Реферат: Реализация хладоресурса углеводородных топлив в силовых и энергетических установках
Реферат: Реализация хладоресурса углеводородных топлив в силовых и энергетических установках
На правах рукописи
ГАЛИМОВ
ФАРИД МИСБАХОВИЧ
Реализация хладоресурса
углеводородных топлив в силовых и энергетических установках
05.14.04 –Промышленная
теплоэнергетика
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук
Казань
Работа
выполнена в Казанском государственном технологическом университете
Научный консультант: доктор технических наук, профессор,
член-корреспондент АН Татарстана Гарифуллин Ф.А.
Официальные оппоненты:
доктор технических наук,
профессор,
член-корреспондент Российской АН
Назмиев Ю.Г.
доктор технических наук,
профессор Шевченко И.В.
доктор технических наук,
профессор,
член-корреспондент АН Татарстана
Даутов Г.Ю.
Ведущая организация –Центральный институт авиационного
моторостроения, г.Москва
Защита состоится «____» ____________ 2001 года в
____ часов на заседании диссертационного совета Д 212.080.06 в Казанском
государственном технологическом университете по адресу: 420015, г.Казань,
ул.К.Маркса,68, аудитория А-330, зал заседаний Ученого совета.
С
диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технологического
университета.
Автореферат
диссертации разослан «___»_________ 200__ г.
Ученый секретарь диссертационного
совета,
доктор технических наук,
профессор А.Г.Лаптев
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Удовлетворение
потребностей современной промышленности и общества в электрической и тепловой
энергии может быть решено путем переоборудования существующих отопительных
котельных в теплофикационные энергетические газотурбинные установки.
Наиболее эффективными газотурбинными установками малой мощности являются
установки, выполненные на базе авиационных газотурбинных двигателей (Скибин В.А., Солонин В.И., Цховребов М.М. Перспективы
авиационных двигателей в развитии транспорта и энергетики// Конверсия в
машиностроении. –1999. №2. ‑С.28‑35.; Алемасов В.Е., Кравцов Я.И. и
др. Автономная ТЭЦ на базе газотурбинных технологий /Матер. научно-практ.
конф.«Энергосбер. в хим. технол.» Казань,2000.С.60-63.). На базе
серийных и опытных авиационных двигателей в России разработана широкая
номенклатура наземных газотурбинных установок класса мощности от 0.5 до 60 МВт.
Целый ряд таких установок на сегодняшний день уже освоен и успешно
эксплуатируется на газоперекачивающих станциях. Назначенный ресурс таких
установок составляет величину 100 000 часов, а межремонтные 25 000 часов. Кроме
того, авиационные двигатели, отработавшие свой ресурс в авиации, находят
широкое применение в качестве высокоэффективных источников механической,
газодинамической и тепловой энергии в судостроении, сушильных установках,
пожаротушении, в аэродромных и железнодорожных снегоочистителях и других
индустриальных установках, используемых во многих отраслях народного хозяйства.
Наземный ресурс таких установок соизмерим, а в ряде случаев в несколько раз
превышает отработанный. При дальнейшей эксплуатации возникают проблемы,
связанные с образованием коксовых отложений и влиянием его на теплопередающие
свойства поверхности.
Аналогичные
проблемы возникают и в нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленности, энергетике,
автомобильной промышленности и других отраслях народного хозяйства.
Актуальность
работы
Диссертация посвящена
решению актуальной научно-технической проблемы –обеспечению эффективного
применения жидких углеводородных топлив в теплонапряженных узлах силовых,
энергетических и технологических установок. Повышение топливной экономичности
связано с увеличением хладоресурса и удельной работоспособности углеводородных
топлив и реализации их в термодинамическом цикле. Значительного прироста
хладоресурса и работоспособности можно достичь при перегреве топлив, т.е. за
счет повышения их предельных температур нагрева, однако при этом происходит
образование смолистых и коксовых отложений. Эти отложения, прежде всего,
отрицательно сказываются на ресурсе и надежности агрегатов установки, в связи с
чем при разработке последних остро встает вопрос по снижению интенсивности
образования коксоотложений. Работы в этом направлении в настоящее время носят
чисто эмпирический характер и не опираются на научные представления о механизме
образования коксоотложений. Одной из ключевых задач решения этой проблемы
является изучение процессов, происходящих в топливах при их нагреве,
закономерностей тепло- и массообмена в углеводородных топливах в широком
диапазоне изменения режимных параметров, свойств образовавшихся при этом
отложений, механизмов их подавления и удаления.
