Моделирование и оптимизация теплообмена в криогенных газификаторах на примере газификационной установки СГУ-7КМ-У
Автор: Бородкин Станислав Владимирович, Батаронов Игорь Леонидович, Иванов Алексей Владимирович, Ряжских Виктор Иванович
Журнал: Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика @vestnik-susu-power
Рубрика: Теплоэнергетика
Статья в выпуске: 3 т.21, 2021 года.
Бесплатный доступ
На основе экспериментальных данных по газификации кислорода на установке СГУ-7КМ-У выполнена идентификация дифференциальной параметрической модели теплообмена в газификаторах закрытого типа. По результатам опорных опытов идентифицированы внешние параметры - мощность нагревателя, теплоемкость испарителя и производительность насоса. Внутренние параметры модели - числовые множители при коэффициентах теплоотдачи в кислороде, теплоносителе и окружающей среде - идентифицированы методом пассивной стратегии. Разработаны методики оптимизации работы газификатора по достижению заданного диапазона выходной температуры в стационарном и нестационарном режимах работы. Методики апробированы на примере газификационной установки СГУ-7КМ-У.
Криогенные газификаторы, оптимизация теплообмена, сверхкритические флюиды, параметрическая идентификация модели
Короткий адрес: https://sciup.org/147236635
IDR: 147236635 | УДК: 536.423:536.24 | DOI: 10.14529/power210303
Modeling and optimization of heat transfer in cryogenic gasifiers: case of an SGU-7KM-U gasification unit
This paper presents experimental data on oxygen gasification as performed on an SGU-7KM-U unit; data is used to find a differential parametric model of heat transfer in closed-loop gasification units. Reference experiments helped find the external parameters such as the heater power, the heat capacity of the evaporator, and the pumping rate. The internal parameters of the model, i.e., the numerical multipliers for coefficients of heat transfer in oxygen, coolant, and the environment, were identified by the passive strategy method. The paper further presents newly developed methods for optimizing the gasifier performance to reach the required range of output temperatures in steady-state and non-steady-state operation. The methods were tested on an SGU-7KM-U gasification unit.
Список литературы Моделирование и оптимизация теплообмена в криогенных газификаторах на примере газификационной установки СГУ-7КМ-У
- Зайцев, А.В. Криогеника в начале XXI века // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Холодильная техника и кондиционирование». - 2014. - № 1. - С. 6.
- Петухов, Б.С. Теплообмен в ядерных энергетических установках /Б.С. Петухов, Л.Г. Генин, С.А. Ковалев. - М.: Атомиздат, 1974. - 408 с.
- Основы теплопередачи в авиационной и ракетно-космической технике / В.С. Авдуевский, Б.М. Га-лицейский, Г.А. Глебов и др. - М.: Машиностороение, 1992. - 528 с.
- Rohsenow, W.M. Handbook of Heat Transfer / W.M. Rohsenow, J.P. Hartnett, Y.I. Cho. - New-York: McGraw-Hill, 1998. - 1501 p.
- Hisada, N. Design and analysis of open rack LNG vaporized / N. Hisada, M. Sekiguchi // Design and analysis ofpressure vessels, heat exchangers and pipping components - 2004. San Diego, 2004. - Vol. 477. - P. 20042602. DOI: 10.1115/pvp2004-2602
- Jin, T. Simulation and performance analysis of a heat transfer tube in SuperORV / T. Jin, M. Wang, K. Tang //Cryogenics. - 2014. - Vol. 61. - P. 127-132. DOI: 10.1016/j.cryogenics.2013.09.008
- Thermal performance calculation and analysis of heat transfer tube in super open rack vaporizer / J. Pan, R. Li, T. Lv et al. // Applied Thermal Engineering. - 2016. - Vol. 93. - P. 27-35. DOI: 10.1016/j. applthermaleng.2015.09.04 7
- Thermal performance analysis of SuperORV heat transfer tube at supercritical pressure / J. Pan, R. Li, T. Lv, G. Wu // Journal of Natural Gas Science and Engineering. - 2016. - Vol. 29. - P. 488-496. DOI: 10.1016/j.jngse.2016.01.030
- Thermal performance analysis and the operation method with low temperature seawater of super open rack vaporizer for liquefied natural gas / C. Qi, C. Yi, B. Wang et al. // Applied Thermal Engineering. - 2019. -Vol. 150. - P. 61-69. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2018.12.152
- Установка газификационная стационарная СГУ-7КМ-У Руководство по эксплуатации. КВ 0420.00. 000РЭ. -М.: ОАО «НПОГелиймаш», 2019. - 79 с.
- Унифицированная газозарядная станция УГЗС.М-АР (-КР, -ВР) Руководство по эксплуатации. КВ0.0402.00.000-1 РЭ. - Саратов: ООО «Завод специального машиностроения», 2019. - 84 с.
- Simulation of heat transfer in a flow of over-critical nitrogen and oxygen in a horizontal circular tube / S. V. Borodkin, I.L. Bataronov, A. V. Ivanov, V.I. Ryazhskikh // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. - 2021. - Vol. 1155. - P. 012011. DOI: 10.1088/1757-899x/1155/1/012011
