ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКИ

РЕШЕНИЕ ПАРАБОЛИЧЕСКОГО УРАВНЕНИЯ ПЕРЕНОСА ТЕПЛА В КОНВЕРГЕНТНЫХ И ДИВЕРГЕНТНЫХ КАНАЛАХ ПРИ МАЛЫХ ЧИСЛАХ РЕЙНОЛЬДСА МЕТОДОМ ФУРЬЕ
Е.К. Вачагина, Г.Р. Галиуллина, Г.Р. Халитова
e-mail: evachagina@mail.ruevachagina@mail.ru
Исследовательский центр проблем энергетики Учреждения Российской академии наук Казанского научного центра РАН
Ключевые слова: параболическое уравнение, метод Фурье, конвергентные и дивергентные каналы, ньютоновская жидкость, конвективный теплообмен, реологические свойства, математическая модель, численные итерационные методы, метод разделения переменных.
Аннотация
Дивергентные и конвергентные каналы находят широкое применение в качестве интенсификаторов конвективного теплообмена в энергетике. В большинстве случаев получить аналитическое решение задач переноса тепла при течении жидкостей в таких каналах не представляется возможным, в результате применяются различные численные методы. В данной работе предложено аналитическое решение такой задачи при некоторых дополнительных допущениях.


ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ОРЕБРЕНИЯ РАБОЧЕЙ ПОВЕРХНОСТИ УСТРОЙСТВА ГАЗОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕМПЕРАТУРНОЙ СТРАТИФИКАЦИИ НА ДИСПЕРСНОМ РАБОЧЕМ ТЕЛЕ
Н.Н. Ковальногов, Е.В. Фокеева
e-mail: nnk@ulstu.runnk@ulstu.ru , katf0k@mail.rukatf0k@mail.ru
Ульяновский государственный технический университет
Ключевые слова: газодинамическая температурная стратификация, дисперсное рабочее тело, сверхзвуковой поток, оребрение рабочей поверхности, оптимизация.
Аннотация
Проанализирована возможность повышения эффективности процесса газодинамической температурной стратификации в дисперсном потоке за счет продольных ребер на поверхности теплообмена в тракте дозвукового течения и оптимизации их размеров. В результате расчетно-теоретического исследования установлено, что за счет использования дисперсного рабочего тела и оптимизации параметров достигается увеличение передаваемого теплового потока в трубе температурной стратификации в 3,77 раза. За счет оребрения рабочей поверхности и оптимизации размеров ребер обеспечивается дополнительное увеличение передаваемого теплового потока в 1,9 раза.


РАСЧЕТ ПРОФИЛЯ СКОРОСТИ И МЕТРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК УЛЬРАЗВУКОВЫХ РАСХОДОМЕРОВ ПРИ РАЗВИТОМ ТУРБУЛЕНТНОМ ТЕЧЕНИИ В ГЛАДКИХ ТРУБАХ
Р.А. Тырышкин*, А.Н. Сабирзянов**, В.А. Фафурин*, В.В. Фефелов*, В.Б. Явкин**
e-mail: office@ooostp.ruoffice@ooostp.ru , sabirzan@sd.kstu-kai.rusabirzan@sd.kstu-kai.ru
* Метрологический центр ООО «СТП»
** Казанский государственный технический университет им. А.Н. Туполева
Ключевые слова: профиль скорости, развитое турбулентное течение, гладкая труба, статистические модели турбулентности, корректирующий коэффициент, ультразвуковой расходомер.
Аннотация
На основе численного решения уравнений для стационарного турбулентного течения несжимаемой жидкости проведен расчет профиля скорости и корректирующего коэффициента ультразвукового расходомера для условий течения в гладком прямолинейном трубопроводе круглого сечения. Приведено сравнительное сопоставление результатов моделирования по статистическим моделям турбулентности с зависимостью, полученной на основе обработки экспериментальных данных Никурадзе. Показано, что использование модели турбулентности RNG k-? c улучшенным алгоритмом расчета пристеночных функций позволяет достаточно адекватно определить профиль скорости и метрологические характеристики ультразвуковых расходомеров. Указан диапазон применимости этой модели по числу Рейнольдса для решения данной задачи. Приведено сопоставление результатов расчета длины стабилизации профиля скорости с обобщенными зависимостями.


ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТОВ ТЕПЛООТДАЧИ ОТ ИНТЕНСИФИЦИРОВАННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
А.Г. Лаптев, Р.Н. Ахметов
e-mail: drag777@inbox.rudrag777@inbox.ru
Казанский государственный энергетический университет
Ключевые слова: коэффициент теплоотдачи, модель пограничного слоя, шероховатая пластина, коэффициент сопротивления пластины, динамическая скорость, толщина турбулентного пограничного слоя.
Аннотация
Представлены уравнения и результаты расчета коэффициентов теплоотдачи при турбулентном движении однофазного потока на гладкой и шероховатой пластинах, по выражениям полученным на основе моделей пограничного слоя Прандтля, Кармана, Ландау-Левича. Выполнен сравнительный анализ с известными критериальными выражениями по теплоотдаче.


ВЫБОР ТЕПЛОВОЙ СХЕМЫ И ОБОРУДОВАНИЯ ГАЗОГЕНЕРАТОРНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО МОДУЛЯ
В.В. Сергеев, А.С. Алешина
e-mail: ascent2@yandex.ruascent2@yandex.ru
Санкт-Петербургский государственный политехнический университет
Ключевые слова: биомасса, газогенератор, генераторный газ, дизельная электростанция, энергоэффективные технологии.
Аннотация
Рассмотрена тепловая схема газогенераторной ТЭС. Представленная установка позволяет утилизировать растительную биомассу с использованием технологии газификации. Предлагается вариант с переводом существующих серийных дизель-генераторов на генераторный газ с низкой теплотой сгорания. Приведены специфические особенности эксплуатации установки и даны ее технические характеристики. Проведена оценка экономической эффективности газогенераторной дизельной электростанции. Выполнен анализ характеристик исходного топлива. Определены способы повышения эффективности предлагаемой электростанции.


ТЕПЛОВЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СТАНЦИИ
РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОНОСИТЕЛЯ В СИСТЕМЕ ТЭС — ЗАКРЫТАЯ ТЕПЛОВАЯ СЕТЬ
Н.Д. Чичирова, А.А. Чичиров, А.И. Ляпин, Д.Ю. Матвеев
e-mail: pinpin3@yandex.rupinpin3@yandex.ru
Казанский государственный энергетический университет
Ключевые слова: система ТЭС — тепловая сеть, материальный баланс, химические анализаторы, мониторинг состояния теплоносителя, система автоматизированного контроля.
Аннотация
Проведено математическое моделирование физико-химических процессов в системе тепловая электрическая станция – закрытая тепловая сеть. Для описания материального баланса системы по модели проточного реактора идеального смешения получены системы дифференциальных уравнений. Разработаны компьютерные программы, которые были сведены в единый пакет прикладных программ. Исходными данными для расчета по прикладным программам являются показатели качества теплоносителя, определяемые в характерных точках химического контроля системы. Для организации автоматизированной системы оперативного физико-химического контроля (мониторинга) состояния теплоносителя системы предложено применение электрохимических сенсоров (анализаторов ионного состава). Приведено описание технологической схемы, приборного обеспечения и алгоритма работы системы химического контроля теплоносителя.


