WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Система подогрева топливного газа перекачивающих агрегатов магистральных газопроводов с применением двухфазных термосифонов

На правах рукописи

Юсупов Салават Турсуналиевич

Система подогрева топливного газа

перекачивающих агрегатов магистральных газопроводов с применением двухфазных термосифонов

Специальность 05.02.13 – «Машины, агрегаты и процессы»

(нефтегазовая отрасль)

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Уфа - 2009

Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете.

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Ризванов Риф Гарифович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Байков Игорь Равильевич;

доктор технических наук, профессор

Березин Всеволод Леонидович.

Ведущая организация ГУП «Институт проблем транспорта

энергоресурсов»

Защита состоится 09 октября 2009 года в 15-30 на заседании совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.289.05 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан 9 сентября 2009 года.

Ученый секретарь совета Лягов А.В.

Общая характеристика работы

Актуальность темы

Повышение эффективности расходования энергоресурсов и энергосбережение являются высшим приоритетом энергетической стратегии России до 2020 года.

ОАО «Газпром» занимает второе место в стране по объемам энергопотребления, в его отраслевой структуре 83% потребления топливно-энергетических ресурсов приходится на подотрасль «транспорт газа». В соответствии с проведенным анализом отдела энергосбережения и экологии Департамента по транспортировке и подземному хранению газа потенциал экономии природного газа на период с 2004 по 2006 годы оценивался более чем в 8 559 млн. м3 газа или 76,54% от ожидаемого суммарного энергосбережения в ОАО «Газпром».

Поэтому даже относительно небольшие снижения расхода газа на собственные нужды позволят высвободить ресурсы газа для подачи его потребителям в РФ и на экспорт, снизить эксплуатационные издержки за счет энергетической составляющей, снизить выбросы вредных веществ в атмосферу.

В качестве топлива для газоперекачивающих агрегатов используется тот же перекачиваемый природный газ, расход которого на 1 тысячу нм3 перекачиваемого газа в среднем составляет 2,95-3,95 нм3.

Подогрев топливного, импульсного газа перед подачей в газотурбинную установку осуществляется подогревателями газа (ПТПГ-30, ПГ-10, ПГА-200 и др.) за счет сжигания природного газа.

Чтобы исключить сжигание перекачиваемого природного газа, для решения поставленной задачи - подогрев топливного газа - предлагается осуществлять за счет использования вторичных энергоресурсов.

При сжигании топлива в газоперекачивающих агрегатах образуются продукты сгорания, несущие большой потенциал вторичной тепловой энергии.

Теплота отходящих дымовых газов на компрессорных станциях ОАО «Газпром » утилизируется для получения теплофикационной воды.

Теплофикационная вода является носителем низкопотенциальной тепловой энергии, достаточной для подогрева топливного газа. Поэтому возникает необходимость подбора или разработки теплообменных устройств, позволяющих обеспечить эффективный перенос тепла нагреваемому потоку при малом температурном перепаде между теплообменивающимися средами.

На основе проведенного анализа и ранее проведенных собственных исследований выбрано теплопередающее устройство на базе замкнутых двухфазных термосифонов.

В двухфазных замкнутых термосифонах реализуется новый физический принцип, основанный на использовании скрытой теплоты парообразования при фазовых превращениях (кипении и конденсации) промежуточного теплоносителя. При этом коэффициент теплопередачи в несколько раз выше по сравнению с конвективным теплообменом.

Применение высокоэффективного теплообменного оборудования обеспечит энергосбережение за счет более полного использования вторичных энергоресурсов на компрессорных станциях магистральных газопроводов, сократит количество сжигаемого природного газа на технологические нужды; в связи с этим решаемая в данной работе научная задача представляет несомненную актуальность.

Цель работы – разработка нового регенеративного оборудования для снижения расхода природного газа на собственные нужды за счет использования вторичных энергетических ресурсов на компрессорных станциях газотранспортных предприятий.

Основные задачи работы

1 Подбор и обоснование возможности применения теплообменного оборудования на базе замкнутых двухфазных термосифонов для использования утилизированного тепла отходящих газов газоперекачивающих агрегатов на примере подогрева топливного газа.

2 Разработка конструкции узла крепления термосифонов к разделительной трубной решетке.

3 Разработка технологий очистки внутренней поверхности, вакуумирования и заполнения промежуточным теплоносителем термосифонных труб.

Научная новизна

1 Выполнен синтез системы подогрева топливного газа с применением двухфазных термосифонов и определены взаимное положение в пространстве конструктивных элементов системы и формы связей между ними.

2 Приведены в единую систему аналитические зависимости для расчетов технологических и конструктивных параметров функционального теплообменников на базе замкнутых двухфазных термосифонов, основанных на использовании скрытой теплоты парообразования при фазовых превращениях.

3 Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность использования электрогидроипульсной технологии для очистки внутренних поверхностей термосифонных труб. Установлены технологические параметры процесса эффективной очистки термосифонных труб.

Практическая ценность

Разработана система подогрева топливного газа на базе двухфазных термосифонов, позволяющие эффективный съем низкопотенциального тепла от вторичных энергетических ресурсов, исключив при этом сжигание перекачиваемого природного газа.

