловой расчет.

4.2.7. Расчет элементов аппарата на прочность.

4.2.8. Определение необходимой величины вакуума.

4.3. Термосифонные теплообменные конструкции типа «газ-газ».

4.3.1 .Модульная конструкция термосифонного теплообменника

4.3.2. Методика проектного расчета термосифонного теплообменника

4.3.3. Подбор и обоснование промежуточного теплоносителя.

4.3.4. Принципы разбиения теплообменника на модули.

4.3.5. Модульные термосифонные воздухоподогреватели работающие в запыленной сфере содового производства.

4.3.6. Результаты опытно-промышленных испытаний.

4.4. Выводы.

5. РАЗРАБОТКА АНТИКОРРОЗИОННОГО ПОКРЫТИЯ.

5.1. Антикоррозионная защита нефтегазохимического оборудова

5.2. Получение фенолформальдегидной новолачной смолы.

5.3. Получения дианоформальдегидной новолачной смолы.

5.4. Получение защитного покрытия ГТМ-РБ-1 и ГТМ-РБ

5.5. Вывод.

Рациональное использование сырьевых и топливно-энергетических ресурсов, повышение показателей качества продукции на основе создания и широкого применения энергосберегающих и безотходных технологических процессов, современного оборудования являются основными направлениями обеспечения научно-технического прогресса для всех отраслей промышленности.

Снижение энергетических затрат в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и химической промышленности является традиционной задачей совершенствования производства и направлено как на уменьшение его издержек, так и на экономию топлива и энергии. На переработку нефти и нефтепродуктов расходуется в виде топлива, тепла и электрической энергии около 7% объема переработанной нефти. Из них на долю собственно топлива приходится 57,3%, а на долю тепловой и электрической энергии - соответственно 33,0% и 9,7% .

Таким образом, снижение энергоемкости производства в нефтепереработке непосредственно связано с увеличением выработки товарных нефтепродуктов за счет сокращения потребления нефти как топлива, то есть за счет ресурсосбережения.

Предприятия нефтепереработки и нефтехимии относятся к сложным энергоемким химико-технологическим системам, энергетический коэффициент полезного действия которых не превышает 15-17%. Это связано, прежде всего, с недостаточным использованием вторичных энергоресурсов на технологических установках (30-35%) и почти полной потерей вторичного низкопотенциального тепла. Опыт передовых промышленных предприятий показывает, что использование вторичных энергоресурсов на нефтеперерабатывающих заводах может быть доведено до 50% и более. В этих условиях первейшей задачей становится разработка и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих теп-лообменных систем, утилизация энергии жидких и газообразных потоков, повышение теплового коэффициента полезного действия теплотехнических агрегатов.

В нефтепереработке, нефтехимии и в ряде смежных отраслей промышленности системы теплообменных устройств являются самыми многочисленными среди других агрегатов технологических установок. Они предназначены не только для поддержания технологического процесса, но и обеспечивают регенерацию тепла (холода) отходящих потоков, сокращая тем самым расход топлива, пара, а также охлаждающих сред.

Для осуществления химико-технологических процессов преимущественное применение находят поверхностные теплообменные аппараты.

В них используются дешевые охлаждающие агенты - вода, в аппаратах воздушного охлаждения до низких температур применяются испаряющиеся хладоагенты.

Обеспечение высокой эффективности производства непосредственно связано с повышением показателей качества выпускаемой продукции. Значительное повышение качества продукции стало объективным требованием интенсификации технологических процессов.

Интенсификация процессов нефтепереработки, нефтехимии и химической промышленности сопровождается появлением технологических потоков неоднородных по фазовому составу и имеющих различные физико-химические характеристики. В этих условиях традиционно применяемые теплообменные установки зачастую становятся неспособными решать целевые задачи.

Так, например, в нефтепереработке часто светлые нефтепродукты в товарные резервуары направляются при температурах, выше температуры испарения легкокипящих, ценных компонентов. В результате снижаются показатели качества товарных нефтепродуктов, одновременно происходит загрязнение окружающей среды. Стабилизация свойств конечных нефтепродуктов путем до-охлаждения с применением существующих конструкций теплообменных аппаратов практически является нереальной ввиду необходимости чрезмерного увеличения поверхности теплообмена. Возникает актуальная проблема разработки теплообменных систем с использованием принципиально новых, более эффективных физических принципов снятия низкопотенциального тепла.

Во многих случаях наряду с повышением тепловой эффективности аппаратуры возникают и другие не менее важные задачи, такие как: снижение металлоемкости; повышение эксплуатационной надежности и ремонтопригодности; обеспечение возможности очистки от отложений; доступность осмотра при выполнении диагностических работ; утилизация тепла запыленных газов и агрессивных сред.

Решение перечисленных задач в совокупности путем создания теплооб-менного оборудования принципиально нового типа представляет сущность проблемы, решаемой в настоящей работе.

Цель работы заключается в повышении тепловой эффективности и эксплуатационной надежности теплообменных агрегатов, улучшении качества товарных нефтепродуктов, уменьшении загрязнения окружающей среды, утилизации низкопотенциального тепла.

Для реализации сформулированной проблемы и поставленной цели были определены и решены следующие задачи.

• На основе анализа существующих принципов теплообмена и теплопере-дающих свойств и современных методов их интенсификации в традиционных конструкциях теплообменников, выбран высокоэффективный физический принцип снятия тепла, основанного на применении замкнутых двухфазных термосифонов. Определены области применения термосифонов для решения конкретных задач, связанных с повышением качества выпускаемой продукции, рекуперации теплоты и других задач в процессах нефтепереработки, нефтехимии и химических производств.

• Предложен комплексный метод решения теплообмена в трубе, сочетающий интегральное преобразование Лапласа с вариационным методом. Показана возможность применения этого метода к решению задачи турбулентного теплообмена в трубе.

Даны рекомендации по выбору значения скорости течения жидкости в трубе и коэффициента теплопроводности, которые использованы при выполнении инженерного проектирования термосифонных теплообменников.

