CC BY
17
ЭЛЕКТРОННЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «APRIORI. CЕРИЯ: ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ»
№ 4 2015
УДК 62-6
РАЗРАБОТКА И ИСПЫТАНИЕ КОНДЕНСАЦИОННОГО ТЕПЛОУТИЛИЗАТОРА
Альитхави Вахаб Кхудхаир
магистрант
Технологический университет, Багдад (Ирак) аи^ог@арпоп-ригпа1. ги
Аннотация. Целесообразна и актуальна разработка теплоутилизато-ра конденсационного типа, который бы устанавливался за существующими котлами поверхностного типа с целью их повышения КПД, т.к. экономия хотя бы нескольких процентов природного газа только лишь в системах теплоснабжения позволяет получить миллиарды рублей экономии.
Ключевые слова: газодинамическое сопротивление; теплопередача; теплоснабжение.
DEVELOPMENT AND TEST OF THE CONDENSATION HEATUTILIZER
Al-Ithawi Wahab Khudhair
undergraduate University of technology, Baghdad (Iraq)
Abstract. Development of the heatutilizer of condensation type which would be installed behind the existing coppers of superficial type for the purpose of their increase of efficiency since the economy at least of several percent of natural gas only in systems of heat supply allows to receive billions of rubles of economy is expedient and actual.
Key words: gas dynamic resistance; heat transfer; heat supply.
Теплоснабжение в России является одним из крупнейших потребителей органического топлива. Доля потребления топлива в теплоснабжении составляет 46 % от общего потребления потлива, расходуемого в России, что примерно в 2 раза больше, чем потребление в электроэнергетике, и соизмеримо с потреблением топлива всех остальных отраслей народного хозяйства. Потребность в тепловой энергии распределяется в последние годы таким образом:
Таблица 1
Распределение потребности в тепловой энергии в РФ
Топливопотребление РФ Млн. Гкал %
Суммарное потребление 2 639 100
Города и ПГТ всего: 2125,5 81
- промышленность, транспорт и строительство 1315,0 50
- жилищно-коммунальный сектор 810,3 31
Село, всего: 513,5 19
- промышленность 142,5 5
- жилищно-коммунальный сектор 365,0 14
Производство тепла в России осуществляется от источников различных типов: ТЭЦ общего пользования (оп) - 241 шт., ТЭЦ промышленных предприятий (пр) - 244 шт., котельных большой мощности (БМ) - 920 шт., котельных средней мощности (СМ) - 5570 шт., котельных малой мощности (ММ) - 182 тыс. шт., автономных котельных около 600 тыс. шт., специализированных ядерных источников тепла - 3 шт. Данные о производстве тепла по типам источников приведены в таблице 2.
До середины восьмидесятых годов в нашей стране преимущественно развивались крупные системы теплофикации и централизованного теплоснабжения. Строительство мощных теплофикационных систем позволило наиболее эффективным способом решить проблему обеспечения электроэнергией и теплом быстро растущие города и промышленные комплексы. При анализе существующих систем рассмотрим
централизованные системы, источником теплоты в которых являются котельные. Централизованные системы теплоснабжения с использованием ТЭЦ и АЭС опускаются, ввиду того, что вырабатываемая на них тепловая энергия является практически побочным продуктом выработки электроэнергии.
Таблица 2
Производство тепла по видам тепловых источников в РФ
Производство тепла Млн. Гкал. %
по видам тепловых источников
Суммарный отпуск тепла 2639,0 100
ТЭЦ всего: 953,6 46,4
В том числе:
- ТЭЦ (ОП) 648,1 10,5
- ТЭЦ (ПР) 173,4 13,9
- ГРЭС 132,1 22,0
Автономные теплогенераторы 360 13,6
Теплоутилизационные установки 93,2 3,5
Ядерные источники тепла 6,2 0,2
Электрокотлы 6,0 0,2
Геотермальные и солнечные установки 3,5 0,1
Централизованное теплоснабжение - снабжение теплом жилых, общественных и промышленных зданий, объединённых в жилые и промышленные районы, с целью обеспечения коммунально-бытовых и технологических нужд потребителей. Система централизованного теплоснабжения включает источник тепла, тепловую сеть, бытовых потребителей и теплопотребляющие установки, присоединяемые непосредственно к сети потребителей, либо через тепловые пункты.