Предложены новые конструктивные решения крепления оребрённых труб к трубной решетке с последующим вакуумированием и заполнением промежуточным теплоносителем.

Положения, выносимые на защиту

  1. Доказанная эффективность применения системы подогрева топливного и пускового газа, основанная на двухфазных термосифонах, с использованием утилизированного тепла отходящих дымовых газов газоперекачивающих агрегатов. Аналитические зависимости расчета теплотехнических и конструктивных параметров теплообменного устройства.
  2. Новая конструкция узла крепления термосифонов с трубной доской.
  3. Способ очистки внутренней поверхности термосифонов с применением разрядно-импульсного устройства.
  4. Разработанная технология вакуумирования и заполнения термосифонов промежуточным теплоносителем.

Апробация работы

Результаты научных исследований докладывались:

- на IV Международной научно-технической конференции «СВАРКА. КОНТРОЛЬ. РЕНОВАЦИЯ -2004» (Уфа);

- научно-практической конференции «Инновационный потенциал молодых специалистов ОАО «Газпром» как условие повышения эффективности разработки и эксплуатации углеводородных месторождений Ямала» (Ямбург, 2004);

- учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт-2005» (Уфа);

- Международной научно-практической конференции «Нефтегазопереработка и нефтехимия – 2006», проводимой в рамках XIV Международной специализированной выставки «Газ. Нефть. Технологии – 2006» (Уфа);

- научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа - 2007» (Уфа);

- научно-техническом семинаре «Актуальные вопросы нефтегазовой отрасли в области добычи и трубопроводного транспорта углеводородного сырья» (Уфа, 2009).

Публикации

Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 17 печатных трудах, в том числе в 15 статьях (1 – в издании, входящим в перечень ВАК РФ) и 2 патентах РФ.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, основных выводов, библиографического списка, включающего 137 наименований. Изложена на 118 страницах машинописного текста, включает 15 рисунков и 16 таблиц.

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель работы и основные задачи исследований, приведены краткая характеристика полученных результатов диссертационной работы, сведения о научной новизне, практической ценности и апробации работы.

Отражен личный вклад автора в теоретические и практические разработки.

Первая глава посвящена анализу современного состояния утилизации вторичных энергоресурсов на компрессорных станциях магистральных газопроводов; содержит обзор работ по созданию компактных и эффективных теплообменников; завершается обоснованием выбора теплопередающего устройства на базе двухфазных термосифонов для подогрева топливного и пускового газа, исключив при этом сжигание перекачиваемого газа.

На компрессорных станциях (КС), обслуживающих магистральные газопроводы, установлены газоперекачивающие агрегаты (ГПА), состоящие из газотурбинных установок (ГТУ) и центробежных компрессоров (ЦБК), предназначенных для компримирования перекачиваемого природного газа. В качестве топлива для ГПА используется все тот же перекачиваемый природный газ.

Подогрев топливного и пускового газа осуществляется подогревателями газа типа ПГ-10, ПГА-200, ПТПГ-30.

Камера сжигания газа в ПТПГ-30 представляет собой пустотелую емкость, через поверхность которой посредством сжигания природного газа происходит нагрев водного раствора ДЭГ; по трубному пучку, погруженному в ДЭГ, проходит нагреваемый топливный газ. Процесс крайне неэффективен и связан со сжиганием значительного количества природного газа.

Таким образом, если отказаться от сжигания газа при подогреве топливного, импульсного и пускового газа, а нагрев осуществлять за счет утилизированной теплоты отходящих дымовых газов, это позволит снизить потребление природного газа на собственные нужды.

При сжигании топлива в ГПА образуются отходящие дымовые газы, представляющие собой вторичные энергоресурсы и несущих эффективный потенциал не только тепловой энергии, но и энергии повышенного давления дымовых газов по сравнению с давлением окружающей среды.

Утилизация теплоты отходящих дымовых газов на компрессорных станциях КС ОАО «Газпром» в основном производится утилизаторами типа УТ-10М02,7 и УТБ-1,5-0,6.

Причем необходимо отметить, что утилизируется и используется менее 42% существующего потенциала вторичных энергоресурсов. Основными возможными направлениями использования утилизированной теплоты дымовых газов являются:

  1. система горячего тепловодоснабжения;
  2. подогрев воздуха, подаваемого в камеру сгорания газотурбинной установки;
  3. подогрев топливного и пускового газа;
  4. подогрев воздуха для отопления производственных помещений;
  5. подогрев маслосистемы.

Теплофикационная вода, нагретая утилизированным теплом дымовых газов, является доступным, дешевым, безопасным носителем низкопотенциальной энергии.

Проведенные в работе расчеты позволяют сделать следующий вывод: количества утилизированной теплоты, выработанной в утилизаторах теплофикационной воды, в среднем за год, достаточно не только для горячего водоснабжения, но и для других целей, в том числе для подогрева топливного, импульсного и пускового газа.

Возникает задача выбора теплопередающего устройства, позволяющего осуществлять эффективный съем тепловой энергии от теплофикационной воды и на его основе разработать технологическую схему нагрева топливного, импульсного и пускового газа, отказавшись от сжигания природного газа.