• Разработана методика расчета и конструирования теплообменных устройств, работающих на базе двухфазных термосифонов применительно к условиям нефтепереработки, нефтехимии и химических производств.

• Разработана технология изготовления термосифонов - базовых элементов теплообменных аппаратов.

• Рассчитаны, спроектированы и изготовлены модульные конструкции теплообменников на базе термосифонов:

- для доохлаждения светлых нефтепродуктов на нефтеперерабатывающем заводе;

- для доохлаждения технологического потока, состоящего из водяного пара (80%) и контактного газа (20%) в процессе дегидрирования изопентана на производстве синтетического каучука;

- воздухоподогреватели, работающие в среде запыленных газов содового производства.

• Разработана технология получения фенолформальдегидной смолы на сырьевой базе предприятий республики Башкортостан.

• Создан антикоррозионный и герметизирующий состав на основе фенолформальдегидной и эпоксидной смол.

На защиту выносится совокупность установленных в результате теоретико-экспериментальных исследований закономерностей, технических и технологических рекомендаций, конструктивных решений связанных с созданием теплообменных агрегатов на базе термосифонов для производств нефтехимперера-ботки.

Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на:

- ежегодных научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых Уфимского нефтяного института (УГНТУ) (Уфа, 1989, 1992, 1993, 1995, 1997, 2000 гг.);

- научно-технической конференции при саратовском политехническом институте. Саратов, 1992, 1993, 1994 гг.;

- II Всероссийской научно-технической конференции «Техническая диагностика, промышленная и экологическая безопасность». Секция 2: «Обеспечение надежности сложных технологических систем на стадии проектирования и эксплуатации», Уфа, 1996 г.;

- научно-технической конференции «Проблемы машиноведения, конструкционных материалов и технологий». Секция: «Аппаратостроение» (УГНТУ, 1996 г.);

- всероссийской научно-технической конференции по газовой промышленности. ГАНГ им. И.М. Губкина, 1996 г.;

- научно-технической конференции «Проблемы защиты окружающей среды на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии», Уфа, 1997 г.;

- международном симпозиуме «Наука и технология углеводородных дисперсных систем», Москва, 1997 г.;

- I Республиканской научно-практической конференции «Ресурсо- и энергосбережение в республике Башкортостан: проблемы и задачи», Уфа, 1997 г.;

- X всероссийской конференции по химическим реактивам. Реактив-97, Уфа-Москва, 1997 г.;

- III Международном конгрессе «Защита-98», Москва, 1998 г.;

- международной конференции «Проблемы нефтегазового комплекса России», Уфа, 1998 г.;

- XI всероссийской конференции по химическим реактивам. Реактив-98, Уфа, 1998 г.;

- международной конференции «Проблемы эффективного использования энергоносителей и низкосортных топлив в промышленности», Саратов, 1998

- второй Республиканской конференции «Энергосбережение в республике Башкортостан», Уфа, 1998 г.;

- XII Международной конференции по проризводству и применению химических реактивов и реагентов. Реактив - 99. Уфа, 1999 г.

- отделение технических наук АН РБ Уфа, 1999 г.;

11

- V Международной научной конференции "Методы кибернетики химико-технологических процессов (КХТП-У-99) (Уфа, 1999г.);

- международной научной конференции «Химия и химические технологии -настоящее и будущее», Стерлитамак, 2000 г.;

- конгрессе нефтепромышленников, Уфа, 2000 г.

По теме диссертации опубликованы 1 монография, 29 статей, 12 тезисов докладов, 1 патент, 1 положительное решение.

Диссертация состоит из 229 стр. машинописного текста, 16 таблиц, 57 иллюстраций. Список литературы содержит 208 наименований.

Автор выражает глубокую признательность за оказанную помощь и поддержку в научных исследованиях, расчетно-проектировочных работах д.т.н. проф. Холпанову Л.П., д.т.н., проф. Загидуллину Р.Н., к.т.н. Евтюхину H.A., к.т.н. Луксу А.Л.

6. ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

6.1. Показана низкая эффективность современных методов интенсификации процессов теплопередачи в традиционных конструкциях теплообменных устройств и применяемых в них физических принципов теплообмена при малом температурном градиенте между охлаждаемой и охлаждающей средами, при утилизации низкопотенциального тепла многофазных технологических потоков, имеющих широкое распространение в процессах нефте-химпереработки.

6.2. На основе проведенного анализа теплопередающих свойств, выбран теплообменный агрегат на базе замкнутых двухфазных термосифонов, имеющих значительно более высокий коэффициент теплоотдачи, вследствие использования теплоты фазового превращения промежуточного теплоносителя.

6.3. Предложен комплексный метод решения задачи теплообмена в трубе в ламинарном потоке с граничными условиями третьего рода при наличии уравнения переноса энергии объемного источника и произвольным распределением температуры на входе в трубу. В основу решения положены методы интегрального преобразования Лапласа с последующим применением вариационного метода. Показана возможность применения этого комплексного метода также к решению задачи теплообмена при турбулентном течении среды в трубе.

6.4. По результатам проведенных теоретических исследований и экспериментов, а также путем обобщения имеющихся материалов в литературных источниках и опыта проектирования существующих теплообменных систем разработана расчетно-теоретическая и методологическая база для инженерного проектирования теплообменника на базе термосифонов. Разработаны установки и методы очистки, заполнения, вакуумирования, герметизации, определения необходимого количества промежуточного теплоносителя. Определены принципы подбора материалов и теплоносителя. Приведены аналитические зависимости для расчета геометрических параметров конструктивных элементов, определения тепловых и гидравлических характеристик.

6.5. На основе разработанной в диссертации расчетно-теоретической и методической базы выполнены теплотехнические, гидравлические, прочностные расчеты и разработаны модульного исполнения теплообменные устройства, отличительной особенностью которых является наличие термосифонных труб, позволяющие:

- производить доохлаждение светлых нефтепродуктов;

- охлаждать парогазовую смесь (80% водяного пара + 20% контактного газа), конденсировать водяной пар и выводить конденсат из технологического потока на установке дегидрирования изопентана при производстве синтетического каучука.

