автореферат диссертации по строительству, 05.23.03, диссертация на тему:Зональные системы вентиляции главных корпусов тепловых электростанций

'6 од

4 ДПР 1994

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ УКРАЇНИ КИЇВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ БУДІВНИЦТВА ТА • АРХІТЕКТУРИ

ЗОНАЛЬНІ СИСТЕМИ ВЕНЖЩП ГОЛОВНИХ КОРПУСІВ ТЕПЛОВИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ .

05.23.03 - Теплопостачання, газопостачання, вентиляція, кондиціокування повітря 1 освітлення

Автореферат дисертації на здобуття вченого ступгнг кандидата технічних наук

На правах рукопису

ПАЛАДІЄНКО Крій Васильович

Київ - 1994

Роботу виконано у Київському Державному технічному університеті будівництва та архітектури. ' "

Науковий керівник: кандидат технічних наук, доцент В.П.Корбут

Офіційні опоненти: Доктор технічних наук, професор, завідуючий відділом Київського Інституту техніч-ноі теплофізики Мадкін Е.С.

. кандидат технічних наук, ст.н.сп. лаоора-

торії математичних проблем.механіки рідини 1 газу Київського Державного університету Тесло А.П.

Провідна установа: Київський науково-дослідний 1 проектно-конструкторський Інститут "Енергопроект".

Захист дисертації відбудеться ”_а_" Адрязня---------- 1994 року о

Ш_°годині на засіданні спеціалізованої ради KD68.05.08 Київського Державного технічного університету будівництва та архітектури за адресов: ' .

252037 м.Киів-37, Совітрофлотський проспект, 31, кім. 466.

З дисертацією маса ознайомитись у бібліотеці КДТУБ1А.

- Автореферат розіслзлий И_В_" лдтпга—:—1994 року.

Відгуки на автореферат у двох примірниках за підписом, затвердженим печаткою, прохання надсилати за адресою: 25203? м.Улів, Повітрофлотсікий проспект, 31, КДТУБ1А. Вчена рада.

. ВЧЕШ СЕКРЕТАР

спеціалігованої рада

кандидат.технічних наук

професор

Актуальність роботи. Накопичення та впровадження передового досвіду в експлуатації та-проектуванні об'єктів енергетики привело до вдосконалення схем технологічних процесів, об'екно-планувальних

1 архітектурно-будівельних рішень головних корпусів ТЕС.. В зв'язку з ЦИМ значних амін зазнали методи забезпечення внутрішніх метеорологічних умов засобами опалювально-вентиляційної техніки.

, Еїзкснані катуряі дослідження вяутріпньсго повітряного сєредо-2іаа головних корпусів ТЕС з енергоблоками 500 1 800 ИВт сиявияк, 4P . на Формування мікроклімату в головних корпусах суттєвим таксм впливають конвективні дото;си у нагрітого технологічного обладнання, . яке мав у переваглій більшості вертикальні тепловілдаичі поверхні. ' '

Аналіз технічного отаку об'єктів енергетиці України свідчить, що на тєіілоейх електростанціях часто експлуатується гастаріде теплоенергетичне обладнання, технологія одержання теплової та елсіст-ричної енергії нз перегбачгя топлишо- та енергозберігаючих міроп-, риемств. . . ' - . .

Ісщтвчі інженерні ріїеявя ю організації позітряобміну в • головки корпусах, вігмідод низької ефективності ло.тгі&гції та нераціонального Еікористашя Еадлстксаоі теплової енергії, яркзЕо-дять до недопустимого перегріву робочої вояа 1 площадок обслуговування в теплу пору року, переохолодиш® • нижньої бон:? та необгрунтованому перегріву верхньої в холодну пору року. -їьїсй стан справ

МСЛИИВО ПОЯСНИТИ ТІШ, ЩО ДО ЦЬОГО часу ДО ЕИрІЦЄШІЯ проблєьа створення мікроклімату не був заб^аяечеюїй єдиний юзаплекешй підхід, включаючий використання теплових втрат технологічним" оЗлздканням та зниження енерговитрат. Застосовувані технічні рішення най-частіве виявяямться ¿нергомісткини, з низькою ¡економічною ефек-тивяістью, не враховують динаміки технологічного режиму і особливостей фактичних тепломасообмінних процесів, виникаючих у внутрішня^ просторі головних корпусів ТЕС.

Проблеми, виникаючі у забезпеченні внутрішніх метеорологічних умов і снуючими санітарно-технічними системами, роблять актуальною задачу підвищення ефективності 1 енергетично! економічності опалю-

вально-вентиляційних систем головних корпусів ТЕС, реалівація якої базується на комплексному науковому підході до фактичних внутрішніх тепломасообм 1 нних процесів, технологічних 1 об'ємно-планувальних особливостей головних корпусів.

Враховуючи, що площадки обслуговування технологічного обладнання розміщені на різних рівнях по висоті головного корпусу, йід-трииса нормативних параметрів повітряного середовища одночасно б максимальною утилізацією теплових втрат найбільш раціонально забезпечувати шляхом зонування систем вентиляції та тепловикористання. ■ . • /■ ■

Мета роботи. Наукове обгрунтування та розробка зональних систем вентиляції, забезпечуючих нормативні параметри повітряного середовища в робочій зоні 1 на площадках обслуговування головних корпусів ТЕС з максимальним використанням теплових втрат теплоенергетичного, устаткування.

