авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
-- [ Страница 1 ] --

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ГАГАРИНА Ю.А.

На правах рукописи

РУЛЕВ АЛЕКСАНДР

ВЛАДИМИРОВИЧ

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТА, РЕЖИМОВ

И КОНСТРУКЦИЙ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПАРИТЕЛЕЙ

СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ НА ОСНОВЕ

МОДЕЛИРОВАНИЯ ВЫСОКОИНТЕНСИВНОГО ТЕПЛООБМЕНА

Специальность 05.14.04 – Промышленная теплоэнергетика

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант доктор технических наук, профессор Усачев А.П.

Саратов 2014 2 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ..................................................................................................... Глава 1. ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ИНТЕНСИВНОСТИ ТЕПЛООБМЕНА ИСПАРИТЕЛЕЙ СЖИЖЕННОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА.............................................. Современное состояние и развитие децентрализованного 1. и резервного энергоснабжения промышленных предприятий на основе сжиженного углеводородного газа.................................................................... 1.2 Анализ интенсивности теплообмена в существующих промышленных испарителях сжиженного углеводородного газа.................. 1.3 Влияние примесей и компонентов сжиженного углеводородного газа на интенсивность теплообмена и тепловую эффективность промышленных испарителей........................................................................................................ 1.4 Обоснование способа регазификации сжиженного углеводородного газа и способа подвода теплоносителя к поверхности теплообмена.............. 1.5 Предпосылки к разработке модели промышленного испарителя сжиженного углеводородного газа с максимальной интенсивностью теплообмена на основе системного подхода................................................... 1.5.1 Актуальность применения системного подхода при создании промышленного испарителя сжиженного углеводородного газа с максимальной интенсивностью теплообмена и минимальной материалоемкостью............................................................................................ 1.5.2 Предпосылки к разработке модели промышленного испарителя сжиженного углеводородного газа с максимальной интенсивностью теплообмена........................................................................................................ Глава 2. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ ПО ТЕПЛОВОМУ РАСЧЕТУ ПРОТОЧНЫХ ТРУБНЫХ ИСПАРИТЕЛЕЙ ПРОПАН-БУТАНОВЫХ СМЕСЕЙ С МАКСИМАЛЬНО ВОЗМОЖНОЙ ИНТЕНСИВНОСТЬЮ ВНУТРЕННЕГО ТЕПЛООБМЕНА........................... 2.1 Доказательство наличия точки перехода режима проточного испарения при постоянной температуре кипения пропан бутановой смеси в режим проточного испарения при переменной температуре кипения......... 2.2 Определение интенсивности внутреннего теплообмена в проточных испарителях при переменной температуре кипения в зависимости от режимов течения и состава пропан бутановых смесей сжиженного углеводородного газа......................................................................................... 2.2.1 Определение границ течения парожидкостных смесей в трубных испарителях........................................................................................................ 2.2.2 Определение внутреннего коэффициента теплоотдачи в проточных испарителях в зависимости от режимов течения и состава сжиженного углеводородного газа......................................................................................... 2.3 Анализ существующих методик теплового расчета промышленных испарителей пропан-бутановых смесей............................................................ 2.4 Разработка методических положений по тепловому расчету промышленного трубного испарителя, учитывающие последовательное изменение степени сухости, температуры кипения и коэффициента теплопередачи пропан-бутановой смеси для каждого режима течения......... 2.5 Разработка алгоритма теплового расчета промышленного трубного испарителя, учитывающего последовательное изменение степени сухости, температуры кипения и коэффициента теплопередачи пропан-бутановой смеси для каждого режима течения.

............................................................... 2.6 Оценка результатов теплового расчета промышленного трубного испарителя сжиженных углеводородных газов.............................................. 2.7 Выявление зависимости расстояния перехода участка меньшего в участок большего диаметра двухступенчатого испарительного трубопровода от максимально возможного значения коэффициента теплоотдачи, при ограничении колебания давления сжиженного углеводородного газа......... Глава 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫСОКОИНТЕНСИВНОГО ВНЕШНЕГО ТЕПЛООБМЕНА ПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПАРИТЕЛЕЙ СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ НА ОСНОВЕ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ ТЕПЛОПЕРЕДАЮЩЕЙ СРЕДЫ ИЗ АЛЮМИНИЯ.................................... 3.1 Выбор типа промежуточной теплопередающей среды для промышленных трубных испарителей сжиженных углеводородных газов. 3.2 Обоснование типа, конфигурации и компоновки нагревательных элементов проточных промышленных регазификаторов сжиженного углеводородного газа....................................................................................... 3.3 Обоснование идеи повышения интенсивности внешнего теплообмена в промышленном испарителе на основе размещения трубчатых электронагревателей и испарительного трубного змеевика в твердотельной теплопередающей среде из алюминия............................................................ 3.4 Литературный обзор и состояние вопроса........................................ 3.5 Постановка задачи теплообмена в системе «вертикальный испарительный трубный змеевик – группа трубчатых электронагревателей в центральной части его внутреннего пространства без полости, заплавленные в цилиндрический массив из алюминия»............................... 3.6 Разработка основных положений метода электротеплового моделирования применительно к задаче определения интенсивности внешнего теплообмена между вертикальным испарительным трубным змеевиком и группой трубчатых электронагревателей, заплавленными в массив из алюминия......................................................................................... 3.7 Методика проведения экспериментальных исследований на установке электротеплового моделирования............................................. Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА МЕТОДИЧЕСКИХ ПОЛОЖЕНИЙ ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА ПРОМЫШЛЕННОГО ТРУБНОГО ИСПАРИТЕЛЯ ПРОПАН-БУТАНОВОЙ СМЕСИ С МАКСИМАЛЬНОЙ ИНТЕНСИВНОСТЬЮ ВНУТРЕННЕГО И ВНЕШНЕГО ТЕПЛООБМЕНА. 4.1. Задачи экспериментальных исследований, описание экспериментальной установки........................................................................ 4. 2. Методика определения и оценка погрешности расчета величины сопротивления теплопередаче от электронагревательного элемента к испарительному трубопроводу сжиженного углеводородного газа через слой твердотельной промежуточной теплопередающей среды из алюминия. 4.2.1. Методика определения экспериментального и теоретического значений сопротивления теплопередаче от трубчатых электронагревателей к испарительному змеевику через слой твердотельной промежуточной среды из алюминия..................................................................................................... 4.2.2. Методика определения экспериментального значения длины участка, необходимого для полного испарения пропан-бутановой смеси... 4.2.3. Обработка и анализ полученных результатов............................... 4.3. Методика определения и оценка погрешности расчета величины коэффициента теплоотдачи от внутренней поверхности испарительного трубного змеевика к кипящей смеси пропан-бутан....................................... 4.3.1. Методика определения теоретического и экспериментального значения среднеинтегрального коэффициента теплоотдачи промышленного трубного испарителя........................................................................................ 4.3.2. Определение экспериментального значения длины испарительного участка пропан-бутановых смесей. Обработка и анализ полученных результатов....................................................................................................... Глава 5. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБОСНОВАНИЯ ГРАНИЦ ЗОН ПРИМЕНЕНИЯ КОНКУРИРУЮЩИХ ВАРИАНТОВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ИСПАРИТЕЛЕЙ И ОПТИМИЗАЦИЯ ИХ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ................................................................................................. 5.1. Применение основных положений системного анализа при обосновании и оптимизации промышленных трубных испарителей пропан бутановых смесей с промежуточной теплопередающей средой................... 5.2. Разработка математической модели обоснования границ зон применения конкурирующих вариантов промышленных испарителей сжиженных углеводородных газов и оптимизации их основных параметров. 5.3. Выявление условий сопоставимости, конкурирующих вариантов промышленных трубных испарителей пропан-бутановых смесей.