Централизованное теплоснабжение характеризуется наличием обширной разветвлённой абонентской теплосети с запитыванием многочисленных теплоприёмников (заводы, предприятия, жилые здания, объекты социально-культурного назначения, объекты здравоохранения).
Источники тепла соединяются с крупными тепловыми потребителями магистральными тепловыми сетями, несущими основную тепловую нагрузку. Далее распределительные или межквартальные сети транспортируют теплоту от тепловых магистральных сетей к объектам теп-лопотребления. В России централизация сложилась в 30-е годы, во время индустриализации страны. Строительство мощных котельных, способных обеспечить теплом крупные промышленные районы осуществлялось вблизи территории крупных заводов, так как они являлись основными потребителями тепловой энергии. В связи с переходом на рыночные отношения, отказом от развития крупных промышленных комплексов, освобождались тепловые мощности имеющихся котельных, и производилось дальнейшее присоединение вновь возводимых объектов жилищно-коммунального сектора к существующим крупным источникам теплоснабжения и тепловым сетям.
Рассмотрим существующие недостатки централизованных систем теплоснабжения. Протяженность тепловых сетей в нашей стране составляет, по разным оценкам, от 180 до 280 тыс. км в двухтрубном исполнении. На сегодняшний день для 60 % трубопроводов тепловых сетей превышен срок безаварийной службы, более 30 % тепловых сетей находятся в ветхом состоянии и требуют ремонта, причём с каждым годом состояние ухудшается. Потери в тепловых сетях в России 20-30 % (в Дании, Финляндии - 6-8 %).
Основные причины катастрофического состояния российских тепловых сетей заключаются в массовом применении подземной канальной прокладки трубопроводов и использовании недолговечных теплоизоляционных материалов. Суммарные потери в тепловых сетях, в том числе из-за износа труб, составляют 30 % произведённой тепловой энергии. Что эквивалентно 65-68 млн. т условного топлива в год. Тепловые сети в России самые дорогие в мире. Реальные тепловые потери составляют от 20 до 50 % выработки тепла зимой и от 30 до 70 %.
Испытательный стенд и основные результаты экспериментальных исследований топливосберегающего газового водонагревателя
Одними из важнейших систем жизнеобеспечения являются системы теплоснабжения, посредством которых осуществляется отопление и горячее водоснабжение объектов различного назначения. Особенно велико значение этих систем для районов с холодным климатом, к которым можно отнести и большую территорию России. В мире в настоящее время для теплоснабжения промышленных, гражданских и жилых зданий используется два основных типа систем теплоснабжения, а именно - системы централизованного и автономного (децентрализованного) теплоснабжения. В Российской Федерации при этом доминирующими являются централизованные системы. Необходимо отметить, что централизованные системы теплоснабжения по виду теплового источника могут быть также разделены на два основных типа: с тепловым источником на теплофикационной электрической станции и с тепловым источником в районной или квартальной котельной соответствующей мощности. Причем, в первых системах тепловая энергия, направляемая на нужды теплоснабжения, является дополнительным продуктом основного производства - генерации электрической энергии. Системы теплоснабжения с тепловым источником районной или квартальной котельной ориентированы непосредственно на выработку тепловой энергии. При этом они характеризуются целым комплексом недостатков. Первым из них является значительная протяженность тепловых сетей, характеризующихся значительными теплопотерями (более 20 %) и высокой аварийностью. Кроме того, монтаж, ремонт и демонтаж участков тепловых сетей неизбежно отрицательно влияют на благоустройство городских территорий. Вторым существенным недостатком является сложность регулирования отпуска тепла, обусловленная различными тепловыми режимами, характерными для различных потребителей. При этом может иметь место либо недостаточное обеспечение комфортных условий в отдельных
5
объектах, либо существенный перерасход тепла. Необходимо отметить, что коэффициент полезного действия, определенный по низшей теплотворной способности топлива, теплогенерирующих установок тепловых источников этих систем обычно не превышает 91 %.
Из этого следует, что при определении эффективности этих теплогенераторов по высшей теплоте сгорания топлива, величина КПД составляет порядка 80 %. Кроме того, котлы, эксплуатируемые в районных или квартальных котельных, зачастую характеризуются повышенной концентрацией вредных компонентов (оксидов азота и др.) в составе продуктов сгорания.
