Повышение эффективности судового водотрубного котла-утилизатора на основе моделирования тепловых и газодинамических процессов

Выводы по четвёртой главе - на базе расчётной методики и предложенных рекомендаций разработан и построен натурный образец нового водотрубного судового котла-утилизатора; - результаты экспериментальной проверки тепловых и газодинамических характеристик натурного образца котла-утилизатора на опытно-промышленной установке по совместной выработке электроэнергии и теплоты подтверждают расчётные параметры котла-утилизатора и достаточную точность расчетной методики и разработанных рекомендаций; - на базе выполненной исследовательской работы на предприятии-пользователе результатов, разработан типоразмерный ряд котлов-утилизаторов для дизельных установок мощностью от 200 кВт до 2500 кВт. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Итогом выполненных исследований является разработка высокоэффективного водотрубного котла-утилизатора и основ его проектирования. Основные результаты работы сводятся к следующему: Анализ конструкций, принципов действия и методов расчёта судовых котлов-утилизаторов показал перспективность применения водотрубной схемы с многократно-перекрёстным током теплоносителей. Конструктивное исполнение нового котла-утилизатора должно обеспечивать значительное увеличение тепловой эффективности и уменьшение массогабаритных показателей при допустимом газодинамическом сопротивлении. Разработана эффективная тепловая и гидро-газодинамическая схема водотрубного котла-утилизатора. Разработана исследовательская математическая модель котла-утилизатора с распределёнными параметрами. Расчётное исследование подтвердило заложенные в конструкцию котла-утилизатора гипотезы и выявило направления совершенствования его проточной части. Тепловая схема котла-утилизатора рассмотрена как комплекс пар перекрёстноточных теплообменников и получены уравнения связи параметров температур, тепловой эффективности и полных теплоёмкостей теплоносителей для каждого элемента комплекса. На базе полученных уравнений связи параметров разработан алгоритм и блок схема поверочного расчёта котла-утилизатора, разработаны основные положения методики проектирования водотрубного котла-утилизатора. На основе анализа расчётно-экспериментальных данных по исследованию параметров котла-утилизатора в зависимости от основных геометрических характеристик найдена область максимума комплексного показателя эксплуатационной эффективности котла-утилизатора. Предложена базовая конструкция судового водотрубного котла-утилизатора с многократно-перекрёстным током для нужд речного и морского флота. Полноразмерный водотрубный котёл-утилизатор построен и испытан на промышленно-экспериментальном стенде совместно с дизелем двигателем мощностью 600 кВт. Экспериментально подтверждены основные положения расчётных методик и выработанных проектных рекомендаций. На базе выполненной исследовательской работы на предприятии пользователе результатов разработан типоразмерный ряд котлов-утилизаторов для дизельных установок мощностью от 200 до 2500 кВт. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1 Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Грановский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий. – М.: Наука, 1976 – 279 с. 2 Аналитические решения задач тепломассопереноса и термоупругости для многослойных конструкций: [учеб. пособие для студентов вузов]/ В. А. Кудипов, Э. М. Карташов, В. В. Калашников. – М.: Высшая школа, 2005. – 429 с.: ил. 3 Анатолиев Ф.