В настоящее время в различных странах ведутся интенсивные работы по созданию компактных и эффективных теплообменников для нагрева воздуха и газа. В диссертационной работе приведен подробный анализ создания и эксплуатации теплообменников различного типа. В нем показано, что использование традиционных (кожухотрубчатых) и новых (пластинчатых, спиральных) нецелесообразно для решения поставленной в работе задачи. Обзор литературных источников и ранее проведенных исследований показал, что поставленным задачам исследования в наибольшей степени удовлетворяют теплообменники на базе замкнутых двухфазных термосифонных труб.

Двухфазные термосифоны (рисунок 1) представляют собой герметично закрытую полость 1, частично заполненную промежуточным теплоносителем 2. Внутри полости термосифона происходят фазовые превращения, в результате которых образуются две фазы: пар и жидкость. При работе термосифона протекают три процесса: кипение (испарение), конденсация и свободно-конвективный тепломассоперенос между участками кипения и конденсации. В термосифоне можно выделить три зоны: зону нагрева (испаритель) 3, транспортную зону 4, и зону конденсации (конденсатор) 5. Деление на эти зоны условно, так как перенос вещества происходит во всех зонах.

Рисунок 1 - Схема двухфазного термосифона

При подводе теплоты +Q нагревающей средой в испарительной зоне промежуточный теплоноситель начинает кипеть, образующийся пар направляется в конденсатор, где конденсируется на стенках, отдавая теплоту фазового перехода охлаждающей среде. Конденсат под действием гравитационных сил движется в испаритель. Процессы в термосифоне протекают непрерывно, что обеспечивает передачу теплоты от одной зоны к другой. Термосифоны обладают малым термическим сопротивлением, просты и автономны в работе, не требуют дополнительных затрат на перекачку промежуточного теплоносителя. Малое термическое сопротивление или высокая теплопередающая способность термосифонов определяется протекающими в его полости процессами – кипением промежуточного теплоносителя в испарителе, перемещением пара за счет разности давлений в испарителе и конденсаторе в результате уменьшения объема при конденсации пара. Эти процессы позволяют передавать большие тепловые потоки при малом перепаде температур на значительные расстояния, что является также отличительной особенностью термосифонов.

Подобные устройства использовались еще в девятнадцатом столетии, однако до недавнего времени применение их было весьма ограничено. Лишь в последние годы в связи с развитием новой техники начались интенсивные разработки и внедрение аппаратов и установок, выполненных на их основе. Эти установки характеризуются автономностью, отсутствием перекачивающих средств, высокой интенсивностью внутренних процессов тепломассопереноса, возможностью применения различных промежуточных теплоносителей и др. Двухфазные термосифоны отличаются простотой в изготовлении, надежностью в эксплуатации, обладают высокими показателями максимальной теплопередающей способности.

В настоящее время целенаправленные исследования и промышленные внедрения термосифонов в основном характерны для смежных отраслей – теплоэнергетика, строительство, нефтепереработка и нефтехимия. В решении поставленной научной цели автор опирался на исследования, выполненные Капицей П.Л., Кутателадзе С.С., Безродным М.К., Пиоро П.С., Пиоро И.С., Мокляком В.Д., Подгорецким В.М., Луксом А.Л., Евтюхиным Н.А., Бакиевым Т.А., Нагумановым А.Х.

Глава вторая. На компрессорных станциях магистральных газопроводов технологическая схема системы подготовки топливного и пускового газа содержит последовательно расположенные блок очистки, подогреватель газа, блоки редуцирования топливного и пускового газа, сепаратор повторной очистки. После прохождения этих систем топливный газ направляется в камеру сгорания ГТУ. Пусковой газ поступает на вход в турбодетандер, где расширяется и совершает раскрутку осевого компрессора и турбины высокого давления.

Предметом исследования является подогреватель топливного газа. Суть модернизации заключается в исключении использования природного газа путем замены камеры сгорания на блок термосифонных труб и в использовании их для нагрева топливного газа утилизированной низкопотенциальной теплоты теплофикационной воды.

Глава посвящена определению теплотехнических и конструктивных параметров теплообменников на базе двухфазных термосифонов для каждой конкретной установки, что является самостоятельной научной задачей, включающей множество факторов. Среди них: обеспечение эффективности функционирования термосифонов; совместимость материалов и теплоносителей; технологичность изготовления; установление форм связей конструктивных элементов для эффективной передачи тепла нагреваемому топливному газу от вторичного энергетического ресурса – теплофикационной воды.

В термосифонных устройствах происходят многообразные процессы, такие как парообразование промежуточного теплоносителя в испарительной части; в конденсационной зоне идет процесс конденсации, близкий к пленочной конденсации; возможно влияние парового потока на движение конденсата. В этом заключается специфика и сложность проектировочных расчетов.

Расчеты проводились для определения тепловой мощности, температурного перепада по длине термосифона с учетом внешних воздействий и основных геометрических характеристик.

В качестве промежуточного теплоносителя в термосифоне в расчете принята дистиллированная вода.

Расход подогреваемого топливного газа в подогревателе ПТПГ-30 в соответствии с техническими характеристиками, равен 25000 нм3/ч. Тепловая мощность, отдаваемая горячим теплоносителем для нагрева такого количества газа составляет 0,405 Гкал/ч (0,471 МВт).

