Повышение эффективной работы рекуперативных теплообменников Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

носителях и обеспечить их дальнейшую эффективную обработку.

Список литературы:

1. Месарович, М. Теория иерархических многоуровневых систем. М.: Мир, 1973. - 344 с.

2. Михалевич, В.С. Вычислительные методы исследования и проектирования сложных систем. М.: Наука, 1982. - 286 с.

3. Цвиркун, А.Д. Основы синтеза структуры сложных систем. М.: Наука, 1982. - 200 с.

4. Информационные системы обеспечения градостроительной деятельности. URL: http://ru.wikipe-dia.org/Информационные системы обеспече-ния..._(дата обращения: 09.11.2015)

УДК 621.175

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОЙ РАБОТЫ РЕКУПЕРАТИВНЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ

Груздев Вячеслав Борисович

Канд. техн. наук, доцент кафедры Тепловые электрические станции, Казанский государственный энергетический университет, г. Казань

АННОТАЦИЯ

В настоящей статье приведены результаты исследования влияния наклона вертикального трубного пучка рекуперативного теплообменника, проведённые в промышленно-экспериментальных условиях, в результате которых установлено увеличение коэффициента теплопередачи на 20-25%.

ABSTRACT

In this article the results ofresearch on the effect of inclination of vertical pipe bundle regenerative heat exchanger in industrial and experimental conditions, resulting in an increase in the heat transfer coefficient is set at 20-25%.

Ключевые слова: теплообменник, рекуперативный, коэффициент теплопередачи, коэффициент теплоотдачи, конденсат.

Keywords: heat exchanger, recuperative, heat transfer coefficient, the coefficient of heat transfer, condensation.

В качестве опытного теплообменника был взят подогреватель сетевой воды типа ПСВ-45-7-15, Саратовского завода тяжелого машиностроения, установленный на промплощадке НПО «Факел» (г. Петербург) и предназначенный для демонтажа.

Работы по наладке и испытаниям проводились персоналом НПО «Факел» по программе, разработанной автором настоящей статьи и при его непосредственном участии.

Подогреватель имеет вертикальный трубный пучок типовой конструкции с ^образными латунными трубками, производительностью по воде - 90 м3/ч (25,0 кг/с). Греющий пар с давлением Р=0,50-0,60 МПа поступал в подогреватель от местной котельной.

Основные данные подогревателя к началу проведения испытаний:

1.трубки латунные 022x1,0мм;

2.число трубок 485-12=473 шт. (12 трубок ранее заглушено, что в пределах нормы);

З.число ходов - Z=2.

При вертикальном положении подогревателя было проведено 26 опытов, при наклонном—32. Длительность выхода подогревателя на стабильный режим работы, в каждом опыте, составляла примерно 15 мин.

Схема установки и измерений приведена на рис.1. Изменение давления греющего пара в подогревателе в диапазоне 0,12—0,25 МПа, осуществлялось задвижкой (П-1) в ручном режиме на подводящем паропроводе греющего пара непосредственно к теплообменнику (ТО).

Изменение расхода нагреваемой воды осуществлялось выходной задвижкой (В-2) вручную. Уровень конденсата греющего пара (КГЦ) в подогревателе поддерживался постоянным с помощью ручного

управления регулятора уровня (Р-1) и контролировался по водомерному стеклу (на рис. 1 не показано).

Температура нагреваемой воды на входе в подогреватель изменялась в диапазоне 18,0-20,0°С, на выходе из подогревателя 45,0-65,0°С.

