Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Система подогрева топливного газа перекачивающих агрегатов магистральных газопроводов с применением двухфазных термосифонов Юсупов Салават Турсуналиевич

Система подогрева топливного газа перекачивающих агрегатов магистральных газопроводов с применением двухфазных термосифонов
<
Система подогрева топливного газа перекачивающих агрегатов магистральных газопроводов с применением двухфазных термосифонов Система подогрева топливного газа перекачивающих агрегатов магистральных газопроводов с применением двухфазных термосифонов Система подогрева топливного газа перекачивающих агрегатов магистральных газопроводов с применением двухфазных термосифонов Система подогрева топливного газа перекачивающих агрегатов магистральных газопроводов с применением двухфазных термосифонов Система подогрева топливного газа перекачивающих агрегатов магистральных газопроводов с применением двухфазных термосифонов
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Юсупов Салават Турсуналиевич. Система подогрева топливного газа перекачивающих агрегатов магистральных газопроводов с применением двухфазных термосифонов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.13 / Юсупов Салават Турсуналиевич; [Место защиты: Уфим. гос. нефтяной техн. ун-т].- Уфа, 2009.- 119 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/3307

Содержание к диссертации

Введение

1 Методы повышения эффективности энергоиспользования на компрессорных станциях магистральных газопроводов 10

1.1 Энергопотребление на компрессорных станциях 10

1.2 Краткий обзор наиболее распространенных конструкций теплообменных аппаратов 13

1.3 Современные методы интенсификации теплообмена в традиционных конструкциях теплообменников

1.3.1 Трубчатые теплообменники с развитой поверхностью 19

1.3.2 Пластинчатые теплообменники

1.4 Классификация и развитие конструкций замкнутых двухфазных термосифонов 28

1.5 Выводы по главе

2 Проектирование термосифонного подогревателя топливного газа 47

3 Технология очистки внутренней поверхности термосифона

3.1 Способы очистки внутренней поверхности термосифона 74

3.2 Физические основы разрядно-импульсных технологий 76

3.3 Проверочный расчёт прочности термосифонной трубы при её очистке аппаратом «Искра-М» 88

3.4 Принцип работы и конструкция аппарата для очистки труб «Искра-М» 91

3.5 Выводы по главе 94

4 Технология вакуумирования, заполнения, герметизации и крепления термосифонов 95

4.1 Методология изготовления термосифонов 95

4.2 Вакуумирование и заполнение термосифона з

4.3 Разработка способа крепления термосифонов к трубной решетке 102

4.4 Выводы по главе 103

5 Основные выводы и результаты 104

Библиографический список использованной литературы

Введение к работе

Актуальность темы

Повышение эффективности расходования энергоресурсов и энергосбережение являются высшим приоритетом энергетической стратегии России до 2020 года.

ОАО «Газпром» занимает второе место в стране по объемам энергопотребления, в его отраслевой структуре 83% потребления топливно-энергетических ресурсов приходится на подотрасль «транспорт газа». В соответствии с проведенным анализом отдела энергосбережения и экологии Департамента по транспортировке и подземному хранению газа потенциал экономии природного газа на период с 2004 по 2006 годы оценивался более чем в 8 559 млн. м3 газа или 76,54% от ожидаемого суммарного энергосбережения в ОАО «Газпром».

Поэтому даже относительно небольшие снижения расхода газа на собственные нужды позволят высвободить ресурсы газа для подачи его потребителям в РФ и на экспорт, снизить эксплуатационные издержки за счет энергетической составляющей, снизить выбросы вредных веществ в атмосферу.

В качестве топлива для газоперекачивающих агрегатов используется тот же перекачиваемый природный газ, расход которого на 1 тысячу им3 перекачиваемого газа в среднем составляет 2,95-3,95 нм3.

Подогрев топливного, импульсного газа перед подачей в газотурбинную установку осуществляется подогревателями газа (ПТПГ-30, ПГ-10, ПГА-200 и др.) за счет сжигания природного газа.

Чтобы исключить сжигание перекачиваемого природного газа, для решения поставленной задачи - подогрев топливного газа - предлагается осуществлять за счет использования вторичных энергоресурсов.

При сжигании топлива в газоперекачивающих агрегатах образуются продукты сгорания, несущие большой потенциал вторичной тепловой энергии.

Теплота отходящих дымовых газов на компрессорных станциях ОАО «Газпром » утилизируется для получения теплофикационной воды.