Данные
исследования проводились в соответствии с Координационным планом НИР Академии
наук по комплексной проблеме “Теплофизика и энергетика” на 1986‑1990 гг.
(разделы 1.9.1.3., 1.9.1.9., 1.9.1.10); Межотраслевых программ “Химическая
регенерация тепла для повышения экономичности, надежности и экологической
чистоты силовых и транспортных средств”; темы “Федерация -МАП” на 1991‑1995
гг.; Федеральной целевой научно-технической программы «Исследования и
разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского
назначения» 1997-1999 г.г. комплексной программы Минвуза РСФСР “Человек и
окружающая среда”, а также по договорам с ЦИАМ им. П.И.Баранова.
Целью
работы является разработка научных основ повышения охлаждающей
способности углеводородных топлив для охлаждения теплонапряженных узлов и
каналов силовых и энергетических установок. Для достижения этой цели были
поставлены следующие задачи:
-исследовать
закономерности образования смолистых и коксовых отложений в каналах при течении
жидких углеводородных топлив в условиях жидкофазного окисления;
-изучить
влияние отложений на процессы теплообмена на греющей поверхности нагревателя;
-экспериментально
определить теплофизические свойства отложений;
-разработать
методы подавления процессов образования смолистых и коксовых отложений;
-разработать
методы удаления смолистых и коксовых отложений;
-исследовать
закономерности образования смолистых и коксовых отложений в каналах при течении
жидких углеводородных топлив в условиях термической деструкции;
Научная
новизна
В данной
работе впервые комплексно исследованы процессы образования смолистых и коксовых
отложений в каналах при течении жидких углеводородных топлив в условиях
жидкофазного окисления и термической деструкции. Учтено влияние целого ряда
факторов, влияющих на образование отложений, таких, как химический состав и
фазовое состояние топлива, материал и состояние поверхности, контактирующих с
топливом стенок. Комплексно рассмотрены вопросы подавления образования
отложений. Разработаны высокоэффективные методы удаления отложений,
отличающиеся от прототипов низкой энергоемкостью, высокой (практически 100
%-ной) эффективностью и возможностью сохранения каталитических свойств
поверхности стенок канала.
Автором
получены новые данные:
-по
закономерностям образования смолистых и коксовых отложений в каналах при
течении жидких углеводородных топлив в условиях жидкофазного окисления;
-по влиянию
отложений на процессы теплообмена на греющей поверхности нагревателя;
-по
теплофизическим свойствам отложений;
-по
закономерностям подавления процессов образования смолистых и коксовых
отложений;
-по
закономерностям удаления смолистых и коксовых отложений из элементов силовых, энергетических
и технологических установок;
-по
закономерностям образования смолистых и коксовых отложений в каналах при
течении жидких углеводородных топлив в условиях термической деструкции.
Достоверность
полученных данных обеспечивалась применением аттестованных измерительных
средств и апробированных методик измерения и обработки данных, анализом
точности измерений, повторяемостью результатов, а также воспроизводимостью
результатов по теплообмену, свойствам, по подавлению и удалению отложений и
применением статистических методов оценки погрешностей и обработки
экспериментальных данных.
Практическая
ценность
Результаты работы послужили
основой для создания:
-способов
охлаждения теплонапряженных узлов силовых, энергетических и технологических
установок;
-способов
подавления процессов образования отложений в топливных системах силовых и
энергетических;
-способов
удаления отложений из авиационных двигателей и силовых, энергетических и
технологических установок.
Реализация
основных положений диссертации
Основные
результаты исследования использованы в следующих организациях:
-МКБ «Гранит»
в комплексе работ по разработке методов очистки топливных коллекторов от
смолистых и коксовых отложений;
-в СГНПП
«Труд» в комплексе работ по подавлению смолистых и коксовых отложений при
проектировании топливного коллектора;
-в Центральном
институте авиационного моторостроения в комплексе работ по повышению
охлаждающей способности реактивных топлив в условиях фазовых превращений и
разработке методов и программ по созданию НТЗ по перспективной тематике;
-в НПО
«Пищепромпроектмаш» при проектировании теплообменного оборудования пищевой
промышленности;
-в ЗАО
«Татнефтьавиасервис» в работах по предотвращению и удалению отложений в
топливоподающих трубопроводах и емкостях по хранению углеводородных топлив;
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 |