CC BY
12происходящие в обратной эмульсии внутри прямой, а также важным остается вопрос о времени зарождения паровой прослойки. Остается невыясненным вопрос о перемещении данных капель, т.к. оно приводит к взаимному перемещению капли воды и пара, вследствие чего паровая прослойка может сорваться. Конечно, наибольшее динамическое воздействие для расчетных капель может быть при их максимальном сближении. В то время как при больших расстояниях возможен лишь срыв пара, при малых расстояниях и больших начальных температурах возможно и дробление капли воды. Учитывая, что закипание при различных площадях капель происходит не за одно и то же время, можно предсказать еще более интенсивные процессы дробления дисперсной фазы эмульсии.
В целом же данная модель позволяет в достаточно простой постановке рассмотреть процессы дробления больших капель дисперсной фазы соседними малыми каплями при различных начальных температурах и расстояниях между ними. Учет перемещения и слияния капель будет проведен дальнейшим усовершенствованием модели.
Список литературы
1. Долинский А.А. Дискретно - импульсная трансформация энергии в адиабатно вскипающем потоке / А.А. Долинский, Б.И. Басок // Промышленная теплотехника. -2001. - Т.23. -№4-5. - С.5 - 20.
2. Шурчкова Ю.А. Анализ механизмов дробления капель при адиабатном вскипании и смешении дисперсных систем / Ю.А. Шурчкова, Т.В. Малишевский // Промышленная теплотехника. - 2000. - Т.22. -№1. - С.17- 23.
3. Иваницкий Г.К. Моделирование процессов деформирования и дробления капель при движении в жидкости // Промышленная теплотехника. - 1997. - Т.19. -№1. - С.9 - 16.
4. Павленко А.М. Кинетика испарения в процессах гомогенизации / А.М. Павленко, Р. А. Климов, Б.И.Басок // Промышленная теплотехника. - 2006. - Т. 28. - №6. - С.14 - 20.
5. Долинский А.А. Теплофизические процессы в эмульсиях / А.А. Долинский, А.М. Павленко, Б.И. Басок. - Киев, Наукова думка, 2005. - 265с.
УДК 62-664.2 Редькин В.М., аспирант
Национальная академия природоохранного и курортного строительства
АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ЖАРОТРУБНОГО КОТЛА ПРИ СЖИГАНИИ СМОЛОСОДЕРЖАЩЕГО ТОПЛИВА
Суммарные потенциальные ресурсы возобновляемых нетрадиционных источников энергии, а точнее сырье для производства такого вида топлива, как древесные пеллеты, в Крыму достаточны, чтобы обеспечить в ближайшей перспективе значительную часть потребности в топливных ресурсах республики, тем самым сократив зависимость в энергетических ресурсах из материковой части страны. При применении такого вида топлива возникает ряд недостатков, которые, на данный момент, мало изучены. В данной статье проведен анализ проблемы образования отложений в жаротрубных теплогенерирующих установках при сжигании хвойной древесины. Выявлены основные задачи для решения проблемы загрязнения смолами поверхностей нагрева теплогенерирующих установок.
Теплогенерирующие установки, энергосбережение, отходы деревообработки, смолосодержащее топливо, кристаллизация, теплоотдача, тепловой расчёт, отложения, загрязнение
Введение
В настоящее время при реконструкции существующих котельных, или при строительстве новых, инженеры-энергетики делают выбор в пользу жаротрубных котлов малой/средней мощности, работающих на биомассе: древесных отходах деревообработки, образующихся при санитарной вырубке лесных массивов, лесозаготовке, при обработке растительных насаждений в городской черте и т.д. В первую очередь, это связано со сложившейся экономической ситуацией, когда государство стало заложником дорого импортного топлива, во-вторых, с принятыми на законодательном уровне мероприятиями по энергосбережению, в-третьих, с экологической точки зрения - такой подход решает проблему переработки и утилизации древесных отходов и сохраняет существующие леса. Учитывая сложившуюся ситуацию - применение биомассы становится приоритетным направлениям на пути к энергонезависимости.
Большой интерес к жаротрубным котлам обусловлен тем, что данные теплогенерирующие установки просты в обслуживании и имеют большой водяной объем (по сравнению с водотрубными). Они могут применяться не только для технологических нужд, но и для обогрева помещений.