Теплофикационная вода является носителем низкопотенциальной тепловой энергии, достаточной для подогрева топливного газа. Поэтому возникает необходимость подбора или разработки теплообменных устройств, позволяющих обеспечить эффективный перенос тепла нагреваемому потоку при малом температурном перепаде между теплообменивающимися средами.

На основе проведенного анализа и ранее проведенных собственных исследований выбрано теплопередающее устройство на базе замкнутых двухфазных термосифонов.

В двухфазных замкнутых термосифонах реализуется новый физический принцип, основанный на использовании скрытой теплоты парообразования при фазовых превращениях (кипении и конденсации) промежуточного теплоносителя. При этом коэффициент теплопередачи в несколько раз выше по сравнению с конвективным теплообменом.

Применение высокоэффективного теплообменного оборудования обеспечит энергосбережение за счет более полного использования вторичных энергоресурсов на компрессорных станциях магистральных газопроводов, сократит количество сжигаемого природного газа на технологические нужды; в связи с этим решаемая в данной работе научная задача представляет несомненную актуальность.

Цель работы - разработка нового регенеративного оборудования для снижения расхода природного газа на собственные нужды за счет использования вторичных энергетических ресурсов на компрессорных станциях газотранспортных предприятий.

Основные задачи работы

1 Подбор и обоснование возможности применения теплообменного оборудования на базе замкнутых двухфазных термосифонов для использования утилизированного тепла отходящих газов газоперекачивающих агрегатов на примере подогрева топливного газа.

2 Разработка конструкции узла крепления термосифонов к разделительной
трубной решетке.

3 Разработка технологий очистки внутренней поверхности,
вакуумирования и заполнения промежуточным теплоносителем
термосифонных труб.

Научная новизна

  1. Выполнен синтез системы подогрева топливного газа с применением двухфазных термосифонов и определены взаимное положение в пространстве конструктивных элементов системы и формы связей между ними.

  2. Приведены в единую систему аналитические зависимости для расчетов технологических и конструктивных параметров функционального теплообменников на базе замкнутых двухфазных термосифонов, основанных на использовании скрытой теплоты парообразования при фазовых превращениях.

3 Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена
возможность использования электрогидроипульсной технологии ДЛЯ
очистки внутренних поверхностей термосифонних труб. Установлены
технологические параметры процесса эффективной очистки
термосифонных труб.

Практическая ценность

Разработана система подогрева топливного газа на базе двухфазных термосифонов, позволяющие эффективный съем низкопотенциального тепла от вторичных энергетических ресурсов, исключив при этом сжигание перекачиваемого природного газа.

Предложены новые конструктивные решения крепления оребрённых труб к трубной решетке с последующим вакуумированием и заполнением промежуточным теплоносителем.

6 Положения, выносимые на защиту

  1. Доказанная эффективность применения системы подогрева топливного и пускового газа, основанная на двухфазных термосифонах, с использованием утилизированного тепла отходящих дымовых газов газоперекачивающих агрегатов. Аналитические зависимости расчета теплотехнических и конструктивных параметров теплообменного устройства.

  2. Новая конструкция узла крепления термосифонов с трубной доской.

  3. Способ очистки внутренней поверхности термосифонов с применением разрядно-импульсного устройства.

  4. Разработанная технология вакуумирования и заполнения термосифонов промежуточным теплоносителем.

Апробация работы

Результаты научных исследований докладывались:

- на IV Международной научно-технической конференции «СВАРКА.
КОНТРОЛЬ. РЕНОВАЦИЯ -2004» (Уфа);

научно-практической конференции «Инновационный потенциал молодых специалистов ОАО «Газпром» как условие повышения эффективности разработки и эксплуатации углеводородных месторождений Ямала» (Ямбург, 2004);

учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт-2005» (Уфа);

Международной научно-практической конференции

«Нефтегазопереработка и нефтехимия - 2006», проводимой в рамках XIV Международной специализированной выставки «Газ. Нефть. Технологии -2006» (Уфа);

научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа

2007» (Уфа);

7 - научно-техническом семинаре «Актуальные вопросы нефтегазовой отрасли в области добычи и трубопроводного транспорта углеводородного сырья» (Уфа, 2009).

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 17 печатных трудах, в том числе в 15 статьях (1 - в издании, входящим в перечень ВАК РФ) и 2 патентах РФ.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, основных выводов, библиографического списка, включающего 137 наименований. Изложена на 118 страницах машинописного текста, включает 15 рисунков и 16 таблиц.

