Description:

"На правах рукописи Саклаков Игорь Юрьевич ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ КОНСТРУИРОВАНИЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ, РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИХ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК специальности: 25.00.36 Геоэкология; 05.23.03 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2005. Работа выполнена в Московском государственном строительном университете Научные руководители: доктор технических наук, профессор Пермяков Борис Андреевич доктор технических наук, профессор Потапов Александр Дмитриевич Научный консультант: доктор технических наук, профессор Хаванов Павел Александрович Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Пупырев Евгений Иванович кандидат технических наук Мелик Аракелян Аркадий Телемакович Ведущая организация: Северо-Кавказский государственный технический университет Защита диссертации состоится 2 июня 2005 г. в 14.30 на заседании диссертационного совета Д 212.138.07 при Московском государственном строительном университете по адресу: 129337, Москва, Ярославское шоссе, 26, зал Ученого Совета, 1 этаж административного корпуса. С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Московского государственного строительного университета. Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, прошу направлять по адресу: 129337, Москва, Ярославское шоссе, 26, Ученый Совет fax: 188-15-87; 261-81-20; e-mail: kanz@mgsu.ru. Автореферат разослан 27 апреля 2005 г. Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор Потапов А.Д. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность проблемы. В современной кризисной экологической обстановке проблемы охраны природы и энерго-, ресурсосбережения являются взаимосвязанными, актуальными и приобретают все большее значение из-за прогрессирующего истощения недр земли и, в первую очередь, топливноэнергетических ресурсов, и существенного загрязнения окружающей среды источниками теплоты топливно-энергетического комплекса. До настоящего времени потери с теплотой уходящих газов во многих эксплуатируемых теплогенераторах очень велики и составляют до 10%. Снижение этих потерь возможно за счет более глубокого охлаждения уходящих газов, что напрямую ведет к уменьшению расхода топлива, снижению вредных выбросов и теплового загрязнения атмосферы - одной из наиболее важных геосферных оболочек земли, тесно связанных с другими жизнеобеспечивающими геосферными оболочками как непосредственно, так и косвенно. Эффективность большинства эксплуатируемых котельных даже при сжигании природного газа составляет около 82-90%. Повышение КПД источников теплоты в РФ на 1% может дать ежегодную экономию условного топлива на 2-3 млн. т. Поэтому улучшение энергетических и экологических показателей теплогенераторов за счет совершенствования конструкции отдельных узлов и, тем более, разработка новых перспективных типов котлов, весьма актуальны и имеют важное экологическое, хозяйственное и социальное значение. Цель и основные задачи. Цель диссертации на базе геоэкологических принципов экспериментально разработать энергоэффективные, ресурсосберегающие котельные установки с помощью искусственного способа интенсификации теплообмена в конвективных поверхностях нагрева котлоагрегатов для достижения экономии топлива и снижения выбросов загрязнителей в биотопы антропогенных экосистем. Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи: выработка геоэкологических принципов разработки и конструирования энергоэффективных, ресурсосберегающих котлоагрегатов; анализ геоэкологической обстановки в РФ и ее негативных изменений в такой жизнеобеспечивающей геосферной оболочке, как атмосфера, под влиянием теплоэнергетического комплекса; в рамках решения общих геоэкологических проблем выявление возможности сбережения энергоресурсов в теплоэнергетике как больших, так и малых ее производственных мощностей; анализ функционирования и оценка эффективности эксплуатируемого в настоящее время оборудования котельных для обоснования необходимости интенсификации процесса теплообмена в конвективных и хвостовых поверхностях нагрева; разработка и создание экспериментальной установки для изучения процессов теплоотдачи и аэродинамики при использовании спиральных, проволочных вставок-турбулизаторов на основе специально разработанной методики исследований; анализ полученных