6.6. Рассчитаны геометрические, технологические параметры конструктивных элементов конденсационной, испарительной частей. Определено их взаимное расположение в пространстве, установлены формы выполнения связей между конструктивными элементами теплообменников. Выполнены конструктивные решения термосифонных теплообменников.

6.7. Модульные термосифонные воздухоподогреватели показали высокую эффективность при работе в запыленной среде содового производства. Методика расчета и конструирования термосифонных теплообменников типа «газ-газ» принципиально не отличается от систем «жидкость-жидкость» и «жидкость-газ».

6.8. Разработано защитное и герметизирующее покрытие на основе фенолфор-мальдегидной и дианоформальдегидной смол, производимое с использованием местных материалов для антикоррозионной защиты технологических емкостей теплообменных систем и герметизации резьбовых соединений термосифонных трубок с перегородкой.

6.9. Разработан более технологичный способ получения фенолформальдегид-ной смолы. Более чем в два раза сокращается продолжительность процесса

210 за счет растворения новолачной фенолформальдегидной смолы в горячем виде в спирте или ацетоне. Температура регулируется дозированной подачей формалина в реактор и поддержания равномерного кипения в пределах заданных температур.

1. Антуфьев В.М. Эффективность различных форм конвективных поверхностей нагрева. M., JL: Энергия, 1966. - 181 с.

2. A.c. 1000726, МКИЗ 15/02 Способ контроля качества тепловой трубы. / Васильев J1.JL, Конев C.B., Молодкин Ф.Ф. 4014878/24-06; Заявлено 28.01.86; Опубл. 30.07.87.

3. A.c. 1010437 МКИЗ 15/00 Способ изготовления термосифона / Суладзе Т.Ш., Явношан Ф.В., Федоренко P.A. 3759009/24-06; Заявлено 25.06.84; Опубл. 15.04.86.

4. A.c. 1064116 СССР, МКИЗ 02 15/02 Заправочный узел тепловой трубы. / Белый И.И., Гламаздин П.М. М4046936/24-06; Заявлено 01.04.86; Опубл1512.87.

5. A.c. 1182252 МКИЗ 15/02 Стенд для заправки тепловых труб теплоносителем. / Завойчинский B.C., Богданов В.М., Моргун A.B., Марченко A.M., Корсеко А.Л. 4019683/24-06; Заявлено 06.02.86; Опубл. 07.10.87.

6. A.c. 645006 МКИЗ 45/00 Способ заправки тепловой трубы / Шекриладзе И.Г., Топурия И.И., Бадришвили Т.О., Каштанов С.А., Каскадзе В.Д. -3738589/24-06; Заявлено 16.05.84; Опубл. 23.07.85.

7. A.c. 827952 МКИЗ 15/00 Термосифон / Старков Л.А., Домрачев В.С.-3673226/24-06; Заявлено 15.12.83; Опубл.15.12.85.

8. A.c. 848953, МКИЗ 15/00 Способ заполнения тепловой трубы теплоносителем. / Данилевский А.Н. 3542561/24-06; Заявлено 25.01.83; Опубл. 07.06.85.

9. A.c. 937965 МКИЗ 15/02 Двухфазный термосифон/ Шаповал A.A., Горобец B.C., Вериковский A.B. 4120339/24-06; Заявлено 18.06.86; Опубл.0702.88.

10. A.c. 987334, МКИЗ 45/00 Способ изготовления тепловой трубы / Гайгалис В.А., Эва В.К., Асакавичус Й.П. 4073526/24-06; Заявлено 09.04.86; Опубл. 30.05.88.

11. A.c. Способ заполнения тепловой трубы теплоносителем /Саблин A.M. , Бутырский В.И., Дашевский З.М., Леонов А.П., Ратнер В.М.-413725/24-06; Заявлено 21.10.86; Опубл.23.04.88.

12. Аэродинамический расчет котельных установок: Нормативный метод / Под ред. С.И. Мочана. Л.: Энергия, 1977. - 256 с.

13. Бабылькес Н.С. Рабочие вещества холодильных машин. М.: Пищепромиз-дат, 1952.-228 с.

14. Бажан П.И., Калевец Г.Е., Селиверстов В.М. Справочник по теплообмен-ным аппаратам. М.: Машиностроение, 1989. - 366 с.

15. Бакиев Т.А., Евтюхин H.A. Интенсификация процесса теплоотдачи при конденсации водяного пара из парогазовой смеси: Тез. докл. // XXXXVI научно-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. Уфа: УГ-НТУ, 1995.-С.135.

16. Бакиев Т.А., Евтюхин H.A. Исследование проблемы заполнения термосифонного теплообменника промежуточным теплоносителем: Тез. докл. // XXXXIV научно-технической конференции студентов, аспирантов, молодых ученых Башкирии. Уфа: УНИ, 1993. - С.26.

17. Бакиев Т.А., Евтюхин H.A. Температурные напряжения, возникающие при работе термосифонного теплообменника. Там же.

18. Бакиев Т.А., Евтюхин H.A. Теплоотдача при конденсации водяного пара из парогазовой смеси. Там же.

19. Бакиев Т.А., Лучинин Н.В., Нагуманов А.Х. Программа теплового расчета на ЭВМ термосифонного теплообменника. Сборник. Тезисы докладов 43 научно-технической конференции. Уфа: УНИ, 1992.

20. Бакиев Т.А., Рыкова И.В., Казанцева Е.В., Евтюхин H.A. Автоматизация контроля и управления работы термосифонного теплообменника. Там же.

21. Бакиев Т.А. Система охлаждения с применением двухфазных термосифонов при производстве синтетического каучука // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.04.09. Уфа: УГНТУ, 1996.

22. Бакластов A.M., Горбенко В.А., Удыма П.Г. Проектирование, монтаж и эксплуатация тепломассообменных установок. М.: Энергоиздат, 1981. -336 с.

23. Балицкий A.B. Технология изготовления вакуумной аппаратуры. Л.: Энергия, 1966. - 307 с.