Во время испытаний проводились измерения следующих величин:

1.расход нагреваемой воды измерялся с помощью штатной измерительной шайбы (РШ-2) по эксплуатационному регистрирующему расходомеру и по специально подключенному на время испытаний диф-манометру ДТ-50, производства ГК «Промприбор», г.Москва, с максимальной погрешностью + (-) 2,0 мм.рт.ст. и ценой деления шкалы - 1,0 мм.;

2. температура нагреваемой воды на входе ^ и на выходе T2 из подогревателя определялась по ртутным лабораторным термометрам с ценой деления 0,1° С;

3. температура конденсата греющего пара Тк на выходе из подогревателя определялась по ртутному лабораторному термометру с ценой деления 0,1° С;

4. давление греющего пара на входе Рп (5) и в корпусе подогревателя Рпод. определялась по образцовым манометрам типа ОМ-6 с ценой деления 0,05 кг/см2;

5. расход греющего пара, поступающего в теплообменник ТО, определялся с помощью специально установленной на трубопроводе подвода пара измерительной диафрагмы и подключенного к ней дифмано-метра типа ДТ-50.

Изменение режима работы подогревателя производилось вручную. При проведении опытов замеры велись на установившемся режиме работы.

Значения температур и давлений записывались через каждые 5 мин, а расходов пара и воды через одну минуту. Затем эти данные усреднялись.

Небаланс по тепловой нагрузке между водяной и паровой сторонами составлял до 10% как вертикального, так и наклонного подогревателя.

Для окончательной обработки количество переданного тепла в подогревателе принято по водяной стороне, поскольку измерение расхода и температур воды намного точнее.

Рис. 1. Схема проведения замеров параметров пара и воды при испытании подогревателя типа ПСВ - 45-7-15

Обработка опытных данных производилась по следующим формулам [1, с. 246-261]:

1. Тепловая нагрузка по водяной стороне, ккал/час

Qв = GвСв(T2-T1), (1)

где:

вв—расход воды, кг/час;

Св—теплоемкость воды, ккал/кг-град;

Т1— температура воды на входе в подогреватель, ° С;

Т2—температура воды на выходе из подогревателя, °С.

2. Давление пара в подогревателе, МПа (кгс/см

Рп = Ь + Ь, (2)

где:

Ь—барометрическое давление, МПа (кгс/см ); р—показания манометра М-2, МПа (кгс/см ).

3. Нагрев воды в подогревателе, °С дТ = Т2 — Т1 (3)

4. Недогрев воды в подогревателе, °С

5Т = Тн — Т2, (4)

где:

Тн-температура насыщения пара (°С), определяемая по давлению в подогревателе;

Т2 - температура воды на выходе из теплообменника, °С.

тур:

5. Среднелогарифмическая разность темпера-

Д Т = Т2 — Т1 / 2,31§(Тн — Т1) / (Тн —

Т2) (5)

6. Коэффициент теплопередачи, ккал/м 2 ч град

Кв = GвCв(T2-T1)/ F Д Т, (6)

где:

Б - поверхность теплообмена, м2;

Св - теплоёмкость воды, ккал/кг град

Коэффициент теплопередачи Кв в теплообмен-ных аппаратах зависит от скорости и расхода нагреваемой среды, ее средней температуры, расхода и давления греющего пара, количества воздуха в паре.

Во время испытаний изменялись все параметры, однако в дальнейшем считалось, что количество воздуха оставалось неизменным как в вертикальном, так и в наклонном подогревателе.

Это утверждение может быть обосновано одинаковыми условиями пуска подогревателя во всех опытах, а также неизменностью коэффициента теплопередачи в течение длительного времени при постоянном режиме работы.

2

В соответствии с принятой в технической литературе методикой результаты испытаний представлены в виде зависимости коэффициентов теплопередачи и относительного недогрева от расхода воды с учетом перечисленных выше факторов.

В качестве характеристики подогревателей нами была использована величина относительного не-догрева воды вида:

9Т /ДТ = (Тн — Т2) / [(Т2 — Т1)/2,31§(Тн Т1)/(Тн — Т2)], (7)

которая не зависит от величины тепловой нагрузки теплообменника и давления греющего пара в подогревателе.

Это позволяет проводить сопоставление эффективности работы подогревателя при вертикальном и наклонном его положении.