Последовательность обоснования и оптимизации промышленных испарительных установок с промежуточной теплопередающей средой...... 5.4. Применение предлагаемой математической модели для обоснования границ зон применения промышленных трубных испарителей с промежуточной теплопередающей средой..................................................... 5.5. Обоснование границ зон применения вариантов промышленных трубных испарителей с твердотельной промежуточной теплопередающей средой................................................................................................................ 5.5.1. Технико-экономическое сравнение электрического и огневого испарителей с промежуточной теплопередающей средой. Определение границ зон их применения............................................................................... 5.6. Определение оптимальных геометрических параметров электрического промышленного испарителя с промежуточной теплопередающей средой из алюминия.......................................................... Глава 6. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПА ПРОТОЧНОЙ КОМБИНИРОВАННОЙ РЕГАЗИФИКАЦИИ ПРОПАН-БУТАНОВОЙ СМЕСИ НА ОСНОВЕ ЧАСТИЧНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРИРОДНОЙ ТЕПЛОТЫ ГРУНТА. ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ И ВНЕДРЕНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО ТРУБНОГО ИСПАРИТЕЛЯ СЖИЖЕННЫХ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ........................................................................ 6.1 Разработка мероприятий и расчет экономии энергетических ресурсов за счет использования природной теплоты грунта........................................ 6.2 Расчет ожидаемого технико-экономического эффекта при использовании промышленных испарителей сжиженного углеводородного газа с промежуточной теплопередающей средой........................................... 6.3. Разработка мероприятий по внедрению промышленного трубного испарителя сжиженных углеводородных газов с промежуточной теплопередающей средой................................................................................ Разработка технической документации на промышленный 6.3.1.

трубный испаритель с промежуточной теплопередающей средой............... 6.3.2 Разработка технологии изготовления основных узлов опытно промышленного образца промышленного электрического трубного испарителя с промежуточной теплопередающей средой.............................. 6.3.3 Сборка основных узлов промышленного испарителя ИЭПТ и заливка теплообменных элементов алюминием.........................................

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ............................................................................... БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК........................................................... Приложения………………………………………………………………… Приложение А……………………………………………………………… Приложение Б……………………………………………………………… Приложение В……………………………………………………………… Приложение Г………………………………………………………………. ВВЕДЕНИЕ Актуальность работы. В настоящее время в мировой практике газоэнергоснабжения промышленных объектов, которые удалены от основных пунктов энергоснабжения, все более широко используются децентрализованные системы газоэнергоснабжения потребителей, снабжаемых пропан-бутановыми смесями (ПБС) сжиженного углеводородного газа (СУГ) от резервуарных установок.

Среди промышленных объектов, удаленных от основных пунктов энергоснабжения, значительное развитие получают предприятия, выпускающие промышленную продукцию, изготовляющие строительные материалы и конструкции, мини-цеха модульного типа, перерабатывающие сельскохозяйственную продукцию, обрабатывающие и производящие сушку древесины, а также зерно- и животноводческие фермерские хозяйства с долей энергопотребления до 67000 МВтч/год при расходе СУГ до 600 кг/ч.

Широкое применение находят пропан, бутан и их смеси в химической промышленности, которые используются здесь как сырье, поставляются в сжиженном состоянии и перед поступлением в технологический процесс переводятся, как правило, в парообразное состояние в промышленных трубных испарителях (ПТИ).

В настоящее время для целого ряда промпредприятий, которые используют на нужды энергоснабжения прежде всего природный газообразный метан от трубопроводных систем газоснабжения, используется СУГ в качестве резервного топлива. При аварийном прекращении или недопоставках сетевого природного газа для отдельных промышленных предприятий возможны значительные материальные ущербы или отсутствие возможности возобновления технологического процесса. Тогда при перебоях или недопоставках сетевого метана промышленные потребители используют резервуарные установки пропан-бутановых смесей на нуждырезервного газоснабжения.

При использовании ПБС СУГ с высоким содержанием бутановых фракций как основного энергоносителя в системах резервуарного газоснабжения он подвергается искусственному испарению в электрических промышленных испарителях с жидкой промежуточной теплопередающей средой (ПТС), в условиях ее естественной конвекции. Вместе с тем за счет природного тепла окружающего грунта даже СУГ, в котором превалируют бутановые фракции, может быть частично испарен в грунтовых теплообменниках, но в настоящее время теплота грунтового массива для нужд регазификации сжиженного углеводородного газа с высокой концентрацией бутановых фракций никак не используется.

Промышленные трубные испарители располагаются на наружном воздухе с температурой, при этом в качестве жидкой ПТС используют специальные антифризы, необходимость применения которых предусмотрена нормативными документами Газпрома, СП 42-101-2003, исходя из требований безопасности. В существующих ПТИ регазификация СУГ протекает в условиях, характеризующихся низкой интенсивностью теплообмена от нагревательных элементов через жидкую промежуточную среду к испарительному устройству с величиной коэффициента теплопередачи в размере 300-350 Вт/м2К. Антифризы, используемые в качестве промежуточных сред, требуют ежегодной замены в течение всего срока службы.

В настоящее время отсутствуют конструкции высокоинтенсивных испарителей СУГ, достоверные методы их расчета и режимы регазификации, обеспечивающие максимальную интенсивность теплообмена и энергоэффективность.

В связи с этим актуальной проблемой, требующей своего решения, является повышение интенсивности теплообмена и энергоэффективности промышленных испарителей сжиженных углеводородных газов с ПТС путем совершенствования методов их расчета, конструкций и режимов регазификации.

Работа выполнялась в СГТУ имени Гагарина Ю.А. на кафедре «Теплогазоснабжение, вентиляция водообеспечение и прикладная гидрогазодинамика» в 2004-2012 годах, в том числе в рамках программы «Старт», согласно государственному контракту № 5733 Р/8284 и предусматривает разработку, освоение и испытание опытно-промышленного образца ресурсоэнергосберегающего и безопасного регазификатора СУГ с теплопередачей от трубчатого электронагревателя (ТЭН) к двухступенчатому испарительному трубопроводному змеевику (ИТЗ) через слой ПТС.

Цель работы: совершенствование методов расчета, режимов работы и конструкций промышленных испарителей сжиженных углеводородных газов на основе моделирования высокоинтенсивного внутреннего и внешнего теплообмена.

Задачи исследования:

1. Доказать возможность взаимного перехода режимов проточного испарения, происходящих при постоянной и переменной температурах кипения пропан-бутановой смеси и обосновать условия, необходимые для реализации режима испарения с максимальной интенсивностью.

2. Создать методологическую основу для разработки прикладных методик теплового расчета промышленных трубных испарителей СУГ с учетом последовательного изменения степени сухости, температуры кипения и коэффициента теплопередачи пропан-бутановой смеси при различных режимах течения.

3. Обосновать принципы и предложить методические положения по достижению максимально возможного значения коэффициента теплоотдачи в условиях ограничения колебаний давления насыщенной парожидкостной пропан-бутановой смеси.

4. Выявить и математически описать влияние режима течения и разности концентраций пропана в паровой и жидкой фазах пропан бутановой смеси на величину коэффициента теплоотдачи от внутренней поверхности трубного испарительного устройства.

5. Обосновать и апробировать оптимальные условия размещения трубчатых электронагревателей и испарительного трубного змеевика в твердотельной теплопередающей среде из материала с высокой теплопроводностью, необходимые для повышения интенсивности внешнего теплообмена и сокращения массогабаритных характеристик промышленных испарителей.

6. Оценить влияние основных геометрических факторов на величину сопротивления теплопередаче между группой трубчатых электронагревателей и испарительным змеевиком в монолитном алюминиевом массиве цилиндрической формы.

