Введение к работе
Актуальность работы. Компрессоры яеляются одним из наиболее распространенных видов энергетического оборудования.Они широко применяются в металлургии, химии и других отраслях промышленности для приведения в действие различного пневматического оборудования, газоразделения, производства умеренного и глубокого холода, интенсификации процессов горения. В настоящее время на привод компрессоров расходуется около 14% всей вырабатываемой в стране электроэнерпга. Значительную часть компрессорного парка, приблизительно 90?, составляют кокпррчсорн общего назначения, используемые для производства сжатого воздуха с конечным давлением 9- 13 атмосфер.
Системы охлаждения компрессорных установок <КУ) в значительной степени основаны на использовании водооборотных циклов. Однако, з силу имеющегося в настоящее время дефицита водных ресурсов, в рамках программ по экологии и'энергосбережению,в частности,в ргмкэх' Государственной ' научно-технической программы "Ресурсосберегающие и экологически чистые процессы металлургии й- химии", проводятся работы по переводу' компрессоров на воздушное охлаждение.
Одним из главных преимуществ воздушного охлаждения по'сравнению с водяным является более низкая среднегодовая температура охлаждающей среды, т.к. температура атмосферного воздуха имеет отрицательные значения в /течение длительных промежутков времени'на значительной части территории страны. Однако, іменно зимой при отрицательных температурах охлаждащего- воздуха, наряду с 'конденсацией возможны также процессы' образования льда с пленкой конденсата и инея..Загромождение льдом каналов газоохладителя приводит к росту, гидравлического- сопротивления и недоохлаждения хомпримируемого га?а до температуры охлаждающего воздуха, к увеличению затрат.на сжатие газа.
Цель и основные задачи работы. Основной целью диссертационной работы является исследование тепломассообмена и сопротивления в пластинчато-ребристых теплообменниках (ПРТ) при отрицательных .температурах охлаждающего воздуха и повышение на этой основе Jффeктивнocти -систем, воздушного охлаждения КУ. 'Для достижения этой цели необходимо решить сла"1ющие задачи: .„'. . ...
получить экспериментальные данные о процессах тепломассообмена (зонах фазовых переходов) в пластинчато'- ребристых роздухоохладителях. компрессоров при отрицательннх температурах и о влиянии замерзаний на', эффективность работы ПРТ; - . - .-'.'' '-:' .л
разработать модель двухкомпоиентного даядаченэ-кольцевого- пот'о-г ка при замерзании пленки конденс&га на стєщф канала; ; .-.'. "': '
-'создать методику'расчета ПРТ при замерзании конденсата с учетом .фазовых переходов в продольной теплопроводности стенок;
. t провести экспериментальное, исследование замерзания ПРТ, позволяющее подтвердить' адекватность' модели;
.- разработать регламент работы- системы воздушного охлаждения КУ при отрицательных температурах рхлавдввдвго воздуха. Научная новизна'работы состоит в следующем:''
. - получены экспериментальные данные, раскрывающие картину образования льда в ПРТ КУ и показывающие влияние замерзания на эффективность работы системы охлаждения;
- выполнено обобщение математической модели дисперсно-кольцевого течения двухкомпонентной смеси -при замерзании пленки конденсата на стенке канала;
- разработана методика расчета Ш'Т в трехмерной постановке при
зоморзании-конденсата с учетом фазовых переходов и продольной тепло
проводности стенок; '- _
.- выявлен термодинамический предел охлаждения влажного скатого воздуха, который.равен 0"С при следующих условиях: режим работы -стационарный, температура точки росы, охлаждаемого воздуха Тр #= О'С;
- разработан метод определения параметров атмосферного воздуха, при которых возможно замерзание ПРТ КУ, с 'использованием I-d диаграмм владвого воздуха. ".
Реализация работы в промышленности. Результаты работы полокеш ї
основу проектирования компрессорных установок- номенклатуры Краснодарс
кого компрессорного завода.. Прове дена опытно-промышленная эксплуатация
компрессорной установки-2ВШ,6-12/8 производства Краснодарского комп
рессорного завода с системой воздушного охлаждения из властипчато-
ребристых теплообменников.На заБоде "Радист" Ленинградского НПО "Севе
рная заря" спроектирована и находится в эксплуатации система воздушно
го охлаждения компрессорной -станции. Опытно-промышленная 'зксплуатащп
подтвердила основино выводы диссертации. ' .
Автор защищает; .
- аксперимвнтальныо данные,' раскрызащаа; картину образования льд; в ПРТ КУ общего назначения и показывающие влияние замерзания на эффективность работы системы охлаждения; '
модель дисперсно-кольцевого течения двухкомпонентной смеси пр замерзании пленки конденсата на стенке'капала;
методику расчета ПРТ в трехмерной постановке 'при замерзани конденсата с учетом фазовых переходов и продольной теплопроводност 4
стенок;
положение о наличии термодинамического предела охлаждения влаж^ ного сжатого воздуха равного ОС при следующих условиях: режим работы - стационарный, температура точки роен охлаждаемого воздуха Тр > 0С;
методику определения параметров атмосферного воздуха, при которых возможно замерзание ПРТ КУ, с использованием I-d' диаграммы влажного воздуха; .
регламент работы ПРТ КУ при отрицательных температурах охлаждающего воздуха.
Апробация работы. Результаты исследований по теме диссертации докладывались на VII Всесоюзной конференции по компрессоростроению .(Казань, 1985), на 17 Всесоюзной научно-технической конференции по криогенной технике (Москва, 1387), на 30-Й Юбилейной научно-технической конференции,посвященной 70-лзтию Дальневосточного политехнического института (Владивосток, 1988); на VIII'Всесоюзной конференции по компрессоростроению (Сумы, 1989). -
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в четырех работах и авторском' свидетельстве.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения,
шести глав, заключения, списка, литературы из 1J7 наименований; прило
жений; ейдеркит 110-страниц машинописного текста, 60 иллюстраций, 6
таблиц. . ; . ._"'.-