экспериментальных данных и получение на его базе зависимостей для расчета теплообмена и аэродинамических характеристик поверхностей нагрева котлов со спиральными вставками-турбулизаторами; на основе полученных методик расчета предложенного способа интенсификации теплообмена обоснование наиболее рациональных конструкций спиральных турбулизаторов и оценка их эффективности с энергетических, геоэкологических, экономических позиций; оценка повышения геоэкологической, энергетической и экономической эффективности теплотехнического оборудования при применении предложенного способа интенсификации теплообмена с учетом уменьшения расхода топлива и объема выбросов загрязнителей в элементы биотопа антропогенных экосистем и прежде всего в атмосферу; разработка "Рекомендаций по практическому применению способа интенсификации теплообмена с помощью проволочных турбулизаторов" с целью повышения энергетической эффективности и геоэкологической безопасности котлов различной мощности. Методика выполнения исследований. Анализ литературы и фондовых источников по задачам энергоэффективности и ресурсосбережения при выработке и использовании энергии в антропогенных экосистемах в рамках общей геоэкологической проблемы обеспечения гомеостаза экосистем за счет стабилизации биотопов и снижения негативного воздействия на них энергоустановок с целью выработки принципов конструирования теплогенераторов в геоэкологически безопасном режиме. Аналитическое обобщение отечественных и зарубежных исследований в области повышения эффективности теплообмена в различных элементах котельных установок. Экспериментальное исследование на разработанной лабораторной установке. На базе эксперимента получены аналитические зависимости с оценкой степени их достоверности, обеспеченной корректностью поставленной задачи, обоснованным выбором метода исследования и конструкции лабораторной установки." Ключевые слова: природный, теплотехника, интенсификация теплообмен, конструирование, работа, нагрев, конструкция, спиральный вставка-турбулизаторами, установка, теплоэнергетический комплекс, энергетический, геоэкологический, среда, опыт, оборудование, ориентация, атмосфера, большинство, метод, повышение эффективность, топливо, время, котёл, комплекс, проанализированный, ресурсосбережение, способ, анализ, область, место, принцип, повышение кпд, расчёт, результат, оценка, человек, строительный, максимальный теплосъем, птс, опубликованный, саклаки, год, воздухоподогреватель, обеспечение, студенческая, помощь, связь, литература, аспирант, потеря, применение, экологический, перспектива развитие, технический наука, диссертация, конференция, выброс, межвузовский, значение, эффективность, поверхность, эксплуатация, часть, сотрудник кафедра, расход, характеристика, возможность, инженерный, страна, фондовый источник, саклак, конвективный поверхность, вставка-турбулизатор, практический, аспирант докторант, современный требование, повышение, конвективный, интенсификация, процесс, разработанный, цель, экспериментальный установка, докторант, учёный, мощность, расчет теплообмен, отношение, система, рф, шаг, соответствие, потапов, счёт, теплообмен конвективный, соответственно, увеличение кпд, кпд, биотоп, уходящий газ, котлоагрегат, расчётный, данный, аэродинамика, отклонение экспериментальный, наука, обработка, котел, путь, гладкий труба, экспериментальный, газ, разработка, безопасность, теплоотдача, настоящее время, новизна, спиральный турбулизатор, экологический хозяйственный, расчётный зависимость, простой, рис, рисунок, водоподготовка, аэродинамический сопротивление, материал, поток, турбулизатор, спиральный вставка-турбулизатор, инженерная геология, задача, теплообмен, выработка, экономия, условие, наоборот, геоэкологический принцип, международный, управляющий действие, методика, труба воздухоподогреватель, оксид ванадий, изготовление, саклака, проволочный турбулизатор, достаточный, аэродинамический, проведение, строительство, тепловой, обоснованный, теплогенератор, теплоэнергетический, труба, биоценоз, установленный, спиральный, воздействие, увеличение, конструирование теплогенератор, опытный, снижение, сопротивление, основа, мгс, мгсу, уменьшение, вид, технический, определённый, котельный установка, профессор, энергия, проволочный, параграф, геоэкология, зависимость, геоэкологический безопасность, поверхность нагрев, использование, экосистема, вставка, котельный