>>

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Среднестахистнческий коэффициент полезного использования энергии составляет не более 40%, то есть окало 60% тепловой энергии, генерируемой в котельных, теряется с уходящими газами, в тепловых сетях, через стенки / общественных и жилых зданий.

Особенно это наблюдается в котлах малой теплопроизводительности, работающих на самотяге, где эффективность может быть еще ниже. Переход на децентрализованное (автономное) теплоснабжение стал возможным после появления на рынке высокоэффективных котлов малой теплопроизводительности с КПД не ниже 90%. В то же время информация по котельным установкам малой тепловой производительности отсутствует, разрознена, требует систематизации и развития. Поэтому рассмотрение вопросов повышения тепловой и экономической эффективности модульных котельных систем децентрализованного теплоснабжения является актуальной задачей.

Необходимо также пересмотреть основные параметры теплового баланса, так как методика по определению некоторых составляющих теплового баланса, изложенная в нормативном методе теплового расчета котлов, морально устарела, характерна для котлов средней и большой теплопроизводительности.

Повышение эффективности теплогенериругащих установок за счет утилизации теплоты и использования в системах теплоснабжения является актуальнейшей проблемой, решение которой позволит создать эффективные тепловые схемы и компактные технические решения модульных котельных. Но установка утилизаторов теплоты в модульных котельных проблематична, так как котлы работают на естественной тяге. Поэтому необходимо технико- экономическое обоснование использования теплоутилизаторов за котлами в модульных котельных.

В связи с выше изложенным, данную тему можно считать актуальной.

Кроме того, данная работа выполнялась в соответствии с целевой программой ГОССТРОЯ России, а также с межвузовскими программами «Строительство» по научному направлению: «Разработка систем теплогазоснабжения с целью экономии ТЭР и защиты окружающей среды от тепловых и вредных

газообразных выбросов энергетических установок», а также по хоздоговору №85/01 "Научно-техническое обоснование развития автономного теплоснабжения г.

Воронежа", что также ее характеризует как актуальную.

Объектом исследований являются модульные котельные систем децентрализованного теплоснабжения.

Целью диссертации является разработка устройств и технологий по повышению эффективности модульных котельных систем децентрализованного теплоснабжения и методики их расчета.

Задачи исследования: получить аналитические зависимости и разработать методику

теплобалансового расчета котлов малой теплопроизводительности, самотяги дымовых труб модульных котельных;

разработать тепловую схему модульных котельных с использованием в них тепловых насосов;

разработать математическую модель, позволяющую рассчитывать температуры трех взаимодействующих сред в контактных теплоутилизаторах;

получить аналитические зависимости для проведения теплобалансового расчета котлов малой теплопроизводительности модульных котельных.

разработать математическую модель и методику расчета на ее основе, позволяющую производить обоснование размещения сервисных пунктов обслуживания автоматизированных модульных котельных;

разработать на основе математического моделирования условия применимости и время начала очистки поверхностей нагрева котлов малой производительности, сетевых трубопроводов от накипных отложений.

развить методику расчета технико-экономических показателей котлов малой теплопроизводительности применительно к модульным котельным.

внедрить контактный теплоутилизатор за котлами малой тепло- или паропроизводительности.

Научная новизна заключается в разработках: аналитических зависимостей и методики расчёта самотяги дымовых труб в модульных котельных, позволяющих обосновать применимость поверхностных или контактных теплоутилизаторов для повышения тепловой эффективности котлов малой теплопроизводительности;

математической модели, позволяющей рассчитывать температуры трех взаимодействующих сред и методики расчета контактных теплоутилизаторов на ее основе;

аналитических зависимостей для проведения теплобалансового расчета котлов малой теплопроизводительности модульных котельных;

методики, базирующейся на математической модели, позволяющей обосновать размещение сервисных пунктов обслуживания автоматизированных модульных котельных;

на основе математического моделирования условий применимости и время начала очистки поверхностей нагрева котлов малой производительности, сетевых трубопроводов от накипных отложений.