Автономные системы теплоснабжения также разделяются на две основные группы: индивидуальные (например, поквартирное теплоснабжение) и системы, тепловыми источниками в которых являются домовые или крышные котельные. При использовании для отопления и горячего водоснабжения объектов систем домового или поквартирного теплоснабжения решается большинство из указанных выше проблем: отсутствуют тепловые сети, значительно облегчается регулирование тепловых нагрузок (что в сумме может позволить сэкономить до 35 % теплоты). Кроме того, в тепловых источниках автономных систем теплоснабжения чаще всего устанавливаются более современные теплогенераторы малой мощности, характеризующиеся несколько большей энергоэффективностью и меньшими выбросами оксидов азота.
Недостатком систем поквартирного теплоснабжения является тот факт, что в обслуживании потенциально опасного оборудования, которым является теплогенератор, задействован не квалифицированный, специально подготовленный персонал, а бытовой потребитель теплоты. Кроме того, величина КПД бытовых котлов и водонагревателей обычно имеет значения, близкие к величине КПД котлов, используемых в централизованных системах.
Вариантом существенного энергосбережения в системе теплоснабжения объектов различного назначения является автономная система теплоснабжения, в которой в качестве теплогенератора используется двухконтурный топливосберегающий водонагреватель (ТГВ) конденса-ционнго типа, разработанный сотрудниками БГТУ им. В.Г. Шухова. Принципиальное устройство водонагревателя показано на рис. 1. Отличительной его особенностью является наличие двух контуров: в первом - высокотемпературном (радиационной части - РЧ) - вырабатывается горячая вода для целей отопления; во тором контуре (контактно-рекуперативной части - КРЧ) вырабатывается горячая вода для целей горячего водоснабжения (ГВС).
У
1 - конденсационный водогрейный котел (КВК);
2 - водо-водяной подогреватель; 3 - бак аккумулятор;
РЧ - радиационная часть; КРЧ - контактно-рекуперативная часть;
АЧ - адиабатная часть; ПГ- природный газ; В - воздух; Воо,
Воп - обратная и прямая отопительная вода;
Вгвсх, Вгвсг - холодная и горячая вода на горячее водоснабжение;
УГ - уходящие газы; К - конденсат; Qо,
Qгвс - теплота на отопление и на горячее водоснабжение.
Рис. 1. Принципиальная схема конденсационного водогрейного котла
Радиационная часть водонагревателя конструируется по аналогии с современными водогрейными котлами жаротрубно-дымогарного типа. Контактно-рекуперативная часть представляет собой пенно-барботажный скруббер с установленным в его корпусе трубным пучком. Внутри трубного пучка протекает нагреваемый теплоноситель, не загрязняемый компонентами, входящими в состав продуктов горения топлива, а по межтрубному пространству проходит двухфазный восходящий поток конденсат - продукты горения природного газа. Принципиальным отличием КРЧ является то, что в этом аппарате одновременно достигается решение дух задач:
1 - возможен максимальный (практически полный) отбор тепла от уходящих газов;
2 - температура теплоносителя, утилизирующего теплоту газа, может достигнуть теоретического максимума - температуры мокрого термометра газа на его входе в КРЧ.
Организация движения теплоносителей в КРЧ позволяет переохладить уходящие газы, полезно используя до 80 % скрытой теплоты конденсации содержащегося в продуктах горения водяных паров. В случае необходимости выработки большего количества горячей воды для нужд ГВС, чем номинально возможно получить в контактно-рекуперативной части ТГВ (больше, либо равно 25 % от общей тепловой производительности агрегата), недостающая часть горячей воды вырабатывается во вспомогательном поверхностном водо-водяном подогревателе 2 (рис. 1). В тёплое время года, когда отопительная нагрузка отсутствует, вся теплота, вырабатываемая в радиационной части ТГВ, используется для нагрева воды на ГВС в подогревателе 2. Система отопления при этом отключена.