Основні задачі роботи.

- виявити фактори, впливаючі ка формування конвектиэких по-

токів в технологічних відділеннях головних корпусів ТЕС, та гако-номірноеті їх розвиту; '

- одеркага аналітично та перевірити експеримеатзяьво залежності для. конзектившя потоків, '• «за виникають' «їж шажок вертикальных паралельних поверхонь, імітувчкх теплозіддаючі поверхні теплоенергетичного устаткувашш готельних відділень;

- розробити раціональні схеми організації повітряобміпу 1 ме-

тодики інженерного розрахунку їх парамгтрів, запропонувати КОНСТРУКТИВНІ ріоекня елементів сі:сїем ЕСНТИЛЯЦІІ ^тепловикористання головних корпусів ТЕС. /■

Нзгкова новизна. Досліджені ушви розвитку природніх конвек-тивяих 'потоків між вертикайьішх/Парагедьних' теїшзвіддаячкзг поверхонь та запропонована розрахункова схема, перєдбачавча розподіл конвективного потоку на три характерні ділянки. Одеряапі характеристики розподілу швидкості і температури повітря в конвектавпо^у потоці мій вертикальних паралельних теплоЕІддаачих поверхонь. Надана кількісна оцінка впливу поперечного повітряно-струминного перекриття на формування і розвиток конвективного потоку.

Розроблено спосіб вентиляції головного корпусу теплової елек-

тростанції (позитивне Рішення ВІД 13.04.90р. по заявці N4746932/31 від 09.10.89р. Ш Р2А Р7/06), використання якого забезпечує зниження температурного роашзруваяня по висоті котельного відділення, а також ефективну локалізації) і використання надлишкової теплоти за рахунок раціонального розподілу зовнішнього повітря горизонтальними длоотпи струменями з випуском біля зовнішніх огороджуючих конструкцій по периметру тйшювиділяшого устаткування.

Запропоновано вентиляційний пристрій рівномірного всмоктування дія видалення пкідашвостей від конгестивного теплового джерела (позитивне рінення ВІД 29.10.90р. Щ) заявці №4757843/29 від 11.13. 39р. ШСІ Р24 Ріа/Оа, Р24 1=7/06), призначений для реалізації способу вентиляції головного корпусу.тешшвоІ електростанції, котрий виковує ефективне видалення, шкіддивостей за рахунок постійного регулювання об'єму видаляемого повітря під впливом енергії конвективного струменю теплового дяерела.

Прастична цінність. Застосування запропонованої схеми зональної вентиляції забезпечує досягнення потрібних параметрів повітряного середовивд в робочій зоні, а також на плоааяках обслуговуван-ця головних корпусів теплових електростанцій пря зменшенні енер-госпохивання на підігрів припливного повітря эа. рахунок ефективного використання теплових втрат технологічного устаткування.

Реалізація робота. Матеріали дисертаційної роботи покладені в основу проекта реконструкції і систем опалення 1 венядаці і головного корпусу Вереаївської ДРЕС-1 виробничого об'єднання "КРАСНО-ЯРСКШЕРГО”, виконаного Ростовським інститутом •’Тепяоалектропро-ект". Розроблені методика розрахунку повітряобміну і тепловикористання та рекомендації по нормалізації. параметрів внутрішнього повітряного середовища -вкгаристовувтьса Київським інститутом "Енергопроект" 1 Львівським інститутом "Теплоелектропроект" при проектуванні ТЕС. Розрахований Годовий економічний ефект від впровадження запропонованої схеми повітряобміну для одного енергоблока БерезівськоІ ДРЕС-1 потужнієш 800 Шт складав 1838,2 тис. російських рублів а цінах на 01.01.93р.

Апробація есбо-ти. Матеріали дисертації доповідались на яауко-зо-практачких конференціях Київського інженерно-будівельного інституту (и.Кяїв, 1990... 1992р.), на Всесоюзній науково-технічній

З

конференції "Современное состояние; проблемы и перспективы энергетики и технологии в энерг-строении" (м.Іваяово, 1989р.), на II Мінському міжнародному форумі по тепло- та массообміну “Тепло-массообыек-92" (м.Мінськ, 1992р.). ' '

Публікації. За темою дисертації опубліковано шість 'друкованих праць, одержано два позитивних рішення про видачу авторських свідоцтв. *

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається 1а вступу, п'яти глав,.списка використаної літератури із 122 найменувань, додатків 1 включав 174 сторінки основного тексту, 25 таблиць, ЗО малюнків.

Дисертаційна робота виконана у рамках програми "Створення систем та устаткування екологічно безпечних енерготехнологічкт комплексів України". . .

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ.

Головні корпуси ТЕС з енергоблокам! потужні стьа 50С 1 8С0 !.3і сіаадаптьсг 1э котельного та машинного відділень, дааераторкої етажерки, скомпонованих у єдиній будівлі (мал. 1). Окрім цього, найбільш теплокапруяєяі котельні відділення деяких тепяйвях електростанцій (таких ек Углегорська ДРЕС, Запорізька Д?ЕС) виконані у вигляді окрешх ."островів'* (самостійних будівельних об'ємів) ос рахунок установка розмежувальної ■ перегород!« аія деаєрато¡ршш те котельням відділеннями.