7. Разработать методику и математическую модель для обоснования рациональных границ применимости конкурирующих вариантов промышленных испарителей СУГ в условиях неопределенности конвертирования ценовых факторов.

8. Разработать алгоритм оптимизации геометрических параметров промышленных испарителей СУГ при условии размещениия трубчатых нагревателей в центральной части цилиндрического алюминиевого массива.

9. Доказать принцип и предложить математическое описание энергоэффективного способа комбинированной проточной регазификации пропан-бутановой смеси с низким содержанием пропана, заключающегося в испарении части жидкой фазы, за счет природной теплоты в грунтовом трубном теплообменнике.

Методы исследования и достоверность результатов:

электротепловое моделирование процесса теплообмена между трубчатыми электронагревательными элементами и испарительным змеевиком, заплавленными в алюминиевый массив;

системный подход при разработке модели обоснования и оптимизации ПТИ сжиженного газа;

численный метод при определении длины испарителя, основанный на методе конечных разностей, математико-статистические методы при обработке экспериментальных данных, градиентный метод поиска оптимальных значений управляющих параметров, натурный эксперимент.

Использование современных методов системных и экспериментальных исследований, применяемых в промышленной теплоэнергетике обеспечивает достоверность результатов и выводов. Результаты экспериментов на опытно промышленном образце промышленного регазификатора СУГ подтверждают адекватность разработанных моделей.

Научная новизна:

1. Доказано существование точки перехода режима проточного испарения при постоянной температуре, равной температуре конца кипения пропан-бутановой смеси, в режим проточного испарения, протекающего в интервале температур от начала до конца кипения ПБС, имеющей место при увеличении критерия Фруда парожидкостного потока СУГ сверх значения Fr5,910-320% и, наоборот.

2. Установлены границы перехода от режима с четким разделением паровой и жидкой фаз к волновому, пленочному, а затем и к дисперсному режимам течения в трубном испарительном устройстве;

выявлены значения степени сухости, температуры кипения и коэффициента теплоотдадачи парожидкостной пропан-бутановой смеси для каждого из рассмотренных режимов течения. На этой основе разработаны основные положения теплового расчета промышленных трубных испарителей, учитывающие в явном виде последовательное изменение степени сухости, температуры кипения и коэффициента теплоотдачи пропан-бутановой смеси для каждого из исследуемых режимов течения.

3. Оценено влияние режима течения и разности концентраций пропана в паровой и жидкой фазах пропан-бутановой смеси на величину коэффициента теплоотдадачи от внутренней поверхности трубного испарительного устройства. Получены уравнения, количественно определяющие коэффициенты теплоотдадачи от внутренней поверхности трубного змеевика к кипящей парожидкостной пропан-бутановой смеси, учитывающие влияние изменения разности концентраций пропана в паровой и жидкой фазах смеси при каждом исследованном режиме течения.

4. Обоснованы принципы достижения максимально возможного значения коэффициента теплоотдачи в условиях ограничения колебаний давления насыщенной парожидкостной пропан-бутановой смеси, основанные на использовании двухступенчатого испарительного трубопровода.

Получено уравнение для определения длины трубного змеевика, после которой необходимо увеличивать диаметр испарительного двухступенчатого трубопровода с целью достижения максимально возможного значения коэффициента теплоотдачи в условиях ограничения колебаний давления.

5. Обоснована возможность повышения интенсивности внешнего теплообмена в промышленном испарителе на основе размещения трубчатых электронагревателей и испарительного трубного змеевика в твердотельной теплопередающей среде из материала с высокой теплопроводностью, например алюминия, при условии расположения теплообменных поверхностей на минимально допустимых расстояниях, определенных из условия обеспечения однородности металлической заливки в зонах контакта с поверхностями теплообменных труб после завершения процесса кристаллизации.

6. На основе метода электротепловой аналогии установлено и математически описано существенное влияние основных геометрических факторов на величину сопротивления теплопередаче между группой трубчатых электронагревателей и испарительным змеевиком внутри монолитного массива цилиндрической формы из алюминия.

7. Разработана математическая модель обоснования рациональных границ и условий применимости конкурирующих вариантов промышленных испарителей СУГ, позволяющая приводить все конкурирующие варианты к единообразной структуре, учитывать динамику их развития и иерархию функционирования в условиях неопределенности конвертирования ценовых факторов.

8. Доказано противоположно направленное влияние всех независимых геометрических параметров цилиндрического массива из алюминия, с расположенными внутри него трубчатыми нагревателями и испарительным змеевиком, на капитальные вложения в твердотельную среду с одной стороны и испарительное трубное устройство с другой. На этой основе разработан алгоритм оптимизации геометрических параметров промышленных испарителей СУГ для случая размещения трубчатых нагревателей в центральной части цилиндрического алюминиевого массива, учитывающий влияние всех независимых геометрических параметров.

9. Доказан принцип и предложено математическое описание комбинированной проточной регазификации пропан-бутановой смеси с низким содержанием пропана, базирующиеся на испарении части жидкой фазы, за счет природной теплоты в грунтовом трубном теплообменнике, до промежуточной степени сухости, при которой температура смеси пропан бутан повышается до значения равного минимальной температуре грунта на отметке заложения грунтового теплообменника, а оставшаяся часть жидкой фазы испаряется в проточном испарителе с искусственным подводом теплоты.

Положения, выносимые на защиту:

1. Доказательство существования точки перехода режима проточного испарения, происходящего при постоянной конечной температуре кипения пропан-бутановой смеси, в режим проточного испарения, протекающий в интервале температур кипения, при увеличении критерия Фруда парожидкостного потока до величины Fr5,910-320% и, наоборот.

2. Методические положения по тепловому расчету промышленного трубного испарителя ПБС, учитывающие в явном виде последовательное изменение степени сухости, температуры кипения и коэффициента теплопередачи пропан-бутановой смеси для каждого из исследуемых режимов течения.

3. Метод достижения максимального значения коэффициента теплоотдачи при испарении СУГ в трубном испарительном змеевике в условиях ограничения колебания давления насыщенной парожидкостной пропан-бутановой смеси и уравнение для определения длины начального участка трубного змеевика, после которого необходимо увеличение диаметра испарительного трубопровода второй ступени.

4. Обоснование и математическое описание влияния режима течения и разности концентраций пропана в паровой и жидкой фазах пропан бутановой смеси на величину коэффициента теплоотдачи от внутренней поверхности трубного испарительного устройства.

5. Обоснование условий реализации и результаты апробации повышения интенсивности внешнего теплообмена в промышленном испарителе на основе размещения трубчатых электронагревателей и испарительного трубного змеевика в твердотельной теплопередающей среде из алюминия на минимально допустимых расстояниях из условия обеспечения однородности металлической заливки в зонах теплового контакта.

6. Доказательство и математическое описание существенного влияния основных геометрических факторов на величину сопротивления теплопередаче между группой трубчатых электронагревателей и испарительным змеевиком внутри монолитного массива цилиндрической формы из алюминия на основе электротеплового моделирования.

7. Математическая модель обоснования границ применения конкурирующих вариантов промышленных испарителей СУГ в условиях неопределенности конвертирования ценовых факторов.

8. Алгоритм оптимизации независимых геометрических параметров промышленных испарителей СУГ для случая размещения трубчатых нагревателей в центральной части цилиндрического алюминиевого массива.

9. Доказательство принципа и математическое описание комбинированной проточной регазификации пропан-бутановой смеси с низким содержанием пропана, заключающийся в испарении части жидкой фазы, за счет природной теплоты в грунтовом трубном теплообменнике до значения промежуточной степени сухости.

