Введение к работе
Актуальность работы
Послекризиеное состояние экономики страны выдвинуло на первый план проблему энергосбережения на всех участках хозяйственной деятельности. Потенциал энергосбережения, имеющийся на настоящий момент в России, по оценкам экспертов оценивается примерно в половину суммарного потребления первичных топливно-энергетических ресурсов в стране и от четверти до трети которого может быть реализовано в результате осуществления не затратных или малозатратных мероприятий.
На долю аппаратов воздушного охлаждения (АВО) приходится большая часть теплообменного оборудования в нефтеперерабатывающей промышленности.
Широкое применение АВО в нефтеперерабатывающих предприятиях обусловлено созданием возможности кардинального решения целого ряда актуальных задач уменьшения водопотребления на технические цели, оптимального размещения технологических установок и снижения загрязнения окружающей среды.
Поэтому наряд}' с находящимися в эксплуатации десятками тысяч АВО. спрос на дальнейшее расширенное применение их в нефтеперерабатывающих производствах в ближайшие десятилетия будет непрерывно возрастать, при одновременном требовании их высокого качества и улучшения технико-экономических показателей.
Исследования последних лет показывают, что резервы повышения тепловой эффективности АВО находятся в осуществлении интенсификации теплоотдачи использованием оребрённых труб с развитой поверхностью теплообмена и рациональной компоновкой их в пучках, не увеличивая при этом удельной металлоёмкости и габаритных размеров тсплообменных секций.
В связи с этим работы, направленные на совершенствование существующих и создание новых энергоэффективных и металлосоерегающих конструкций АВО. являются актуальными.
Цель диссертационной работы. Разработка и исследование аппаратов воздушного охлаждения с радиально-диффузорной компоновкой оребрённых труб теплообменных секций.
Для реализации поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
-
Обзор существующих конструкций АВО различных установок нефтепереработки. Анализ результатов исследований тепловой эффективности диффузорных компоновок теплообменных секций.
-
Разработка конструкции аппарата воздушного охлаждения с радиально-диффузорной компоновкой оребрённых труб теплообменных секций.
-
Создание испытательного стенда и методики экспериментального исследования тепловой эффективности компоновок оребрённых труб теплообменных секций в диапазонах технологических параметров работы АВО в установках нефтепереработки.
-
Исследование тепловой эффективности различных компоновок оребрённых труб теплообменных секций АВО.
Научная новизна:
1. Разработана математическая модель радиально-диффузорной компоновки оребрённых труб в теплообменных секциях АВО, позволяющая формировать шахматный пучок таким образом, что расстояние между трубами каждого ряда увеличивается, образуя канал с расстоянием b между трубами, который расширяется в диапазоне диффузорности 1 =? f ^ ^ ох РяДа к РЯДУ по ХДУ движения охлаждающего воздуха, сохраняя при этом постоянное компоновочное расстояние I между трубами соседних рядов.
2. Впервые установлена эмпирическая зависимость теплоотдачи секции АВО с радиалыю-диффузориой компоновкой пучка оребрённых труб, выраженная формулой Nu = 0.2697 Ле!о1'1э z~'m\ где количество рядов труб изменяется в диапазоне z = 2... 4 и скорость воздуха в узком сечении в пределах Re = 243... 2109, позволяющая определять теплоотдачу шахматного пучка оребрённых труб АВО установок нефтепереработки с компоновкой выполненной в виде равностороннего треугольника со стороной равной 64 мм pi характеристиками трубы d х do х h х s x Д = 54 x 25 x 13,5 x 3 x 0,8мм
Практическая ценность:
-
Разработан испытательный стенд, позволяющий исследовать тепловую эффективность компоновок труб АВО при различном конструктивном исполнении теплообменных секций.
-
Тепловая эффективность разработанной конструкции АВО с радиально-диффузорной компоновкой труб подтверждена стендовыми испытаниями и обосновывается уменьшением аэродинамического сопротивления за счёт равномерного распределения нагревающегося потока охлаждающего воздуха по расширяющимся каналам теплооб-менгюй секции.
-
Методика экспериментального исследования и полученные безразмерные зависимости используются при расчёте АВО с радиалыю-диффузорной компоновкой оребрённых труб в ООО «Грибановский машиностроительный завод» и для проведения занятий в УГНТУ по дисциплине «Принципы и методы конструирования оборудования» для магистрантов направления 150400 «Технологические машины и оборудование» по программе «Теоретические основы проектирования оборудования нефтеперерабатывающих, нефтехимических и химических производств».
Апробация работы. Основное содержание; работы докладывалось и обсуждалось на международном научном симпозиуме им. М. А. Усова студентов и молодых ученых (г. Томск 2005г.); VI-ой Всероссийской (с международным участием) научно-технической конференции «Механики XXI - веку» (г. Братск 2007г.); Всероссийской научно-методической конференции «Инновации и наукоемкие, технологии в образовании и экономике» (г. Уфа 2007-2011г.); Международной научно-практической конференции «Экономическое, социальное и культурное развитие Западного Казахстана» (г. Орал 2008г.); II Всероссийской студенческой научно-практической конференции «Интенсификация тепло-массообменных процессов, промышленная безопасность и экология» (г. Казань 2008г.); VIII конгрессе нефтегазопромышленникои (г. Уфа 2009г.); IX Всероссийской научно-практической конференции (г. Оренбург 2009г.); Всероссийской научно-технической конференции «Инновационное нефтегазовое оборудование: проблемы и решения» (г. Уфа 2010г.): Международной научной конференции «Нефть-газ, нефтепереработка и нефтехимия» (г.Баку 2010г.)
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе три статьи в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, приложений и содержит 103 страници машинописного текста, 27 рисунков, 7 таблиц и список использованной литературы из 101 наименования.
Похожие диссертации на Совершенствование конструкции аппаратов воздушного охлаждения применением секции с радиально-диффузорной компоновкой оребрённых труб