В этом испытательном стенде теплообменник 2, в котором охлаждается отопительная вода, движущаяся в замкнутом контуре, является
1 - конденсационный водогрейный котел;
2 - теплообменник охлаждения отопительной воды;
3 - водо-водяной подогреватель - бойлер;
еКРЧ - теплота, полезно усвоенная в контактно-рекуперативной части;
ВХ - охлаждающая вода; 1 - конденсационный водогрейный котел (КВК);
2 - водо-водяной подогреватель; 3 - бак аккумулятор;
РЧ - радиационная часть; КРЧ - контактно-рекуперативная часть;
АЧ - адиабатная часть; ПГ- природный газ; В - воздух; Воо,
Воп - обратная и прямая отопительная вода; Вгвсх,
Вгвсг - холодная и горячая вода на горячее водоснабжение;
УГ- уходящие газы; К - конденсат; (Эо,
(Ргвс - теплота на отопление и на горячее водоснабжение
Рис. 2. Упрощенная схема испытательного стенда КВК
имитатором системы отопления. Водо-водяной подогреватель 3 используется для регулирования соотношения теплоты, направляемой системой на покрытие отопительной нагрузки и нагрузки на горячее водоснабжение. Межтрубное пространство радиационной части ТГВ, а также теплообменника 2 и подогревателя 3 заполняется умягченной водой. При этом в отопительном контуре имеет место постоянная циркуляция грею-
щего теплоносителя. Через трубное пространство контактно-рекуперативной части ТГВ постоянно протекает водопроводная вода. Охлаждение отопительной воды в теплообменнике 2 и подогревателе 3 осуществляется посредством напраления в их трубное пространство холодной воды Вх и Вгвс. В ходе проведения испытаний вода, нагреваемая в подогревателе 3, затем смешивается с потоком воды, нагреваемой в контактно-рекуперативной части и сбрасывается в канализацию. Вода, нагреваемая в теплообменнике 2, также сбрасывается в канализацию.
В процессе испытаний после организации указанной выше циркуляции теплоносителей в топку ТГВ организуется подвод природного газа и воздуха, осуществляется воспламенение топливовоздушной смеси и выход на режимные параметры процесса горения. Фиксируются расходы природного газа и воздуха. После перехода работы котла в установившийся режим производятся замеры давлений теплоносителей, температур продуктов сгорания после радиационной части, уходящих газов, а также отопительной воды и воды на нужды горячего водоснабжения на входе в водонагреватель и на выходе из него. Кроме того, измеряется расход конденсата, генерируемого в контактно-рекуперативной части ТГВ. Затем производится изменение нагрузки котла путём увеличения или уменьшения расхода топлива и описанная выше процедура повторяется. Измерение расходов, температур и давлений всех теплоносителей, указанных на рис. 2, производится соответствующими приборами, прошедшими поверку.
Основные расчетные и измеренные параметры, определяющие эффективность ТГВ конденсационного типа, приведены в табл. 3.
Как видно из табл. 3, измеренные в ходе испытаний характеристики ТГВ весьма близки к расчётным значениям, а температуры нагреваемых теплоносителей соответствуют требованиям регламентирующих доку-ментов.Необходимо отметить, что при использовании автономных
Таблица 3
Основные расчетные и фактические технические параметры ТГВ
№ Наименование Обозначение Единицы Величины параметров
параметра измерения расчетные фактические
1 Расход природного газа В 3 нм3/ч 23,5 11,0-23,28
2 Коэффициент избытка воздуха а - 1,1 1,09-1,14
3 Температура воды для ГВС начальная конечная ГЕС ¡-г ГЕС оС оС 10 55 10 40-641
4 Температура продуктов горения после РЧ и перед КРЧ ь оС 250 ^ = 43 %) 370 ^ = 100 %) 177 ^ = 46 %) 340 ^ = 97 %)
5 Температура отопительной воды прямой обратной £ оС оС 95 60 75-105 50-65
6 Температура уходящих газов (после КРЧ) 1Г5 оС 35 20-45
7 Доля тепла, полезно усваиваемая в КРЧ2 ^рч % 22,6 18,3-19,65
8 Потери тепла с уходящими газами qух % 3,88 1,74-6,4
9 Тепловой КПД по высшей теплоте сгорания топлива3 Пв % 96,12 98,26-93,6
10 Расход генерируемого конденсата при номинальной нагрузке Gк л/ч 30 30
11 Габариты длина ширина высота мм мм мм 1100 1000 2200 1100 1000 2200
12 Масса кг 460 460
1 - По действующим нормам и ГОСТ РФ температура воды для ГВС регламентируется 55-60 оС;
2 - За 100 % принята полная энтальпия влажного газа при коэффициенте а = 1,1 и адиабатной (калориметрической) температуре ^ = 1895 оС, I = 3220 кДж/кгс.г.;
3 - Учитываются только потери тепла с уходящими газами.