Дітої схеми вентиляції головних корпусів ТЕС передбачають ші в теплу, так 1 в холодну пору ропу аерацію внутрішнього об'єм? корпусу а частковим забором повітря Із верхньої зони котельного відділення на дуття в котли.

. Натурні дослідження стану внутрішнього повітряного серзгсві2£ при роботі існуючих систем вентиляції свідчать,- я» у верхній гоні котельного відділення цілорічно спостерігається перегрів повітря, а у шшіій в холодну пору року - переохояодаенвя. Формування теплових умов на. різних рівнях котельного відділення ТЕС проходим під аішвсм конеєктивних потоків, виникаючих у вертикальних теп-

ловіддаючих поверхонь технологічного устаткування. В поєднанні в невірно організованим повітряобміном в головному корпусі ТЕС та експлуатаційними недоліками систем, конвективні потоки спричиняють значне температурне розшарування по висоті відділень станції, що поряд з малим використанням над літакових теплонадходхень (за рахунок поганої локалізації 1 вилучення теплових надлишків при фіксованому заборі повітря, в однії! точці котельного відділення на дуття) зизначае низьку ефективність існуючих систем вентиляції та тепловикористання. ' " '

Для розробки-раціональних систем вентиляції необхідні знання про умови формування конвектквних потоків 1 закономірності їх розвитку з врахуванням об'ємно-планувальних рішень головних корпусів ТЕС. Найбільш пстукні. конвекгивні. потоки формуються 1 зазнають розвитку в плоских каналах, утворених вертикальними поверхнями

Мал. 1. Розподілення температур повітря у головному корпусі ' Верезівської ЯРЕС-1 в холодну пору року (энергоблок потуяніств 800 МВт, tH - - Б*С).

І

суміжних котлоагрегатів, або вертикальними поверхнями котлоагрегатів ти зовнішніми огороджуючими конструкціями котельних відділень ТЕС. .

Аналіз літературних дхерел свідчить, цо конвективні погої®,. еияк'ілзч! у вертикальних плоских нагрітих поверхонь, " достатньо деглідзені. Цчм питанням ярисврчені роботи І.А.Шепедьове, С.С.Ку-тателадзе, П.У.Бсдзіка, Е.Екерта, Т.Дг?їгеока, ВЛІЛзакіяа, А.Г.Кір-ZT.zv.ii3., В.П.І’.орбута, А. А.Верезовськсто, О.Г.Мартинекко. Ю.А.Соко-вігаа та іехкх. Інтенсивність тепловіддачі та структура потоку пг:'р~лі:ьг' г.о:іде:сц11 в плсских вертикальних яанахм: гри ламінарному реякмі"руху дослід->'\ т, »т • • кєні в працях Л.Г.Фук-

еа, Г.Е.Дульневз, А.]. Кайданова, Д.Н.Фонтани, В.Онга, Л.С.Флетчгра,

В.Сернаса. Результати ІСКуя’гИХ досліджень не кедут». бути викоркста-зі при 'розробці систем вентиляції ТЕС, Сс в них . приведені дані в основному для ламіпар-них канвекгивних пото-КІЕ, в той час КОЛІ! в технологічних відділеннях головних корпусів переЕ&тавть турбулентні конвективні струмені. '

' Дослідження особ-лквостей руху 1 теплообміну конвективних по-Мал.2. Схема утворення і розвиту токів міг. вертикальних

кокеєктивних потоків між паралельних тепловід-

вертикальних паралельних даючих поверхонь цриз-

поверхонь. веди до виділення в

Діх;ш ТО5ЙІ!в5і!ЇГв

Ше/

18»«

Іішп іі.чї::; ти

конвекгиаяому потоці трьох характерних ділянок по висоті поверхонь (мал. 2):

1. Ділянка аїльного пливу. ка якій створпоться і незалежно розвиваються два конвгктивні потоки у протилежних поверхонь. Нясо-та ділянки аїльного пливу визначається місцем злиття двох потоків

з один.

2. Ділянка формування сунзрного потоку, для якої характерна постійна деформація прсфідей швидкості 1 темпе сатури уздовж повздовжньої координати- Кз верхній межі ділянки формування потоку наступає стабілізація профілей швидкості та температури.

3. Ділянка стабілізованого пливу, уздсад якої безрозмірний профіль лвидкості повні ста сформований 1 незмінний.

Дослідження природньої ксюзєіщіі між вертикальних паралельних поверхонь обмежено рядом пряпудень:

1. Розглядається турбулентній режим руху, показники якого яв зале;зать зід часу (стаціонарний процес);

2. За'граакчаі ■ умови прийняті умови 1-го роду з відомими температурами тгялозіддайчих поверхонь Т»;ь- const. Ту, і- Trt

3. ПркйняЕпзі іскрину тепловіддаячих поверхонь як завгодно велике» (розмірність у напрямку осі з), процес руху коквективпсго потоку трансформується з двовимірну (плоску) задачу;

4. Враховуюча відносно малі зміни температури повітря між вертикальних поверхонь, теалофігичні властивості повітря в когзек-тивнсму потоці гватаотася постійная вздовж косрджши х.