Краткий обзор наиболее распространенных конструкций теплообменных аппаратов

Теплообменники- широко применяют как- самостоятельные аппараты или как составные устройства других теплотехнических систем. Из-за, большого /разнообразия .типов,теплообменники классифицируются [?166]: Г по. принципу действия: поверхностные, в которых передача, тепла-осуществляется через стенку; смесительные, в» которых теплообмен происходит при непосредственном; соприкосновении теплоносителей; регенеративные, в которых теплопередача происходит циклически; 2 по назначению: холодильники, подогреватели; испарители, конденсаторы; 3 по направлению. движения теплоносителей: прямоточные; противоточные; с перекрестным током; 4 по» конструктивным признакам» и способу изготовления: с поверхностью теплообмена из труб- — кожухотрубчатые, «труба в, трубе», оросительные, погружные, витые; с поверхностью теплообмена- из металлического листа — спиральные, рубашечные, пластинчатые, сотовые; с поверхностью теплообмена из неметаллических материалов — с эмалированной поверхностью, из стекла, фторопласта, графита.

Наиболее распространены кожухотрубчатые теплообменники благодаря простоте конструкции и технологии изготовления. Теплообменники типа «труба в трубе» изготавливаются площадью от 0,5 до 93 м на давление до- 16 МПа и температуру от -60С до 600С. Аппараты состоят из последовательно соединенных между собой прямых горизонтально расположенных секций «труба в трубе», выполняемых из стали различных марок.

В подобных аппаратах теплообмен- происходит между средами, двигающимися по трубкам и кольцевому пространству между трубами. В них легче обеспечивается более высокая скорость движения, что позволяет иметь более высокие коэффициенты теплопередачи и значения теплонапряженности поверхности нагрева. Недостатком теплообменных аппаратов типа «труба в трубе» по сравнению с кожухотрубчатыми аппаратами являются большие габариты, а также более высокий расход металла на единицу поверхности теплоотдачи за счет малой ее площади.

Спиральные стальные теплообменники выпускаются площадью от 10 ДО 100 м2 на давление 0,6 и 1,0 МПа и температуру от -20С до- 200С. Аппарат состоит из двух листов, свернутых в спираль и образующих каналов, по которым движутся теплообменивающие среды. Достоинством аппаратов является компактность, легкость создания высоких скоростей движения- теплоносителей и, как следствие, более высокие коэффициенты теплоотдачи. Гидравлическое сопротивление-таких аппаратов относительно невелико. К недостаткам аппаратов относятся сложность изготовления и трудность обеспечения плотности соединения.

Специфической особенностью погружных аппаратов является наличие емкости-ящика, в которую погружены теплообменные трубы. В. ящике находится охлаждающая среда, чаще всего вода. Аппараты используют в качестве холодильников или конденсаторов-холодильников.

К недостаткам аппаратов подобного типа относится их громоздкость и повышенный расход металла. Кроме того, в ящике свободное сечение для прохода воды велико, вследствие чего скорость движения воды мала и относительно малы коэффициенты теплоотдачи-от стенок змеевика к воде. Такие аппараты.при строительстве новых установок не применяются.

Широкое распространение получили аппараты воздушного охлаждения, в которых в качестве охлаждающего агента используется поток атмосферного воздуха, нагнетаемогоi специально установленными вентиляторами.

Использование аппаратов этого типа позволяет осуществить значительную экономию охлаждающей воды, уменьшить количество сточных вод, сократить необходимость очистки наружной поверхности теплообменных труб. Сравнительно низкий коэффициент теплоотдачи со стороны- потока воздуха, характерный для этих аппаратов, компенсируется значительным оребрением наружной поверхности воздуха. Наиболее трудные условия? охлаждения при помощи воздуха имеют место в, летнее время года. В стандартных аппаратах воздушного охлаждения предусматривается возможность частичного (на несколько градусов) снижения начальной температуры воздуха путем его увлажнения за счет впрыскивания воды с помощью форсунки.

Пластинчатые теплообменники нашли применение для теплоносителей с близкими по значению коэффициентами теплоотдачи. Как правило, они просты в изготовлении, имеют меньший расход металла и гидросопротивление. Гладкопластинчатые- теплообменные аппараты изготовляют из тонких гладких металлических листов в виде многослойных.