А. Теплообменные аппараты судовых паросиловых установок. Л.: Судостоение. 1963. – 470 с. 4 Андреев П.А., Гремилов Д.И., Федорович Е.Д. Теплообменные аппараты ядерных энергетических установок. 2-е изд. Под ред. Синева Н. М.. Л.: Судостроение. 1969. – 352 с. 5 Андреев В.Л. Судовые теплообменные аппараты. Л.: Судостроение. 1968. – 184 с. 6 Антикайн П.А. Металлы и расчет на прочность элементов паровых котлов. – М.: Энергия, 1969. 7 Артемов Г.А. Судовые энергетические установки. -Л.: Судостроение, 1987, 480 с. 8 Аэродинамический расчёт котельных установок (нормативный метод). Под ред. С. И. Мочана, изд. 3-е. Л.: Энергия, 1977. – 432 с. 9 Байгалиев Б.Е. Теплообменные аппараты: Учебное пособие. Казань: Изд-во Казанского государственного технического университета, 2012. — 180 с. 10 Баранов В.В., Васильев А.И., Сударева Е.А. Судовые котельные работы: Учебное пособие, 2-е изд., перераб. и доп. – Л.: Судостроение, 1989, 240 с. 11 Баранов П. А. Эксплуатация и ремонт паровых и водогрейных котлов. – М.: Энергопромиздат, 1986. – 264 с. 12 Безопасная эксплуатация котлов, трубопроводов, сосудов под давлением и газового хоз-ва: Справочное пособ./[Сост. Т. И. Курагина]. – Н. Новгород: Вента – 2, 2001. – 237 с. 13 Бельский А.П., Лакомкин В.Ю., Смородин С.Н. Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях: Учеб. пособие. — Изд. 3-е испр, - СПб ГТУ РП. СПб., 2012. - 136 с.: ил. 14 Беляев И. Г. Эксплуатация судовых утилизационных установок. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1987. – 175 с. 15 Богов И.А., Суханов В.А. и др. Теплообменные аппараты газотурбинных установок. Основы проектирования: Монография. СПб.: ООО " Издательство "Полигон", 2010. - 208 с. 16 Бойко Е.А. Котельные установки и парогенераторы. Учебное пособие. - Красноярск: ФАО РФ ГОУВПО КГТУ, 2005. - 292 с. 17 Бухмиров В.В., Ракутина Д.В., Солнышкова Ю.С., Пророкова М.В. Тепловой расчет рекуперативного теплообменного аппарата: Иваново: ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». — 2013. — 124 с. 18 Валиулин С. Н., Пискулин В. Г., Шабаров В. В. Проектирование водотрубного котла-утилизатора на базе численного моделирования тепловых и гидрогазодинамических процессов. // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. №1(февраль). – 2014. – С. 119. 19 Вспомогательные и утилизационные котлы морских судов/ Э. В. Корнилов, В. Н. Афанащенко, П. В. Бойко. – Одесса: Феникс, 2004. – 170 с. 20 Вспомогательные турбинные установки моторных судов / И.Д. Ларинов, и.г. Беляев. –М.: Транспорт, 1988. – 224с. 21 Голубев В.К. Моделирование и оптимизация судовых утилизационных комплексов. – Киев-Одесса: Вища школа, 1989. – 199с. 22 ГОСТ Р 8.736-2011 Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения. 23 Гужулев Э.П. Основы современной малой энергетики. Том 2. Учебное пособие. В 3 т. / Э. П. Гужулев, В. В. Шалай, А. Н. Лямин, А. Б. Калистратов. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2006. Т. 2. 312 с. 24 Дахин С.В. Расчет рекуперативных теплообменных аппаратов непрерывного действия: Воронеж: ГОУВПО "Воронежский государственный технический университет", 2008. - 110 с. 25 Денисенко Н.И., Костылев И.И. Идентификация повреждений элементов судовых котельных установок. Учебно-справочное пособие. – СПб.: Элмор, 2007. – 152 с, илл. 26 Должанский П.