На защиту выносятся: - методика расчета параметров и тепловых характеристик котлов малой теплопроизводительности модульных котельных;

s

математическая модель процессов тепло - и массообмена в теплоутилизаторах к котлам малой теплопроизводительности, позволяющая производить расчет тепловых параметров и эффективности утилизации теплоты, а также обосновывать применение теплоутилизаторов в модульных котельных;

методика научного и экономического обоснования применения модульных котельных в системах децентрализованного теплоснабжения;

математическая модель и методика на ее основе, позволяющие обосновать размещение сервисных пунктов обслуживания автоматизированных модульных котельных;

метод и его научное обоснование очистки поверхностей нагрева котлов малой производительности, сетевых трубопроводов от накипных отложений.

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в работе, подтверждены:

применением фундаментальных аэродинамических и тепло- и массообменных законов для газообразных сред,

теорией и экспериментом, соответствием результатов лабораторных и натурных исследований и численного эксперимента, выполненных с использованием современных приборов и методов испытаний со степенью достоверности 95%, в том числе теорией математической статистики,

одновременным использованием нескольких методов исследований, позволяющих с разных сторон изучить одни и те же процессы и явления, положенные в основу предлагаемых решений.

Практическое значение работы заключается в апробации и внедрении новых методик по расчету тепловых параметров котлов малой теплопроизводительности, модульных котельных при проектировании систем децентрализованного теплоснабжения, сервисных центров по их обслуживанию, повышению тепловой эффективности котлов малой теплопроизводительности в результате применена теплоутилизаторов. '^ ,

Реализация результатов работы:

- разработано устройство контактного теплоутилизатора к котлам ДЕ-2,5-14,

>

внедренное в котельной ООО "Янтарь" г.Воронежа.

Акт внедрения приложен в диссертации.

Кроме того, результаты диссертации используются в процессе обучения студентов по курсам: "Теплотехника", "Теплогенерирующие установки" и при дипломном проектировании на факультете инженерных систем и сооружений Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.

Личное участие автора состоит в разработке теоретических моделей, проведении экспериментов и внедрении промышленного образца теплоутилизатора, методик определения тепловых и экономических параметров модульных котельных. Размещения сервисных центров.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены в 2001 - 2004 гг. на 52-56 научных конференциях и семинарах в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете, на секции Ассоциации инженеров по отоплению, вентиляции, кондиционированию воздуха, теплоснабжению и строительной теплофизике (АВОК) в 2004г.

По материалам исследований опубликовано 5 научных статей общим объемом 25с. Из них лично автору принадлежит 16с. Три статьи /2-4/ опубликованы в журнале, рекомендованном ВАК для докторских диссертаций. В работах, выходные данные которых приведены в конце автореферата, автору принадлежит: /1/ - разработка математической модели тепломассообменных процессов в сетевых трубопроводах; /2/ - участие в разработке модели роста накипных отложений на поверхностях нагрева котлов малой теплопроизводительности; /3/- структурный анализ оптимизационных параметров котлов модульных котельных; /4/-участие в разработке конструкции теплоутилизаторов к котлам малой теплопроизводительности, испытание теплоутилизатора к котлу ДЕ-2,5-14, обработка экспериментальных данных; /5/ - проведение анализа повышения эффективности модульных котельных за счет мероприятий по энергосбережению.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и библиографического списка литературы из 93 наименований. Диссертация изложена на 140 страницах машинописного текста и содержит 26 рисунков, 5 таблиц и 2 приложения.

| >>
Источник: Сорокин Роман Викторович. Тепловая и экономическая эффективности модульных котельных систем децентрализованного теплоснабжения: Диссертация кандидата технических наук: 05.23.03: Воронеж, 2004. 2004

Еще по теме ВВЕДЕНИЕ: