Разработка методологических основ исследования процессов парообразования при движении многокомпонентной жидкости в прямоточных котлах змеевикового типа методами математического моделирования

М. М. Дудкин; К. В. Осинцев; С. И. Кускарбекова

doi:10.34831/EP.2020.16.79.003

Разработка методологических основ исследования процессов парообразования при движении многокомпонентной жидкости в прямоточных котлах змеевикового типа методами математического моделирования

М. М. Дудкин, К. В. Осинцев, С. И. Кускарбекова

Аннотация

Построена математическая модель процесса парообразования с учетом экспериментальных данных. Предложены уравнения расчета скоростей теплоносителя в разных фазовых состояниях с учетом конструктивных особенностей змеевиков путем введения новых поправочных коэффициентов. На основе выявленных недостатков в рассматриваемой модели предложена новая конструкция змеевиков для прямоточного парового котла. Сформулированы выводы и заложено перспективное направление для дальнейшего исследования и улучшения прямоточного парового котла змеевикового типа.

Ключевые слова

котельная установка; змеевики; коаксиальные цилиндры; теплообмен; конвекция

Полный текст:

PDF

Литература

Зыков, А. К. Паровые и водогрейные котлы: справочное пособие / А. К. Зыков. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 128 с.

Михайленко, Е. В. Как улучшить характеристики мобильных парогенераторов / Е. В. Михайленко // Главный энергетик. - 2015. - № 5 - 6. - С. 65 - 71.

Куц, Р. В. Анализ конструкции малогабаритного парового котла с принудительной циркуляцией / Р. В. Куц, В. А. Очеретяный // Совершенствование проектирования и эксплуатации морских судов и сооружений. 2017. - С. 71 - 74.

Котел прямоточный: пат. RU168311U1. Рос. Федерация № 2016111789; заявл. 29.03.2016; опубл. 30.01.2017. Бюл. № 4. 7 с.

Передвижная котельная установка: пат. RU2246661C1. Рос. Федерация № 2003119493/06, заявл. 01.07.2003; опубл. 20.02.2005. Бюл. № 5. 10 с.

Hameed, V. Investigation study of vertical helical coil heat exchanger / Vinous Hameed, Fatima J. Hamad. // Conference: 2nd international conference on materials engineering & science. Vol. 2213, issue 1. 2020.

Boje, E. Dry-out point estimation in once through boilers / Edward Boje. Conference: System Identification. Vol. 42, issue 10. 2009. pp. 723 - 728.

Marcin Trojan. Modeling of a steam boiler operation using the boiler nonlinear mathematical model / Marcin Trojan // Energy. Vol. 175, 15. 2019. pp. 1194 - 1208.

Орлов, К. А. Программный комплекс "WatersteamPro" для расчета теплофизических свойств воды и водяного пара / К. А. Орлов, А. А. Александров, В. Ф. Очков, А. В. Очков // X Российская конференция по теплофизическим свойствам веществ: тезисы докладов. Казань: Изд-во "Бутлеровские сообщения". 2002. - С. 187 - 188.

Прямоточный двухступенчатый парогенератор: пат. RU89623U1. Рос. Федерация № 2009130968/22, заявл. 13.08.2009; опубл. 10.12.2009. 5 с.

Дудкин, М. М. Опытное исследование работы парового котла змеевикового типа при эксплуатации на Северном нефтяном месторождении / М. М. Дудкин, К. В. Осинцев, С. И. Кускарбекова // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. 2019. № 4, том 19. С. 14 - 25.

Тепловой расчет котлов (нормативный метод). 3-е изд., перераб. и доп. - СПб: НПО ЦКТИ, 1998. 259 с.

Роддатис, К. Ф. Справочник по котельным установкам малой производительности; под ред. К. Ф. Роддатиса / К. Ф. Роддатис, А. Н. Полтарецкий. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 488 с.

Суслов, В. А. Тепломассообмен: учебное пособие. 3-е изд., перераб. и доп. / В. А. Суслов. - СПб.: ГОУ ВПО СПбГТУРП. 2008. - 120 с.

Иванова, Г. М. Теплотехнические измерения и приборы: учебник для вузов. 2-е изд. перераб. и доп. / Г. М. Иванова, Н. Д. Кузнецов, В. С. Чистяков. - М.: Издательство МЭИ, 2005. 460 с.

Бойко, Е. А. Конструкционные характеристики энергетических котельных агрегатов: справочное пособие для курсового и дипломного проектирования студентов / Е. А. Бойко, Т. И. Охорзина. - Красноярск: КГТУ, 2003. 223 с.

Мухачев, Г. А. Термодинамика парогазовых смесей: учебное пособие / Г. А. Мухачев. - Казань: Изд-во Казанского гос. техн. ун-та им. А. Н. Туполева, 1995. - 67 с.

Karel Fraтa, A Bubble Formation in the Two-Phase System / Karel Fraтa, Shehab Attia, Jцrg Stiller. ICCS 2019: Computational Science - ICCS 2019. Part IV. 2019. pp. 580 - 586.

Селезнев, В. Е. Методы построения моделей течений в магистральных трубопроводах и каналах / В. Е. Селезнев, С. Н. Прялов. - М.: Едиториал УРСС, 2012. 560 с.

Yuansheng, Lin. Two-Phase Flow Heat Transfer in Micro-Fin Tubes / Yuansheng Lin, Junye Li, Zengchao Chen, Wei Li, Zhiwu Ke, Hanbing Ke // Heat Transfer Engineering. 2019.

Ghajar, A. J. Non-Boiling Two-Phase Heat Transfer / Ghajar A. J. In: Two-Phase Gas-Liquid Flow in Pipes with Different Orientations SpringerBriefs in Applied Sciences and Technology. Springer, Cham. 2020. pp. 103 - 116.

Ting, Rena, Prediction of gas-liquid two-phase heat transfer coefficient / Ting Rena, Huaiping Mua, Sha Liu, Yang Sun, Jingyin Zhang, Shi Liu Applied Thermal Engineering. Volume 116. 2017. pp. 217 - 232.

Коркодинов, Я. А. Обзор семейства k-e моделей для моделирования турбулентности / Я. А. Коркодинов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Серия: Машиностроение, материаловедение. 2013. № 2, том 15. С. 5 - 16.

Шаблий, Л. С. Компьютерное моделирование типовых гидравлических и газодинамических процессов двигателей и энергетических установок в Ansys Fluent: учеб. пособие / Л. С. Шаблий, А. В. Кривцов, Д. А. Колмакова. - Самара: изд-во Самар. ун-та, 2017. 108 с.

Saurel, Richard. A general formulation for cavitating, boiling and evaporating flows / Richard Saurel, Pierre Boivin, Olivier Le Mйtayer Computers & Fluids. 2016. Vol. 128, 10 pp. 53 - 64.

Двойнишников, В. А. Конструкция и расчет котлов и котельных установок / В. А. Двойнишников, Л. В. Деев, М. А. Изюмов. - М.: Машиностроение, 1988. 264 с.

Pokusaev, B. G. Two Phase Flows: Hydrodynamics and Heat-and-Mass Transfer (Based on the Materials of IHTC 16 and RNKT-7 Conferences) / B. G. Pokusaev, D. A. Nekrasov // Thermal Engineering, № 66. 2019. pp. 916 - 927.

Липов, Ю. М. Компоновка и тепловой расчет парового котла: учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по специальности "Тепловые электрические станции" / Ю. М. Липов, Ю. Ф. Самойлов, Т. В. Виленский. Репр. изд. - М.: Альянс. 2012. 207 с.

DOI: http://dx.doi.org/10.34831/EP.2020.16.79.003