Природній конаективкий турбулентний рух 1 теплообмін повітряних потоків достатньо повно описується рівняннями руху, енергії та нерозривності, аапйсаіШй* з частинних похідних в наближенні теорії пограничіїого вару із використанням гіпотези З.Вусінеска та безрозмірних ЗМІННИХ

(1)

(2)

dv*

dx* w..

+ X. ■ +■ у + U;ba + V b . T - To

f'i х - —— ; у.-----------------------; u - ——----------------- ; v - — ; В -

h«Gr * Ь ' M-Gr ' 'І ' Тч- То

V Ts _ + СР - Р.)-Ь* t g-p-(T„- T0)-b* _ .+ b

T^-T. ’ ” j3-hi-'i)i-Gra ; " h-')1 ’ Dh "-

+ }+£- £- + Pr £ £. + "Z-.tf

£ra - -!+%*; g - 1 + _.._a - 1 + S! ; r -

^ 'і ‘ й 4 Prt a ’ h-f'fGr ’

На ділянці вільного пливу рішення початкових рівнянь (1)..(3) виконано інтегральним методом а корелят е:о аналітичних гадехнсстей емпіричними коефіцієнтами. В інтегральшх рівняннях, записаній аналогічно роботам П.М.БрдлІка, для списання дотичного напруження на стінці використаний закон Еяазіуса з експериментальними множниками. Розподіл температури 1 швидкості в медах пограничного кару описаний-за законом "однієї сьомої". • Для досягнення мінімального відхилення профілів швидкості і температури від експериментальних даних, виконаний регресійний аналіз на ЕОМ, в результаті якого одержані величини емпіричних коефіцієнтів, цо відповідають найменшій сумм! квадратів відхилень. Після рішення Інтегральних оін-нянь та застосування емпіричних коефіцієнтів, одержані залежості для визначення висоти ділянки вільного пл:іау_Ь£, серадяьоіктаг-ральних величин температури в іа швидкості турбулея-гкого конвективного ПСТСІСУ. ’ ■ . ’ '

Вході вирішення дифереаційвйх рівнянь (1). ..(3) на ділянці стабілізованого шшау, розрахунок коефіцієн?)s гурбужнтної в'язкості 1 тешературопроаодиосїі виконаний на основі гіпотези Л.Прандтля, в котрій довявна-шаазсу. парзміаугания гурбулектного потоку визначена по залежим 1 Нікурадза з поправкой Бан-Дріста

+ 0г 1 г- 2 4і2

- 1 + -р - 0,14 - 0,С8(і-2у+} - 0,СЄ(І-2У') j х

b£ 4 L j

Г ♦ т**»*

х [ 1 - exp С- у*/А ) ] — ; (4)

Допустивши постійність турбулентного чіїола Прандтля за рівні молекулярного Prt — Рг, виділивши безрозмірний комплекс

В* - — [о, 14-0,С8сl-2y-*,)2-0,G6(l-2y+)4]2 [l-exp(-y VA*} f , (5)

та застосувавши граничні умови аг*

и+(0) - и+(1) - 0 ;

ау

у* - О

- 1

йг*

у* - 1

одержано нелінійне диференційне рівняння виду <!*'Г*- с.

¿у*

*+1 1

2 і 4

аг

4 ~ Ь?

де С4 - константа Інтегрування диференційного рівняння. .

Швидкість конвективного потоку одержана у результаті інтегрування залежності' для загального напруження тертя (ламінарного + турбулентного) з урахуванням прийнятих допущень .

V* ■

г* сі у *

і—_

0

2 ] і

(7)

* 6г .

+ Г* вн Ьь

. Сєр-гдньоіь’тегральйі показники ; псвгдовхпьріскладової чзад-коотіі температури визначаються ріеяявеяйі,' заакгакга' Еа'еаігззі відомої з істематики теореш про передне. ’

Характер гміщ! профілів Евйдаюеїі 1 температури уздовж висоти ділянка формування потоку урахований за допомогою функції дефср-маці! Г§, за відомими характерисгикаки потоку на верхній (и*, )

1 яеїній (и* '8Ь) иея&х -ділянки формування'з використанням рівнянь зв'язку '

и+ - и*-(1 -Г,

(8)

в - £?в (і - е^).;+ 0ст

Залежність для функції НЕЛІНІЙНОГО рівняння, яке ВИХІДНИХ рівнянь (1). (3),

вання відомих величин

+ с,

деформації Гр визначена у вигляді одержано після спільного виріпення 'вяконавяя граничних умов та.перегрупу-

х+ - Ь?

С,-1п|1 + С,

'Г5І

ь ■ ~ С3-1п|1 + С^Г*І , (9)

де С4, С3, С4 - величини, утворені групуванням відомих характеристик потоку на нижній і верхній медах ділянки формування,- постійні для прийнятих умов однозначності.

Висота ділянки формування потоку визначається рівнянням (9)

по відомому' значенню функції деформації на верхній мег.і ділянки

Г І , , - 1 ' ■ ■

Лх-Яа+,^ ' . ,

- Сг - С3 ■ іпі і + СД . (За)

. Оскільки вирішення задачі про рух та теплообмін конвективного пстску ка ділянці стабілізованого пливу одержано е загальному вигляді. то яаргметш турбулентного потоку ми; вертикальними теп-лоеіддаючихи поверхнями виявлені у результаті чисельного рішення відповідних залежностей на Е0Ы з поданням кінцевих • величин с&-ре-дкьоіктегральної температури Є , швидкості й*', та висот;: ділянки Формування потоку у вигляді графіків (мал. 3).