24. Валунов Б.В. Илюхин Ю.Н., Киселев В.И., Говядко Д.Г. Необходимая степень заполнения и предельная мощность двухфазного термосифона // Теплоэнергетика, 1992. №8. - С. 57-61.

25. Балунов Б.В., Смирнов Е.Л. // ИФЖ. 1980. Т. 39. №5. С. 838-841.

26. Барановский И.В. Пластинчатые теплообменники в пищевой промышленности. М.: Машгиз, 1962. - 323 с.

27. Бартолемей Г.Г., Алтухов М.С. Определение истинного паросодержания при барботаже на участке стабилизации // Теплоэнергетика. 1967. №12. С. 80-81.

28. Безродный М.К., Алабовский А.Н., Мокляк В.Ф. Исследование двухфазного объемного паросодержания динамического двухфазного слоя в замкнутых термосифонах. // Известия вузов. Энергетика. 1981.-№9. - С. 58-63.

29. Безродный М.К., Алексеенко Д.В. Влияние давления промежуточного теплоносителя на критические тепловые потоки в испарительных термосифонах // Изв. вузов. Энергетика. 1977. - №4. - С. 80-84.

30. Безродный М.К., Белоиван А.И. // ИФЖ. 1976. Т. 30. №4. С. 590-597.

31. Безродный М.К., Волков С.С. Методические указания к дипломному проектированию "Расчет термосифонных систем охлаждения высокотемпературных установок". Киев: КПИ, 1987. - 32 с.

32. Безродный М.К., Волков С.С., Мокляк В.Ф. Двухфазые термосифоны в промышленной теплотехнике. Киев: Вища школа, 1991. - 74 с.

33. Безродный М.К., Волков С.С., Подгорецкий В.М. Гидродинамические характеристики режима "захлебывания" двухфазного течения в условиях горизонтального термосифона. Изв. Вузов. Сер. Энергетика. 1989, №2. - С. 100-103.

34. Безродный М.К. Кризисы теплопереноса в замкнутых двухфазных термосифонах. Автореферат диссертация доктора технических наук. К., 1983.34 с.

35. Безродный М.К., Мокляк В.Ф. Теплообмен при конденсации в вертикаль ном замкнутом термосифоне.//ИФЖ.-1986.-Т51. №1.-с. 5-9.

36. Безродный М.К., Мокляк В.Ф. Теплообмен при конденсации в двухфазном слое замкнутых термосифонов.//Известия вузов. Энергетика.-1983.- №4. с. 99-105.

37. Безродный М.К., Подгорецкий В.М. Предельный перенос в горизонтальном двухфазном термосифоне. ИФЖ, 1990, т. 58, № 1. С. 63-67.

38. Безродный М.К. // Теплоэнергетика, 1978. №8. С.63-66.

39. Берлин 3.JI. Рациональное использование вторичных энергоресурсов цветной металлургии. М.: Металлургия, 1972. - 351 с.

40. Берман Л.Д., Руке С.Н.//Теплоэнергетика.-1958.-№8 и 1959-№9.

41. Васильев Jl.JI., Волков Г.Н., Гичевич A.C., Рабецкий М.Н. Тепловые трубы на основе нафталина// Инженерно физический журнал. -1988. - 54 е., №6. - С. 934-938.

42. Васильев Л.Л., Киселев В.Т., Матвеев Ю.Н., Молодкин Ф.Ф. Теплообменники утилизаторы на тепловых трубах. /Под. ред. Л.И. Колыхана. - Мн.: Наука и техника, 1997 - 200 с.

43. Васильев Л.Л., Конев C.B., Хроленок В.В. Интенсификация теплообмен в тепловых трубах. Минск: Наука и техника, 1983. - 152 с.

44. Васильев Л.Л., Конев C.B., Хаустов В.М. Теплообмен при кипении в горизонтальной трубе с пористым покрытием. Весш Акадэмп навук БССР. Сер. ф1зпсо-энергетичных навук, №1, с. 97-101.

45. Васильев JI.А. Теплообменники на тепловых трубах. М.: Наука и техника, 1981. - 143 с.

46. Вергафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Госфизмат, 1963. - 700 с.

47. Волков С.С. и др. A.C. 1544742 (СССР) Реактор для термической обработки сыпучего материала. Опубл. в БН, 1987. - №23.

48. Волков С.С. и др. A.c. 867922(СССР) Трубчатая печь для нагрева термолабильных продуктов. Опубл. в БН, 1981, №36.

49. Волков С.С. Исследование тепловых и гидродинамических характеристик двухфазных термосифонов применительно к системам охлаждения агрегатов цветной металлургии. // Автореферат диссертации на соискание кандидата технических наук. Киев, 1983.

50. Вредные вещества в промышленности: Справочник. Л.: Химия, 1976. -592 с.

51. Гаврилов А.Ф., Лях В .Я. Воздухоподогреватели с промежуточным теплоносителем // Теплоэнергетика. 1965. - №3. - С. 11-17.

52. Гаврилов А.Ф., Маринин В.К., Жадан Н.Я. и др. Исследования низкотемпературного воздухоподогревателя со стеклянными трубами на котле энергоблока 300 МВт. // Электрические станции, 1973, №11.- С. 20-25.

53. Гаврилов А.Ф. Расчет воздухоподогревателя с промежуточным теплоносителем. 1965. - №8. - С. 92-93.

54. Гамаев И.П., Костерин Ю.В. Экономия тепла в промышленности. М: Энергия, 1996.-96 с.

55. Гафаров Р.Х., Шарафиев Р.Г., Ризванов Р.Г. Краткий справочник инженера-механика. Уфа: УГНТУ, 1995. - 114 с.

56. Голомшток Л.И., Халдей К.З., Вощинский A.A. // Эксплуатация, модернизация и ремонт оборудования в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1983. - №2. - С. 24-26.

57. Голомшток Л.И., Халдей К.З. Снижение потребления энергии в процессах переработки нефти. М.: Химия, 1990. - 142 с.