10. Результаты экспериментальной проверки достоверности предложенных теоретических зависимостей, внедрения электрического промышленного испарителя СУГ, новой нормативной технической документации.

Практическая ценность и реализация работы:

1. Проведение режима проточного испарения при значениях критерия Фруда парожидкостного потока, больших, чем 5,910-320%, позволяет обеспечить более низкое значение средней температуры кипения пропан бутановой смеси и, как следствие, увеличить значение температурного напора в системе «теплоноситель – кипящая смесь пропан-бутана», обеспечить сокращение теплообменной поверхности и металловложений в промышленный испаритель на 15-18 % по сравнению с режимом проточного испарения, осуществляемого при значениях критерия Фруда парожидкостного потока, меньших, чем 5,910-320%.

2. Методические положения по тепловому расчету промышленного трубного испарителя пропан-бутановой смеси СУГ реализованы в стандарте СТО 03321549-026-2013 «Методика теплового расчета промышленных трубных испарителей СУГ с теплоинтенсивной промежуточной средой на основе алюминия». Количественная оценка, проведенная согласно методическим положениям, показала, что предложенная конструкция ПТИ с двухступенчатыми ИТЗ с твердотельной промежуточной средой обеспечивает экономию поверхности испарения в 2,5 раза по сравнению с испарением СУГ в существующих ПТИ с одноступенчатыми ИТЗ с жидкой промежуточной средой.

3. Предложенный комплекс принципиальных подходов по повышению интенсивности теплообмена в ПТИ СУГ с ПТС, защищенный патентами № RU 59773 U1, № RU 55087 U1, № RU 63486 U1, № RU 74445 U, использовалась при разработке комплекта технической документации на испаритель электрический с твердотельной теплопередающей средой из алюминия марки ИЭПТ-04 ООО «Наутех» и Ассоциацией производителей газового оборудования, Саратов, 2012-2013 гг. Комплекс принципиальных подходов прошел апробацию при разработке ПТИ и реализован в рамках программы «Старт 2008». На базе предложенных изобретений серийно выпускаются ПТИ, которые обеспечивают снижение интегральных затрат на 49 % по сравнению с существующими испарителями СУГ.

4. Обоснованный принцип применения заплавленных в алюминий трубчатых электронагревателей высокой удельной мощности, функционирующих в режиме малой продолжительности периодов нагрева и охлаждения с непрерывным контролем номинальных температурных условий их эксплуатации позволяет уменьшить количество электронагревателей более чем в два раза, компактно разместить их в центральной части массива и не формировать там цилиндрическую полость.

5. Математическая модель обоснования границ зон применения конкурирующих вариантов промышленных испарителей СУГ, с помощью которой можно приводить все конкурирующие варианты к единообразной структуре и учитывать динамику их развития и иерархию функционирования в условиях неопределенности конвертирования ценовых факторов, использовалась при разработке СТО 03321549-025-2013 «Обоснование и оптимизация промышленного трубного испарителя пропан-бутанновых смесей с твердотельной промежуточной теплопередающей средой из алюминия».

6. Модернизация алгоритма оптимизации геометрических параметров промышленных испарителей СУГ для случая размещения трубчатых нагревателей в центральной части цилиндрического алюминиевого массива без полости позволила на 65 % уменьшить толщины торцевых теплообменных слоев сверху и снизу от змеевика.

7. Разработанные рекомендации по экономии электрической энергии на нужды регазификации СУГ с низким содержанием пропана за счет испарения жидкой фазы в грунтовом проточном теплообменнике до промежуточной степени сухости, реализованные в СТО 03321549-026-2013, обеспечивают среднегодовую экономию электрической энергии на регазификацию СУГ в размере 33,7 %.

8. Защищаемые научно-технические решения на практике применяются при чтении курсов «Энергосбережение в системах газоэнергоснабжения» для студентов и «Городские, поселковые и внутридомовые системы газоснабжения» для магистрантов специальности «Теплогазоснабжение и вентиляция» СГТУ имени Гагарина Ю.А.

Апробация работы. Основные научные и прикладные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных, всероссийских и региональных конференциях, симпозиумах и семинарах в период с 2004 по 2013 гг., среди которых: Международные научно-практические конференции «Энергоэффективность. Проблемы и решения» в рамках VIII, IХ, Х, ХI, ХII Российских энергетических форумов (Уфа, 2008-2012);

Международная научно-практическая конференция «Социально-экономические проблемы жилищного строительства» (Саратов, 2009);

Научно-практические конференции в рамках XVII-XXII международных специализированных выставок «Газ. Нефть. Технологии» (Уфа, 2009-2012);

II Международная научно-практическая конференция «Энергосбережение, электромагнитная совместимость и качество в электрических системах»

(Пенза, 2011);

II Международная научно-практическая конференция «Наука и просвещение» (Киев, 2011);

XV Всероссийский конкурс «Молодые.

Дерзкие. Перспективные» (Санкт-Петербург, 2012);

Всероссийский конкурс научно-исследовательских работ «ЭВРИКА 2011» (Новочеркасск, 2011);

V Международная научно-практическая конференция «Энергетика и энергоэффективные технологии» (Липецк, 2012);

научно-технические советы ОАО «Гипрониигаз» (Саратов, 2004, 2008, 2009, 2011 и 2012);

ежегодные научно-технические конференции СГТУ (Саратов, 2004-2012).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 45 печатных работах, в том числе 17 – в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 5 – в патентах РФ на полезную модель, 2 – в нормативных документах, – в материалах Всероссийских и Международных конференций и симпозиумов.

Личный вклад автора заключается в разработке методических положений по тепловому расчету промышленного трубного испарителя пропан-бутановой смеси;

обосновании принципов новых технических решений промышленных трубных испарителей с твердотельной теплопередающей средой из алюминия;

участии в проведении натурных экспериментов и обработке опытных данных;

обобщении полученных результатов;

исследовании внешней и внутренней интенсивности теплообмена в испарителе;

обосновании и оптимизации структуры и параметров предлагаемой конструкции испарителя;

доказательстве принципа проточной комбинированной регазификации пропан-бутановой смеси с низким содержанием пропана;

разработке нормативных документов, технической документации;

внедрении результатов исследований.

Глава 1. ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЙ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ПОВЫШЕНИЮ ИНТЕНСИВНОСТИ ТЕПЛООБМЕНА ИСПАРИТЕЛЕЙ СЖИЖЕННОГО УГЛЕВОДОРОДНОГО ГАЗА 1. 1 Современное состояние и развитие децентрализованного и резервного энергоснабжения промышленных предприятий на основе сжиженного углеводородного газа В настоящее время в мировой практике газоэнергоснабжения промышленных объектов, которые удалены от основных пунктов энергоснабжения, все более широко используются децентрализованные системы газоэнергоснабжения потребителей, снабжаемых пропан бутановыми смесями (ПБС) сжиженного углеводородного газа (СУГ) от резервуарных установок.

Среди промышленных объектов, удаленных от основных пунктов энергоснабжения, значительное развитие получают предприятия, выпускающие промышленную продукцию, мини-цеха модульного типа, перерабатывающие сельскохозяйственную продукцию, обрабатывающие и производящие сушку древесины, изготовляющие строительные материалы и конструкции, а также зерно- и животноводческие фермерские хозяйства с долей энергопотребления до 67000 МВтч/год при расходе СУГ до 600 кг/ч.

Широкое применение находят пропан, бутан и их смеси в химической промышленности, которые используются здесь как сырье, поставляются в сжиженном состоянии и перед поступлением в технологический процесс переводятся, как правило, в парообразное состояние в промышленных трубных испарителях (ПТИ).

В настоящее время для целого ряда промпредприятий, которые используют на нужды энергоснабжения прежде всего природный газообразный метан от трубопроводных систем газоснабжения, используется СУГ в качестве резервного топлива. При аварийном прекращении или недопоставках сетевого природного газа для отдельных промышленных предприятий возможны значительные материальные ущербы или отсутствие возможности возобновления технологического процесса. Тогда при перебоях или недопоставках сетевого метана промышленные потребители используют резервуарные установки пропан-бутановых смесей на нужды резервного газоснабжения.

Децентрализованные системы энергоснабжения промышленных объектов имеют ряд требований, связанных с высокой величиной энергетической нагрузки. Здесь необходимо использовать высокопроизводительные испарители сжиженных ПБС, способные обеспечивать бесперебойную регазификацию в течение суток в круглогодичном режиме с высоким уровнем надежности и безопасности.

Промышленные испарители устанавливаются непосредственно на наружном воздухе с температурой до минус 40 оС.

Как правило, полученная в результате регазификации в промышленных испарителях паровая фаза перегревавается до температуры 60-70 0С. Такая особенность промышленных испарителей обусловлена использованием в них пропан-бутановых смесей с высоким, до 80 мол.%, содержанием бутановых фракций, имеющих высокую температуру конца кипения, равную 34-40 0С при рабочем давлении в испарителе 0,7-1,0 МПа.

Другой особенностью промышленных испарителей является более высокое выходное давление, устанавливаемое требованием проведения технологического процесса. Например, при подаче газа в промышленные печи, котлы и аппараты резки металла давление паровой фазы поддерживается в размере 0,02-0,05 МПа.

Сжиженный углеводородный газ имеет следующие преимущества перед другими видами топлива при отсутствии природного газа или ограничении к подключению к магистральному газопроводу: экономия топлива за счет более высокого коэффициента полезного действия;

отсутствие токсичных соединений в продуктах сгорания в отличие от твердого и жидкого дизельного топлива.

Зонами широкого применения сжиженных пропан-бутановых смесей являются Ленинградская, Калининградская, Псковская, Московская, Хабаровская, Калининградская области, регионы Дальнего Востока, республика Карелия и другие районы. Только за прошедшие 2 года были введены в эксплуатацию 43 промышленных объекта, использующих сжиженные пропан-бутановые смеси на нужды газоэнергоснабжения.

Широкое применение в качестве топлива находят пропан, бутан и их смеси в химической промышленности, которые поставляются в сжиженном состоянии и перед поступлением в технологический процесс переводятся, как правило, в парообразное состояние в промышленных испарителях.

Так, в настоящее время смонтированы и успешно эксплуатируются системы децентрализованного энергоснабжения СУГ следующих промышленных предприятий:

1. Промышленный объект по производству полимерной пленки «Изоком», расположенный в поселке Решетниково, г. Санкт-Петербург.

Рис. 1.1. А. Общий вид системы энергоснабжения СУГ из двух Рис. 1.1. Б. Общий вид резервуаров геометрическим объемом технологического корпуса 12 м3 каждый с испарительной по производству полимерной пленки установкой «Изоком»

паропроизводительностью 220 кг/ч 2. Аэрозольное производство изобутана и диметилэфира на предприятии ООО «Кримелте», расположенном в г. Жуковский Московской области.

Рис. 1.2. А. Общий вид системы Рис. 1.2. Б. Общий вид аэрозольного энергоснабжения СУГ из двух производства изобутаном резервуаров геометрическим и диметилэфиром на предприятии объемом 20 м3 каждый ООО «Кримелте»

с испарительной установкой паропроизводительностью 320 кг/ч 3. Производственный комплекс «Регент Нетканые материалы», Московская область, поселок Рогово.

Рис. 1.3. Б. Общий вид Рис. 1.3. А. Общий вид системы производственного комплекса энергоснабжения СУГ из двух «Регент Нетканые материалы»

резервуаров геометрическим объемом 20 м3 каждый с испарительной установкой паропроизводительностью 220 кг/ч Широкое применение также находят пропан, бутан и их смеси в сельскохозяйственной отрасли, в цехах по переработке сельскохозяйственного сырья [61].

В настоящее время успешно эксплуатируются системы децентрализованного энергоснабжения СУГ:

1. Свиноводческого комплекса «Откорм» ООО «ВСК», расположенного в деревне Караваи Невельского района Псковской области.

2. Технологического оборудования Великолукского свиноводческого комплекса (площадка репродуктор), расположенного южнее деревни Волчьи горы Невельского района Леховской волости Псковской области.

Рис. 1.4. А. Общий вид системы Рис. 1.4. Б. Общий вид энергоснабжения СУГ из двух Великолукского свиноводческого резервуаров геометрическим комплекса объемом 12 м3 каждый с испарительной установкой паропроизводительностью 380 кг/ч Применение находят пропан, бутан и их смеси также в металлообрабатывающей, литейной, стекольной, автомобильной промышленности. Так, смонтированы и успешно эксплуатируются системы децентрализованного энергоснабжения СУГ:

1. Металлоперерабатывающего завода «Куусакоски» для «Алтимс Выборг», Ленинградская область, Выборгский район, поселок Таммисуо.

Рис. 1.5. Общий вид системы энергоснабжения СУГ из трех резервуаров геометрическим объемом 20 м3 каждый с испарительной установкой паропроизводительностью 160 кг/ч металлоперерабатывающего завода «Куусакоски» для «Алтимс Выборг», Ленинградская область 2. Участков газовой сварки и резки для «Air Liquide» (ООО «Астрон Билдингс»), г. Ярославль.

Рис. 1.6. А. Общий вид системы Рис. 1.6. Б. Общий вид участка газовой энергоснабжения СУГ из двух сварки и резки для «Air Liquide»

резервуаров геометрическим объемом 12 м3 каждый с испарительной установкой паропроизводительностью 160 кг/ч 3. Стекловаренного производства ООО «ПД Татнефть Алабуга Стекловолокно» Елабужский район, территория промышленной площадки «Алабуга», ул.14, д.7Н.

Рис. 1.7. Б. Общий вид Рис. 1.7. А. Общий вид системы стекловаренного производства энергоснабжения СУГ из двух ООО «ПД Татнефть Алабуга резервуаров геометрическим объемом Стекловолокно»

20 м3 каждый с испарительной установкой паропроизводительностью 380 кг/ч 4. Котельной теплопроизводительностью 10,2 МВт для автомобильного завода «Sollers» Приморский край, г. Владивосток, ул. Дальзаводская – 2.

Рис. 1.8. Б. Общий вид котельной Рис. 1.8. А. Общий вид системы теплопроизводительностью 10,2 МВт энергоснабжения СУГ из трех для автомобильного завода «Sollers»

резервуаров геометрическим объемом 20 м3 каждый с испарительной установкой паропроизводительностью 380 кг/ч 5. Производство полуфабрикатов «McDonald’s», г. Москва, ул.

Новоорловская, д. 3.

Рис. 1.9. А. Общий вид системы Рис. 1.9. Б. Общий вид производства энергоснабжения СУГ из двух полуфабрикатов «McDonald’s»

резервуаров геометрическим объемом 20 м3 каждый с испарительной установкой паропроизводительностью 320 кг/ч Все шире внедряются системы автономного и резервного электротеплоснабжения на основе пропана, бутана и их смесей.

Среди наиболее популярных в России и в мире поршневых агрегатов на дизельном и газовом топливе электрической мощностью 200-1500 кВт и более, применяемых для энергогазоснабжения удаленных населенных пунктов и промышленных предприятий, выделяют, прежде всего, агрегаты с непрерывным технологическим циклом.