З процесі розрахунку параметрів конвективного потоку, одержано розподілення профілів температури в і швидкості и* по вксоті зертїікалляих паралельних' поверхонь від 0,5-ьХ (ділянка вільного пливу) до + Ь*» (ділянка стабіл 1 сованого шгкву), яке длк випадку асиметрично нагрітих поверхонь (г < 1) показано ка кал. 4.

Профілі швидкості і температури пок&8ави присутність в'язкого ламінарного иідшару біля вертикальної поверхні завдяки каявкоегі стрибкоподібної' змію: величин и+і в на незначній відстані від поверхонь. На графіках, розрахованих для випадку асиметричного нагріву поверхонь а г - 0.4, помітна різниця в товщинах динамічних парів, одиничних потоків (особливо, на ділянці вільного пливу). а також несиметричність профілів и+і 0. В цілому, динаміка формування температури і швидкості природнього конвективного потоку підтверджує вірність прийнятої моделі розвитку потоку, вихідних передумов 1 методу рішення.

Зіставлення одержаних даних по середньоїктегральшш величинам б 1 ії* а результатами аналогічних досліджень Б.П.івакіна, П.М.Бря-ліка, Л.Е.Бера, В.П.Корбута, Т.Себіоі, П.Вредшоу для турбулентного природнього конвективного потоку виявили достатню послідовність проведених досліджень, як для діатзону варіювання вхідних величин «Зг, г), так 1 для результуючих аначень.

З метою перевірки теоретичних половень. 1 визначення ровбїж-іюстей аналітичних залежностей, проведені експериментальні дослідження природнього конвективного потоку міг. вертикальних теп-

експерименти виконай1 відповідно а центральний ортогональним композиційним планом другого порядку. Інтервали варіювання та рівні факторів прийняті на основі аналізу матеріалів,, стосовних сб’ємно-планувальних рішень головних корпусів ТЕС та даних натурних до-

Мал. 4.

Розподілення профілів температури 1 швидкості турбулентного конвективного потоку по висоті вертикальних паралельних теп-іовіддавчих поверхонь при асиметричному нагріванні: Єг/Ь^ - 1-10’; г- 0.4.

сліджень теплових умов внутрішнього повітряного середовища. В результаті проведення експериментальних досліджень одержані рівняння регресії для визначення середніх величин температури і- швидкості конвективного потоку

в - 0.8222-15,9254Хі-0.091Х2+1.2362ХіХг+78.20аХІ-0.0076ХІ ; (10)

і?- 1.490х10**-2.751х10"^Х1'7.203хіб^Х2+7.117хіб,'Х1ХЗ+0.1263Х?і (11)

де XI - (Ь£)“х (х+)°'<;. Х2 - г .

В процесі проведення експериментальних досліджень виконано порівняння експериментальних 1 теоретичних даних для профілі з температури 1 швидкості, результати якого приведені на мал. б. Максимальна величина розбіжності, експериментальних данчх 1 теоретичних залежностей для середніх і?і 9 складає біля 81, для абсолютних и* 1 д - приблизно 112.

З точки зору розробки ефективних систем ЕЄНТИЛЯЦІІ ТЕС, практичний Інтерес викликають методи, спрямовані на зниження енергетичного потенціалу конвективного потоку. З цієп метоп розглянуто вплив горизонтального повітряно-струминного перекриття на параметри конвективного потоку між вертикальними тепловіддаючими поверхнями, експериментальні дослідження якого виконані згідно з ортогональним центральним композиційним планом другого порядку.

Є

ід

ІХЕ-ООІ

ОА - і .

0.« - *

0.0 - ‘ т { т*”і ' г—Т у*']—т— О.ОЕ+ООО

ао о.2 од ае о.в і.о

/

0.0

х - 1.40 «; С* - 7.24М(£; х* -Э.йй-КГ9; Сі/ь* . в.705-!07; Сх*)0,І-<Ч*)0-2 - 0.1274.

Мал. 5. Пробілі температури 1 швидкості турбулентного конвективного потеку між вертикальними паралельними поверхнями: ------------------теорія; О- експеримент -

Проведені експериментальні дослідження дали рівняння регресії для визначення температури та витрати відемсетуваного повітря Звід,- -0.1819+1.5902X1+0.0318X2-0.9381X3+8.9369X1X3 ; ' Ї12)

36*д - 0.0106-0.169X1-0.0014X2-0.0166X3+0.677ХІ+0.0112ХІХ2+

+ 0.1338X1X3+9.7951хіб1Х2ХЗ , (13).

в 1 днсшення витрат повітря

- 0.078+0.4814X3+3.8277X4+25.926X3X4 , (14)

та температури вторинного копвективного потоку '

- -2.3956+31.8151X5+0.0786X2-0.1405X3-0.16Х4-92.85аХ5 . (15)

де ХЗ - Вв^ . М - В*р . ■ Хі- - (Ь;А (^-х+ПЕр) .