Анализ полученных результатов показал, что в наклонном теплообменнике относительный недогрев в среднем на 20—25% ниже, чем в вертикальном, что соответствует указанному выше увеличению коэффициента теплопередачи.

Это увеличение объясняется ростом коэффициента теплоотдачи со стороны конденсируемого пара с появлением устойчивой капельной конденсацией.

Так как, при наклоне трубчатки подогревателя появляется вектор гравитации, который разрывает поверхностную пленку конденсата греющего пара и «оголяет» трубную систему для подвода к ней греющего пара.

В процессе испытаний работы подогревателя в наклонном положении, нами были увеличены углы наклона от 5о до 30°- 40° к вертикали.

Как показали экспериментальные данные, увеличение угла не ведёт к столь большому увеличению

коэффициента теплоотдачи от греющего пара нагреваемой воде, как при углах от 20° до 25°.

Выводы.

Полученные экспериментальные данные качественно подтверждают результаты теоретического анализа нашей работы и позволяют считать, что:

1.применение угла наклона трубного пучка к вертикали (не более 25°) приводит к увеличению коэффициента теплопередачи от греющего пара к нагреваемой воде на 20-25%;

2.уменьшение относительного недогрева может рассматриваться как один из способов повышения эффективности работы конденсирующих теплообменных аппаратов;

3. позволяет без дополнительных дорогостоящих технических устройств внутри подогревателя (отбойные направляющие аппараты, завихрители, спиральные насадки и т.п.), при минимальных переделках компоновки обвязки трубопроводами подогревателя, получать высокий термодинамический эффект теплопередачи;

4. ведёт к уменьшению количества теплообмен-ных аппаратов почти на треть, без изменения окончательного нагрева рабочего тела;

5. данный вариант компоновки подогревателей особенно актуален при современном дефиците топлива, т.к. наклонная компоновка подогревателей позволяет резко уменьшить расход греющего пара, что ведет к уменьшению удельного расхода тепла на единицу греющей среды и соответственно топлива;

6. данный способ интенсификации теплообмена в рекуперативных подогревателях зарегистрирован в Роспатенте.

Список литературы:

1. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. - 2-е изд.- М.: Энергия, 1977, с. 246-261.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ВНУТРЕННЕЙ БАЛЛИСТИКИ МИНОМЕТА ПРИ ПРИМЕНЕНИИ ПОРОХОВЫХ МЕТАТЕЛЬНЫХ ЗАРЯДОВ

ДЛИТЕЛЬНЫХ СРОКОВ ХРАНЕНИЯ

Демченко Андрей Анатольевич

адъюнкт Черноморского высшего военно-морского училища имени П.С.Нахимова г. Севастополь

АННОТАЦИЯ

Рассмотрена методика определения баллистических характеристик пороховых метательных зарядов с учетом геронтологических изменений. Полученные зависимости позволяют формировать исходные данные для стрельбы из минометных систем различных калибров при применении боеприпасов длительных сроков хранения. ABSTRACT

The method of determining the ballistic characteristics of the powder propellant charges with the gerontological changes. The obtained dependences allow to generate input data for firing a mortar systems of various calibers of ammunition when used long term storage.

Ключевые слова: внутренняя баллистика, баллистические характеристики, геронтологические изменения, пороховой метательный заряд.

Keywords: internal ballistics, ballistic performance, gerontological changes, powder propellant charge.

В настоящий момент на арсеналах базах и складах Вооруженных Силах Российской Федерации скопилось большое количество боеприпасов подлежащих утилизации [1]. Вседствие чего возникла проблема правильной и безаварийная эксплуатации боеприпасов с придельными и послегарантийными сроками хранения .

В 2013 года министерство обороны Российской Федерации прекратило уничтожение боеприпасов методом подрыва ( сжигания), так как ущерб от уничтожения списанных боеприпасов носит не только экономический, но и экологический характер[1]. На данный момент, пока не найдено эффективной альтерна-