58. Голубинский В.И., Пиоро И.Л. // Промышленная теплотехника. 1983. Т. 5. №2.С. 3-7.

59. ГОСТ 13203-67. Размещение отверстий под трубы в трубных решетках и перегородках. Основные размеры. М.: Стандарт, 1989.

60. ГОСТ 14246-79. Теплообменники кожухотрубчатые с плавающей головкой. М.: Стандарт, 1979. - 26 с.

61. ГОСТ 14249-89 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность.

62. Гусейнов Д.А., Спектор Ш.М., Вайнер Л.З. Технологические расчеты процессов нефтепереработки. М.: Химия, 1964. - 300 с.

63. Гусовский В.Л., Оркин Л.Г., Тымчик В.М. Методические печи. М.: Металлургия, 1979. - 439 с.

64. Дан П.Д., Рей Д.А. Тепловые трубы: Пер. с англ. М.: Энергия, 1979.- 272 с.

65. Данилин Б.С., Минайчев В.Е. Основы конструирования вакуумных систем. -М.:Энергия, 1971.-392 с.

66. Добряков Т.С., Магай В.К., Назаренко B.C., Надыров И.И., Федоров И.И. Воздухонагреватели котельных установок. Л.: Энергия, 1977. - 184 с.

67. Евтюхин H.A., Бакиев Т.Д., Лучинин И.В. Проблемы при проектировании термосифонного холодильника большой мощности. // Научн.-техн. конф. Саратов, 1992.

68. Евтюхин H.A. Отчет о научно-исследовательской работе "Оптимизация энергозатрат нефтеперерабатывающих, нефтехимических производств с сохранением долговечности и ремонтопригодности оборудования". Уфа: УНИ, 1987.-145 с.

69. Егоров И.В., Усманов P.M., Карпусь В.М., Евтюхин H.A., Симаков В.А Повышение эффективности использования тепла в трубчатых печах установок АВТ. // Химия и технология топлив и масел.-1988.-№6.-С. 37.

70. Елисеев В.Б. и др. Термосифон. А.с.637615 МКИЗ 15/02 Термосифон / Елисеев В.Б., Невежин O.A., Остапчук С.Я., Спиноглазов А.Н., Тверьянович Э.В. 4081404/24-06;Заявлено 26.05.86;Опубл.ЗО.01.88.

71. Ермаков В.И., Шеин B.C., Рейсфельд В.О. Инженерные методы расчета процессов получения и переработки эластомеров. Л.:Химия, 1982.-334 с.

72. Жукаускас A.A. Конвективный перенос в теплообменнике. М.: Наука, 1982.-471 с.

73. Зайнуллин P.C. Механика катастроф. Обеспечение работоспособности оборудования в условиях механохимической повреждаемости. ИПК Госсобрания РБ, Уфа. - 426 с.

74. Заявка №59-33837. Япония (JP). МКИ 4 F 28 G 13/00, F 28 G 9/00 Заявлено 02.03.76, 51-10021. Заявитель Мицубиси дзюкоге К.К. Способ удаления отложений с поверхности паровых котлов или теплообменников.

75. Ивановский М.Н., Сорокин В.П. Физические основы тепловых труб. М.: Атомиздат, 1978.-255 с.

76. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Государственное энергетическое издательство, 1960.

77. Ильяшенко И.С., Попов О.П., Смулянский И.Б., Гуцев А.Ф. Эксплуатация котлов за стекловаренными печами // Стекло и керамика. 1986. - №1. - С. 4-5.

78. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел A.C. Теплопередача. М.: Энергия, 1965.-423 с.

79. Исаченко В.П., Осипова В.А. Теплопередача. М.:Энергия, 1975.-478 с.

80. Исаченко В.П. Теплообмен при конденсации. М.:Энергия,1977.-233 с.

81. Капица П.Л. Волновое течение тонких слоев вязкой жидкости // ЖЭТФ. Изд-во АН СССР. Т. 18. 1948. Вып. 1. С. 3-28.

82. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. -М.: Химия, 1971.

83. Киселев Ю.Ф. Исследование процессов тепло-массообмена в двухфазных термосифонах с низкотемпературными теплоносителями // Автореферат диссертации на соискание кандидата технических наук. Киев, 1980.

84. Кириллин В.А., Сычев В.В., Шейндлин А.Е. Техническая термодинамика. -М.: Наука, 1979.-512 с.

85. Кирпичников П.А., Аверко-Антонович Л.А., Аверко-Антонович Ю.О. Химия и технология синтетического каучука. Л.: Химия, 1970.-528 с.

86. Кирпичников П.А., Береснев В.В., Попова Л.М. Альбом технологически схем основных производств промышленности синтетического каучука. Л.: Химия, 1976.-112 с.

87. Кобулашвили Ш.Н. Холодильная техника: Энцикл. Справ. М.: Госторгиз-дат, 1960.-545 с.

88. Коваль А.П. и др. Парогенератор. М.: Энергоиздат, 1985.

89. Козюкова В.В., Лазарева Н.В., Горбунова Н.В., Луке А.Л. Расчет минимально необходимой массы воды в тепловых трубах / Обл. Научно-техн. конф. (ноябрь 1990). Тезисы докл. Куйбышев. 1990.

90. Костерин Ю.В. Вторичные топливно-энергетические ресурсы и их использование в I II111 и НХ промышленности. М.: ЦНИИТЭНефтехим, 1975. -104 с.

91. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. М.: Энергия, 1975.-280 с.

92. Крейнин Е.В. Новые сферы использования природного газа // Газовая промышленность. 1998.-№1.- с. 50-53.

93. Кузнецов Н.В., Гаврилов А.Ф. Воздухоподогреватели с промежуточным теплоносителем // Теплоэнергетика.-1964.- №10.- с. 30-34.

94. Кузнецов A.A., Кагарманов С.М., Судаков E.H. Расчеты процессов и аппаратов нефтеперерабатывающей промышленности. JL: Химия, 1974. - 344с.

