Теплоэнергетика. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Статья научная
Приведен обзор опубликованных материалов о направлении в конструировании цилиндра высокого давления турбин семейства Т-100/120-130. Теплофикационные турбины типа Т-53/67-8,0, Т-113/145-12,4 предназначены для эксплуатации в составе ПГУ, а турбина типа Т-125/150-12,8 - для замены устаревшихТ-125/150-12,8. В проекте турбины Т-125/150-12,8 впервые при сопловом парораспределении не предусмотрена камера регулирующей ступени. Это позволило получить в расчетах номинального режима относительный внутренний КПД в регулирующем отсеке 85 % и относительный внутренний КПД проточной части ЦВД 88 %. Применение соплового парораспределения предполагает регулярную работу турбины в переменных режимах. Необходимы газодинамические исследования проточной части нового ЦВД в переменных режимах.
Бесплатно
Статья научная
В последние годы со стороны исследователей возрос интерес к управлению смачиваемостью металлических поверхностей различными жидкостями в связи с широким спектром областей применения. В частности, применение гидрофобных функциональных поверхностей в теплоэнергетических установках и системах способствует повышению их эффективности и надежности. Несмотря на огромное количество существующих способов гидрофобизации металлических поверхностей, мировым научным сообществом был предложен и интенсивно развивается способ, основанный на текстурировании микро-/ наномасштабного рельефа с использованием лазерного оборудования (лазерная абляция). В данной работе было проведено исследование по определению влияния модификации латунных поверхностей с использованием лазерного оборудования на геометрические параметры текстурируемого рельефа и свойства смачиваемости, на основе результатов которого была предложена математическая модель прогнозирования смачиваемости.
Бесплатно
Об оптимальном управлении тепловым режимом зданий
Статья научная
Рассмотрена задача оптимального управления тепловым режимом здания в нерабочее время. Найден алгоритм оптимального управления режимом прерывистого отопления. Разработан метод построения конкретных графиков подачи теплоты для выбранных зданий, оценена экономическая эффективность оптимального управления в условиях как централизованного, так и автономного теплоснабжения.
Бесплатно
Один из способов улучшения энергетических показателей диодных выпрямителей с дроссельным управлением
Статья научная
Исследуется один из вариантов улучшения энергетических показателей диодных выпрямителей с дроссельным управлением.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрены вопросы повышения эффективности оперативного управления распределенными технологическими сетями тепло- и пароснабжения производственных металлургических комплексов на основе динамического макромоделирования режимов сетей при структурных переключениях и резко переменных нагрузках. Предлагается осуществлять решение задач стабилизации потоков ресурсов в технологической сети на основе решения уравнений обратных задач динамики сети и использования расчетных контуров парирования потоковых возмущений. Алгоритмы парирования потоковых возмущений в технологической сети целесообразно строить с использованием обратных моделей динамики путей передачи входных управляющих потоков к входным узлам потоковых возмущений в сети. Предложена программная макромодель, позволяющая моделировать статические и динамические режимы систем паро- и теплоснабжения, управление зарядно-разрядными процессами паровых аккумуляторов. В данной модели регулируемым параметром является давление пара в аккумуляторе. Ограничение давления пара в аккумуляторе осуществляется с помощью специального регулятора давления, который настраивается на минимум потерь пара на свече при его избытке в сети. Данная программная макромодель позволяет моделировать работу потребителей с резко выраженной переменной нагрузкой.
Бесплатно
Определение направления и скорости конвективных потоков воздуха с помощью воздушного шара на цепи
Краткое сообщение
Поместив в слабый конвективный поток воздуха наполненный гелием детский воздушный шар на тяжелой гибкой связи (цепочки от карманных часов), можно сравнительно просто и достаточно точно определить направление и скорость потока. Цепочка позволяет измерять малые усилия потока на шар, ей не свойственно сухое трение. Для расчетов используются формулы аэродинамики шара и уравнения цепной линии. Приведены результаты эксперимента.
