Исследование теплогидравлических режимов работы стационарных подогревателей мазута типа ПМР Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

УДК 621.182

ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОГИДРАВЛИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ СТАЦИОНАРНЫХ ПОДОГРЕВАТЕЛЕЙ МАЗУТА ТИПА

ПМР

К.Ф. КАЗАЙКИН, В.В. БУДИЛКИН

В статье приведены результаты численных исследований теплогидравлических режимов работы подогревателей мазута в виде регрессионных уравнений различного вида.

Рассмотрим результаты численных исследований режимов работы подогревателей мазута типа ПМР, используемых при циркуляционном подогреве в резервуарных парках.

При небольшой тепловой мощности подогревателя изменением температуры мазута на выходе из него часто пренебрегают [1]:

1вых.п= 1вых.п 0=СОП^.

При сравнительно большой мощности подогревателя, по мере подогрева мазута в резервуарах, температура мазута на входе в подогреватель 1вхп повышается, что приводит к увеличению температуры на его выходе 1выхп. При этом, в первом приближении, увеличение температуры мазута в подогревателе также часто считают постоянным [1]:

А1= 1выхп-1вхп=с°П81:

Тепловые режимы реальных теплообменных аппаратов, в том числе и подогревателей мазута, отличаются от вышеуказанных.

Для получения конкретных расчетных зависимостей температуры мазута на входе и выходе из подогревателей типа ПМР были рассмотрены все основные характеристики подогревателей как функции следующих величин:

^вхп - температуры мазута на входе в подогреватель;

1выхп - температуры мазута на выходе из подогревателя;

Оп - массового расхода мазута через подогреватель;

Кг - термического сопротивления слоев загрязнений на стенках труб подогревателя.

Остальные параметры подогревателей мазута считали заданными.

Количество теплоты рм, необходимое для подогрева мазута от температуры ^вхп до температуры 1выхп, можно определить по формуле [2]

ОмОвхп, 1выхп)=Сп (срмО-выхп) 1выхп - срмО-вхп) 1вхп), (1)

где срм - теплоемкость мазута.

Составим уравнение теплового баланса для подогревателя:

ОпО^вхт 1выхт ОмС^вхп, tвыхп, Оп, )+0 пот пОвхп, tвыхп, Оп, и (2)

© К. Ф. Казайкин, В. В. Будилкин Проблемы энергетики, 2003, № 5-6

где рп - тепловая нагрузка подогревателя или количество теплоты, отдаваемое паром в подогревателе в единицу времени; Оп - массовый расход пара через подогреватель; 1п - температура насыщения пара; Опот п - колличество потерь теплоты в окружающую среду.

Общая методика расчета подогревателей изложена в [2]. Особенность расчетов ПМР состоит в определении коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи.

Исследования зависимости разности температур мазута на выходе и входе от расхода мазута через серийный стационарный подогреватель с оребренными трубами серии ПМР показали, что зависимость ДІЛ = ї(ЄП) имеет линейный характер, и для ее описания целесообразно построить уравнение линейной регрессии следующего вида:

^ п (1 вхп ) = а1 п (Ь -1 вхп^1 п ). (3)

Очевидно, что коэффициенты а и Ь регрессионной модели зависят от расхода мазута Оп через подогреватель. Тогда уравнение (3) примет вид

^п (1вхп) = а(Сп )1п (Ь(Сп ) -1 вхп^1 п ) . (4)

Рассчеты коэффициентов а(Оп) по линейной, квадратичной и логарифмической апроксимации показали, что наиболее точной является квадратичная зависимость вида

2

а(С п ) = аа(С п ^ пмах ) + аЬ(С п ^ пмах ) + ас, (5)

Ь(Оп) * 1, (6)

при этом коэффициент Ь(Оп) практически не зависит от расхода мазута через подогреватель. Для оребренных подогревателей мазута серии ПМР получено аппроксимационное уравнение (4) с коэффициентами (5) и (6), которые приведены в табл. 1. Погрешность апроксимации в этом случае составляет не более 1%.