В диссертации содержатся расчеты, в которых определены:

  1. Расход теплофикационной воды, необходимой для нагрева топливного газа из уравнения теплового баланса.
  2. Коэффициент теплоотдачи от теплофикационной воды к наружной поверхности термосифонных труб.
  3. Коэффициент теплоотдачи от внутренней поверхности термосифонной трубки к промежуточному теплоносителю.

Выполняются расчеты:

  1. коэффициента теплоотдачи при конденсации промежуточного теплоносителя в термосифонных трубках;
  2. коэффициента теплоотдачи от наружной поверхности термосифонных трубок к холодному теплоносителю. При этом рассматривались варианты подогрева топливного газа через промежуточный водный раствор диэтиленгликоля и непосредственный контакт топливного газа с конденсатной частью термосифона;
  3. площади поверхности испарительной и конденсационной части термосифона;
  4. количества двухфазных замкнутых термосифонных трубок, геометрических размеров;
  5. передаваемой мощности теплового потока.

По изложенной методике рассчитывались различные схемы нагрева. В качестве примера на рис. 2 представлена одна из возможных схем компоновки термосифонных труб.

Рисунок 2 - Схема нагрева топливного газа с использованием термосифонов

Результаты выполненных расчетов сведены в таблицу 1.

Таблица 1- Результаты теплотехнических расчетов вариантов нагрева топливного газа

Номер варианта Теплоноситель Наличие оребрения Длина труб, м Поверхность теплообмена, м2 Количество труб, шт. Тепловая мощность аппарата, МВт
горячий холодный
1 Теплофик. вода ДЭГ нет 1,0 92,4 1177 0,48
2 Теплофик. вода ДЭГ со стороны обоих теплоноси- телей 1,0 396,91 450 0,47
3 Теплофик. вода Топлив-ный газ Нет 1,5 58,87 500 0,47
4 Теплофик. вода Топлив-ный газ со стороны газа 1,5 122,47 170 0,57

Результаты анализа проведенных теплотехнических расчетов.

1 Для осуществления нагрева нормативного количества топливного газа на один ГПА теплофикационной водой необходимо 0,471 МВт тепла. Преимуществом термосифонных труб при подогреве топливного газа является равномерное распределение температуры по поверхности в конденсационной части.

2 Незначительный тепловой напор между теплофикационной водой и раствором ДЭГ ведет к увеличению площади теплообмена проектируемого аппарата на базе термосифонов, что делает невозможным конструирование его на основе подогревателя ПТПГ-30. Кроме того, использование раствора ДЭГ вносит дополнительное термическое сопротивление в процесс теплопередачи; в процессе теплоотдачи к раствору ДЭГ и от него имеет место естественная конвекция, эффективность которой низка по сравнению с вынужденной.

3 Прямой нагрев топливного газа (исключая раствор ДЭГ) наиболее целесообразен, так как позволяет увеличить температурный напор между средами. С точки зрения компактности целесообразно применение оребрения термосифонов со стороны топливного газа.

4 Прямой нагрев топливного газа теплофикационной водой с использованием оребренных термосифонов со стороны топливного газа предлагается для модернизации подогревателя топливного газа, что позволит сократить расход природного газа на собственные нужды порядка 18150 тыс. нм3 в год на одном ЛПУ магистрального газопровода.

Глава третья посвящена разработке новой технологии очистки внутренней поверхности трубок термосифонов.

Важную роль в обеспечении работоспособности аппарата играет качество внутренних поверхностей базовых деталей, а именно замкнутых двухфазных термосифонов. Наличие загрязнений в твердом, жидком или в газообразном состоянии оказывает вредное влияние на рабочие характеристики термосифона. Неконденсирующиеся газы могут накапливаться в зоне конденсации, снижая теплопередающую способность. Твердые и жидкие посторонние примеси, растворяясь в теплоносителе, оказывают влияние на поверхностное натяжение, угол смачивания и вязкость. Значительное влияние на теплопередающие характеристики оказывают химические реакции, протекающие между посторонними веществами, материалом трубы и теплоносителем.

Существующая технология очистки внутренней поверхности термосифонов основана на использовании химического метода, заключающегося в последовательной промывке заготовок термосифонных труб в таких химических реактивах, как трихлорэтан, азотная кислота, дихромат натрия и т.д. При этом с внутренней поверхности заготовок полностью удаляются такие загрязнения, как окалина, ржавчина, следы консервации, инородные примеси. Однако химический метод является дорогостоящим, характеризуется вредными условиями труда, экологически опасен.

Предлагаемый в работе метод очистки внутренних поверхностей термосифонных труб основывается на использовании разрядно-импульсных технологий, а именно на использовании эффекта ударной волны, возникающей при высоковольтном разряде в жидкости, который известен как электрогидравлический эффект (эффект Юткина).

При прохождении фронта ударной волны, возникающей при высоковольтном разряде в жидкости, на границе раздела металлической поверхности и твердых отложений возникают напряжения, способные отслаивать последние от стенок труб. Растекающиеся гидравлические потоки, следующие за ударной волной, завершают работу по разрушению и смыву разрушенных отложений с очищаемых поверхностей и выносу осколков отложений за пределы трубы. Возможность применения данного метода для очистки внутренних поверхностей термосифонных труб от окислов, следов консервационных смазок, ржавчины необходимо доказать проверочным расчетом прочности термосифонной трубы.