систем теплоснабжения с установкой в качестве теплогенератора топ-ливосберегающего газового водонагревателя, разработанного в БГТУ им. В.Г. Шухова, существенно (почти в 2 раза) уменьшается расход природного газа на цел отопления и горячего водоснабжения жилых, общественных и промышленных объектов, повышается надежность систем теплоснабжения, что весьма важно, поскольку эти системы входят в число наиболее важных систем жизнеобеспечения, снижается в 3,5-4 раза себестоимость потребляемого тепла.
Экспериментальное определение коэффициентов теплопередачи и газодинамического сопротивления контактно-рекуперативной
части (КРЧ) КВК БГТУ
В контактно-рекуперативной части (КРЧ) конденсационного водогрейного котла (КВК) БГТУ им.В.Г. Шухова в тепломассообмене участвуют три теплоносителя: движущийся по межтрубному пространству снизу вверх газовый поток продуктов сгорания, транспортирующий промежуточный теплоноситель (ПТ) - конденсат водяных паров, и чистый теплоноситель - нагреваемая вода, движущаяся по трубам трубного пучка в несколько ходов и противотоком по отношению к двухфазному потоку-газ-ПТ. Теплообмен осуществляется в 2 стадии:
I - от газа - продуктов сгорания топлива, находящегося в состоянии насыщения при температуре ^4 к промежуточному теплоносителю -конденсату водяных паров. К такому состоянию газ был приведен в адиабатной части, где газ прошел обработку в факелах диспергированного конденсата, при прохождении через опорно-распределительные решетки, выполняющие роль микротруб Вентури и барботажные слои между решетками и, наконец, между верхней решеткой и нижним рядом труб трубного пучка. Таким образом, уходящие газы в адиабатной части меняют свои параметры от ГЗ - на выходе из РЧ до Г4 - перед КРЧ (рис. 3), отдавая теплоту конденсату ДQ.
ш> - уходящие газы Г3, Г4, Г5;
- промежуточный теплоноситель-конденсат водяных паров;
К - конденсат; ДQ - тепло, отданное уходящим газом конденсату; ДQкрч - теплота отданная уходящим газом чистому теплоносителю ГВС.
Рис. 3. Схема движения теплоносителей в КРЧ КВК
Методика определения коэффициентов теплопередачи К была принята следующей. Коэффициент К определялся по основному уравнению теплопередачи:
^ ^крч кВт К —
ср
м2гр
где ^крч - теплота, отданная уходящим газом нагреваемой чистой
воде, протекающей по трубам трубного пучка, кДж/час; F - поверхность трубного пучка, м2;
А1ср - средний температурный перепад между теплоносителями, °С; Величина ^крч определялась следующим образом. По таблице и
, уг
по температуре ^ и коэффициенту избытка воздуха а методом интер-
поляции определялась энтальпия влажного газа I
Уг
кДж
к • ст
По таблице по температуре ^гг5 и коэффициенту избытка воздуха
определялась энтальпия газа I
Уг г5 .
Далее определялась плотность при нормальных условиях сухих га-
зов ро
кг
Нм3
и плотность при нормальных условиях водяного пара: о М 18
Рвп
V 22,4
0,803
кг
Нм3
Удельные массовые расходы сухих продуктов сгорания и водяных паров, приходящего на 1 Нм3 природного газа, определялся:
т,
т
и • р
с.г. г с
кг
Нм3 кг
Нм
3
ивп Рвп
Тепловой поток QГ3 с уходящим газом Г3 будет равен:
Qг 3
1Г 3 •В,
где В - измеряемый расход природного газа
Нм3
час
Тепловой поток QГ5, с уходящими газами Г5 будет равен:
кДж
час
^5 — 1Г5 • тсг • В,
Разность тепловых потоков уходящих газов Г3 и Г5 и будет являться тепловой производительностью контактно-рекуперативной части (потерями тепла в окружающую среду можно пренебречь, т.к. температура воздуха в помещениях приближалась к температуре уходящих газов):
ЬОкрч — <2г 3 - Яг 5
Qг3 — Qг5
^крч —
3600
кДж час
, [Вт].