95. Кузнецов Н.В. Рабочие процессы и вопросы усовершенствования конвективных поверхностей котельных агрегатов. М., JL: Госэнегоиздат, 1958. -172 с.

96. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М.:Машгиз,1962. - 455 с.

97. Кутателадзе С.С., Стырикович М.А. Гидравлика газожидкостных систем. -М., JL: Госэнергоиздат, 1958. 232 с.

98. Кэйс В.М., Лондон A.JI. Компактные теплообменники. Перевод с английского Сидорова В.Я. под редакцией Петровского Ю.В.- М.: Энергия, 1967.220 с.

99. Ланис В.А., Левина Л.Е. Техника вакуумных испытаний. М.: Госэнергоиздат, 1963.-261 с.

100. Лащинский A.A., Толчинский А.Р. Основы конструирования и расчета химической аппаратуры-М. Л.: Машгиз,1963.- 470 с.

101. Лесниковская З.В., Гвоздева А.И., Лонова Е.Г., Баков A.B.// Промышленная энергетика. 1986 -№5.- С. 33-34.

102. Луке А.Л., Пахомов В.М. Экспериментальное исследование длинного двухфазного термосифона // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Тепловые режимы, термостатирование и охлаждение радиоэлектронной аппаратуры (ТРТО). 1992. Вып. 2. С. 35-40.

103. Макаров Ю.И., Генкин А.Э. Технологическое оборудование химических и нефтегазоперерабатывающих заводов. М.: Машиностроение, 1969. - 304 с.

104. Маклаков Н.И., Шумаев Ф.Г. Промышленные печи хлебопекарного и кондитерского производства. М., 1971.

105. Методические указания по разработке целевой комплексной программы по экономии топливно-энергетических ресурсов на предприятиях г. Киева на 1986-1990 г.г. Киев, 1986.

106. Методические указания по расчету валовых выбросов вредных веществ в атмосферу для предприятий нефтепереработки. (РД-17-86). М.: (ВНИУС), согласовано 25.12, 1989. - 25 с.

107. Мигай В.К., Фирсова Э.В. Теплообмен и гидравлическое сопротивление пучков труб, Л.: Наука, 1986. -195 с.

108. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М.: Энергия, 1977.344 с.

109. Мокляк В.Ф. Теплообмен и гидродинамика при конденсации в термосифонах в режиме двухфазной смеси // Автореферат диссертации на соискание кандидата технических наук. Киев: 1983.

110. Морозов Е.М., Зайнуллин P.C. и др. Оценка трещиностойкости газонеф-тепроводных труб. ИПК Госсобрания РБ, Уфа. - 75 с.

111. Морозов Е.М. Техническая механика разрушения / Под ред. проф. P.C. Зайнуллина. ИПК Госсобрания РБ, Уфа. - 389 с.

112. Мостовой Н.В., Голошток Л.И. Пути использования низкопотенциального тепла на предприятиях нефтепереработки и нефтехимии // М.: ЦНИИ-ТЭНефтехим, 1981.- 42 с.

113. Мышкин К.П. Сепарационные устройства паровых котлов. -М.: Энергия, 1971.

114. Нагуманов А.Х. Термосифонные теплообменника типа «газ-газ» для рекуперации тепла запыленных дымовых газов // Диссертационная работа на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.04.09. Уфа: УГНТУ, 1999.

115. Нагуманов А.Х., Нагуманов Х.Г. Опытно-промышленные испытания рекуперативных воздухоподогревателей модульного типа// Материалы 48 научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. -Уфа: УГНТУ, 1997. С. 150-151.

116. Нагуманов А.Х., Подгорецкий В.М., Нагуманов Х.Г. Применение теплообменников на базе термосифонов для утилизации тепла // Материалы Международной научно-технической конференции "Проблемы нефтегазового комплекса России" Уфа: УГНТУ, 1998.

117. Нагуманов А.Х. Проектирование на ЭВМ теплообменных аппаратов типа газ-газ на базе термосифонных элементов // Материалы международной научно-технической конференции "Проблемы нефтегазового комплекса России" Уфа: УГНТУ, 1998.

118. Нагуманов А.Х., Шарафиев М.Р., Нагуманов Х.Г. Рекуперативный воздухоподогреватель модульного типа // Материалы Всероссийской научно-технической конференции "Проблемы нефтегазового комплекса России". -Уфа: УГНТУ, 1995. С. 51.

119. Нагуманов А.Х., Шарафиев Р.Г. Расчет напряженно-деформированного состояния и термоциклической долговечности сосудов и труб из однородных металлов и биметаллов / Под ред. проф. P.C. Зайнуллина. Уфа: МНТП, "БЭСТС", УГНТУ, 1998. - 25 с.

120. Низкотемпературные тепловые трубы для летательных аппаратов / Под, ред. Воронина Г.И. М.: Машиностроение, 1978. - 200 с.

121. Оборудование теплообменное АЭС. Расчет тепловой и гидравлический. РТМ 108. 031.05-84.- 180 с.

122. Огибалов П.М., Грибанов В.Ф. Термоустойчивость пластин и оболочек. -М.: Изд-во Московского университета, 1968.- 520 с.

123. Огибалов П.М. Деформация трубы под действием внутреннего давления при переменной температуре // Инженерная служба, 1954, №20.

124. Основные процессы и аппараты химической технологии. Пособие по проектированию / Под ред. Ю.И. Дыптнерского. М.: Химия, 1983. - 272 с.

125. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков A.A. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. Л.: Химия, 1987. - 576 с.

126. Пат. 2008600 на изобретение Термосифонный теплообменник Авторы: Краснов В.И., Евтюхин Н.А. и др. Зарегистрирован 28.02.94 г.

127. Патент №4 664 181. США (US). МКИ 4 F 28 D 15/00, F 28 F 23/02 НКИ 165-104.13 Устройство защиты тепловых труб от повреждения вследствие замерзания. Опубл. 05.12.87. Т. 1078. №2.

128. Патент США №4664181. МКИ Р28015/00. Устройство защиты тепловых труб от повреждения вследствие замерзания // Изобретения стран мира. -1988 №3, вып. 103. - С. 19.

