Скородумов Олександр Павлович. Підвищення теплогідродинамічної ефективності парових нагрівачів повітря систем суднового мікроклімату

brief description

Скородумов Олександр Павлович. Підвищення теплогідродинамічної ефективності парових нагрівачів повітря систем суднового мікроклімату : Дис... канд. наук: 05.08.05 2002

Скородумов О.П. Підвищення теплогідродинамічної ефективності парових нагрівачів повітря систем суднового мікроклімату. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.08.05 суднові енергетичні установки. Український державний морський технічний університет імені адмірала Макарова, Миколаїв, 2002.
Дисертація присвячена підвищенню енергетичної ефективності і безпеки експлуатації систем суднового мікроклімату шляхом теплогідродинамічного удосконалення парових нагрівачів повітря. Встановлені закономірності впливу часткових теплових навантажень і нерівномірного розподілу пари та повітря на параметри робочих процесів нагрівачів. Вони були покладені у основу нового принципу реалізації робочих процесів - ступінчастої конденсації. Встановлено, що ступінчаста конденсація з проміжною сепарацією пари забезпечує збільшення густини теплового потоку на 2030 % при рівномірному розподілі пари і повітря та на 3040 % - при нерівномірному їх розподілі. При цьому імовірність замерзання конденсату виключається повністю. Розроблені схемні рішення, які реалізують запропонований принцип роботи парових нагрівачів повітря.

Науковою задачею, вирішеною в дисертаційній роботі, є розробка методики теплогідродинамічного розрахунку і математичної моделі ПНП, що дозволяють установити закономірності впливу реальних умов експлуатації ССМ (часткових навантажень, нерівномірності розподілу парових і повітряних потоків) на параметри робочих процесів у ПНП, обґрунтувати і реалізувати новий принцип здійснення робочих процесів у суднових ПНП - ступінчасту конденсацію з проміжною сепарацією фаз. При цьому створюються умови для стабільного відводу конденсату, що виключає імовірність його замерзання і втрату теплоти з пролітною парою, тобто підвищуються теплогідродинамічна ефективність та експлуатаційна надійність суднових ПНП.
Вперше встановлено, що частка поверхні, яка приходиться на переохолодження конденсату, складає 20...40 % і обмежує сумарний тепловідвід з поверхні ПНП.
Встановлено, що ступінчаста конденсація з проміжною сепарацією пари забезпечує збільшення густини теплового потоку на 2030 % при рівномірному розподілі пари і повітря та на 3040 % - при нерівномірному.
Визначені оптимальні співвідношення витрат пари через ступені двоступінчастих ПНП із переохолодженням конденсату: 50...60 % сумарної витрати через перший, низькотемпературний, ступінь. Показано, що з підвищенням температури повітря на вході і теплової продуктивності суднових ПНП діапазон відхилень витрат, які допускаються, від оптимальних співвідношень зростає.
Вперше експериментальним шляхом виявлений нерівномірний розподіл пари по трубках, який є причиною порушення стабільного відводу конденсату від ПНП на режимах постійних теплових навантажень при експлуатації разом з конденсатовідвідниками.
Експериментально встановлено і теоретично обґрунтовано, що як при рівномірному, так і при нерівномірному розподілі повітряних і парових потоків причиною розшарування поля температур повітря є низька інтенсивність теплопередачі на ділянках поверхні з переохолодженим конденсатом.
Встановлено, що зі збільшенням витрат пари вплив нерівномірності її розподілу по трубках нагрівача на сумарний тепловідвід скорочується.
Теоретично обґрунтоване й експериментально підтверджене замерзання конденсату на часткових режимах (при підвищенні температури повітря на вході) при від'ємних температурах зовнішнього повітря.
Встановлено, що при постійній витраті пари зі збільшенням витрати повітря і ступеня ребристості поверхні ПНП із переохолодженням конденсату тепловідвід залишається практично незмінним через вкрай низьку інтенсивність тепловіддачі до конденсату.
Розроблені номограми для визначення витрати і параметрів теплоносія на виході з ПНП у залежності від режимів експлуатації.
Розроблені схемно-конструктивні рішення, які забезпечують енергетично ефективну та надійну роботу ПНП при низьких температурах зовнішнього повітря і на часткових режимах. Обґрунтовані і розроблені ефективні способи регулювання подачі пари до двоступінчастого ПНП у всьому діапазоні режимів експлуатації.
Результати роботи можуть бути використані в інших суднових енергетичних системах, зокрема, системах інертних газів, осушення ізоляції трюмів, пневмосистемах, а також в споживачах пари для технологічних потреб та в парових нагрівачах повітря, яке подається до топок суднових парогенераторів.