Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Тепловые и ядерные энергоустановки

Диссертационная работа:

Рыженков Артем Вячеславович. Исследование влияния поверхностно-активных веществ на гидравлическое сопротивление трубопроводов систем теплоснабжения и разработка способа снижения энергозатрат при транспортировке теплоносителя : диссертация ... кандидата технических наук : 05.14.14 / Рыженков Артем Вячеславович; [Место защиты: Моск. энергет. ин-т].- Москва, 2008.- 223 с.: ил. РГБ ОД, 61 08-5/365

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 3

Глава I. Современная характеристика отечественных систем
теплоснабжения, состояние проблемы снижения гидравлического
сопротивления магистральных трубопроводов и пути ее решения.
Постановка задачи исследования. 10

1.1. Состояние проблемы гидравлического сопротивления
трубопроводных сетей систем теплоснабжения Ю

1.2. Снижение гидравлического сопротивления на основе
использования полимерных присадок. 20

1.3. Влияние волокон и асимметричных частиц в потоке
теплоносителя на гидравлическое сопротивление трубопроводов. 28

1.4. Снижение гидравлического сопротивления на основе методов
управления пограничным слоем. 30

1.5. Снижение гидравлического сопротивления на основе
использования макропрофилирования трубной поверхности. 33

Задачи исследования. 35
Глава 2. Описание экспериментальных установок и методик

проведения измерений. 36

  1. Методика проведения экспериментальных исследований. 36

  2. Описание экспериментального стенда. 43 2.3. Физико-химические свойства используемых ПАВ 53

2.4.Определение концентрации молекул ПАВ в теплоносителе 59

2.5. Описание зонда для определения профиля скорости
теплоносителя в трубопроводе в натурных условиях и методики
проведения измерения 63

2.6. Оценка погрешности измерений 69

Глава 3. Исследование процессов гидрофобизации функциональных
поверхностей конструкционных материалов 71

3.1 Анализ существующих способов создания гидрофобных и
ультрагидрофобных поверхностей 71

  1. Создание из исходной поверхности точной копии ультрагидрофобной 75

  2. Методы создания ультрагидрофобных поверхностей с использованием плазменного травления 77

  3. Методы создания ультрагидрофобных поверхностей с использованием химического осаждения 78

  4. Методы создания ультрагидрофобных поверхностей с использованием коллоидных конгломератов 78

  5. Методы создания ультрагидрофобных поверхностей с использованием послойного осаждения 80

  6. Методы создания ультрагидрофобных поверхностей с использованием золь - геля 82

  7. Комбинированные методы создания ультрагидрофобной поверхности, основанные на химическом осаждении из паровой фазы 86

  8. Комбинированные методы создания ультрагидрофобных поверхностей с использованием мембранного литья 89

  9. Методы создания ультрагидрофобных поверхностей с использованием мицелл ПАВ 89

3.1.10. Методы создания ультрагидрофобных поверхностей с
использованием гальваноплетения 92

3.2. Типичный процесс создания ультрагидрафобной поверхности 93

3.3. Описание способа оценки гидравлического сорпотивления
гидрофобных твердых поверхностей 101

Глава 4. Определение влияния гидрофобизированных внутритрубных
поверхностей на гидравлическое сопротивление трубопроводов систем
теплоснабжения 106

  1. Влияние скорости течения теплоносителя на гидравлическое сопротивление трубопроводов 106

  2. Металлографические исследования образцов трубопроводов с гидрофобизированной молекулярными слоями ПАВ поверхностью 115

4.3. Влияние изменения рельефа внутренних поверхностей на
гидравлическое сопротивление трубопроводов. 122

4.4. Влияние модификации трубной поверхности на эпюру скорости
течения теплоносителя в трубопроводе 125

Глава 5. Технологические основы способа снижения гидравлического
сопротивления трубопроводов систем теплоснабжения 130

5.1. Описание технологической схемы реализации способа снижения
гидравлического сопротивления трубопроводов систем теплоснабжения в
натурных условиях 130