В волне сжатия ближней зоны разряда в жидкости создается давление, зависящее от плотности жидкости, геометрических характеристик канала электрического разряда и длительности разряда. Расчет выполнен по стандартной методике при = 12,25 МПа.

Расчетная толщина стенки трубы:

,

где – расчетное давление, = 12,25 МПа,

– внутренний диаметр трубы, =20 мм,

– предел текучести материала трубы, = 195 МПа (сталь 10).

Конструкция теплообменного аппарата подразумевает изготовление термосифонных труб внутренним диаметром 20мм, наружным диаметром 25 мм и соответственно толщиной стенки, равной 2,5 мм. Следовательно, давление ударной волны, создаваемой при разряде в процессе выполнения очистки внутренних поверхностей труб, не приведет к изменению формы и разрушению корпуса заготовок термосифонных труб.

Схема установки показана на рисунке 3.

Рисунок 3 - Схема установки очистки термосифонных труб

Термосифонная труба очищается продвижением кабель-электрода в трубе. Затем труба промывается водой от разрушенных отложений. После проведения очистных работ вода полностью сливается. Внутреннюю и наружную поверхность трубы после этого необходимо осушить воздухом. Воздух должен быть сухим. Концы трубы закрываются пробками.

Данный метод обеспечивает необходимое качество внутренних поверхностей заготовок термосифонных труб, при этом затраты на осуществление процесса очистки уменьшаются в несколько десятков раз по сравнению с химическим методом очистки.

Глава четвертая. Трубная доска является одним из основных узлов термосифонного теплообменника. Этот узел выполняет роль несущей рамы, на которую приходится вся нагрузка от веса термосифонов. Кроме того, трубная доска является разделительной стенкой между двумя теплоносителями, смешивание которых, как правило, не допускается.

Основной сложностью при изготовлении является крепление термосифонных труб к трубной доске. Здесь должны быть учтены такие факторы, как технологичность сборки, обеспечение плотности в соединении «термосифон – трубная доска». Известные решения с применением «песчаного затвора» при малых перепадах давления или резьбового соединения для гладких труб в нашем случае - использование оребренных труб со значительным перепадом давления между средами ( 7 МПа) неприемлемы.

В работе предлагается конструктивное решение крепления термосифонных труб, защищенное патентом Российской Федерации (рисунок 4).

а б

а - две оребренные трубы, соединение типа «газ-газ»

б – одна трубка оребренная, другая гладкая, соединение типа «газ-жидкость»

Рисунок 4 – Варианты компоновки труб двухфазных труб

Предлагаемая конструкция позволяет надежно обеспечить отсутствие перетоков между теплоносителями, а также допускает значительную разницу давлений теплоносителей, которая имеет место в условиях компрессорных станций газотранспортного предприятия.

Одной из ответственных технологических операций при изготовлении термосифонов является операция вакуумирования и последующего заполнения промежуточным теплоносителем трубок. В литературных источниках эта операция рассмотрена лишь в принципиальном виде. Очевидна необходимость разработки промышленной установки, позволяющей поставить на поток производство термосифонов.

Схема разработанной и изготовленной нами установки приведена на рисунке 5. С её помощью на ОАО «Салаватнефтемаш» было изготовлено 1600 термосифонов длиной до 4000 мм для теплообменного аппарата, изготовленного по заказу ОАО НУНПЗ.

1- вакуумный насос; 2, 10 – вентиль цапковый; 3 – мерник; 4, 9 – вакуумметр; 5 – труба термосифонная; 6 – баллон с азотом; 7 – ванна водяная; 8 – устройство обжимное

Рисунок 5 – Схема установки для вакуумирования и заполнения промежуточным теплоносителем термосифонов.

Откачка воздуха из трубы термосифона 5 производится вакуумным насосом 1. Уровень вакуума контролируется вакуумметрами 4 и 9. При достижении необходимой величины вакуума насос перекрывается цапковым вентилем 10. В мерник 3 заранее заливается необходимое количество промежуточного теплоносителя. После закрытия вентиля 10 открывается вентиль 2 и происходит заполнение термосифона 5 за счет «всасывания» промежуточного теплоносителя. Уровень вакуума контролируется с помощью вакуумметра 4. Вентиль 2 закрывается, термосифон 5 герметизируется с помощью обжимного устройства 8.

Перед заполнением и вакуумированием термосифонная труба 5 проверяется на герметичность в водяной ванне 7 закачкой азота из баллона 6.

Основные выводы и результаты

1 Значительную долю от общего потребления природного газа на технологические нужды составляет подогрев топливного газа, используемого для привода газоперекачивающих агрегатов. Замена сжигания природного газа на утилизированную теплоту отходящих дымовых газов позволит резко сократить расход перекачиваемого газа на собственные нужды и способствовать более эффективному расходованию энергоресурсов.

2 Для подогрева топливного газа в качестве вторичных энергетических ресурсов принята теплофикационная вода, которая является носителем низкопотенциального тепла. При малом температурном градиенте нагревающего и нагреваемого потоков наиболее предпочтительным является применение теплопередающего устройства на базе двухфазных замкнутых термосифонов. Обладая высоким коэффициентом теплоотдачи, они позволяют организовать съем низкопотенциального тепла в достаточной степени для подогрева топливного газа.