Бесплатно
Оптимизация надежности теплоснабжения с учетом функций активного потребителя
Статья научная
Рассматривается проблема анализа и оптимизации надежности теплоснабжения активного потребителя (АП) тепловой энергии в теплоснабжающих системах (ТСС) с учетом их дополнительной тепловой мощности, обеспечиваемой собственными источниками тепловой энергии (ИТ). Сформулирована научно-методическая проблема, заключающаяся в определении оптимального соотношения значений параметров надежности элементов ТСС (интенсивностей отказов и/или восстановлений) и мощности собственного ИТ АП, обеспечивающего требуемый уровень надежности теплоснабжения при минимальных суммарных затратах на обеспечение элементной надежности системы и эксплуатацию собственных ИТ АП. Предложены методы решения сформулированной задачи, основанные на использовании теории надежности, моделей марковских случайных процессов, некоторых закономерностей теории вероятностей, узловых ПН, моделей теории гидравлических цепей и укрупненных закономерностей теплофизических процессов, протекающих при теплоснабжении потребителей. Проведен вычислительный эксперимент с использованием разработанных методов на основе тестовой схемы ТСС с характеристиками, приближенными к реальным системам, сформулированы выводы и направления дальнейших исследований.
Бесплатно
Статья научная
Транспортабельная котельная установка распространена в Северных регионах страны и имеет большой и стабильный спрос в самых разных сферах жизни. Применяемое оборудование и схемы существующих котельных установок устарели, требуют замены и модернизации. Новая установка включает в себя паровой котел змеевикового типа и вспомогательное оборудование, которое спроектировано с учетом выявленных недостатков. Змеевики парового котла представляют собой коаксиальные цилиндры. Область применения модернизированной транспортабельной котельной установки - нефтяное месторождение на Севере. Работа направлена на изучение опытно-теоретического исследования работы парового котла змеевикового типа при реальных рабочих условиях. Приведены опытные данные работы котельной установки. Получены зависимости расхода топлива котельной установкой от температуры и давления теплоносителя. Собранные данные проанализированы с помощью статистического анализа. Сформулированы выводы и заложено перспективное направление для дальнейшего исследования и улучшения парового котла змеевикового типа. Предложены уравнения для расчета конвективной составляющей лучисто-конвективного теплообмена в газоходах с учетом конструктивной особенности котельного агрегата путем введения новых поправочных коэффициентов. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных показало их удовлетворительное соответствие.
Бесплатно
Основные особенности гидродинамики и теплообмена в системе циркуляционного подогрева жидкого топлива
Статья научная
Рассмотрены вопросы гидродинамики и теплообмена в системах циркуляционного подогрева жидкого топлива в условиях нестационарности теплового режима. Численные решения подтвердили достоверность рассмотренной математической модели.
Бесплатно
Основные характеристики факельного континуума в зоне интенсивного горения котельного агрегата
Статья научная
Анализ характеристик гетерогенного факела показывает, что применение кривой полных остатков для описания процесса пофракционного сгорания топливной пыли затруднительно, поэтому в работе предлагается новая математическая модель горения полифракционной дисперсной среды, основанная на нормальной функции распределения фракций и стандартной функции отклонений. Для согласования функции выгорания частиц топливной пыли с пространственными и временными характеристиками факела предложен ряд зависимостей, адаптированных к реальным процессам горения. При этом учтены аэромеханические и тепловые процессы в факеле, выделен начальный участок до плоскости воспламенения летучих веществ и основной участок факела, связанный с пофракционным выгоранием коксового остатка. Согласование процесса выгорания топливных частиц с линейными размерами факела позволяет определить распределение адиабатической температуры факельного континуума по его длине и с учетом модели теплообмена в зоне интенсивного горения котельного агрегата определить практическую температуру факельной среды.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрено техническое состояние горелочного парка ТЭС в начальный период освоения газофакельных технологий. Показаны методы и пути их совершенствования. Отражён вклад специалистов кафедры ПТЭ ЮУрГУ в развитие и освоение новых технологий.