Штампованные пластинчатые теплообменники, выполненные из гофрированных методом штамповки листов, сохраняют преимущества обычных пластинчатых аппаратов, но пригодны для работы с теплоносителями при давлении 1,5 МПа и более.

Компактные [8] пластинчатые теплообменники (рисунок 1.1) разработаны в связи с необходимостью уменьшения габаритов и массы аппаратов, применяемых в транспортных газотурбинных и холодильных установках, конструктивное оформление таких аппаратов можно представить по эскизам. Чаще всего изготовляют из сплавов алюминия или меди. Рабочее давление может достигать 2 МПа и более.

Классификация и развитие конструкций замкнутых двухфазных термосифонов

Как видно из расчетов действительно, если запроектировать аппарат с вышеприведенными геометрическими характеристиками, то будет осуществляться нагрев топливного газа за счет теплофикационной воды. Однако поверхность теплообмена термосифонных труб такого аппарата очень большая и осуществить на базе подогревателя ПТПГ-30 такой аппарат не удастся. Прежде всего, причиной этого является низкий температурный напор между теплофикационной водой и раствором ДЭГ, а также применение самого промежуточного теплоносителя — ДЭГ между теплофикационной водой и топливным газом. Процесс теплоотдачи в растворе ДЭГ очень не эффективен, так как имеется наличие только естественною конвекцищ которая на несколько порядков менее эффективна, чем вынужденная.

Решить возникшие затруднения можно попробовать двумя способами: - оребрение поверхностей термосифонных труб, тем самым увеличивая поверхность теплообмена; - отказаться от использования промежуточного теплоносителя.- водного раствора ДЭГ, и. осуществлять нагрев топливного газа непосредственно теплофикационной водой при помощи термосифонных труб. В этом случае также возможно оребрение термосифонньштруб, особенно со стороны газа.

Рассмотрим второй- вариант, когда? теплообмен осуществляется непосредственно между топливным газом и теплофикационной водой. Геометрические характеристики термосифонных трубок остаются прежними.

1. Коэффициент теплоотдачи от теплофикационной воды к наружной поверхности термосифонных трубок остается тот же; чтои рассчитан ранее: а;=13105,30 Вт/(м2-К).

2: Так как температурный перепад по горячему теплоносителю остается тем же, то и коэффициенты теплоотдачи при кипении и конденсации промежуточного теплоносителя (вода) остаются прежними:

3. Определим коэффициент теплоотдачи от наружной поверхности термосифонных труб в зоне конденсации к топливному газу. а) средняя температура холодного теплоносителя — топливного газа равна 2 2 б) динамическая вязкость топливного газа при средней температуре определяется как [34]: Mau _ УхМх У2М2 i УпМп где ju juj ,...,//„- динамические коэффициенты вязкости компонентов газовой смеси.

Зависимость вязкости газов от температуры определяется по эмпирическому уравнению Сатерленда [92]:

Мольная масса газовой смеси МСм 16,404 С учетом вышеприведенных свойств компонентов топливного газа определим динамическую его вязкость при температуре 27,5 С. 16,404 0,9792-16,043 0,00835-30,07 0,00309-44,097 0,000483-58,124 0,000489-58,124

Коэффициент теплопроводности топливного газа равен: Лг = 0,0327 Вт/(м-К) д) для оценки теплоотдачи в межтрубном пространстве термосифонного ТОА, снабженного перегородками, используется известное критериальное уравнение [76,51]: Nu = 0,4- Re 6-Pr0 36 . Рекомендуемая скорость движения газов под давлением до десятков МПа находится в интервале 15-30 м/с [97]. Принимаем скорость в вырезе перегодки равной 15 м/с, тогда число Рейнольдса равно:

Как видно из расчетов при исключении промежуточного теплоносителя — раствора ДЭГ из тепловой схемы подогревателя топливного газа несмотря на снижение коэффициента теплопередачи, но за счет значительного увеличения температурного напора, поверхность теплообмена получилась в 2 раза меньше, чем при использовании ДЭГ.

Рассчитаем другой вариант - применение оребрения пучка термосифонных труб в конденсационной части термосифона, т.е. со стороны топливного газа.

Для расчета принимаем, что трубы должны быть оребренные, со следующими характеристиками: основной трубы - сталь, с коэффициентом теплопроводности

Как видно, коэффициент теплоотдачи при. оребрении термосифонных труб со стороны газа не значительно отличается от того же коэффициента при гладких термосифонных трубках. Рассчитаем предельный, тепловой поток в подогревателе топливного газа, принимая: - общее количество труб - 200 шт. - общая длина одной трубы -1м; - высота конденсационной части - 0,65 м; - высота испарительной части - 0,35 м; Результаты расчета сведем в таблицу 2.9.