Зіставлення одержаних експериментальних' даних для витрат пришивного і відсмоктуваного повітря з результатами досліджень В.Н. Посох1на, виконаних для відсмоктувачів, активованих горизснтальном пришивним струменем,. виявило задовільна сходження у меяах 13%.

Враховуючи специфіку об'ємно-плалувальіжх рішень, а такая значний ашшв нз тепловий стан внутрішнього повітряного середозіпда конвективних потоків, утворених біля ЕсрГіКЕгг.тепловіддажчих поаерхонь технологічного устаткування, запропоноване зонування головного корпусу ТЕС по висоті з подачею 1 видаленням повітря у кохній зоні окремо. Принцип розподіл:1- внутрішнього повітряного се-редоаиаз за рахунок дії вентиляційна:; систем покладений у основу розроблено! зональної системи організації пооітряобміну в головних корпусах ТЕС, ¡до поісазана на над. Є.

• Схема середбачаз подачу припливного повітря у взрхігд гону головного корпусу ТЕС цілорічно з температурою зовнішнього повітря, а у нижню зону - у теплу пору року з температурою юте температури зовніинього повітря, а у холодну пору - з температуроз ваде температури зовнішнього повкря 1 рівномірне видалення повітря біля вертикальних поверхонь тешіовид Ідучого устаткування 1 Із верхньої еони головного корпусу. Забір повітря на дуття в котли виконаний за допомогою-повітропроводів рівномірного видалення з температуро» і витратою, не перебільзу-ючижі відповідно середньої температури 1 витрати повітря у конвективних потоках.

. З метою зниження енергетичної потужності коквектизних потоків шляхом дроблення їх по висоті та послідуючого зменшення розпару-ваавя температури повітря по висоті котельного.відділеная ТЕС, зс-

калька сїєш пєред5аї.іе подачу возпігліого повітря изскійи струменями по лєржетру в зску дії вкдахнємої установки від стінок приміщення ло тєпдовиділяшого усїаткування. У процесі дії на ісон-векгивзі поїояі. припливне повітря горизонтального пові?ряно-стру-шгакого перекриття шдігрівзстся за рахунок енергії природні” потоків, а підігріта сум їй видалжарго повітря 1 возвсвтивного потоку направляється на дуття в котлі;.

. Для перевірці «Активності традиційної 1 зональної схем органі паці І повітрасйиінзг виконані логідійкєнкя температурних полів та т'їшхиїй додвлі головного корпусу Березі ясмсо; ДРВС-1 з єяорго-йлск^*.:;: потугнісз» ЄОС 15:. Модель, до виготовлена у масштабі 1:50, е$лзхк£га оиотриозз механічної пркточкої зекгаляці І 1 ксілі-лексом коитрольно—ейміретаяьиас приладів.

Дооліддекан никоігоііі нгідко плану повного факторного експерименту 2 реилікоа !■; - 2а і ранломіззціеа керогаїгах факторів. їй гсе-розакі фа-чтор;; прийілгі гаграаи припливного ноаїїра до нижньої СгГ

lias. 6. Схема вентиляційних потоків в головному корпусі ТЕС у випад су застосування зональної системи вентиляції з горизонтальним повітряно-струмзінням перекриттям котельного відділення:

а) тепла пора року; 6) холодна пора року. ..

1 верхньої зон котельного відділення, а також витрата повітря, відсмоктуваного на дуття до котельних агрегатів. Значення керованих факторів вибрані з урахування« технічної можливості іх реалізації в системах вентиляції. •

Ефективність різних схем організації повітряобміну оцінювалась по надлишковій температурі повітря в .робочій воні 1 градієнту температури по висоті котельного відділення. Вважалось, що

!іал. 7. Розподілок температури повітря по висоті котельного відділення ТЕС а енергоблоками потужністю 800 МВт у холодну пору року для однозональної (а) 1 деозональ-ноі (б) схем організації повітряобміну.

більшу ефективність шла схема, яка забезпечувала нормативну надлишкову температуру повітря в робочій зоні з найменшим розглруван-ням температури по висоті котельного відділення.

У результаті обробки експериментальних даних одержане розподілення надлишкових температур повітря для холодної пори роїсу, що показане на мал. 7. .

У випадку застосування зональної схеми організації повітряобміну, практично зідсутнз зростання температури повітря по висоті котельного відділення, починаючи з рівня розташування робочої пло-ЗДП5І *-12.600. (див. .мал. 7, б). Б нижній зоні середній градієнт температур склздаа біля 0.3 'С/м 1 підтримується середня температура повітря в межах 15...20 '0, в порівнянні з 28...'¿З 'С для традиційної схеми повітряобміну.

Такий розподілск - температури повітря а котельному відділенні (із зниженням температури у верхній зоні 1 підвищенням у нижній) призводить до зменшення температурного градієнта по висоті та де зниження гравітаційного тиску. Завдяки цьому, скорочується інфільтрація зовнішнього повітря, . що виключав переохолодження шюцддок обслуговування в нижній зоні 1 сприяє стабілізації температурного режиму шкньої зони ТЕС, особливо у холодну пору року.

З цілому, іспити систем веятиляціІ головних корпусіз ТЕС показали стабільні переваги.зональної системи вентиляції .1 тепловикористання над традиційною, як у рівні ефективності забезпечення нормативно І температури повітря, так і у ступені локалізації і корисного використання ззддиаксвої теплоти.