5.2. Результаты апробации способа снижения гидравлического
сопротивления на основе модификации внутренних поверхностей
трубопроводов и оборудования молекулярными слоями ПАВ на одной из
КТС г. Москвы 153

5.3. Оценка экономического эффекта от внедрения способа снижения
гидравлического сопротивления магистральных трубопроводов систем
теплоснабжения 167

Заключение 171

Список использованной литературы I73

Приложение I82

Введение к работе:

Отечественные системы теплоснабжения развивались по пути концентрации мощностей на крупных источниках тепловой энергии (ТЭЦ, промышленные и районные котельные) и, как следствие, создания протяженных трубопроводных сетей, общая длина которых в Российской Федерации на сегодняшний день составляет около 280 тыс. км. Современное состояние отечественной трубопроводной сети характеризуется высокой аварийностью, обусловленной интенсивным протеканием коррозионных процессов, накоплением отложений на теплообменных и внутритрубных поверхностях. Все эти процессы являются причинами существенного увеличения гидравлического сопротивления трубопроводных сетей систем теплоснабжения. В современных условиях на транспортировку теплоносителя затрачивается весьма значительное количество электроэнергии, обусловленное гидравлическим сопротивлением разветвленных трубопроводных сетей систем теплоснабжения. К примеру, установленная мощность насосов для транспортировки теплоносителя только по трубопроводам систем теплоснабжения в г. Москве превышает 150 МВт.

При проектировании трубопроводной сети в расчет закладывается значение её гидравлического сопротивления в два раза большее необходимого, т.е. изначально мощность циркуляционных насосов выбирается с двукратным запасом. Проектные значения гидравлического сопротивления трубопроводов систем теплоснабжения достигаются практически в первый же год эксплуатации системы теплоснабжения при использовании недеаэрированной воды и за 8-10 лет эксплуатации при использовании деаэрированной воды.

Актуальность этой проблемы еще более возросла в связи с постоянно увеличивающимся в современных условиях дефицитом электрических мощностей. Вместе с тем, в практике отечественного теплоснабжения каких-либо эффективных мероприятий по сокращению перерасхода электроэнергии, обусловленного увеличением гидравлического сопротивления трубопроводных

сетей, не проводится по причине отсутствия экономичных и надежных способов его снижения.

Цель работы

исследование влияния модификации молекулярными слоями поверхностно-активных веществ внутренних поверхностей трубопроводов систем теплоснабжения на их гидравлическое сопротивление;

разработка способа снижения энергозатрат при транспортировке теплоносителя по трубопроводам систем теплоснабжения на основе снижения их гидравлического сопротивления с использованием молекулярных слоев ПАВ.

Научная новизна

Произведена классификация способов снижения гидравлического сопротивления трубопроводов применительно к системам теплоснабжения;

Разработана методика проведения экспериментальных исследований по определению влияния модификации трубных поверхностей с использованием молекулярных слоев ПАВ на гидравлическое сопротивление трубопроводов систем теплоснабжения;

Установлено, что молекулярные слои ПАВ, адсорбированные на трубную поверхность из водной среды, существенно изменяют гидравлическое сопротивление трубопроводов. В диапазоне скоростей течения теплоносителя 0,5-^-2,5 м/с гидравлическое сопротивление трубопроводов уменьшается на 38,5-^-29 % соответственно;

Установлено, что снижение гидравлического сопротивления в существенной мере зависит от толщины сформированных на трубной поверхности молекулярных слоев ПАВ (Ьотн) и сопровождается ярко выраженным экстремумом в широком диапазоне скоростей течения теплоносителя, который достигается при Ьотнкрит = Ьпав / Аэ в диапазоне значений

1,5-^2, где: Ьпав - суммарная толщина молекулярных слоев ПАВ, Аэ - средняя высота выступов шероховатости;

В натурных условиях зафиксировано изменение профиля скорости
течения теплоносителя в трубопроводе системы теплоснабжения в процессе
формирования молекулярных слоев ПАВ на трубных поверхностях. Профиль
скорости течения теплоносителя в трубопроводе с модифицированной
поверхностью существенно отличается от исходного и приближается к
профилю скорости течения водной среды в трубопроводе с абсолютно гладкой
поверхностью.