Проверочный расчёт прочности термосифонной трубы при её очистке аппаратом «Искра-М»

Относительно небольшие давления и скорости распространения ударных волн, возникающих при электрическом разряде в жидкости, позволяют применить в этом случае акустическое приближение при исследовании ударных волн и их воздействие на окружающую среду.

Общепринятым выражением связи между давлением Р в ударной волне и временем t является следующее: где Pm — давление на фронте ударной волны; 0 - время ее затухания в е раз. Это выражение односторонне описывает ударную волну. Оно не учитывает ее изменение в зависимости от координаты х. Более точная запись этой зависимости может быть представлена в виде:

Выражение (1) удовлетворяет условию Дирихле и абсолютно интегрируемо в интервале (-оо,+оо). Являясь негармонической функцией, оно может быть представлено в виде интеграла Фурье: Подынтегральная функция Р ые1Ы(( х/с) dco представляет собой элементарную гармоническую функцию, и для нее справедливьввсе законы и понятия акустики.

Для данного рассмотрения воздействия ударной- волны на преграду наиболее важными являются коэффициенты отражения и преломления, а также понятия входного импеданса и проводимости препятствия. Поскольку коэффициенты отражения Kj и К2 связаны простой зависимостью К]=1+К2, в дальнейшем будем рассматривать только коэффициент отражения.

Согласно определению входной проводимостью преграды называется отношение скорости частиц границы раздела к действующему на нее давлению: у + у _ 1 1-К{ Р + Р pcl + K где v и Р - скорость частиц и давление отраженной волны. Входным импедансом преграды Z называется величина, обратная проводимости.

Если толщина преграды h X (Л — длина волны действующего на нее возмущения), то в зависимости от среды, находящейся за преградой, ее можно рассматривать как сосредоточенную массу (если за преградой вакуум) или как сосредоточенную упругость (если за преградой абсолютно жесткое тело). Отличительными особенностями этих разновидностей являются: для преграды в виде сосредоточенной массы:

Из последнего выражения следует, что коэффициент отражения К\х является не только функцией плотности р и скорости звука среды с, в которой распространяется возмущение, но и частоты действующей силы.

Рассчитаем коэффициент отражения ударной волны, используя для этого его определение как отношение давления в отраженной волне к падающей. Известно, что гармоническая отраженная волна определяется через падающую умножением последней на коэффициент отражения. Следовательно, элементарную отраженную волну можно записать так:

Кх(т)Рае ш{!-х1с о . Значение Рт находим, непосредственно уравнение (2). С учетом того, что в интервале {-со,0)Р(х, t)=0, получаем:

Из этого выражения видно, что коэффициент отражения является функцией параметров падающей ударной волны, свойств материала преграды и времени. Из выше изложенного следует, что для получения наибольшего эффекта выполняемой ударной волной работы необходим правильный подбор соотношения между значениями а и О,. Заметим, что преломленная волна описывает суммарное давление на поверхность преграды, т.е. это то давление, которое определяет поведение преграды в целом.

Интерес представляет уравнение движения преграды под действием суммарной волны сжатия. Для примера рассмотрим движение цилиндрической оболочки под действием внутреннего радиального давления. Дифференциальное уравнение движения для этого случая можно записать так:

Из уравнения (10) видно, что соотношение между параметрами a, Q, fflo и полностью определяет характер движения оболочки и максимальное перемещение ее стенки. Специальным подбором указанных параметров движение оболочки может быть изменено от колебательного до апериодического. С помощью рассмотренного метода можно рассчитать деформацию цилиндрических заготовок, амплитуды упругих колебаний элементов конструкций установок и др.

Как было сказано выше, очистка внутренней поверхности заготовок термосифонных труб с использованием разрядно-импульсной технологии заключается в использовании эффекта ударной волны, возникающей при высоковольтном разряде в жидкости. При прохождении фронта ударной волны на границе раздела металлической поверхности и твердых отложений возникают напряжения, способные отслаивать последние от стенок труб, растекающиеся гидропотоки, следующие за ударной волной, завершают работу по разрушению, смыву разрушенных отложений с очищаемых поверхностей и выносу осколков отложений за пределы трубы.