Рынок автономных электростанций характеризуется широким диапазоном мощности при разных массогабаритных и ресурсных показателях базовых дизель-генераторов. При этом отмечается тенденция смещения спроса с аварийных электростанций к электростанциям, работающим в базовом режиме и обладающим большим назначенным ресурсом. Особый интерес для потребителя представляют станции, работающие на газовом топливе.

Состояние отечественного рынка двигателей внутреннего сгорания (ДВС) определяется конкуренцией российских заводов-изготовителей и мировых лидеров в производстве дизельного энергетического оборудования.

При этом российское оборудование отличается более низкой себестоимостью производства и эксплуатации, но, в отличие от импортных аналогов, требует больших затрат на капитальный ремонт и, соответственно, частых его остановок. Отсюда более низкие КПД (в среднем на 1,5-2 %, иногда до 10 %), ресурс (у двигателей средней и большой мощности он меньше на 10-20 тыс.

часов, у маломощных – в разы) и общая надежность. Это приводит к необходимости резервирования мощности электростанций, укомплектованных отечественными ДВС. Тем не менее опыт работы крупных промышленных компаний показывает, что при сложившемся уровне цен на оборудование в течение первых пяти лет эксплуатации суммарные затраты на строительство, эксплуатацию и ремонт станции из четырех рабочих и одной резервной отечественных установок оказываются на 30-40 % ниже аналогичных затрат для станции с четырьмя рабочими импортными установками (без дополнительного резервирования).

Дизельные двигатели – самые популярные и распространенные приводы для получения электрической энергии в бытовых и полупромышленных масштабах. Модельный ряд дизельных электростанций, предлагаемый отечественными производителями, начинается с 60 кВт и заканчивается 3 МВт электрической мощности одного агрегата. Крупнейшие моторостроительные предприятия России, занимающиеся производством дизельных электростанций, расположены в Барнауле, Волгограде, Екатеринбурге, Коломне, Нижнем Новгороде, Санкт-Петербурге, Тутаеве, Чебоксарах, Ярославле.

Основное преимущество газопоршневых агрегатов перед дизельными – более дешевое топливо.

Даже при использовании в качестве резервного топлива сжиженной газовой смеси пропан-бутан стоимость единицы электрической энергии, произведенной на газопоршневой установке, при сложившихся на текущий момент ценах примерно в 1,3 раза ниже, чем на дизельной. Настройка ГПА на конкретный вид топлива, как правило, незначительно влияет на его стоимость, но производится на заводе-изготовителе.

Так, смонтированы и успешно эксплуатируются системы децентрализованного энергоснабжения СУГ:

1. Мини-ТЭЦ для освещения и отопления теплиц холдинга «Розовый сад» в Калужской области (0,85 МВт).

2. Мини-ТЭЦ в Усть-Лабинске для обеспечения электроэнергией заводов «Газобетон», «Соя» в Усть-Лабинском районе Краснодарского края.

1.2. Анализ интенсивности теплообмена в существующих промышленных испарителях сжиженного углеводородного газа Использование сжиженных углеводородных газов в качестве первичного энергоносителя в системах промышленного резервуарного газоснабжения приводит к необходимости их испарения.

В системах газоэнергоснабжения промышленных потребителей сжиженным газом одним из основных технологических процессов является регазификация. На сегодняшний день в условиях возрастающих поставок продукта с повышенным содержанием бутана особую актуальность приобретают вопросы регазификации [14, 22, 17, 34, 35, 37 -53, 70-75, 80, 82, 83, 94-100, 105, 117, 118, 131,165, 170].

В настоящее время в зависимости от способа подвода тепловой энергии на нужды испарения СУГ выделяют следующие способы регазификации:

– способ искусственной регазификации, когда на нужды испарения используется теплота специального энергоносителя, к которым относятся вода, пар, горячие дымовые газы, электроэнергия;

– способ естественной регазификации, когда на нужды испарения используется тепловая энергия природных источников энергии, среди которых выделяют солнечную энергию, воду морей, озер, рек, подземных водоемов грунт, воздух [1, 28, 29, 37- 53, 70-75, 79, 94-100, 105, 107, 128, 134, 148, 177-204, 205, 208, 212, 209, 210, 214-218].

Естественная или искусственная регазификация СУГ осуществляется при испарении из замкнутого объема (рис. 1.10 а) и испарении пропан бутановых смесей по проточной схеме (рис. 1.10 б1.10 д). В настоящее время в зависимости от способа движения испаряемой жидкости изготовление проточных испарителей осуществляется с кипением СУГ в большом объеме (рис. 1.10 б, д) и с кипением пропан-бутановых смесей в трубах (рис. 1.10 в, г).

Рис. 1.10. Схемы испарения пропан-бутановых смесей сжиженного газа:

а – испарение из замкнутого объема;

б – испарение с большеобъемным кипением;

в – испарение с кипением в трубе ;

г – испарители с промежуточной теплопередающей средой с кипением в трубах;

д – испарители с промежуточной теплопередающей средой с кипением в большем объеме Широкое распространение в мировой практике снабжения СУГ приобрела естественная и искусственная регазификация СУГ в замкнутом объеме, которая осуществляется в баллонах или подземных резервуарах различного геометрического объема.

Вместе с простой конструкции и эксплуатации установкам регазификации сжиженного углеводородного газа, в которых испарение продукта происходит в замкнутом объеме, присущ целый ряд существенных недостатков, среди которых выделяют:

необходимость в поставках СУГ, содержание пропана в котором повышено в зимнее время;

низкая централизация систем газоснабжения из-за больших металловложений на единицу испаренного СУГ;

наличие фракционного характера при испарении продукта, приводящего к систематическому накоплению тяжелых фракций углеводородов (бутана и пентана) в резервуарах и баллонах. В связи с этим потребителю подается газ, характеризующийся переменным химическим составом, и появляется необходимость в удалении неиспаряющихся остатков СУГ из емкостей.

Поэтому для смеси СУГ с повышенным содержанием пропана или технического пропана рекомендуется использовать установки с естественной регазификацией.

о При малых температурных напорах (t = 5 30 С) и низких интенсивностях теплообмена в системе «грунт (воздух) – СУГ» (К = 2 Вт/м2 К) подземные резервуары или баллоны с естественной регазификацией ПБС в замкнутом объеме, согласно [47], характеризуются невысокой испарительной способностью.

В настоящее время к характерным представителям искусственной регазификации СУГ в замкнутом объеме относятся разработанные институтом «Гипрониигаз» испарители подземные электрические типа РЭП – 2,5, РЭП – 5,0 и ИПЭ-04 [94,118].

Из-за невысокой интенсивности теплообмена в системе «трубчатый электронагреватель – СУГ» в размере К = 25 40 Вт/м2К, когда происходит смена пузырькового и пленочного режимов кипения из-за возникновения кризиса кипения, погружные электрические испарители типа РЭП характеризуются низкой испарительной способностью [94, 118].

Низкая испарительная способность погружных электрических испарителей типа РЭП обусловливается низкой интенсивностью теплообмена при величине коэффициента теплопередачи, равной 25 Вт/м2К, при смене пузырькового и пленочного режимов кипения и возникновении кризисов кипения [94, 118] в системе «ТЭН – СУГ».

Б. Проточная регазификация сжиженного углеводородного газа при большеобъемном кипении жидкости.

Схемы искусственной регазификации СУГ при большеобъемном кипении приводятся на рис. 1.10 б, д. Здесь цилиндрический сосуд, в котором происходит испарение СУГ, отделяется трубопроводом от емкости для хранения сжиженного газа. В сосуд периодически или постоянно поступает жидкая фаза СУГ, в которую погружается теплообменник, выполненный как труба, трубная решетка или змеевик. В данном случае процесс испарения сжиженного газа, как и при кипении в замкнутом объеме, происходит на границе раздела его паровой и жидкой фаз, затем насыщенный или перегретый пар поступает к потребителю через верхний патрубок.


Выделяют следующие способы подвода тепла к теплообменной поверхности:

прямого нагрева теплообменной поверхности (рис. 1.10 б);

подвода тепла к поверхности теплообмена через промежуточную среду (рис. 1.10 д).

Среди представителей испарителей прямого нагрева с большеобъемным кипением выделяют электрические испарители СУГ типа ИМЭ-10М, разработанные институтом «Гипрониигаз»

паропроизводительностью 20 кг/ч, змеевиковые регазификаторы, разработанные институтом «Мосгазниипроект», паропроизводительностью 100 кг/ч, кожухотрубные испарители, разработанные институтом «Ленгипроинжпроект», паропроизводительностью 100, 200 и 400 кг/ч и другие [94], обычно использующие в качестве теплоносителя электроэнергию, горячую воду или водяные пары.

Среди преимуществ малогабаритных змеевиковых испарительных установок прямого нагрева с большеобъемным кипением выделяют:

простоту конструкции, автоматическое регулирование и отсутствие сложной автоматики при регулировании процесса испарения при изменении газопотребления, сравнительно небольшой расход металла в количестве 2, кг на 1 м3/ч.

Выделяют следующие основные недостатки установок регазификации:

1. Прекращение газоснабжения потребителей в связи с кратковременным прекращением подачи теплоносителя или с превышением испарительной способности испарителя.

2. В устройстве обязателен специальный шкаф для размещения испарителя.

3. Возможны замерзание воды в змеевиковом устройстве при малых скоростях циркуляции, разгерметизация змеевикового устройства и попадание СУГ в контур теплоносителя, систему теплоснабжения, теплогенерирующее устройство.

Следует отметить, что высокая паропроизводительность испарителей обеспечивается наличием развитой поверхности испарительного змеевика, по которому циркулирует горячая вода, высокими интенсивностями (К 400 500 Вт / м2 К) теплообмена и температурным напором в системе «горячая вода – сжиженный углеводородный газ»

(t 40 60о С) [94, 118].

В настоящее время к промышленным испарителям с промежуточной теплопередающей средой при большеобъемном кипении сжиженного углеводородного газа относят: малогабаритные погружные испарители МПИ паропроизводительностью до 100 кг / ч, а также испарители электрические 25 30 кг / ч погружные марки ИЭП-04 паропроизводительностью разработанные институтом «Гипрониигаз» (рис. 1.10 д).

В. Проточная регазификация сжиженного углеводородного газа с кипением жидкости в трубе.

Недостатки большееобъемных испарителей, связанные с наличием большого количества сжиженного газа в корпусе (рис. 1.10 б, д), значительными диаметром, толщиной его стенок и наличием разъемного фланцевого соединения, резко увеличивающими металлоемкость конструкции, повышением пожаровзрывоопасности испарителя, устраняет схема проточного испарения с кипением пропан-бутановых смесей в трубах.

Здесь различают естественное и искусственное испарение в зависимости от способа подвода теплоты.

Естественное испарение с кипением сжиженного углеводородного газа в трубах нашло широкое применение в конструкции проточных грунтовых испарителей, разработанных на кафедре «Теплогазоснабжение и вентиляция»

Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А. [37, 47, 52, 53].

Зона применения таких испарительных установок не должна выходить за умеренно-холодную климатическую зону, так как для газоснабжения потребителей необходимы поставки в холодное время года продукта с высоким до 70 % содержанием пропановой фракции.

Грунтовые проточные испарители характеризуются высокой испарительной способностью [37, 47] в связи с более интенсивным (К 5 25 Вт / (м2 К)) и температурными напорами в теплообменом системе «грунт – сжиженный углеводородный газ» (t 10 45о С).

Различают две разновидности искусственной регазификации при кипении сжиженного углеводородного газа в трубе: прямого нагрева (рис.

1.10 в) и с промежуточной теплопередающей средой (рис. 1.10 г).

Искусственная регазификация с прямым нагревом К испарителям прямого нагрева относятся: огневой испаритель, разработанный институтом «Гипрониигаз» типа ИГПО, 30 и 60 кг / ч паропроизводительностью и испаритель с форсунками, разработанный институтом «Мосгазниипроект», паропроизводительностью 200 кг / ч [1, 94, 118, 119], трубные испарители малой паропроизводительности в системах жидкофазного газоснабжения [169, 171].

Среди основных преимуществ огневого промышленного трубного испарителя прямого нагрева выделяют полную независимость от внешних энергоисточников, небольшую удельную металлоемкость в размере 15 кг на 1 м3 / ч испаренного СУГ и отсутствие специального помещения для размещения испарителя.

Среди недостатков огневых испарителей выделяют:

невысокую надежность при конденсации влаги на холодных поверхностях нагрева;

загрязнение искрогасительных сеток;

переменность в работе атмосферных горелок.

Форсуночные промышленные трубные испарители по сравнению другими типами регазификаторами отличаются:

простотой конструкции, удобством регулирования производительности;

малой массой и небольшими размерами.

В то же время недостатки промышленных трубных форсуночных испарителей следующие:

– в отличие от змеевиковых и трубчатых испарителей отсутствует возможность естественного регулирования процесса испарения, приводящая к пульсациям давления при неравномерном расходе газа в течение суток у газоснабжаемых потребителей;

– нарушение режима испарения СУГ в зимний период времени года в связи со снижением давления в расходных резервуарах.

Для форсуночных испарителей характерна зависимость коэффициента теплопередачи от расхода и давления сжиженного углеводородного газа перед форсунками, которые предназначены для распыления жидкой фазы СУГ на поверхность теплообменных труб.

Искусственное испарение с кипением сжиженного углеводородного газа в трубе в регазификаторах с промежуточной теплопередающей средой Схема испарения с промежуточной теплопередающей средой широко известна в мировой газовой практике (рис. 1.10 г). Типичный представитель – фирма «Финеман» (Гамбург) производит промышленные трубные электрические и водяные испарители с промежуточной теплопередающей средой, в качестве которой используются антифризы марки «Торпедо» с паропроизводительностью от 60 до 600 кг / ч [117].

Кафедрой «Теплогазоснабжение и вентиляция» Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.

разработаны электрические проточные испарители сжиженного газа (рис. 1.10 г) с жидкой промежуточной теплопередающей средой марки ИЭПТ-04 с номинальной паропроизводительностью 30200 кг/ч [47, 55].

Электрические проточные испарители СУГ с промежуточной теплопередающей средой ИЭПТ-04 имеют сравнительно невысокую интенсивность теплообмена [47, 55]. Так, при средних значениях температуры промежуточной теплопередающей среды 60 оС и температурного напора в системе «теплоноситель – сжиженный углеводородный газ», составляющего о t=36 С, коэффициент теплопередачи имеет величину, равную К= Вт/(м2К).

Сравнительно низкая интенсивность теплообмена в испарителях с промежуточной теплопередающей средой требует обоснования целесообразности способа подвода теплоносителя к поверхности теплообмена.

1.3 Влияние примесей и компонентов сжиженного углеводородного газа на интенсивность теплообмена и тепловую эффективность промышленных испарителей Тепловая эффективность и интенсивность теплообмена существующих отечественных промышленных испарителей сжиженного углеводородного газа с искусственным испарением в значительной мере зависят от примесей и компонентов, входящих в состав СУГ.

Согласно ГОСТ Р 52087-2003 [22], СУГ могут содержать свободную и растворенную воду, пропановую, пропиленовую, бутановую, бутиленовую, фракции и их смеси, а также небольшое количество тяжелых остатков (пентан, амилены).