Достоверность

Достоверность полученных результатов исследований определяется их корреляцией с результатами других исследователей, многократной повторяемостью, использованием высокоточных средств измерений, определением погрешности измерений.

Практическая ценность работы

Разработана методика и экспериментальный стенд для определения гидравлического сопротивления выполненных из различных конструкционных материалов трубопроводов в широком диапазоне скоростей течения транспортируемых жидких сред;

Разработан и апробирован в натурных условиях зонд для определения профиля скорости течения теплоносителя в трубопроводах;

Разработан способ снижения энергозатрат при транспортировке теплоносителя по трубопроводам систем теплоснабжения за счет снижения их гидравлического сопротивления на основе модификации трубных поверхностей молекулярными слоями ПАВ и технологический регламент его реализации.

Автор защищает

Результаты анализа способов снижения гидравлического
сопротивления трубопроводов систем теплоснабжения.

Методику проведения экспериментальных исследований по определению влияния модификации внутритрубных поверхностей на гидравлическое сопротивление трубопроводов систем теплоснабжения;

Результаты экспериментальных и натурных исследований по определению влияния модификации внутренних поверхностей трубопроводов с использованием молекулярных слоев ПАВ на их гидравлическое сопротивление в характерном диапазоне скоростей течения теплоносителя, при различных характеристиках внутритрубной поверхности, на изменение профиля скорости течения теплоносителя в трубопроводах системы теплоснабжения в натурных условиях;

Способ снижения энергозатрат на транспортировку теплоносителя за счет снижения гидравлического сопротивления трубопроводов систем теплоснабжения на основе модификации внутритрубных поверхностей с использованием молекулярных слоев ПАВ;

Результаты апробации разработанного способа снижения энергозатрат на транспортировку теплоносителя по трубопроводам систем теплоснабжения в натурных условиях.

Апробация работы

Основные положения и результаты работы доложены на XIII и XIV Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2007, 2008 г.), XII научно-технической конференции «Вакуумная наука и техника» (Судак, 2005 г.), научно-техническом семинаре кафедры Тепловых Электрических Станций МЭИ(ТУ), научно-техническом совете научного центра «Повышение износостойкости энергетического оборудования электростанций» МЭИ(ТУ).

Публикации

Основное содержание работы изложено в 7 публикациях.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы, приложений и содержит 177 страниц, 59 рисунков, 5 таблиц, 41 страницу приложений, библиография состоит из 88 источников.

Подобные работы
Ротов Павел Валерьевич
Исследование и разработка технологий центрального регулирования нагрузки открытых систем теплоснабжения на ТЭЦ
Беликов Сергей Евгеньевич
Комплексная разработка методов снижения выбросов оксидов азота от ТЭС путем оптимизации процесса горения и способов сжигания топлива
Малинина Ольга Владимировна
Исследование влияния расхода выпара и способов его утилизации на эффективность термической деаэрации воды
Карцев Алексей Сергеевич
Исследование влияния минерализации на гидродинамику и теплообмен в испарителях кипящего типа
Галанская Юлия Николаевна
Технико-экономическое исследование влияния высоты лопаточного аппарата ЦНД на эффективность работы теплофикационных турбин в условиях эксплуатации
Макрушин Владимир Викторович
Исследование влияния водно-химических режимов на коррозию углеродистой стали и образование отложений продуктов коррозии в тракте барабанных котлов
Паули Евгений Викторович
Исследование совместного влияния водно-химического режима и теплоэнергетических факторов на надежность работы энергетического оборудования электростанций
Путилова Ирина Вячеславовна
Абразивный износ трубопроводов пневмотранспортных установок систем золошлакоудаления и пылеприготовления ТЭС
Цуканова Татьяна Вячеславовна
Использование комплексных соединений при подготовке добавочной воды для оптимизации водно-химического режима водогрейных котлов и систем теплоснабжения
Ямлеева Эльмира Усмановна
Совершенствование технологий защиты воды систем теплоснабжения от вторичного насыщения коррозионно-агрессивными газами

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net