Определим, не превышают ли напряжения, возникающие под действием ударной волны в металле трубы, допускаемых напряжений для материала трубной заготовки. В волне сжатия ближней зоны разряда в жидкости создается давление Ртах} зависящее от ПЛОТНОСТИ жидкости р, геометрических характеристик КЭР (начальное напряжение Uo, индуктивность разрядного контура L, емкость конденсатора С, длина разрядного промежутка 1р) и длительности разряда т [8].

Разработка способа крепления термосифонов к трубной решетке

Трубная решетка является одним из основных узлов термосифонного теплообменника. Этот узел выполняет роль несущей рамы, на которую приходится вся нагрузка от термосифонов. Кроме того, трубная решетка является разделительной стенкой для двух теплоносителей, смешивание которых, как правило, не допускается.

Основной трудностью является крепление термосифонных труб к трубной решетке. Здесь должны быть учтены такие факторы, как технологичность сборки, обеспечение плотности в соединении термосифон -трубная решетка. Известные решения с применением «песчаного затвора» при малых перепадах давления или резьбового соединения для гладких труб в случае использования оребренных труб со значительным перепадом давления неприемлемы.

Автором предлагается конструктивное решение крепления.оребренных труб с последующим, заполнением и вакуумированием, показанное на рисунках 4.2. а - две оребренные трубы, соединение типа «газ-газ» б — одна трубка оребренная, другая гладкая, соединение типа «газ-жидкость» Рисунок 4.2 - Варианты компоновки труб двухфазных труб Предлагаемая конструкция позволяет обеспечить надежное отсутствие перетоков между теплоносителями, а также допускает значительную разницу давлений теплоносителей, которая может иметь место в условиях компрессорных станций газотранспортного предприятия.

На данный способ крепления термосифонов к трубной решетке получен патент РФ. Выводы по главе

Разработан, изготовлен и внедрен в производство стенд по вакуумированию и заправке термосифона промежуточным теплоносителем, обеспечивающий соблюдение всех требований, предъявляемых к технологии изготовления термосифонов, и в тоже время легко осуществимый в условиях производства. Данный стенд запатентован.

Разработан способ крепления термосифонов к трубной решетке с учетом требований и производственных особенностей газовой промышленности.

1 Значительную долю от общего потребления природного газа на технологические нужды составляет подогрев топливного газа, используемого для привода газоперекачивающих агрегатов. Замена сжигания природного газа на утилизированную теплоту отходящих дымовых газов позволит резко сократить расход перекачиваемого газа на собственные нужды и способствовать более эффективному расходованию энергоресурсов.

2 Для подогрева топливного газа в качестве вторичных энергетических ресурсов принята теплофикационная вода, которая является носителем низкопотенциального тепла. При малом температурном градиенте нагревающего и нагреваемого потоков наиболее предпочтительным является применение теплопередающего устройства на базе двухфазных замкнутых термосифонов. Обладая высоким коэффициентом теплоотдачи, они позволяют организовать съем низкопотенциального тепла в достаточной степени для подогрева топливного газа.

3 С учетом процессов парообразования промежуточного теплоносителя в испарительной части, пленочной конденсации с выделением теплоты фазового превращения и использованием классических формул теплотехники, разработана методика для проектировочных расчетов геометрических размеров конструктивных элементов, передаваемой мощности теплового потока, теплообменника на базе двухфазных термосифонов.

4 Прямой нагрев топливного газа теплофикационной водой (исключая схему теплопередачи раствора ДЭГ) наиболее целесообразен, так как в этом случае значительно повышается температурный напор между средами. Этот способ нагрева с оребрением термосифонов со стороны топливного газа рекомендуется для модернизации системы подогрева топливного и пускового газа. Тем самым можно сократить расход перекачиваемого природного газа на 1815 тыс. н в год на одном ЛПУ магистрального газопровода.

В целях повышения показателей качества функционирования теплообменников на базе двухфазных термосифонов и повышения технологичности их изготовления обоснована возможность высокопроизводительной очистки внутренних поверхностей термосифонов с использованием разрядно-импульсных технологий; предложено конструктивное решение крепления термосифонов к трубной решетке, исключающее смешивание тепловых потоков; разработана промышленная технология вакуумирования трубок с последующем заполнением их промежуточным теплоносителем.

Похожие диссертации на Система подогрева топливного газа перекачивающих агрегатов магистральных газопроводов с применением двухфазных термосифонов