Введение к работе
Актуальность работы
В настоящее время и в обозримом будущем проблема энергосбережения одна из главных и решающих для всего хозяйства России. Это обуслов-лено большой энергоемкостью промышленности России и наметившимся в 1999 году ростом производства продукции.
Основные положения, принятого в 1996 году Федерального закона «Об энергосбережении», предусматривают необходимость эффективного использования энергетических ресурсов (ЭР), а также сокращение и замещение потребления наиболее ценных видов ЭР при их добыче, переработке, транспортировке, хранении и потреблении.
По последним данным специалистов топливно-энергетическрго комплекса России потенциал энергосбережения по стране составляет около 350 -400 млн. тонн условного топлива (т у.т). Примерно одна треть потенциала сосредоточена в самом топливно-энергетическом комплексе (ТЭК), более третьей части в коммунально-бытовом секторе, остальное - в промышленности, и в частности, при транспорте и хранении нефти и нефтепродуктов, вследствие этого вопросы энергосбережения для нефтебаз чрезвычайно актуальны.
Основными мероприятиями в вопросе энергосбережения на нефтебазах, являются:
ограничение использования устаревшего оборудования;
поиск разработка и внедрение энергосберегающих технологий;
разработка и внедрение технологий, использующих нетрадиционные источники энергии.
Цель работы
Цел ью данной работы является совершенствование системы энергосбережения в процессах подогрева на нефтебазах путем использования солнечных коллекторов и тепловых насосов и разработка методов расчета этих систем.
Основные задачи исследования
-
Проведение экспериментов и оценка эксергетической эффективности существующего источника теплоты системы подогрева вязких нефтепродуктов в резервуарах нефтебазы при отклонении режима работы котельной от номинального. (
-
Разработка усовершенствованной системы энергосбережения для процессов подогрева вязких нефтепродуктов в резервуарах с использованием солнечной энергии и теплового насоса.
-
Разработка методов расчета параметров теплонасосной установки, использующей солнечную энергию в баке-аккумуляторе — испарителе теплового насоса.
-
Выбор рабочих тел для теплового насоса и выбор зависимостей, обеспечивающих наименьшие погрешности при расчетах теплофизических свойств масел, использующихся в качестве промежуточных теплоносителей в комплексной системе подогрева.
Научная новизна
1. Разработана комплексная система подогрева нефтепродуктов в резервуарах с использованием теплового насоса, испаритель которого представляет бак-аккумулятор (БА) гелиоустановки (получен патент РФ №2104911).
5 2ГПолучена зависимость рабочей температуры жидкости в БЛ - испарителе теплонасосной установки (ТНУ) or климатических характеристик и геометрических параметров установки; получена зависимость лля определения нагрузки дублирующего источника.
-
Рекомендованы зависимости, обеспечивающие наименьшие погрешности расчета теплофизических характеристик масел, использующихся в качестве промежуточного теплоносителя комплексных систем подогрева (КСП).
-
Определены характеристики озонобезопасных рабочих тел теплового насоса для систем подогрева нефтебазы.
Основные защищаемые положення
-
Результаты проведенных экспериментов об адеквать'ости отражения снижения работоспособности вырабатываемого котельной нефтебазы пара только эксергетическим КПД котла и рекомендации на основе полученных данных.
-
Комплексная система подогрева вязких нефтепродуктов в резервуарах нефтебаз с использованием теплового насоса, испаритель которого помещен в бак-аккумулятор гелиоустановки.
-
Уравнение теплового баланса для совместной работы гелиоконтура и испарителя теплового насоса (ТН); полученные расчетные зависимости для параметров предложенной системы: рабочей температуры жидкости в БА - испарителе ТНУ, мощности дублирующего источника.
-
Рекомендации зависимостей, обеспечивающих наименьшие погрешности расчета теплофизических характеристик масел, использующихся в качестве промежуточных теплоносителей КСП, и результаты исследований по выбору озонобезопасных рабочих тел теплового насоса для систем подогрева вязких нефтепродуктов в резервуарах нефтебаз.
Практическая ценность
, Полученные в работе результаты дают возможность
- ' использовать предложенную комплексную систему подогрева с солнеч-
ными коллекторами (СК) и тепловым насосом (КСПС-ТНУ) для экономии ТЭР на нефтебазе;
использовать полученные расчетные зависимости для параметров теп-лонасосной установки при проектировании КСПС-ТНУ;
использовать рекомендованные соотношения, обеспечивающие наименьшие погрешности расчета теплофизических характеристик масел, при проведении теплогидравлических расчетов КСПС-ТНУ;
определить эффективность использования КСПС-ТНУ для процессов подогрева на нефтебазе.
Реализация работы
Полученные данные по снижению работоспособности пара (эксергети-ческого КПД котлов) использованы работниками Уфимского филиала ОАО «Башкирнефтепродукт» для улучшения работы котельной нефтебазы (повышения степени сухости вырабатываемого пара);
разработанное методическое руководство «Расчет установок солнечного горячего водоснабжения по долговременным характеристикам» используется в учебном процессе УГНТУ;
методическое руководство «Расчет систем теплоснабжения с использованием гелиоустановок и тепловых насосов» принято для использования в учебном процессе УГНТУ.
Апробация работы
Основные положения диссертации доложены и обсуждены на:
1-й научно-практической республиканской конференции «Ресурсо- и энергосбережение в Республике Башкортостан: проблемы и задач»». октябрь 1997 г;
международной конференции «Проблемы нефтегазового комплекса России», февраль 1993 г.;
Всероссийской научно-технической конференции «Новоселовские чтения», декабрь 1998 г.;
2-й научно-практической республиканской конференции «Ресурсо- и энергосбережение в Республике Башкортостан: проблемы и задачи», январь 1999 г;
5-й международной научной конференции «Методы кибернетики химико-технологических процессов», июнь 1999;
48, 49, 50, 5! научно-технических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых УГНТУ, 1997 - 2000 г.
Автор выражает искреннюю благодарность канд. техн. наук, доценту В В. Репину за всестороннюю помощь при выполнении диссертационной работы. Глубокую признательность и благодарность доктору техн. наук профессору Ф Ф. Абузовой за ценные предложения и внимание.
Публикации
Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 17 пемаї ньгх работах.
Вклад автора с проведенное исследование
Основные положения, выводы и рекомендации, содержащиеся в диссертации, являются результатом самостоятельного исследования автора.
Лично автором проведены следующие исследования:
- выполнен эксергетический анализ существующей и предложенных сис
тем подогрева на нефтебазах;
рекомендованы соотношения, обеспечивающие наименьшие погрешности теплофизических характеристик масел (промежуточных теплоносителей) с наименьшими погрешностями;
исследованы и выбраны озонобезоиасные рабочие тела для ТН системы теплоснабжения нефтебаз;
составлено и решено уравнение теплового баланса для КСПС-ТНУ;
получены параметры КСПС-ТНУ: рабочая температура в БА - испарителе ТНУ; мощность дублирующего источника.
разработаны методики и программы расчета на ЭВМ.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА РАБОТЫ