Таблица 1

Коэффициенты регрессионной модели (4) - (6) для подогревателей серии ПМР (^=0)

Коэфф ициен- ты регресс ионной модели ПМР- 64-15 ПМР- 64-30 ПМР- 64-60 ПМР- 13-60 ПМР- 13-120 ПМР- 13-240 ПМР- 13-400

аа -0.04 -0.042 -0.025 -0.032 -0.035 -0.087 -0.143

аЬ 0.028 0.029 0.019 0.023 0.025 0.035 -0.034

ас 0.996 0.996 0.987 0.997 0.997 0.997 1.01

При отсутствии данных о величине термического сопротивления слоя загрязнения вместо регрессионной модели (4)-(6) была предложена модель, учитывающая влияние Кг на величину Д1п :

^п (^вхп ) = а(Сп , Кг)1 п (Ь(Кг) — I вхп^ п ) , (7)

2

где а(С п ,Кг) = аа(Кг)(Сп /С пмах ) + аЬ(Кг)(Сп/С пмах ) + ае(Кг). (8)

Зависимости аа(Кг) - ае(Кг) можно описать с помощью линейной зависимости

2

а(С п,Кг) = (ааа(Кг/Кг макс ) + аЬЬ)(С п/С пмах ) +

+ (аЬа(Кг/Кг макс ) + аЬЬ)(Сп/Спмах ) + (аеа(К2/Кг макс ) + аеЬ) • (9)

Коэффициенты ааа-асЬ приведены в табл. 2.

Таблица 2

Коэффициенты регрессионной модели (7) - (9) для подогревателей серии ПМР

Коэффици енты регрессио нной модели ПМР- 64-15 ПМР- 64-30 ПМР- 64-60 ПМР- 13-60 ПМР- 13-120 ПМР- 13-240 ПМР- 13-400

ааа -0.158 -0.156 -0.173 -0.168 -0.164 -0.058 0.22

ааЬ -0.058 -0.061 -0.035 -0.045 -0.05 -0.108 -0.166

аЬа -0.043 -0.047 6.7810 -0.013 -0.024 -0.15 -0.519

аЬЬ 0.057 0.058 0.039 0.047 0.051 0.059 -0.021

аеа 0.014 0.014 5.843 1 0-3 9.0910 -3 0.011 0.025 0.059

аеЬ 0.992 0.992 0.994 0.993 0.993 0.994 1.01

В случае использования пара с параметрами, отличающимися от номинальных, в расчетах необходимо применять более полную регрессионную модель

- tвхп/tп ), (10)

где

а(п,Кг^п)= (ааа( п)(Кг/Кгмакс)+ ааЬ^ п)ХСп /Спмакс)2 + (ц)

+ (аЬа(1 п Хкг/Кг макс Х+ аЬЬ( п ))(сп / С пмакс Х + (аеа(^ п )(Кг/Кг макс Х + аеЬ(^п )Х

Исследование характера зависимостей ааа(1п)-асЬ(1п) и Ь(1п) позволяет сделать вывод, что зависимости ааа(1п)-аее(1п) носят линейный характер, а коэффициент Ь не зависит от V

a(Gп ,Rz,tп) = ((aaaa(tп /1пмакс) + aaab)(Rz/Rz макс) +

+ (aaba(tп /1 пмакс ) + aabb) ‘(Gп / Gпмакс )2 + ((abaa(tп /1 пмакс ) +

+ abab)(Rz/Rzмакс ) + (abba(tп /1пмакс ) + abbb))(Gп / Gпмакс ) +

+ ((abaa(tп /1пмакс) + abab)(Rz/Rzмакс) + (abba(tп /1пмакс) + abbb))

(12)

Ь(Оп, 1п, Кг)=1. (13)

Коэффициенты аааа-асЬЬ приведены в табл. 3.

Таблица 3

Коэффициенты регрессионной модели (10) - (13) для подогревателей серии ПМР

Коэффи циенты регресс ионной модели ПМР- 64-15 ПМР- 64-30 ПМР- 64-60 ПМР- 13-60 ПМР- 13-120 ПМР -13-240 ПМР- 13-400

аaaa 0.069 0.073 0.028 0.048 0.056 0.096 0.124

;iaab -0.23 -0.232 -0.203 -0.216 -0.221 -0.155 0.084

аaba -0.067 -0.068 -0.053 -0.061 -0.062 -0.05 0.018

Приведенные расчетные зависимости Я(1вхп), км(1вхп), ам(1вхп), А^вхп), At2(tfixn) и ап(1вхп) также, как и в случае с подогревателями серии ПМ [3], показывают на слабое влияние количества пара, подаваемого в подогреватели ПМР, на процесс подогрева мазута в рассматриваемом диапазоне изменений 1вхп.

Summary

The artical briefly stated accounting dependencies of the mazut temperature differences by output and entry on mass consuption of mazut by the heater of the PMR mark.

Литература

1. Геллер З.И. Мазут как топливо. -М.: Недра, 1965.

2. Назмеев Ю.Г., Лавыгин В.М. Теплообменные аппараты ТЭС.-М.:

Энергоатомиздат, 1998.

3. Казайкин К.Ф., Будилкин В.В. Численное исследование режимов работы серийных стационарных подогревателей мазута марки ПМ. // Известия вузов. Проблемы энергетики.- 2003.- № 3-4.- С.179-183.