Р. Контроль надежности металла объектов котлонадзора / Справочное пособие. – М.: Недра, 1985. 27 Дорошенко П.А. Технология производства судовых парогенераторов и теплообменных аппаратов. –Л.: Судостроение, 1972. – 360с. 28 Еленковский Ю. Утилизация теплоты, теряемой двигателями внутреннего сгорания // Вестник Волжского общества для надзора за паровыми котлами, 1914, №12, с. 1-8. 29 Елизарова Т.Г. Лекции. Математические модели и численные методы в динамике жидкости и газа. - М.: Физический факультет МГУ, 2005. - 224 с. 30 Енин В.И., Денисенко Д.И., Костылев И.И. Судовые котельные установки: Учеб. для ВУЗов. М.: Транспорт, 1993. 216 с. 31 Зелепухин В.М. Судовые вспомогательные паровые котлы. Проверочные расчеты. – Новороссийск.: МГА им. адм. Ушакова, 2009, 92 с. 32 Зыков А. К. Паровые и водогрейные котлы. Эксплуатация и ремонт. – 2-е изд. перераб. и доп. – Москва.: НПО ОБТ, 2006, 116 с. 33 Иванов В.Д. Смирнов Ю.А. Эксплуатация котельных установок дизельных судов. – М.: Тренспорт, 1971. 34 Каторгин Б.И., Киселев А.С., Стернин Л.Е., Чванов В.К. Прикладная газодинамика - М.: Вузовская книга, 2009. - 340 с. 35 Корнилов Э.В., Бойко П.В., Голофастов Э.И. Вспомагательные, утилизационные, термомаслянные котлы морских судов. Конструкция и эксплуатация. – Учеб. пособие. – Одесса: Экспресс Реклама, 2008. – 240 с. 36 Косарев Е.Л. Методы обработки экспериментальных данных. - М.: Физматлит, 2008. - 208 с. 37 Котлы и котельные установки для промышленной и коммунальной энергетики: отраслевой каталог/ Клуб теплоэнергетиков «Флогистон»; [Изд. подгот. А. В. Кузьмин, Р. Я. Ширяев]. – М.: ЦНИИТЭТИтяжмаш, 1998. – 73 с.: ил. 38 Кремлёвский П. П. Расходомеры и счётчики количества. Изд. 3-е перераб. и доп. – Л.: Машиностроение, 1975. – 475 с. 39 Лихушин В. Я. Теория теплообмена. Курс лекций. – М.: Центр Келдыша, 1998. – 564 с.: ил. 40 Лихушин В. Я. Теория теплообмена. Курс лекций. М.: Центр Келдыша, 1998. – 560 с. 41 Лойцянский Л. Г. Механика жидкости и газа - М., Наука, 1973. 42 Лощаков И.И. Ромахова Г.А. Трещёв Д.А. Характеристика котла-утилизатора парогазовых установок. - Известия академии наук. Энергетика. - 2009 г. - №3 - с. 117-123. 43 Марков В. С. Автоматизированные вспомогательные котлы современных пароходов. – М.: Транспорт, 1967. – 153 с. 44 Маслов В. В. Утилизация теплоты судовых дизелей. – М.: Транспорт, 1990. - 144 с. 45 Математическое моделирование турбулентного перемешивания в сжимаемых средах: курс лекций/ Ю. В. Янилкин, В. П. Стаценко, В. И. Козлов; Рос. федер. ядерный центр – ВНИИЭФ. – Саров: РФЯЦ – ВНИИЭФ, 2009. – 507 с.: ил. 46 Мунябин К. Л. Эффективность трубчатых поверхностей судовых теплообменных устройств, профилированных сферическими углублениями [К. Л. Мунябин // Наука и техника на речном транспорте. – М., 2002. – Вып.4. – с. 18-20 47 Основы гидромеханики: [учеб. для вузов]/ М. К. Овсянников, Е. Г. Орлова, П. С. Емельянов. – М.: РКонсульт, 2003. – 151 с.: ил. 48 Основы идентификации и проектирования тепловых процессов и систем: учеб. пособие/ [О. М. Алифанов и др.]; Москва: Логос, 2001. – 399 с.: ил. 49 Основы научных исследований на речном транспорте: Учеб. пособие для студ. институтов водн. тр-та. – Горький: Волго – Вятское кн. изд-во, 1990. – 319 с. 50 Основы несимметричной гидродинамики/ Волобуев А. Н. – Самара; Москва: СамЛюксПринт, 2011. – 186 с.: ил. 51 Паровые котлы малой мощности, котлы-утилизаторы и вспомогательное оборудование котельных. Каталог-справочник, М.: ГОСИНТИ, 1965. – 236 с. 52 Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости: пер. с англ. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 152 с. 53 Патент на полезную модель № 136532 от 10.01.2014 г. 54 Пахомов М. А. Исследование процессов теплообмена : методические указания к лабораторным работам / Новосиб. гос. техн. ун-т ; [сост. М.А. Пахомов, В.А. Спарин]. - Новосибирск, 2005. - 31, [1] с. : ил. 55 Плыкин М. Создание призматических слоев и оптимизация сетки в ANSYS ICEM CFD // ANSYS Solutions. Русская редакция. – 2006. – №2. – с. 31-34. 56 Плыкин М. Создание призматических слоёв и оптимизация сетки в ANSYS Solutions. Русская редакция. -2006. - №2 – с. 331-334. 57 Поисковые научно-исследовательские работы по созданию новых типов теплоутилизаторов из коррозионно стойких материалов. Обобщение и оценка результатов исследования: отчёт о НИР/ научн. В. М. Севрюков. – Харьков: ВНИИКОНДИЦИОНЕР, 1987. –69 с. 58 Применение утилизационных теплообменников на судах речного флота РД 212.0175-96: инструкция. – М.: Министерство речного флота, 1996. – 107 с. 59 Проектирование судовых парогенераторов: Учебник / К.С. Дементьев, В.А. Романов, А.С. Туранов, Д.И. Волков. – Л.: Судостроение, 1986 -336с. 60 Роддатис К. Ф. Котельные установки. Учеб. пособие для студ. неэнергетических спец. вузов. М.: Энергия, 1977 – 432 с. 61 Розенфельд И. Л. Коррозия и защита металлов. – М.: Металлургия, 1969. – 448 с. 62 Российский Речной Регистр, Правила (в 4-х томах). т. 3 М. Вып. по зак. ФГУ РРР, 2008. 63 Соколов Б. А. Эксплуатация котлов: Практическое пособие для оператора котельной. – Москва.: НЦ ЭНАС, 2008, 272 с. 64 Справочник по теплообменникам: в 2 т. Т. 1/ Пер. с англ., под ред. Б. С. Петухова, В. К. Шикова. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 560 с. 65 Справочник по теплообменникам: в 2 т. Т. 2/ Пер. с англ., под ред. Б. С. Петухова, В. К. Шикова. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 352 с. 66 Справочник по теплообменным аппаратам/ П. И. Бажан, Г. Е. Канавец, В. М. Селиверстов. – М.: Машиностроение, 1989. – 365 с. 67 Судовые вспомогательные пароэнергетические установки и их эксплуатация / И.Г. Беляев, В.А. Сенченко. –М.: Транспорт, 1995. – 303с. 68 Судовые котельные установки / Н. И. Денисенко, И. И. Костылёв. – Л.: СПб.; Элмор, 2005. – 285 с. 69 Сухов В.В., Казаков Г.М. Основы конструирования и расчета теплообменных аппаратов. - Нижний Новгород: Издание ННГАСУ, 2009. - 60 с. 70 Теплообменние аппараты и системы охлаждения газотурбинных и комбинированных установок : Уч. для ВУЗов/ В. Л. Иванов, Л. И. Леонтьев, Э. А. Манушин, М. И. Осипов; Под ред. А. И. Леонтьева. – 2-е изд. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2004. – 592 с. 71 Теплообменные аппараты систем теплоснабжения: отраслевой каталог 12-04/ Ин-т пром. каталогов; [авт. сост. Н. Н. Бакланова, Н. А. Ванюков, Г. Р. Побережский] – М.: Инпромкаталог, 2006. – 108 с.: ил. 72 Теплообменные аппараты ТЭС: Учеб. пособие для вузов. – 3-е изд., стереотип. – М.: изд. МЭИ, 2005. – 280 с. 73 Теплообменные аппараты химических производств/ О. Н. Маньковский, А. Р. Александров. – Л.: Химия, 1976. – 368 с. 74 Тепловой расчёт котлов(нормативный метод) /под ред. Г. М. Кагана;-СПБ.:НПО ЦКТИ, 1998. – 256 с.:ил. 75 Федоровский К.Ю.Теплопередача: учебн. / К. Ю. Федоровский. – Севастополь: СЕВ НТУ, 2012. – 302 с. 76 Федоров С.