Бесплатно
Особенности накипеобразования в трубах теплообменных аппаратов
Статья научная
Статья посвящена исследованию закономерностей процесса образования накипи и его влияния на эффективность работы теплообменных аппаратов. Обычно проектирование теплообменников осуществляется при постоянном коэффициенте запаса поверхности, чтобы учесть процесс отложения накипи. Указанное обстоятельство приводит к необоснованному увеличению расхода цветного металла. В связи с этим целесообразно установить закономерности влияния на теплопередачу возрастающего во времени термического сопротивления слоя накипи. Получение расчетных рекомендаций дает возможность снизить перерасход топлива и повысить эффективность работы турбоагрегатов. Необходимость для практики решения указанных задач позволяет считать рассматриваемую работу актуальной. Проанализированы и идентифицированы факторы, влияющие на процесс образования неорганических отложений в трубках конденсаторов турбоустановок. Показано наличие определенной противоречивости выводов о влиянии на отложение накипи тепловой нагрузки, скорости и температуры воды, геометрии канала и концентрации солей в теплоносителе. Это обстоятельство затрудняло прогнозирование снижения теплосъема в процессе эксплуатации. В данной работе определена зависимость для расчета интенсивности накипеобразования в трубах при изменении скорости, температуры, жесткости теплоносителей за большой промежуток времени. Экспериментально установлено, что в диапазоне испытанных тепловых нагрузок с увеличением скорости охлаждающего теплоносителя замедляется снижение тепловой эффективности в связи с уменьшением интенсивности накипеобразования. С ростом длины трубы, температуры воды и ее жесткости повышается среднее количество отложившейся на поверхности стенки накипи. Сравнением относительной интенсивности накипеобразования в гладких и шероховатых трубах количественно показано преимущество профилированных трубок определенной геометрии.
Бесплатно
Особенности процессов сжигания жидкого топлива
Статья научная
Общие закономерности процессов сжигания жидкого топлива получены при рассмотрении фракционных характеристик Гаусса для установок трех типов: энергетических котлов, экспериментальных установок и жидкостных ракетных двигателей. Методом сравнения термических сопротивлений теплопередачи от топочного газа к частице жидкого топлива определено, что основную роль играет внешнее термическое сопротивление. Для ряда видов жидкого топлива определено время начала воспламенения в функции внешних условий - температуры топочного газа, а также размера и теплофизических свойств частицы топлива. Применение рекуррентных соотношений позволило определить общую методику перехода от характеристики полных остатков Розина - Раммлера к плотности нормального распределения фракций Гаусса. Для оценки фракционного распределения, а, следовательно, и температуры факельного континуума конкретным требованиям технологии и надежности воспламенения топлива предложена методика адаптации дисперсионного фактора.
Бесплатно
Охлаждение горячего газа твёрдыми охладителями
Статья научная
Представлен метод расчёта процессов тепло- и массообмена в газогенераторе с твёрдым охладителем для производства охлаждённого газа
Бесплатно
Краткое сообщение
В статье рассматриваются вопросы организации рабочего процесса вихревого газогенератора, использующего угольную крошку, и дана оценка влияния на процесс аэродинамики камеры и теплофизических характеристик рабочего тела.
Бесплатно
Оценка качества регулирования уровня жидкости в системах теплоснабжения
Статья научная
Рассматривается задача структурно-параметрического синтеза системы автоматического регулирования уровня жидкости. Приводится структура и параметры настройки квазиоптимального регулятора. Анализируются устойчивость системы и качество переходных процессов в ней.