Определение среднего температурного перепада между теплоносителями определялась при следующем допущении:
В процессе прямого контакта между газовой фазой и конденсатом в восходящем потоке интенсивность процессов тепломассообмена достаточно высока для того, чтобы не смотря на отдачу тепла конденсатом чистой погреваемой воде, протекающей по трубам трубного пучка, температура конденсата достаточно близка приближается к температуре насыщения влажного газа на всей высоте трубного пучка. Поэтому при определении разностей температур на нижнем и верхнем концах трубного пучка температура конденсата принимается равной температуре насыщения, соответственно газов Г4 и Г5. В дальнейшем, когда появятся достаточно точные средства измерения разности температур газа и конденсата в восходящем двухразном потоке, т.е. появится возможность измерения «отставания» - Дt температуры конденсата от температуры газа может быть уточнено с получением и другого приведенного значения К.
Далее по 1-х диаграмме по энтальпии влажного газа 1УГ определялась по изоэнтальпии температура насыщения ьУХ , и далее температурные перепады между теплосетями на нижнем конце трубного пучка и на верхнем его конце:
ЛЬ — ЬУГ — ЬГВС Г°С1*
Н *Т4 ЬВГ5 •> I ^Ь
ЛЬ — ЬУГ — ЬГВС Г°С1
В Г5 1ВГ2' Ь ^-Г
По последним полученным значениям определялся средний температурный между теплоносителями по формуле:
f — Л — ЛЬм г° С1 2,3 1в ,
м
где Дtб и Дtм - соответственно, большая и меньшая разность температур из двух вышеопределенных разностей Д^ и Д^
Рабочая площадь поверхности теплопередачи трубного пучка, в данном случае, являющаяся постоянной величиной определяется по среднему диаметру труб трубного пучка, т.к. коэффициенты теплоотда-
чи по обе стороны стенки трубы соизмеримы, как, например, у теплообменников вода-вода.
Общее количество труб диаметром 25х2,5 в 19 рядах пучка при количестве труб в ряду 4 и 5 шт. будет равно:
= 5 • 10 + 4 • 9 = 86 шт. при длине их между трубными решетками 1=0,6 м.
Тогда рабочая поверхность труб будет равна
Fтр = 0,0225 • 3,14 • 0,6 • 86 = 3,645 м2.
Тогда коэффициент теплоотдачи К в контактно-рекуперативном теплообмене будет равен:
К =
ЛОкрч -1000
Л/ • F
^ ср т
Вт
МК
ср тр
Расход нагреваемой в КР4 воды для ГВС будет равен
G
ГВС В
ЛQ
крч
(1гвс _ 1гвс) • 419
ГВС-
кг ч
^ГВС
вв =
ЛQкрч • 3600
<С _ • 4,19 • 1000
_ГВС
м
ч
Средняя площадь проходного сечения 1 хода трубного пучка будет равна
С" = 0,000160 • 4,5 = 0,00072 м2 Скорость движения воды по трубкам будет равна
иГВС =
В
G
ГВС В
м с
3600•^ ■ с ■
Время пребывания нагреваемой воды для ГВС в трубном пучке будет равно:
г =
в
ГВС В
1000 • •и
ГВС В
[с]
Таблица 4
Измеряемые параметры
го н I ф о |_ 0 1 Я * ^ о со X >- ^ I ^ ез Температура уход. газов, °С Температура воды для ГВС, °С Энтальпия уходящих газов кДЖ/кг Удельный объем расхода уходящих газов, Нм3/Нм3
^ ^ §
о. ф с о ^ 0 01 с х <? т з £ 2 IX ш 5 га -& £ О ю О го После КРЧ Г5 После РЧ . ОА 1А3 Перед КРЧ ,ГВС *ВГ2 После КРЧ .ГВС *ВГ5 -зс Г 1 л ф После РЧ 1Г5 Сухой части ис.г. Водяного пара ив.п.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
1 11,0 1 09 20 177 10 40 586,5 56 9,424 2,364
2 11,8 1 11 21 199 10 42 607,6 59,5 9,605 2,151
3 12,1 1 10 22 215 10 44 632,0 63,0 9,52 2,15
4 13,0 1 12 22 227 10 47 641,6 63,0 9,69 2,152
5 14,2 1 13 31 238 10 52 653,1 105,0 9,775 2,153
6 15,0 1 12 40 252 10 57 669,86 161,0 9,69 2,152
7 15,86 1 14 44 277 10 63 701,25 196,5 9,86 2,154
8 15,9 1 12 40 279 10 59 710,87 141 9,69 2,152
9 16,2 1 21 36 282 10 57 683,47 132 10,47 2,165
10 16,81 1 23 28 286 10 53 681,95 87 10,67 2,1645
11 19,63 1 12 35 302 10 59 741,5 125,5 9,69 2,152
12 21,85 1 10 41 328 10 63 783,52 169,5 9,52 2,15
13 22,31 1 08 45 335 10 66,5 800,4 206,5 9,328 2,146
14 22,02 1 11 42 332 10 64 785,24 178 9,605 2,151
15 21,2 1 07 38 321 10 61 786,14 145 9,232 2,144
16 21,7 1 10 41 323 10 63 776,82 169,5 9,52 2,15
17 23,2 1 07 37 350 10 63 825,0 138,5 9,232 2,144
18 23,4 1 06 35 368 10 62 853,12 125,5 9,136 2,143
19 22,03 1 08 40 329 10 61 792,86 161,0 9,328 2,146
20 21,07 1 09 38 340 10 60 803,6 145 9,424 2,363
21 20,10 1 07 36 353 10 63 829,02 132 9,232 2,144
22 23,28 1 09 40 336 10 64 798,24 161 9,424 2,148
23 23,32 1 08 35 344 10 62 812,96 125,5 9,328 2,146
24 23,40 1 07 34 361 10 60 839,74 119 9,232 2,144
25 23,50 1 10 35 370 10 55 839,8 125,5 9,52 2,15
Продолжение табл. 4.