Ф., Алексеев М.С., Лаврентьева Ю.И. Сравнение методов моделирования турбулентных течений. Опубликовано: в сборнике трудов "Молодежь. Техника. Космос: труды II Общероссийской молодежной научно-технической конференции", изд-во БГТУ "Военмех" им. ДФ Устинова – СПб. : 2010 – с. 19-21 77 Филатов Е.Ю., Ясинский Ф.Н. Математическое моделирование течений жидкостей и газов. Учебное пособие. - Иваново: ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». — 2007. — 128 с. 78 Фокин В.М. Основы энергосбережения и энергоаудита. - М.: Машиностроение, 2006. - 256 с. 79 Фролов К.В. Машиностроение. Том IV-18. Котельные установки/ Ю.А. Рундыгин, Е.Э. Гильде, А.В. Судаков и др. ; Под ред. Ю.С. Васильева, Г.П. Поршнева. – 2009. – 400 с. 80 Хряпченков А. С. Судовые вспомогательные и утилизационные котлы: Учебное пособие. – 2-е изд. перераб. и доп. – Л.: судостроение, 1988. – 296 с. 81 Чечёткин А. В., Заневовец Н. А. Теплотехника: Учеб. для хим. - технол. спец. ВУЗов. – М.: Высш. шк., 1986. – 344 с. 82 Шашков В.Б. Обработка экспериментальных данных и построение эмпирических формул. Курс лекций. Учебное пособие. Оренбург, ГОУ ОГУ, 2005. - 150 с. 83 Шураев О. П., Пискулин В. Г. Математическая модель и проектирование рекуперативных теплообменных аппаратов для судовых энергетических установок. // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. №2(октябрь). – 2013. – С. 196. 84 Энергетические установки и теплотехника: [сборник]/[редкол. С. М. Дмитриев (отв. ред.) и др.]. – Нижний Новгород: НГТУ, 2012. - 236 с.: ил. 85 IV – 12.3 Выполнить проектные исследования по созданию новых систем комплексной утилизации теплоты на судах: отчёт о НИР/ научн. рук. П. И. Бажан. – Горький : ГИИВТ, 1988. – 205 с. 86 Menter F. R. Eddy Viscosity Transport Equations and their Relation to k-e the Model. NASA Technical Memorandum 108854, November 1994. 87 Menter F.R. Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications // AIAA Journal .1994. V. 32, № 8. Р. 1598–1605. ПРИЛОЖЕНИЕ 603163 г. Нижний Новгород, наб. Гребного канала, 6 т./ф: (831) 432-00-00, 432-20-00, www.gidrotermal.ru, kb@gidrotermal.ru Р/счет: 40702810342050003314 в Волго-Вятском Банке СБ РФ Нижегородское отделение №7 г. Нижний Новгород; Корр./счет 30101810900000000603; БИК: 042202603; ИНН: 5260108823\526001001 "УТВЕРЖДАЮ" Ген. директор ООО «Гидротермаль» Хуртин В.В. “ ____ ” _______________ 2011 г. МП А К Т об использовании результатов кандидатской диссертационной работы Пискулина Владислава Георгиевича Комиссия в составе: Начальник КТО – главный конструктор, к.т.н. Бурдастов Н.Н. Начальник производства Таранков Ю. Ф. Главный технолог Калинин С. Н. составили настоящий акт о том, что результаты диссертационной работы “Повышение эффективности судового водотрубного котла-утилизатора на основе моделирования тепловых и газодинамических процессов” использованы при разработке водотрубных котлов-утилизаторов серии КУВИв в следующем виде: 1. Разработанные схемные решения проточной части котла-утилизатора применены при рабочем проектировании серии котлов КУВИв. 2. Данные по моделированию тепловых и газодинамических процессов использованы при выборе основных размеров элементов проточной части и материалов котлов-утилизаторов. 3. Основы методики поверочного расчёта котлов-утилизаторов использованы при разработке программного комплекса для теплового и газодинамического расчётов котлов-утилизаторов серии КУВИв. 