Економічна оцінка запропонованих рішень виконана відповідно з "ІнотрутїЦІвп по ■•визначення економічної ефективності використання нової техніки, винаходів і раціоналізаторських пропозицій з енергетиці". За базовий об'єкт .прийнято- існуючі системи спалення і вентиляції головного корпусу Берегівської -ДР5С-1. Економічний ефект, досягнений-за рахунок змеїшгешга приведених витрат-за.підтримку потрібних параметрів повітряного •-середовища .зональною системою вентиляції ! тепловикористання, для одного енергоблока потутшістю 800 і£6т складає 1833,2 тис. російських рублів в цінах на 01.01.93р. .

1. У результаті проведеного аналізу характеристик Ісвутих

систем вентиляції головних корпусів ТЕС виявлено, що застосовувані сьогодні системи не забезпечують ефективіїу локалізацію шідла-востей, створюють нераціональне потокорозподілз/шя подітря у об’ємі голоеного корпусу 1 маять низьку енергетичну ефективність. Внаслідок цього, спостерігається перегрів робочої зони 1 плсшздск обслуговування в теплу пору року, а такод переохолодження юіяньої зони 1 перегрів верхньої - в холодну пору року. .

2. Дослідженням недоліків 1 достоїнств запропонованих інже-

нерних рішень по організації повітрялостачання' ТЕС ■обгрунтовано, ідо потрібні санітарна-гігієнічні параметри повітряного середовища найбільш елективно 1 з найменшім енергоспоживанням забезпечують зональні системи організації повітряобміну 1 тепловикористання. Найкращі показники зональних. систем вентиляції зумовлені використанням енергії конаектлвшіх потоків, утвореная біля нагрітих поверхонь тепловіїділяючого устаткування, а також комплексним урахуванням об'ешо-пданувадьнкх рішень головних, корпусів 1 особливостей технологічних процесів виробництва ї&шюеоі 1 електричне! енергії. ■ .

. 3. В процесі' теоретичних досліджень запропонована розрахунко-

ва схема пркраднього конвекткгнего потоку, вкшгкгячогс між вертикальний паралельних тепловіддазущх поверхонь. Фівііяаа суть руху і теплообміну конвективного потоку описана за допомого» штемзтнчкої моделі, яка базується яа основі теорії пограяичного ¡гару. На діляіщі вільного шшзу характеристики конвективного потоку одержані у результаті Інтегрування дкфере;щійних рівнянь руху, енергії 1 нерозривності. На ділянках форкування потоку і стабілізованого пливу динамічна 1 теплою складові конвектгашого потоку подані у вигляді нелінійних, диферент¿них рівнянь. Запропонований метод розрахунку на ЕОМ одержаних рівнянь а поданню кінцевих результатів у вигляді графічних заледностей.

4. Дані експериментальних даедідяепь теплової 1 динамічної характеристик колективного потоку шл плоскими вертикальними теп-ловіддзячимя поверхнями ствердили .адекватність прийнятої матема-

ткчігої морелі 1 допустимість . оалестостей, одержанні у ході авалі тичнш: доаглгяеаь. Область застосування аадехностей:.

0,1 < ib;fZ-U:+f'<. 0,15; 0,05 < г < 1.0. .

5. і’ результаті прозедеа;:," експериментів одержані яоліксіш-альпі ;;л:; роорогуїагу харастіриотип кскбєктіібзсго іюток,-

; ~"рси,;^гр:в гсргггс^а^ыгогс аоа 1 трлно-струмганого перекритая у pas’ дії осгдїПіьогЬ тс, ::о::;,-ікгкакий'поток «la зертшсилізмі теь-доїїдд~~»£і Esscpxsaug,

3. !-5с,рхсз::з. еоі-хлі:;-. система • срганізації зозітрио&лау . тендоз’/кор;::.газнл головних корпусів ТЕС з енергоблоками лоїУйЗісїй 500 і 3"С 1ST.-. Істьтпі зональної системи ш тегіловій моделі ТЕС, ъ ясрІЕпяпні з трзд;щ1йэт.ч варігзншгм .системи організації вогітра-збаїяу, сасїід-агл гм£Х2с-’п:я роззарузанкя теьаература ло ьнеоті гезнологі^жх лідділєн» гсйоепэго корпусу з' 25 'С (длн традиційної схем) до 14 'с (дія зональної схемі) з одночасна*, збіяьзгевням їїільіюсгі корисно зккорйстзиої вторинної теплової енергії.

.7. На базі яревгдипя досліджень розроблені рекомендації до розрахунку і копгтдевваш) зонзлшис. систем ПОЗІТрЯОбМІЙУ І ТйЗЛО-викоркста-зня з гоговшпс корпусах ТЕС. Вккон-аза алгоритмізація з нзггугпсо реалізацією на ЕСУ методики poapatyîày зойалгакх еноіс-м вентиляції гохозаа корпусів геїтодх' елеггаросгавдій. .

. 8V Р-езуяьтагг досліджень використані для реконструкції ІсЯую-чхх скотом опалення 1 аенгиляцИ головного корпусу Берегівської ДЕЕС-1. Годоввй економічний ефект від 'упрогадаедня-. -асгшьної системи.організації. воьітряобмїну- 1 .тенлоЕ&чрркстання складав 1833,2 тис.російських рублів на один енергоблок готуяаісяо 800 МВт в цінах на 01.01.33р. ' • ,

’ . СПИСОК ПУБЛІКАЦІЙ.