ЭНЕРГОМАШИНОСТРОЕНИЕ
ОЦЕНКА ОСТАТОЧНОЙ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДИСКОВ ПАРОВОЙ ТУРБИНЫ Т-100/120-130 С УЧЕТОМ РЕМОНТНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Б.В. Ильченко, Р.А. Ситдиков
e-mail: ilchenkoboris@pochta.ruilchenkoboris@pochta.ru
Исследовательский центр проблем энергетики Учреждения Российской академии наук Казанского научного центра РАН
Ключевые слова: диск турбины, ремонтная технология, метод конечных элементов, напряженно-деформированное состояние, остаточная долговечность.
Аннотация
Работа посвящена обоснованию ремонтной технологии дисков паровых турбин, работающих в зоне фазового перехода. Предложен подход, заключающийся в выборке слоя поврежденного материала из области крепежного отверстия вильчатого соединения лопатки с диском и замене его втулкой. С использованием метода конечных элементов проведен численный расчет НДС пяти вариантов взаимного расположения ремонтируемых отверстий. При этом учитывалась возможность нелинейного поведения конструкционного материала и контактное взаимодействие между диском, заклепками, втулками и лопатками. На основании результатов численных исследований проведена оценка остаточной долговечности диска после ремонта. По параметрам прочности и долговечности определены оптимальные варианты конструктивных изменений геометрии вильчатого замкового соединения.


ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАТИЧЕСКОЙ И МАЛОЦИКЛОВОЙ ПРОЧНОСТИ КРИТИЧЕСКИХ ЗОН ДИСКА ТУРБИНЫ
Д.В. Топоров, Б.В. Ильченко, Р.Р. Яруллин
e-mail: denistop5@mail.rudenistop5@mail.ru
Исследовательский центр проблем энергетики Учреждения Российской академии наук Казанского научного центра РАН
Ключевые слова: кривые деформирования, кривые выносливости, упругопластический гистерезис, коэффициент концентрации напряжений, истинные напряжения.
Аннотация
Проведено экспериментальное исследование характеристик статической и малоцикловой прочности гладких и надрезанных образцов, вырезанных из области заклепочных отверстий обода диска ротора турбины. Установлена кинетика петель упругопластического гистерезиса по циклам нагружения гладких и надрезанных образцов. Показаны различия в характеристиках статического и циклического упруго-пластического деформирования и выносливости для различных зон диска турбины.


ПАРАМЕТРЫ СИНГУЛЯРНОСТИ В ОБЛАСТИ ВЕРШИНЫ ПОВЕРХНОСТНОЙ НАКЛОННОЙ ПОЛУЭЛЛИПТИЧЕСКОЙ ТРЕЩИНЫ ПРИ ДВУХОСНОМ НАГРУЖЕНИИ
В.Н. Шлянников, А.В. Туманов
e-mail: shlyannikov@mail.rushlyannikov@mail.ru , tymanoff@rambler.rutymanoff@rambler.ru
Исследовательский центр проблем энергетики Учреждения Российской академии наук Казанского научного центра РАН
Ключевые слова: параметр сингулярности, поверхностный дефект, полуэллиптическая трещина, наклонная трещина, двухосное нагружение
Аннотация
Рассмотрен поверхностный полуэллиптический дефект различной формы в плане в состоянии смешанных форм деформирования. Предложен численный метод определения параметров сингулярности первого члена разложения. Представлены результаты расчета параметра сингулярности для трех основных форм деформирования поверхностных дефектов по типу отрыва, поперечного сдвига и антиплоского среза. Установлены зависимости параметров сингулярности от положения сечения вдоль криволинейного фронта трещины, формы дефекта в плане и от расстояния до ее вершины.


ЭКОНОМИКА, ЭКОЛОГИЯ, НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОЦЕССЫ В ЭНЕРГЕТИКЕ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВОДООБОРОТНЫХ СИСТЕМ И ГРАДИРЕН
В.С.Галустов
e-mail: politehnika_yar@mail.rupolitehnika_yar@mail.ru
Исследовательский центр «Экологическая распылительная аппаратура»
ООО «Научно-производственное объединение «Политехника»
Ключевые слова: водооборот, градирня, энергоэффективность
Аннотация
В работе приводятся результаты анализа различных схем оборотного использования охлаждающей воды на промышленных предприятиях на основе предложенного понятия идеальной оборотной системы. Это позволило выявить характерные ошибки и заблуждения. Анализируются с позиций эффективности и экономичности современные охлаждающие устройства (градирни). В результате предлагаются варианты решений на основе максимальной целевой и энергетической эффективности по построению оптимальных водооборотных систем, как для распространенных, так и для нетипичных случаев.
Полнотекстовые версии статей находятся на www.e-library.ru