4. Рекомендации по выбору параметров котлов-утилизаторов для двигателей различной мощности использованы при создании типоразмерного ряда котлов КУВИв. Использование указанных результатов позволяет: повысить надежность и тепловую эффективность водотрубных котлов; уменьшить их габариты и массу сократить затраты на проведение натурных испытаний; увеличить гарантированный срок службы котлов. Члены комиссии: __________________________ Бурдастов Н.Н. __________________________ Таранков Ю.Ф. __________________________ Калинин С.Н.

Похожие:

	Термины и определения Технические требования на поставку комплектного водогрейного котла-утилизатора (кув) горизонтального		Типовая инструкция по пуску из различных тепловых состояний и останову... Инструкция предназначена для инженерно-технического персонала тепловых электростанций. Настоящая Инструкция выпускается вновь. Из...
	На поставку парового водотрубного котла дквр-4-13гм для нужд Акционерное общество «Марийский машиностроительный завод», именуемое в дальнейшем		Типовая инструкция по технической эксплуатации систем транспорта... Инструкция предназначена для персонала организаций, осуществляющих эксплуатацию тепловых сетей в составе организаций и предприятий,...
	6 июля 1998 года Вводится в действие Инструкция предназначена для персонала организаций, осуществляющих эксплуатацию тепловых сетей в составе организаций и предприятий,...		Рабочая программа дисциплины «Имитационное моделирование» Направление подготовки «Имитационное моделирование» являются получение теоретических знаний по имитационному моделированию и приобретение практических навыков...
	Основным направлением развития машиностроения является повышение... Это обеспечивается совершенствованием существующих и внедрения новых видов оборудования, технологических процессов и средств их механизации...		Примерная программа профессионального модуля техническая эксплуатация... Примерная программа профессионального модуля разработана на основе Федерального государственного образовательного стандарта по специальностям...
	Минимальный перечень документов и информации по энергоблокам тепловых... Типы турбины и котла, входящих в состав энергоблока, основные технические характеристики энергоблока, турбины, котла, в том числе...		Инструкция по сборке кожуха Описание котла Производить эксплуатацию котла только после изучения и ознакомления указаниями по эксплуатации котла
	ИМ. К. Д. Памфилова Повышение эксплуатационной надежности магистральных и внутриквартальных тепловых сетей		К городской целевой программе «Энергосбережение и повышение энергетической... Информационная система в области энергосбережения и повышения энергетической эффективности 5
	Последняя редакция коллективный договор бюджетного учреждения Чувашской Республики Бу «рссмп» Минздравсоцразвития Чувашии, направлен на повышение социальной защищенности работников, на обеспечение стабильности и...		Котла паспорт котла При передаче котла другому владельцу вместе с котлом передается настоящий паспорт
	Руководство по эксплуатации паспорт Перед установкой котла необходимо обратить особое внимание на п. 4 «Меры безопасности», п. 6 «Монтаж котла и системы отопления»,...		Руководство по эксплуатации паспорт Перед установкой котла необходимо обратить особое внимание на п. 4 «Меры безопасности», п. 6 «Монтаж котла и системы отопления»,...