№ эксперимента Плотность при нормальном условии кг/Нм3 Удельный массовый расход уходящих газов, кг/Нм3 Тепловые потоки с уходящими газами, кДж/час Тепловая производительность КР4 Температура уходящих газов перед трубным пучком, а а Температура перепадов между теплоносителями
Сухой части р а р а п о о Рвп к ^ о т Сухой части тсг Водяного пара тзп После РЧ Qгз После КРЧ QГ5 ^ !т На нижнем конце теплообменника, ДЬ На верхнем конце теплообменника, ди
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
1 1,325 0,803 12,487 1,897 80558,6 7691,9 72866,7 20,24 64,5 24,5 10
2 1,3245 0,803 12,723 1,727 91211,2 8931,97 82279,6 22,86 65,3 23,3 11
3 1,325 0,803 12,614 1,7265 96461,8 9615,65 86846,15 24,124 66 22 12
4 1,324 0,803 12,83 1,728 107012,5 10507,8 96504,7 26,8 66 19 12
5 1,3235 0,803 12,937 1,729 119976,16 19289,07 100687,09 27,97 66 14 21
6 1,324 0,803 12,8296 1,728 128910,1 30983,4 97926,7 27,2 66 9 30
7 1,323 0,803 13,045 1,730 145084,2 40654,6 104429,6 29,0 67,5 4,2 34
8 1,324 0,803 12,830 1,720 145010,4 28762,6 116247,8 32,3 68,5 8,5 30
9 1,3196 0,803 13,816 1,7385 152976,05 29544,6 123431,5 34,286 66 9 26
10 1,3188 0,803 14,072 1,738 161315,5 20579,9 140735,6 39,093 66,5 13,5 18
11 1,324 0,803 12,83 1,728 186748,9 31607,5 155141,4 43,09 68 9 25
12 1,325 1,325 12,614 1,726 215950,6 46716,9 169233,7 47,01 69,5 6,5 31
13 1,326 0,803 12,369 1,723 220875,3 56984,17 163888,13 45,52 69,5 3,0 35
14 1,3245 0,803 12,7218 1,727 219972,45 49863,86 170108,6 47,252 69 5,0 32
15 1,3265 0,803 12,246 1,7216 204098,0 37644,97 166453,0 46,24 69,5 8,5 28
16 1,325 0,803 12,614 1,26 212634,1 46396,2 166237,9 46,2 69 6,0 31
17 1,3265 0,803 12,246 1,7216 234388,44 39348,85 195039,6 54,18 70,8 7,8 27
18 1,324 0,803 12,096 1,721 241473,8 35522,32 205951,45 57,21 70,5 8,5 25
19 1,326 0,803 12,369 1,723 216045,7 43870,74 172175,0 47,83 69,0 8,0 30
20 1,325 0,803 12,4868 1,897 211424,65 38149,04 173275,6 48,132 70 10 28
21 1,3265 0,803 12,246 1,722 204062,93 32491,74 171571,20 47,658 70,1 7,1 26
22 1,328 0,803 12,4868 1,7248 232042,5 48801,5 183241,0 50,9 69 5 30
23 1,326 0,803 12,369 1,723 234494,3 36199,86 198294,44 55,08 70 8 25
24 1,3265 0,803 12,246 1,722 240637,74 34100,9 206536,84 57,37 70,8 10,8 23
25 1,325 0,803 12,614 1,7264 248941,1 37201,8 211739,3 58,82 70,5 15,5 25
CD
ю сл К) .с* ю со К) К) К) К) о CD СО - О) сл .с* со К) - о CD СО - О) сл .с* со К) - К) № эксперимента