Надежность и экономичность работы котлов в значительной степени определяются состоянием поверхностей нагрева. При сжигании смолосодержащего топлива на поверхностях нагрева котлов образуются отложения в виде смолы, в результате чего снижаются технико-экономические показатели котельных установок. Внутренние отложения на стенках труб вызывают повышение температуры металла, что может привести к их перегреву и разрыву.
Следует также отметить, что в жаротрубных котлах на твёрдом топливе (в нашем случае - древесина) дымогарные трубы располагаются горизонтально, поэтому они быстрее забиваются различными отложениями, во-вторых, для них сложно применять механическую очистку, поэтому решение поставленной проблемы является актуальным.
Анализ публикаций
Для обретения энергонезависимости необходимо изучать условия сжигания и влияние на работу котла различных видов топлива и главным образом местного топлива, чтобы исключить его перевозку на сколько-нибудь значительное расстояние. Далее, путем совершенствования конструкций котлов, следует стремиться повышать коэффициент полезного действия установки. Автоматизация процессов получения тепла и выдачи его в требующихся количествах потребителю пока хорошо освоена в установках, работающих на газообразном топливе. Изучение процессов в котле при работе на твердых видах топлива (древесные пеллеты) в наших условиях только еще начинает внедряться.
На данный момент проблема образования смолистых отложений в жаротрубных котлах при сжигании смолосодержащего топлива, в силу своей новизны, практически не изучена, хотя для получения тепловой энергии на полуострове в последнее время все чаще устанавливают котлы и используют местное топливо, большую часть которого составляет хвойная порода.
Самое важное при использовании жаротрубных котлов со сжиганием древесного топлива, это характеристики используемой древесины. Использование дров из древесины хвойных пород (ель, сосна) имеет ряд недостатков: плотность такой древесины меньше, а поэтому и меньше теплотворная способность такого вида топлива, то есть в котёл необходимо будет подавать топливо чаще, нежели, если бы, например, применялись отходы лиственных пород. Но основным фактором при выборе топлива является его доступность. Для крымского полуострова хвойная древесина является более доступной, чем другие, с этим и связано их применение, и возникновение данной проблемы.
Смола в древесине - это смесь различных веществ; жидкая, вязкая, иногда твёрдая при комнатной температуре. В состав смолы входят углерод, водород, кислород и др. При нагревании смола испаряется, образуя газообразный продукт - пары смолы. Во время сжигания топлива его несгоревшие органические остатки и минеральные примеси
переходят в газовый поток во взвешенном состоянии и большая их часть с газовым потоком выносится из котла, а незначительная их часть остаётся на поверхностях нагрева в виде отложений. Так смола накапливается на внутренних поверхностях котла.
Образование отложений на поверхностях нагрева котла сопровождается значительным повышением температуры уходящих газов, и, как следствие, увеличением скорости газов [1].
Формирование отложений на поверхностях нагрева — результат сложных аэродинамических и физико-химических процессов.
Смолу можно отнести к связанным отложениям, так как именно они обладают высокими вяжущими свойствами. Основная их особенность - способность значительного нарастания во времени. Образование таких отложений, наряду со значительным снижением тепловой эффективности поверхности, сопровождается увеличением аэродинамического сопротивления, снижением нагрузки, перерасходам топлива [1].
Механизм образования связанных отложений наиболее полно изучен И.П. Эпиком
[2].
Цель и постановка задачи исследований
Цель работы. Решение проблемы образования смолистых отложений на внутренних поверхностях жаротрубного котла.
Поставленная цель может быть достигнута только за счёт анализа предполагаемых данных о проблеме возникающих при эксплуатации котлов, использующих в качестве топлива - хвойные породы древесины.
Основной задачей данной проблемы является нахождение температуры кристаллизации смолы, допускать которую при эксплуатации котла нежелательно во избежание уменьшения теплоотдачи поверхностей нагрева жаротрубных ТГУ.