129. Петров В.А. Пути уменьшения весовых, объемных и экономических характеристик рекуперативных воздухоподогревателей котлов // Теплоэнергетика, 1973, №2-С. 13-15.

130. Петровский Ю.В., Фастовский В.Г. Современные эффективные теплообменники. М.: Энергоиздат, 1962. - 256 с.

131. Пиоро И.П., Антоненко В.А., Пиоро П.С. Эффективные теплообменники с двухфазными термосифонами. Киев: Полиграфкнига, 1991. - 245 с.

132. Пиоро. П.С., Пиоро И.П. Двухфазные термосифоны и их применение в промышленности. Киев: Наука Думка, 1989. - 136 с.

133. Пиоро И.П. // Промышленная теплотехника. 1985. Т. 7. №3. С.24-29.

134. Пиоро П.С., Олабин В.М., Пиоро И.П. и др. // Стекло и керамика, 1984. №4. С. 10-11.

135. Пипко А.И., Плисковский В.Я., Пенчко Е.А. Конструирование и расчет вакуумных систем. М.:Энергия,1970. - 504 с.

136. Плужников А.И., Полозов А.И. Экономия природного газа при применении тепловых трубок для утилизации тепла отходящих дымовых газов // Обзорная информация. Выпуск 7. М., 1983 - 48 с. (Сер. Использование газа в народном хозяйстве).

137. Подгорецкий В.М. Предельный теплоперенос в горизонтальных и наклонных двухфазных термосифонах. // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.14.05. Киев: КПИ. - 1992.

138. Поликаров И.И., Перелыгин O.A., Доронин В.Н. Машины и аппараты химических производств. М.: Машиностроение, 1989. - 367 с.

139. Пособие по проектированию. Основные процессы и аппараты химической технологии. Под ред. д.т.н. проф. Дытнерского Ю.И. -М.: Химия, 1983.-272 с.

140. Пояснительная записка к расчету технологических процессов и аппаратов стерлитамакского завода CK. М.: Гипрокаучук, 1960.

141. Прейскурант №19-05. Оптовые цены на котельно-турбинное вспомогательное оборудование.

142. Приборы регулирующие, программируемые, микропроцессорные с автоматизированной настройкой параметров ПРОТАР 120, ПРОТАР 130. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. ГЕ 3.222.048 ТО. -МЗТА, 1990. 103 с.

143. Разрушение. Математические основы теории разрушения / Редактор Г. Либовиц. М.: Мир, 1975. - 763 с.

144. Расчет и рекомендации по проектированию поперечно оребренных конвективных поверхностей нагрева стационарных котлов // РТМ 108.030.140 -87. Л.: НПОЦКТИ, 1988. - 30 с.

145. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки: Справочник под. ред. Судакова E.H., изд. 3 переработанное и дополненное. М.: Химия, 1979.-556 с.

146. Рейсхольд В.О., Еркова Л.Н. Оборудование производств основного органического синтеза и синтетических каучуков. Л.:Химия,1974. - 440 с.

147. Ривкин С.Л., Александров A.A. Термодинамические свойства воды и водяного пара. Справочник. М.:Энергоиздат,1984. - 80 с.

148. Рихтеров В. Повышение КПД трубчатых печей. // Промышленная энергетика, 1981, №2.-С. 39-41.

149. Розенгарт Ю.И. Вопросы черной металлургии. Днепропетровск: ДМИ.-1958- вып. 36,-С. 85-94.

150. Рот А. Вакуумные уплотнения. М.: Энергия, 1971. - 464 с.

151. Рубижевский Н.И., Красовский Л.А.//Сталь, 1997, №8. С. 755-758.

152. Руководящий документ, методика расчета мощности выбросов углеводородов в атмосферу из группы резервуаров типа РВС. Введено с 15.05.91 г. в дополнение к п. 2.1, действующей с 1991. 35 с.

153. Симаков В.А., Евтюхин H.A., Кузнецова В.В. Реконструкция нагревательного блока АВТ-2. Башкирский межотраслевой территориальный центр научно-технической информации и пропаганды. Информационный листок №471-89.-4 с.

154. Соркин Я.Г. Безотходное производство в нефтеперерабатывающей промышленности. М.: Химия, 1983. 200 с.

155. Сорокин Ю.Л., Сорокин М.Ю. Критическая скорость пара (газа) для процесса захлебывания в вертикальных трубах. Энергомашиностроение, 1985,-№6.-С. 5-6.

156. Справочник. Расчеты основных процессов и аппаратов нефтепереработки. Под. Ред. Судакова E.H.- М.: Химия, 1979.-556 с.

157. Справочник по теплообменникам: В 2-х т. Т. 1/ Пер. с англ., под ред. Б.С. Петухова, В.К. Шилова. М.: Энергоатомиздат, 1987. - 560 с.

158. Справочник по теплообменникам, Том 1 и том 2. Перевод с английского под редакцией члена-корреспондента АН СССР Петрукова Б.С. М.: Энер-гоиздат,1987. 900 с.

159. Стоянов Н.М. Кризис теплопереноса в замкнутом испарительном термосифоне. ИФЖ, 17, №1,1969.

160. Танатаров М.А. Технологические расчеты установок переработки нефти. -М.: Химия, 1987.-352 с.

161. Тебеньков Б.П. Рекуператоры для промышленных печей. М.: Металлургия, 1975,- 294 с.

162. Теоретические основы теплотехники. Теплотехнический эксперимент.: Справочник // Под общей ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина 2-е изд. Пе-рераб. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 560 с.

163. Тепловой расчет котельных агрегатов: Нормативный метод / Под ред. Кузнецова Н.В.- М.: Энергия, 1973. 296 с.

164. Теплотехнический справочник. Том 2. М.: Энергия, 1976.

165. Технологические основы тепловых труб/Ивановский М.Н., Сорокин В.П., Чулков Б.А., Ягодкин И.В. -М.: Атомиздат, 1980. 160 с.

