Олексюк Анатолій Олексійович. Енергоресурсозберігаючі системи теплопостачання з індивідуальними тепловими пунктами і багатоконтурними теплообмінниками

Краткое описание

Олексюк Анатолій Олексійович. Енергоресурсозберігаючі системи теплопостачання з індивідуальними тепловими пунктами і багатоконтурними теплообмінниками : Дис... д-ра наук: 05.23.03 - 2009.

Олексюк А.О. Енергоресурсозберігаючі системи теплопостачання з індивідуальними тепловими пунктами і багатоконтурними теплообмінниками. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.23.03. вентиляція, освітлення та теплогазопостачання. Донбаська національна академія будівництва і архітектури, Макіївка, 2008.
Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-технічної проблеми підвищення ефективності роботи і експлуатації систем теплопостачання при використанні ресурсозберігаючих технологій та установок.
В роботі було досліджено цілий комплекс систем теплопостачання та їх експлуатації, які спроможні підвищувати ефективність їх роботи за рахунок впроводження спеціальних установок для індивідуальних теплових пунктів. Встановлено механізм перерозподілу теплоти між системами опалення та гарячого водопостачання на ІТП і доказана можливість переводу з чотирьохтрубної системи на двотрубну, і досягти їх гідравлічної ізоляції. Створені науково-технічні основи розрахунку ресурсозберігаючих систем і установок для ІТП в залежності від їх призначення.
Основні результати роботи знайшли промислове використання при проектуванні ІТП для незалежних систем опалення та гарячого водопостачання за допомогою підігрівально-акумуляторної установки з трьохконтурними теплообмінниками; при розробці опалювальних приладів, які працюють від двох джерел: теплової та електричної мереж; при створенні потужних електрокалориферів з карбід-кремнієвими електродами.

1. Виконаний комплекс теоретичних, експериментальних і натурних досліджень процесів складного теплообміну дозволив вирішити важливу науково-технічну проблему підвищення енергетичної ефективності системи централізованого теплопостачання за допомогою індивідуальних теплових пунктів з підігрівально-акумуляторними установками і трьохконтурними теплообмінниками. Дано теоретичне узагальнення і рішення цієї проблеми, що полягає в розробці наукових основ моделювання теплообмінних процесів в багатоконтурних теплообмінниках, оптимізації параметрів таких установок для вибору раціонального варіанту, що забезпечує високу ефективність роботи місцевих систем опалення та гарячого водопостачання від двохтрубної теплової мережі.
2. На основі системного підходу до режимів роботи систем теплопостачання розроблені методики досліджень складних теплообмінних процесів в багатоконтурних теплообмінниках, що дало можливість обґрунтувати теоретичні передумови і одержати вихідні дані для оптимізації геометричних параметрів конструкції ПАУ з трьохконтурним теплообмінником на ІТП. Результати техніко-економічних розрахунків систем теплопостачання з ЦТП і ІТП згідно програми на ЕМО показали, що у всіх випадках система теплопостачання з індивідуальними тепловими пунктами дешевше, чим з ЦТП.
3. Теоретично й експериментально доведено, що незалежна, саморегульована система опалення й гарячого водопостачання від ІТП з ПАУ характеризується надійністю та працездатністю при переході із четирьохтрубної на двохтрубну систему теплопостачання, яка забезпечує гідравлічну ізольованість місцевих систем від теплової мережі, що важливо для будинків різної поверховості, які розташовані поруч і спрощує контроль за її герметичністю.
4. Запропонована математична модель складного теплообміну є основою для одержання аналітичних залежностей теплообмінних процесів, що виникають у ПАУ з трьохконтурним ТО, які, дозволять визначити поверхні нагріву для систем опалення й гарячого водопостачання і співвідношення між ними і величиною об’єму бака-акумулятора на ІТП.
5. Визначено оптимальну товщину зазору щілиниdщ= 34 мм, при якій досягається найкраща ефективність теплообміну, а коефіцієнт теплопередачі перебуває в межах від 2000 до 3000 Вт/(м2С).
6. Впровадження інноваційних проектів в систему теплопостачання мікрорайону за допомогою ІТП з ПАУ й трьохконтурними теплообмінниками дозволило одержати економічний ефект майже 500 тис. грн. у порівнянні з ЦТП, а також: зменшити металоємність системи теплопостачання в 2 рази; знизити капітальні вкладення в матеріали й будівельні конструкції на 40...45%; скоротити розрахункову поверхню нагрівання теплообмінника на 25...30%; повністю вирівняти графік добового гарячого водоспоживання й зменшити тепловтрати в навколишнє середовище до 20% у порівнянні з ЦТП; зменшити теплові втрати в межах установки, що становлять 0,5...1%, за рахунок ізоляції ПАУ прошивними матами; підвищити якість теплопостачання в цілому за рахунок здійснення місцевого кількісно-якісного регулювання на ІТП.
7. Досліджені й запатентовані принципово нові опалювальні прилади з випарно-конденсаційним контуром для залежних і незалежних систем опалення будинків і споруд різного призначення, що підтримують розрахункову температуру повітря в приміщенні й запобігають перетопу в перехідних періодах року, що в річному розрізі дає економію теплоти від 38 до 43%, а висота циркуляційного контуру залежить від температури кипіння рідини, якою заповнений корпус доводчика, наприклад метанол-СН4О, з температурою кипіння 64,7оС.
8. Розроблені конструкції й методика розрахунку пересувних електрокалориферів з високотемпературними нагрівачами (з температурою від 2000 до 3000С). Вони впроваджені на ряді об'єктів різного призначення, де показали високі техніко-економічні дані, що перевищують своїх попередників зі спіральними нагрівачами в 4,5 рази по витраті електроенергії. Економічний ефект при використанні одного электрокалорифера становить більше 2 тис. гривень у рік.
9. Ексергетичний аналіз роботи саморегульованої системи теплопостачання від ІТП для незалежних систем опалення й гарячого водопостачання за допомогою трьохконтурного теплообмінника, розміщеного в баці-акумуляторі ПАУ, показав, що ексергетичний ККД залежно від температури гріючого теплоносія, яка змінюється від 150 до 100С, склав:h3хе= 0,70580,8181 відповідно. Що стосується сумарного ексергетичного ККД для швидкісних двохконтурних ТО, що виконують таке ж завдання, то він дорівнюєh2хе= 0,4352, це в середньому на 30,5% нижче, ніж у ПАУ із трьохконтурним ТО.
10. Економічний ефект від впровадження результатів досліджень ІТП з ПАУ в системи централізованого теплопостачання і ресурсозберігаючого опалювального обладнання склав більше 5,5 млн. грн.