Методика исследований
При принятии решения об использовании жаротрубных теплогенерирующих установок для получения тепла, привязывая к нашей местности, стоит учесть два фактора: для крымского полуострова основным сжигаемым древесным топливом являются хвойные породы, содержащие в своём составе смолу, а также, для центральной и южной части Крыма, характерна непостоянность температуры окружающего воздуха: нередко температура воздуха зимой может достигать +15 °С. Поэтому из опыта эксплуатации жаротрубных котлов при работе на таком биотопливе возникает следующий существенный недостаток: в процессе сжигания топлива его несгоревшие органические остатки переходят в газовый поток во взвешенном состоянии, и в виде смолистых отложений остаются на внутренних поверхностях котла. Учитывая второй фактор - при цикличном действии котла, то есть периодическом его отключении, происходит процесс её остывания, что приводит к тому, что смолистые отложения, образованные по ходу действия дымогарных газов, на внутренних поверхностях котла кристаллизуются (застывают). Кроме стенок «зарастает» и выход в дымоход - падает мощность котла, так как снижается теплоотдача воспринимающих поверхностей в связи с нарастающим слоем затвердевшей смолы. Стоит заметить, что смолистые отложения защищают стенки котла от конденсата и ржавчины. Но, если не принимать меры по устранению данных отложений, со временем эффективность котла в связи с уменьшением теплоотдачи упадёт, что является недопустимым при современных требованиях к рациональному, экономичному и надёжному процессу эксплуатации.
Результаты исследований и их анализ
Для решения данной проблемы, в первую очередь, стоит задача нахождения температуры кристаллизации смолы. Решение такой задачи затрудняется тем, что для полного и правильного изучения данного процесса необходимо определить температуру газовой среды и тепловосприятие рабочего тела в поверхностях нагрева котла. Эти данные можно получить, проведя тепловой расчёт заданного прототипа котла. При проведении таких расчётов для различных котлов импортного производства получены данные,
которые заведомо несут ложную информацию, то есть можно сказать, что до сегодняшнего времени не существует точной методики теплового расчёта жаротрубных котлов малой/средней мощности. «Нормативный метод расчёта котельных установок» [3], как универсальный метод расчёта, предназначен для расчётов парогенераторов большой мощности и не пригоден для расчётов жаротрубных котлов малой/средней мощности ввиду некоторых различий [4]. Также сложностью является то, что фирмы-производители современного котельного оборудования не предоставляют информацию о поверхностях нагрева котлов, которые являются исходными данными для теплового расчёта котла (объем жаровой трубы, площадь конвективных поверхностей нагрева, диаметр и количество дымогарных труб и т.д.).
Выводы
Выявлены основные проблемы, возникающие при решении поставленной задачи: Необходимо знать все технические характеристики принимаемого жаротрубного котла, то есть обратиться непосредственно к поставщику с просьбой о предоставлении данных для теплового расчёта или получение уже готовых данных для дальнейших расчётов.
Производить тепловой расчёт по уточнённой методике специального для жаротрубных котлов малой/средней мощности, во избежание получения заведомо не достоверных данных.
Имея все необходимые данные, можно рассчитать температуру кристаллизации смолистых отложений. Зная данный параметр, можно принимать решения по устранению данных отложений путём совершенствования жаротрубного котла.
Список литературы
1. Гаврилов А.Ф. Уменьшение вредных выбросов при очистке паровых котлов. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 240с.
2. Эпик И.П. Влияние минеральной части сланцев на условия работы котлоагрегатов. - Таллин: Эстонгосиздат, 1961. - 250с.
3. Тепловой расчёт котельных агрегатов (Нормативный метод)/под ред. Н. В. Кузнецова и др. - М., «Энергия», 1973. - 296 с.
4. Сафьянец С.М. Анализ особенностей теплоотдачи в жаротрубных котлах малой мощности/ Сафьянц С.М., Боев Ю.А., Сафьянц А.С.// Науковi пращ ДонНТУ. Металурпя - Донецьк, 2011. - С.213-220.
УДК 627.01 Снегирёв В.С.
Национальная академия природоохранного и курортного строительства
КОНТРОЛЬ СТАБИЛЬНОСТИ БЕРЕГОВ БУХТЗАПАДНОГО ПОБЕРЕЖЬЯ КРЫМА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПАРАБОЛИЧЕСКОГО УРАВНЕНИЯ ФОРМЫ
ЗАЛИВА
Рассматривается метод, позволяющий осуществлять контроль стабильности берега залива в естественных и искусственных условиях, посредством применения параболического уравнения. В работе представлен практический пример технического применения данного метода на примере бухты, расположенной на территории Западного побережья Крыма.
Устойчивость берега залива, статическое равновесие, динамическое равновесие, баланс наносов, дифракция, рефрагированная волна, эрозия береговой линии