3 С учетом процессов парообразования промежуточного теплоносителя в испарительной части, пленочной конденсации с выделением теплоты фазового превращения и использованием классических формул теплотехники, разработана методика для проектировочных расчетов геометрических размеров конструктивных элементов, передаваемой мощности теплового потока, теплообменника на базе двухфазных термосифонов.

4 Прямой нагрев топливного газа теплофикационной водой (исключая схему теплопередачи раствора ДЭГ) наиболее целесообразен, так как в этом случае значительно повышается температурный напор между средами. Этот способ нагрева с оребрением термосифонов со стороны топливного газа рекомендуется для модернизации системы подогрева топливного и пускового газа. Тем самым можно сократить расход перекачиваемого природного газа на 1815 тыс. н3 в год на одном ЛПУ магистрального газопровода.

5 В целях повышения показателей качества функционирования теплообменников на базе двухфазных термосифонов и повышения технологичности их изготовления обоснована возможность высокопроизводительной очистки внутренних поверхностей термосифонов с использованием разрядно-импульсных технологий; предложено конструктивное решение крепления термосифонов к трубной доске, исключающее смешивание тепловых потоков; разработана промышленная технология вакуумирования трубок с последующем заполнением их промежуточным теплоносителем.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах, из которых № 15 опубликован в издании, включенном в перечень ведущих рецензируемых научных журналов в соответствии с требованиями ВАК:

  1. Юсупов С.Т. Использование разрядно-импульсных технологий при изготовлении двухфазных термосифонов / Юсупов С.Т., Бакиев Т.А. // Сварка. Контроль. Реновация-2004: труды четвертой научно-технической конференции. – Уфа: Гилем, 2004. – С. 8-9.
  2. Юсупов С.Т. Оптимизация при проектировании теплообменного оборудования / Юсупов С.Т., Бакиев Т.А.// Сварка. Контроль. Реновация-2004: труды четвертой научно-технической конференции. – Уфа: Гилем, 2004. – С. 92-94.
  3. Юсупов С.Т. Трещиностойкость металла в термосифонных теплообменниках / Юсупов С.Т., Бакиев Т.А.,// Сварка. Контроль. Реновация-2004: труды четвертой научно-технической конференции. – Уфа: Гилем, 2004. – С. 95-103.
  4. Юсупов С.Т. Анализ расчета коэффициента теплопередачи АВО на КС МГ / Юсупов С.Т., Бакиев Т.А., Евтюхин Н.А., Бурдыгина Е.В. // Трубопроводный транспорт-2005: материалы учебно-научно-практической конференции. – Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2005. – С. 245-247.
  5. Юсупов С.Т. К методике расчета аппаратов воздушного охлаждения газа на компрессорных станциях магистральных трубопроводов / Юсупов С.Т., Бакиев Т.А., Евтюхин Н.А., Бурдыгина Е.В.// Трубопроводный транспорт-2005: материалы учебно-научно-практической конференции. – Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2005. – С. 247-249.
  6. Юсупов С.Т. Исследования влияния загрязнений на работу теплообменной аппаратуры / Юсупов С.Т., Бакиев Т.А., Евтюхин Н.А., Бурдыгина Е.В.// Проблемы машиноведения и критических технологий машиностроительного комплекса Республики Башкоротостан: сборник научных трудов. – Уфа: Гилем, 2005. – С. 263-275.
  7. Юсупов С.Т. Перспективы применения термосифонов в газовой промышленности / Юсупов С.Т., Бакиев Т.А. // Материалы научно-технической конференции. – М.:ООО «ИРЦ Газпром», 2005. - С. 16-22. - Приложение к журналу «Наука и техника в газовой промышленности».
  8. Юсупов С.Т. Схема теплоутилизационной установки для использования тепла отходящих газов газотурбинных установок /Юсупов С.Т.//Нефтепереработка и нефтехимия-2006: материалы международной научно-практической конференции; Уфа: Изд-во ГУП ИНХП РБ, 2006.- С. 300-301.
  9. Юсупов С.Т. Конструктивное решение крепления оребрённых термосифонов к трубной доске /Юсупов С.Т.//Нефтепереработка и нефтехимия-2006: материалы Международной научно-практической конференции. - Уфа: Изд-во ГУП ИНХП РБ, 2006. - С. 302-303.
  10. Юсупов С.Т. Разработка стенда для заправки и вакуумирования тепловых труб (термосифонов) /Юсупов С.Т., Бакиев Т.А.//Нефтепереработка и нефтехимия-2006: материалы Международной научно-практической конференции. - Уфа: Изд-во ГУП ИНХП РБ, 2006. - С.306.
  11. Юсупов С.Т. К применению вторичных энергетических ресурсов для подогрева топливного газа /Юсупов С.Т.// Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа: материалы научно-практической конференции, 22 мая 2007 г. – Уфа, 2007. – С. 359-360.
  12. Юсупов С.Т. Новый комплексный подход к реконструкции компрессорных станций (на примере КС-18А «Москово») /Юсупов С.Т.// Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа: материалы научно-практической конференции, 22 мая 2007 г. – Уфа, 2007. – С. 50-64.
  13. Пат. 57421 Российская Федерация, МПК F17D 1/04 (2006/01)/ Система подготовки топливного и пускового газа /Бакиев Т.А., Пашин С.Т., Юсупов С.Т; заявка 2006118113/22; опубл. 10.10.2006, Бюл. № 28.
  14. Пат. 58682 Российская Федерация, МПК F28D 15/02/ Стенд для заправки тепловой трубы теплоносителем /Бакиев Т.А., Пашин С.Т., Юсупов С.Т. – заявка 2006117051/22,; опубл. 27.11.2006, Бюл. № 33.
  15. Юсупов С.Т. Энергосберегающая технология подогрева топливного газа на компрессорной станции магистрального газопровода / Юсупов С.Т., Бакиев Т.А.// Проблема сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. – Уфа: ИПТЭР,2008. - Вып. 2(72).-С.109-115.
  16. Юсупов С.Т. Энергосберегающие технологии в транспорте газа / Юсупов С.Т., Ризванов Р.Г.// Мировое сообщество: проблемы и пути решения: сб. науч. ст.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2008.-№24.-С. 135-137.
  17. Юсупов С.Т. К вопросу сбережения энергоресурсов для привода газоперекачивающих агрегатов / Юсупов С. Т., Ризванов Р.Г.//Актуальные вопросы нефтегазовой отрасли в области добычи и трубопроводного транспорта углеводородного сырья: материалы научно-технического семинара 19 января 2009 г. – Уфа, 2009.-103 с.