Основні положення дисертації опубліковані у наступних роботах:

1. КсрзутВ.Д., Стенин В.А., Паладиешсо Ю.В., Довгалюк В.Б. Способ вентиляции главного корпуса тепловой электростанции. Положительное решение ВКЙИГПЭ от 13.04.90 г. по заявке N4746992/33 от 09.10.89 г. ШИ F£4 F7/06. -

2. Корбут В.П., Ткачук А.Я., Паладиенко Ю.В. Вентиляционное

устройство равномерного всасывания для удаления вредностей от конвективного теплового источника. Положительное решение ВНЖГПЭ от 29.10.80 г. ПО заявке N4757843/29 от 13.11.89 г. МКИ Г?А ИЗ/03, Г24 Г//05.

3. Корбут В.П., Паладиенко Ю.В. Энергозкономичная система

кошшцконирозания микроклимата ТЭС.// Сб. "Современное состояние, проблемы и перспективы энергетики и технологии в знергостроеник”. -Иванова, 1339.- Том II.- С.45. .

4. Паладиенко Ю.В. Теплообмен в.вертикальной плоской щели при

естественной турбулентной конвекции.// Тезисы докладов 52-й науч- ' но-практической конференции профессорско-преподавательского состава Киевского инженерно-строительного института.- . Киев: КИСИ,

1991.- С.50-51. •

5. Корбут Б.П., Паладиенко О.В. Стационарная естественная

.турбулентная конвекция в вертикальном плоском канале с асимметричным нагревом стенок.// Тешюмассообмен-92: II Минский Иегздународ-

ный форум по тепло- к массообмену: Тез. докл.- Том 1. Конвективный тепломассообмен.- Часть 2.-.Ь£шск, 1932.- С.88-91. ’ .

6. Корбут В.П., Пагадие!1ко Ю.В. Сценка з^ектизности и энер-

гозатрат зксвдуатарутарюсся систем организаций воздухообмена и фор-ыироэакия тепловых условий :е главных 'корпуса! ТЭС.// Электрические станции.- И., 1992.- N 8.- С.28-35. .

. 7. Корбут В.П. , Паладиенко Ю.В. Особенности применения зональных систем организации воздухообмена в главных корпусах ТЭС с энергоблоками. 800 УВт.// Тезисы догоадсЕ БЗ-й научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава Киевского ин-ненерно-строительного института.- Киев: КИСИ* 1992.- С.43-.

8. 1Сорбут В.П., Паладиенко Ю.В. . Движение и теплообмен при естественной турбулентной конвекции в плоском вертикальном канале и асимметричным нагревом стенок.// Промышленная теплотехника.- Киев, 1993.- Т. 14, N 4-6'.- С.55-60. :

А - довжина демпфузання, м; Ь - відстань між вертикальними паралельними тепловіддагачимя поверхнями, м; - відносна відстань між поверхнями; ґ^.- фунтщія деформації профілів швидкості 1 температури конвективного потоку на ділянці формування; г - прискорення вільного падіння, м/с2,; Ь - висота тепловідпаючоІ поверхні, м; Р -тиск, Па; г - відношення надлишкових температур тепловіддавчшс поверхонь; Т - абсолютна температура, К; ц - складова швидкості потоку вздовж координати х , м/с; V - складова швидкості потоку вздовж координати у , м/с; х - напрямок вздовж руху конвективного потоку;,у - напрямок поперек руху конвективного потоку; г - напрямок вздовж ширини тепловіддаячої поверхні; р - коефіцієнт теплового об'ємного розширення, 1/К; £ц - коефіцієнт турбулентної гемпе-ратуропроводнссті, м2/с; £„ - коефіцієнт турбулентної кінематичної в’язкості, ма/с; £„+- відношення коефіцієнтів температуропроводнос-ті; відношення коефіцієнтів кінематичної в'язкості; 9 - безрозмірна температура; - коефіцієнт кінематичної в'язкості, Па-с; р - густина, кг/м3; Т - дотичне напруження, Па; 6г - число Грас-гефа; Рг - число Прзядтля; Р^- турбулентне число Яраядтлл.

¡БЛЕКСИ. "

+ - безрозмірна величина; — средне значення; 0 - етан повітря на значній відстані від теялозіддавчої поверхні; 1 - теплові ддаяча поверхня з більша температурою; 2 - тепловіддаяча поверхня з меншою температурою; t - турбулентний; в - ділянка аїльного пливу; вак - витяжка природна Із котельного відділення; вд -

видаляемий; від - відсмоктування; д - дуття; з - зовнішній; нз -

нижня зона; пак - приплив аераційний у котельне відділення; пал -

приплив аераційний у машинне відділення; пер - повітряко-струхкнне перекриття; іткк - приплив природній через калорифери у ¡сотельне

відділення; пмї - приплив механічний у котельне відділення; пмм -

приплив механічний у машинне відділення; гак - приплав повітряно-струминного перекриття у гсателгно відділення; яр - яэялляа; р -реїшркуляцірккй; рз - робоча зона; ст - ділянка стабілізованого пливу: ф - ділянка формування потоку.