Губар Світлана Олександрівна. Методи і способи підвищення теплової та екологічної ефективності жаротрубних теплогенераторів малої потужності для локального теплопостачання

Краткое описание

Губар Світлана Олександрівна. Методи і способи підвищення теплової та екологічної ефективності жаротрубних теплогенераторів малої потужності для локального теплопостачання: дис... канд. техн. наук: 05.23.03 / Донбаська держ. академія будівництва і архітектури. - Макіївка, 2004.

Губар С.О. Методи і способи підвищення теплової та екологічної ефективності жаротрубних теплогенераторів малої потужності для локального теплопостачання. - Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.23.03 - Вентиляція, освітлення та теплогазопостачання. - Донбаська державна академія будівництва й архітектури Міністерства освіти і науки України, Макіївка, 2004.
Сформульовано теоретичні положення відносно впливу режимних характеристик роботи жаротрубних водогрійних теплогенераторів і їх геометричних параметрів на ефективність роботи камери згоряння. Комплексними експериментальними дослідженнями, проведеними на натурній моделі жаротрубного теплогенератора потужністю 1,6 МВт і виконаними з використанням новітнього обладнання для теплових вимірів та аналізу продуктів згоряння, отримано дані, які стали основою розробки математичної моделі теплообміну в циліндричній поточній камері й обґрунтовано модель впливу на інтенсивність утворення оксидів азоту в жаротрубних теплогенераторах малої потужності коефіцієнта надміру повітря в топці, степеня перемішування газу з повітрям у пальнику, теплової потужності теплогенератора і турбулізації потоку газоповітряної суміші.
Розроблено методику та програмне забезпечення розрахунків на ЕОМ жаротрубних водогрійних теплогенераторів, а також створено концепцію їх проектування, що включає вибір згідно з потрібною тепловою продуктивністю з параметричного ряду відповідного типорозміру теплогенератора, його тепловий розрахунок за розробленою методикою та визначення основних характеристик технологічного процесу, що забезпечують мінімальний викид з продуктами згоряння оксидів азоту і максимальну теплову ефективність.

Теоретичними й експериментальними дослідженнями обґрунтовано методи і способи підвищення теплової ефективності жаротрубних теплогенераторів і зниження ними викидів оксидів азоту, що полягають в оптимізації розмірів топкової камери й установленні раціональних технологічних параметрів спалювання природного газу на основі розробки методики теплового розрахунку, адаптованої для котлів малої потужності.

Установлено, що для водоохолоджувальних циліндричних топкових камер теплогенераторів малої потужності при спалюванні природного газу топкове середовище повинне розглядатися не як оптично тонке й усереднення коефіцієнтів випромінювання продуктів згоряння в розрахунках процесу променистого теплообміну необхідно робити з урахуванням оптичної щільності потоку випромінюючих компонентів і діаметра топки.
Уперше отримане узагальнене рівняння розрахунку теплообміну у водоохолоджувальних циліндричних камерах згоряння при спалюванні природного газу враховує вплив на число інтегрального теплопереносу коефіцієнта надлишку повітря, критерія Бугера, відношення довжини топки до її діаметра і теплової продуктивності котлоагрегатів.
Для жаротрубних теплогенераторів найбільш раціональними значеннями характеристик топкового процесу, що забезпечують мінімальну емісію оксидів азоту при заданій тепловій потужності, є: коефіцієнт надлишку повітря - 1,05; неповнота змішання газу з повітрям у пальнику не менш за 0,2 і кут установки лопаток завихрувача не більш ніж 15о..
Базуючись на результатах експериментальних досліджень і теоретичних залежностях поверхневої щільності теплового потоку і теплової напруги об'єму топки від її розмірів, потужності теплогенератора і числа інтегрального теплопереносу, розроблено математичну модель теплообміну в циліндричних топкових камерах жаротрубних теплогенераторів, яка є основою для розробки графо-аналітичного методу конструювання топкової камери жаротрубних теплогенераторів, алгоритму і програми розрахунку на ЕОМ "FAKEL" її діаметра й довжини за умови оптимізації цих розмірів.
Розроблену "Методику теплового розрахунку газотрубних теплогенераторів малої потужності для локального теплопостачання" розглянуто й затверджено на державному рівні Асоціацією "Укренергоспецмонтаж".
Запропонований параметричний ряд жаротрубних теплогенераторів з тепловою потужністю від 0,4 до 3,2 МВт за конструкційними характеристиками, коефіцієнтом корисної дії і питомими капітальними і експлуатаційними витратами рекомендується застосовувати при створенні джерел теплоти для локального теплопостачання, один із варіантів якого був використаний у розробленому й освоєному виробництвом теплогенераторі КВ-ГМ-1,6-95СН номінальною потужністю 1,6 МВт з економічним ефектом більш ніж 124 тис. грн. на рік.