166. Татевосян Т.О., Кузнецова И.Б. Технология синтетических смол, пластических масс и изделий из них. М.: Высшая школа. 1967. - с. 52-54.

167. Тугунов Л.И., Новоселов В.Ф. Типовые расчеты при проектировании и эксплуатации нефтебаз и нефтепроводов. М.: Недра, 1981. - 176 с.

168. Тюряев И.Я. Теоретические основы получения бутадиена и изопрена методами дегидрирования. Киев: Наукова думка, 1973. - 271 с.

169. Фелдман, Витлов. Эксперименты с двухжидкостной тепловой трубой. Перевод Цицаркина А.Ф. под ред. Шпильрайна Э.Э. Тепловые трубы. -М.Мир,1972.- С. 303-316.

170. Феррел, Джонсон. Механизм теплообмена в испарительной зоне тепловой трубы. Перевод с английского Жуковского В.М. под ред. Шпильрайна Э.Э. Тепловые трубы. М.: Мир, 1972. - С. 9-33.

171. Феррел, Олливитич. Теплообмен при испарении в капиллярных структур фитиля. Перевод Жуковского В.М. под ред. Шпильрайна Э.Э. Тепловые труб М.:.Мир, 1972.-С. 118-142.

172. Фролов Е.С. и др. Вакуумные системы и их элементы. М.: Машиностроение, 1969. - С. 200.

173. Хавин С.А. Исследование теплотехнических характеристик двухфазных термосифонов // Автореферат диссертации на соискание кандидата технических наук. Киев, 1988.

174. Химельдау. Прикладное нелинейное программирование. М.: Мир, 1975.

175. Черепанов Т.П. Механика разрушения композиционных материалов. -М.: Наука, 1983,- 196 с.

176. Чечеткин A.B. Высокотемпературные теплоносители. М.: Госэнергоиз-дат, 1992.-424 с.

177. Чи С. Тепловые трубы: Теория и практика / Пер. с англ. В.Я. Сидорова. -М: Машиностроение, 1981.-207 с.

178. Шампе Р. Физика и техника электровакуумных приборов. т1. Перевод с француз. Королева Б.И. под ред. Нилендера P.A.- M., JL: Госэнергоиздат, 1970. С. 504.

179. Шато, Стреккерт. Предельный режим тепловой трубы. Перевод Морозова А.Е. под ред. Шпильрайна Э.Э. Тепловые трубы. М.: Мир, 1972. - С. 142160.

180. Эльянов JI. С., Возможности использования вторичных энергетических ресурсов на предприятиях отраслям / Судостроительная промышленность. Пром. энергетика, охрана окружающей среды и энергоснабжение судов. -1987. Вып. 3. - С. 27.

181. Эшбах Г.Л. Практические сведения по вакуумной технике. Перевод с нем. Королева Б.И. под ред. Нилендера Р.А.-М., Л.: Энергия, 1966. С. 29.

182. Ястребенецкий М.А., Иванова Г.М. Надежность автоматизированных систем управления технологическими процессами. М.: Энергоатомиздат, 1989,-264 с.

183. Casarosa Claudio, Dobran Flavio Experimental investigation and analytical modeling of a closed two-phase thermosyphon with improsed convection boundary conditions // Int. J. Heat and Mass Transfer. 1988. - 31, №9. - C. 18151833.jl

184. Feldman K. T., Srinivasan R. // Proc. of 5 Int. Heat Pipe Conf. (Tsukuba, Japan, May, 1984) Preprint. 1984.

185. Fukano T., Kadoguuchi K., Tien C.L. Oscillation phenomena and operating limits of the closed two-phase thermosyphon // Heat Transfer 1986: Proc. 8th Int.

186. Conf., San Francisco, Calif., 17-22 Aug., 1986. Vol. 5. Washigton e.a., 1986, 2325-2330 (англ.)

187. Heat pipe exechengers // Prospect by Furukawa Elekronic сотр. Yokohama, 1982.

188. Heine D., Groll M. Compatibility of organic fluids with commercial structural materials for use in heat pipes// Proc. 5th Int. heat pipe conf. (Tsukuba, may 1984). -Tsukuba, 1984. -p.38-42.

189. Huang B.Y., Tsuei Y.T. A metod of analysis for heat pipe heat exchanges74 Int. Y. Heat Mass Т.-1975.-25, №3-?. 553-562/

190. Jun Z., Tong ming X. Rerearch and industrial applications of closed two -phase thermosyphons and heat pipes/ Prep. 6th Int. heat pipe conf. (Grenoble, may 1987). - Grenoble, 1987 - p.607-617.

191. Lee Y., Bedrossian. The characteristics of heat exchangers using heat pipers or thermosyphons//Int. Y. Ytat and Mass Transfer.-1978.-21,.№2.- P. 221-229.

192. Meisenburg, S.J., Boarts, R.M. and Badger, W.L., Transations AIChE, vol. 75, Part 2, 1979. pp. 59-62.

193. Nusselt, W., Surface Condensation of Water Vapour, z. VervDtsch Ing., vol. 60, no. 27, pp. 541-546, 1916; vol. 60, no. 28, pp. 569-575, 1916.

194. Shiraishi M., Yoneya M., Yabe A. // Proc. of the 5th Int. Pipe Conf. (Tsukuba, Japan, May, 1984) Preprint. 1984. Vol. 1. Pp. 11-23.

195. Standiford, F.C., Effect of Non-condensables on Condenser Desing and Heat Transfer, Chemical Engineering Progress, vol. 75, Part. 2, 1979, pp. 59-62.

196. Oshima Т., Mohtai Т., Moshizuki M., Sugihaza S. Laboratory evaluation of heat pipes for development of heat pipe type large gas air heater//Prep. 6th Int. Heat pipe conf. (Grenoble, 1987).- p.641-646.

197. Turner N.H.//Chaleur et ind., 1956, v. 37, №367, p. 39-41.

198. Zuber N., Stanb P. Jnt. J. Heat Mass Transefer. 1966. V. 9. Pp. 597.