19,9 16,16 14,93 13,97 14,577 17,51 16,66 15,33 15,49 15,07 16,38 14,56 10,39 14,74 15,67 15,7 16,07 17,07 14,27 17,45 17,3 16,25 16,53 16,4 16,2 К) СЛ Средний температурный перепад Мср, °С
3,645 3,645 3,645 3,645 3,645 3,645 3,645 3,645 3,645 3,645 3,645 3,645 3,645 3,645 3,645 3,645 3,645 3,645 3,645 3,645 3,645 3,645 3,645 3,645 3,645 К) о> Рабочая площадь теплообмена трубного пучка, Ртро, м2
00 CD 1012 1000 00 CD сл 00 00 1024 CD СГ> О 00 сл 00 CD О 1202 00 сл сл сг> 00 со сл 00 сл сл CD сл сл 00 К) 00 00 К) о о со 00 К) со со К) -vl Приведенный коэффициент теплопередачи К, Дж/м2К
1,00 0,996 0,992 0,991 0,855 0,896 0,937 0,996 0,987 0,923 0,902 0,937 0,95 0,93 0,835 0,693 0,69 0,676 0,675 0,638 0,603 0,553 0,515 0,502 0,468 К) 00 Относительная тепловая нагрузка, Ко
0,312 0,274 0,252 0,225 0,214 0,230 0,224 0,263 0,205 0,208 0,216 0,209 0,192 0,212 0,210 0,217 0,174 0,157 0,131 0,138 0,159 0,172 0,169 0,170 0,161 К) (О СЪ о "0 ш § Q og s<
1,123 0,986 0,910 0,810 0,773 0,827 0,806 0,945 0,739 0,749 0,779 0,752 0,692 0,762 0,756 0,781 0,626 0,565 0,472 0,497 0,572 0,619 0,608 0,612 0,580 со о <: со §» ь -о СГ CD ш ш 1
0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 0,00072 со Средняя площадь сечения хода fix, м2
0,433 0,380 0,351 0,312 0,298 0,319 0,311 0,365 0,285 0,289 0,30 0,290 0,267 0,294 0,291 0,301 0,242 0,218 0,182 0,192 0,221 0,239 0,235 0,236 0,223 со К) Скорость нагревания воды в трубном пучке и. м/с
26,3 30,0 32,5 36,5 38,3 35,7 36,6 31,2 40,0 39,4 38,0 39,3 42,7 38,8 39,2 37,8 52,3 62,6 59,4 51,58 47,7 48,51 48,3 сл со w Время пребывания воды в трубном пучке t, сек
О
0
1
л ш
I S (D
Ш
о\
Список использованных источников
1. Кожевников В.П., Кулешов М.И., Губарев А.В. О преимуществах перехода от централизованного к индивидуальному теплоснабжению жилых, общественных и промышленных зданий // Промышленная энергетика. 2009. № 5. С. 7-9.
2. Нурмеев Б.К. Сравнительная оценка загрязнения атмосферы при сжигании органического топлива в тепловых источниках // Промышленная энергетика. 2004. № 7. С. 51-54.
3. Кулешов М.И., Губарев А.В., Березкин С.В. Топливосбережение в теплоснабжении гражданских и промышленных обектов // Энергосбережение и водоподготовка. 2004. № 4. С. 28-29.
4. Пат. 2270405 РФ, МПК7 F 24 Н 1/00, F 24 Н 1/10. Водогрейный котёл Кулешова М.И. / Кулешов М.И. и др. заявление 15.07.04; опубл. 20.02.06 Бюл. № 5 (2 ч.).
5. Пат. 2378582 РФ, МПК7 F 24 Н 1/00. Водогрейный котёл / Кулешо М.И., Кожевников В.П., Губарев А.В. заявление 29.10.08; опубл. 10.01.10 Бюл. № 1.