 
Похожие работы:

«Коровин Яков Сергеевич МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ОПЕРАТИВНОЙ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ НЕФТЕДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИН НА ОСНОВЕ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ Специальность 05.02.05 - Роботы, мехатроника и робототехнические системы Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Таганрог –2009 Работа выполнена в Научно-исследовательском институте многопроцессорных вычислительных систем имени академика А.В. Каляева Южного федерального университета (НИИ...»

«УДК 629.366.015.5 НУРЖАУОВ Амангельды Влияние инерционно-упругих свойств элементов трансмиссии на динамику гусеничного трактора класса 30-40 кН тяги и исследование долговечности механизма поворота 05.05.03 – Колесные и гусеничные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук БИШКЕК 2010 Работа выполнена на кафедре Транспортная техника...»

«ГОГЛАЧЕВ СЕРГЕЙ НИКОЛАЕВИЧ КОНСТРУИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПАРАМЕТРОВ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРУДОВ-ОТСТОЙНИКОВ НПЗ Специальность 05.02.13. - Машины, агрегаты и процессы (машиностроение в нефтеперерабатывающей промышленности) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Уфа-2008 Работа выполнена на кафедре Машины и аппараты химических производств Уфимского государственного нефтяного технического университета. Научный...»

«Лыонг Нгок Хунг УДК 629.123.001.12 ПРОЕКТНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК И ЭЛЕМЕНТОВ СРЕДНИХ РЫБОЛОВНЫХ ТРАУЛЕРОВ ДЛЯ ВЬЕТНАМА С ОБЕСПЕЧЕНИЕМ НОРМ ВИБРАЦИИ Специальности: 05.08.03 – Проектирование и конструкция судов 05.08.01 – Теория корабля и строительная механика Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук...»

«НОСЕНКО ВИКТОРИЯ ВЛАДИМИРОВНА СЕРВИСНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ ШАХТНЫХ ПОГРУЗОЧНЫХ МАШИН И ПРОХОДЧЕСКИХ КОМБАЙНОВ ИЗБИРАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ Специальность 05.05.06 – Горные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Новочеркасск – 2010 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)....»

«ГОНЧАРОВ НИКОЛАЙ ВЯЧЕСЛАВОВИЧ Нагруженность и оптимизация пластинчато-стержневых элементов стреловых конструкций экскаваторов и кранов 05.05.04 - Дорожные, строительные и подъемно- транспортные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук.Томск 2003 Работа выполнена в Томском государственном архитектурно-строительном университете НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: -кандидат технических наук, профессор Полянский Евгений Степанович ОФИЦИАЛЬНЫЕ...»

«ЩЕРБАТОВ ДМИТРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОСАДКИ ЗАГОТОВОК МЕТОДОМ КОМБИНИРОВАННОГО НАГРУЖЕНИЯ НА УСТАНОВКЕ С НЕЗАВИСИМЫМ ПРИВОДОМ Специальность: 05.02.09 – Технологии и машины обработки давлением Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Нижний Новгород – 2011 Работа выполнена в Нижегородском государственном техническом университете им. Р. Е. Алексеева Научный руководитель доктор технических наук, профессор Михаленко...»

«ПИВНЕВ ДЕНИС ЕВГЕНЬЕВИЧ РАЗРАБОТКА КОМБИНИРОВАННIЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ ФИЛЬТРОВ-ОЧИСТИТЕЛЕЙ НЕФТЕПРОДУКТОВ ДЛЯ ДОРОЖНЫХ И СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН 05.05.04 - -. Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Томск — 2003 Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Томский государственный архитектурно-строительный университет. Научный...»