Бесплатно
Оценка концентрации оксидов азота на выходе из камеры сгорания модельной газовой турбины
Статья научная
В настоящей работе был применен новый метод оценки концентраций оксидов азота при горении синтез-газа в камере сгорания газовой турбины. Метод позволил связать полный детальный механизм массива параллельных реакций Grimech 3.0 с уравнениями компьютерной гидродинамики (уравнения движения, тепломассообмена, турбулентности и молекулярной диффузии для потока идеального газа). Представлены диаграммы селективности процесса образования оксидов азота по константам скоростей реакций, включающего одиннадцать ключевых реакций, для бедной и богатой топливом смесей. Проведены верификационные расчеты на модельной камере сгорания газовой турбины в интервале значений коэффициента избытка топлива 0,5-2. Новая методика была применена при определении выбросов оксида азота и максимальной температуры стенки пламенной трубы промышленной камеры сгорания. Наилучшие результаты по выбросам оксидов азота показал состав газа GE. Самыми проблемными газами являются синтез газа Polk Power и Texaco (кислородный процесс). При сжигании низкокалорийных газов в зоне подсоса первичного воздуха наблюдается зона рециркуляции, за счет высокого теплонапряжения в этой области максимальная температура стенки составляет около 500 °С.
Бесплатно
Статья научная
Авторами выполнены схемно-параметрические оптимизационные исследования перспективной теплофикационной ПТУ, имеющей в своем составе паровую противодавленческую турбину и паровой котел, работающий на природном газе, с возможностью утилизации теплоты дымовых газов. С помощью математической модели теплофикационной ПТУ проведены исследования влияния внутреннего относительного КПД отсеков паровой турбины на ее основные показатели режимов работы и конструктивные характеристики теплообменного оборудования установки. Создание математической модели рассматриваемой установки и проведение схемно-параметрических оптимизационных расчетов осуществлялось с помощью разработанного в отделе Теплосиловых систем Института систем энергетики им. Л.А. Мелентьева Сибирского отделения Российской академии наук программно-вычислительного комплекса «Система машинного построения программ». Критерием оптимизации была выбрана цена электроэнергии, отпускаемой ПТУ при заданных ценах отпускаемого тепла и топлива с учетом внутренней нормы возврата капиталовложений. Результаты схемно-параметрических оптимизационных расчетов показали, что цена электрической энергии, отпускаемой теплофикационной ПТУ, практически линейно зависит от внутреннего относительного КПД отсеков турбины и при его изменении от 0,82 до 0,9 цена электрической энергии уменьшается на 0,03 цент/кВт. С учетом объема отпускаемой установкой электрической энергии экономический эффект от роста КПД может составить до 98,79 тыс. долл./год. Методический подход, примененный в данной работе, позволяет оценить целесообразность затрат для повышения внутреннего относительного КПД отсеков паровой турбины и может быть полезным как при рассмотрении вариантов проектирования, так и в процессе эксплуатации теплоэнергетических установок. Результаты оценки влияния внутреннего относительного КПД отсеков турбины на основные показатели режимов работы и конструктивные характеристики установки помогут определить уровень надежности и эффективности ее эксплуатации.
Бесплатно
Оценка эффективности насадок регенеративных теплообменных аппаратов
Статья научная
Рассматривается подход к оценке теплогидродинамической эффективности поверхности теплообмена регенеративных теплообменных аппаратов.
Бесплатно
Переходные процессы в термосифонах
Статья научная
Работа направлена на изучение переходных процессов в термосифонах. Получены расчетные зависимости для определения основных температурных характеристик объекта регулирования. Для этого были определены термические сопротивления основных элементов термосифона. Предложены уравнения для расчета изменения температуры насыщения в термосифоне в зависимости от конструктивных и режимных параметров теплоутилизатора. Термосифон в данном случае рассматривается как объект регулирования, а изменение расхода газа (или отключение теплоутилизатора) - как входное возмущение. Получены выражения для постоянной времени и коэффициента усиления при ступенчатом увеличении температуры газов. Приведены расчеты изменения температуры насыщения в термосифоне при линейном уменьшении температуры газов. Приведены данные экспериментальных исследований при останове теплоутилизатора, в которых измерялись изменения температуры газов и температуры насыщения в термосифонах. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных показывает удовлетворительное совпадение.
Бесплатно