«Варлашова Елена Евстигнеевна “Радиационная и коррозионная стойкость изделий из гафния марки ГФЭ-1 в реакторах на тепловых нейтронах” Специальность 05.02.01 – Материаловедение (в атомной промышленности) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Нижний Новгород 2006 Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии Государственный научный центр Российской Федерации Научно-исследовательский институт атомных реакторов...»

«АНИЧКИН Александр Николаевич ПОВЫШЕНИЕ эффективности ИЗГОТОВЛЕНИЯ УПОРНЫХ ПОД ШИПНИКОВ на основе разработки МАЛООТХОДНОЙ тех но логии ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЕЦ иЗ М Е ТАЛЛИЧЕСКОЙ ЛЕНТЫ Специальность 05.02.08 – Технология машиностроения Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Саратов 2011 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Саратовский государственный...»

«Драгомиров Дмитрий Валерьевич ИССЛЕДОВАНИЕ ЭНЕРГОДИНАМИЧЕСКИХ И РЕГУЛИРОВОЧНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРОПРИВОДА С ГИДРОМОТОРНЫМ БЛОКОМ РАСШИРЕННОГО ДИАПАЗОНА РЕГУЛИРОВАНИЯ Специальность 05.04.13 –Гидравлические машины, гидропневмоагрегаты АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2010 Работа выполнена на кафедре Гидромеханики и гидравлических машин имени В.С. Квятковского Московского энергетического института (технического университета)....»

«АДИКОВ СЕРГЕЙ ГЕННАДЬЕВИЧ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТАНГЕНЦИАЛЬНЫХ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ ИНСТРУМЕНТА НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА МЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ Специальность 05.03.01 – Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Нижний Новгород – 2007 Работа выполнена в Нижегородском государственном техническом университете им. Р. Е. Алексеева Научный руководитель:...»

«ГОРЯИНОВ ДМИТРИЙ СЕРГЕЕВИЧ ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ХОНИНГОВАНИЯ СФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ДЕТАЛЕЙ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ Специальность 05.02.08 – Технология машиностроения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Самара – 2009 Работа выполнена на кафедре Технология машиностроения Самарского государственного технического университета Научный руководитель: доктор технических наук, профессор НОСОВ Николай Васильевич Официальные оппоненты:...»

«АЛЬ РАВАШДЕХ РААД МОХАММАД Создание системы менеджмента безопасности продукции и процессов на птицеперерабатывающем предприятии в Иордании Специальность 05.02.23 – Стандартизация и управление качеством продукции АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2007 Работа выполнена на кафедре Сертификация и управление качеством пищевых продуктов и производств ГОУ ВПО Московский государственный университет пищевых производств. НАУЧНЫЙ...»

«ЗАРИПОВ Айдар Хамзович ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РУДНИЧНЫХ СТАЦИОНАРНЫХ УСТАНОВОК Специальность 05.05.06 – Горные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Екатеринбург - 2011 Работа выполнена в ГОУ ВПО Уральский государственный горный университет. Научный руководитель- доктор технических наук, профессор Миняев Юрий Николаевич Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Закиров Данир Галимзянович доктор технических наук,...»

«КЛЕШНИНА ОКСАНА НИКОЛАЕВНА ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОГО ЦИКЛА СВАРКИ И КОЛИЧЕСТВА АДСОРБИРОВАННОЙ ВЛАГИ НА СТРУКТУРУ, СВОЙСТВА МЕТАЛЛА И НАДЕЖНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ Специальность 05.02.10 – Сварка, родственные процессы и технологии АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва - 2010 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Комсомольский-на-Амуре государственный...»

«Чинь Суан Лонг Методы поСТРОЕНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ ПЛАНИРОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ Мобильного РОБОТА В НЕИЗВЕС Т НОЙ СРЕДЕ Специальность 05.02.05. – Роботы, мехатроника и робототехнические системы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Новочеркасск 2010 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический...»

«НАГОРНОВ Дмитрий Олегович ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ковшевой Дробилки ТОРФЯНОГО ПОГРУЗОЧНО-ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕГО агрегата Специальность 05.05.06 – Горные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2012 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Национальный минерально-сырьевой университет Горный Научный руководитель: доктор технических наук...»

«Тихонов Денис Александрович ПОВЫШЕНИЕ СТОЙКОСТИ РЕЖУЩИХ ИНСТРУМЕНТОВ С ИЗНОСОСТОЙКИМ ПОКРЫТИЕМ ПУТЕМ ОТДЕЛОЧНО-УПРОЧНЯЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ ИХ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ АЛМАЗНЫМ ВЫГЛАЖИВАНИЕМ Специальность 05.03.01 – Технологии и оборудование механической и физико-технической обработки АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук Саратов 2009 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Саратовский...»

«КИНЖИБАЛОВ Александр Владимирович ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ПАССАЖИРСКИХ КАНАТНЫХ ДОРОГ НА ОСНОВЕ ОЦЕНКИ РИСКА И РЕЗЕРВИРОВАНИ Я ПРИВОДА Специальность 05.05.04 Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Новочеркасск 2008 г. Работа выполнена в Южно-Российском государственном техническом университете (Новочеркасском политехни­ческом институте) на кафедре Подъемно-транспортные машины и роботы....»








 
2014 www.avtoreferat.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.