Рассмотрим указанные влияния примесей и компонентов более подробно.

1. Влияние, оказываемое смесями из двух и более углеводородов интенсивность теплообмена в промышленных испарителях СУГ.

При наличии в поставляемом газе пропан-бутановых смесей, согласно ГОСТ Р 52087-2003 [22], существенно снижается интенсивность теплообмена от поверхности испарительного трубопровода к кипящему сжиженному углеводородному газу. При этом интенсивность теплообмена сильно зависит от разности равновесных концентраций пропана в паровой п и жидкой ж фазах. Чем больше разность концентраций пропана в паровой и жидкой фазах смеси, тем ниже количество центров парообразования, меньше диаметр отрывного пузырька, а значит ниже интенсивность конвективного переноса масс теплообменной жидкости.

Таким образом, в процессе проведенного анализа было выявлено влияние компонентов и примесей СУГ на снижение интенсивности теплообмена и возникновение аварийных ситуаций при эксплуатации промышленных испарителей.

2. Влияние, оказываемое непредельными углеводородами на интенсивность теплообмена в промышленных испарителях СУГ.

Если СУГ получают из природного газа, то он включает предельные углеводороды. При производстве СУГ из нефти они состоят как из предельных, так и из непредельных углеводородов [118], состоящих, в свою очередь, преимущественно из пропилена и бутилена [34]. Непредельные углеводороды, входящие в состав сжиженных газов, инициируют образование полимерной пленки, которая приводит к увеличению сопротивления теплоотдачи от стенки испарительного трубопровода во время его эксплуатации при высоких температурах и давлениях в регазификаторе. При этом повышение давления приводит к уменьшению температуры полимеризации. Минимальной температурой начала полимеризации в смесях сжиженного углеводородного газа считается температура полимеризации бутилена, равная 7075С. Следует отметить, что такая температура наблюдается только на поверхности испарителя, которая соприкасается с перегретой паровой фазой сжиженного углеводородного газа. К тому же в зависимости от расхода газа потребителем доля перегретой до 7075 С внутренней поверхности регазификатора – величина переменная, и в ночной период времени для жилых потребителей при отсутствии отбора газа, на всей внутренней поверхности регазификатора с температурой 7075 С создаются условия, приводящие к образованию полимерной пленки и, как следствие, к значительному снижению интенсивности теплообмена.


Таким образом, негативное влияние непредельных углеводородов на промышленные испарители заключается в их полимеризации на внутренних поверхностях испарительного устройства, приводящей к дальнейшему снижению интенсивности теплообмена и неполному испарению жидкой фазы СУГ.

3. Влияние, оказываемое свободной и растворенной в жидкой фазе СУГ воды на паропроизводительность и ухудшение теплообмена в промышленных испарителях СУГ.

Пропан-бутановые смеси сжиженного газа, получаемые из природного газа или из нефти, всегда содержат растворенную воду. Количество воды, растворенной в СУГ, зависит от их состава, температуры, а также от того, в каком состоянии (жидком или газообразном) находятся СУГ.

Согласно требованиям ГОСТ Р 52087-2003 [22], вода в СУГ должна отсутствовать. В то же время в пропан-бутановых смесях сжиженного газа, поступающих на нужды топливоснабжения, всегда содержится свободная вода.

В результате проведенного системного анализа [154] были определены возможные источники возникновения воды и ее аккумулирование на всех участках технологической цепочки: завод-поставщик – резервуар потребителя.

Изучение и анализ возможных источников образования воды во всех элементах технологической схемы производства, транспорта и хранения сжиженных углеводородных газов показывают:

вода образуется в системе производства, транспорта и хранения пропан-бутановых смесей в связи со снижением температуры СУГ во время его хранения, использования, проведения гидравлических и пневматических испытаний, пропарки, попадания атмосферных осадков при сливе сжиженных углеводородных газов из автоцистерн;

в подземных резервуарах собирается и аккумулируется вода, которая поступает из других элементов технологической системы производства, транспорта и хранения пропан-бутановых смесей.

накопление в подземных резервуарах практически всей свободной воды, поступившей в сжиженный газ, усугубляется тем, что они не обеспечивают ее полное удаление из сборника конденсата.

Таким образом, в промышленные испарители СУГ по расходному трубопроводу поступает жидкая фаза, имеющая в своем составе свободную воду, количество которой не поддается точному учету, что приводит к изменению температурных условий кипения СУГ.

Наличие в СУГ воды инициирует образование кристаллогидратов:

А). Кристаллогидратные или ледяные пробки образуются в следствие снижения температуры или давления в трубопроводе жидкой фазы СУГ.

Б). При величине расчетного влагосодержания сжиженного газа, большей максимальной, возможно образование твердой фазы из выделяющейся в дросселируемом потоке свободной влаги в узле снижения давления паровой фазы с образованием кристаллогидратов и закупоркой проходного сечения регулятора давления.

Таким образом, негативное влияние свободной и растворенной воды заключается в осложнении процесса регазификации в испарителе и может привести к снижению паропроизводительности и даже к прекращению подачи газа потребителю.

В ц е л я х устранения выше обозначенных недостатков, а также обеспечения удаления максимально возможного количества свободной воды из подземных резервуаров хранения пропан-бутановых смесей сжиженных газов предлагается в нормативных документах установить следующие требования [154].

1. Сжиженный углеводородный газ следует осушать на заводе поставщике до тех пор, пока образование свободной воды при минимальных температурах эксплуатации сосудов хранения 40о С не прекратится.

2. После проведения всех гидравлических и пневматических испытаний и пропарки сосудов для хранения следует полностью осушать все внутренние поверхности этих сосудов.

3. Следует защищать соединительные шланги от попадания в них атмосферных осадков во время проведения сливоналивных операций и присоединения их к штуцеру сосудов для хранения.

4. Снижать влияние, оказываемое жидкими пентан-амиленовыми фракциями на паропроизводительность и ухудшение теплообмена в промышленных испарителях СУГ.

Содержание тяжелых остатков в сжиженных углеводородных газах строго регламентируется ГОСТ Р 52087-2003 [22]. Так, например, для марки сжиженного углеводородного газа СПБТЛ, согласно ГОСТ Р 52087-2003, количество жидких пентан-амиленовых фракций не должно превышать 0, об. %, для марки БТ, согласно ГОСТ Р 52087-2003, количество жидких пентан-амиленовых фракций не должно превышать 1,6 %.

В случае искусственной проточной регазификации и температуре теплоносителя свыше 70С при наличии в смеси только пентана с температурой кипения 4555С он полностью испаряется. Но по мере остывания паровой фазы сжиженного углеводородного газа происходит конденсация тяжелых фракций в трубопроводе между испарителем и регулятором давления вследствие теплообмена с окружающей средой, особенно в условиях пониженных температур воздуха. При попадании тяжелых фракций в регулятор давления они приводят к набуханию и разъеданию резиновых мембран, уплотнительных прокладок регулятора давления, запорной арматуры предохранительно-запорного клапана и сбросного клапана.

Кроме этого, при наличии смеси пентана и пропан-бутана в жидкой фазе ниже количество центров парообразования, меньше диаметр отрывного пузырька, а значит ниже интенсивность конвективного переноса масс теплообменной жидкости.

Таким образом, наличие смеси пентана и пропан-бутана в жидкой фазе снижает интенсивность конвективного переноса масс теплообменной жидкости.

Результаты проведенного анализа требуют учета влияния примесей и компонентов сжиженного углеводородного газа на интенсивность теплообмена и тепловую эффективность промышленных испарителей и являются исходными параметрами для разработки математической модели теплового расчета и его конструкции.

1.4 Обоснование способа регазификации сжиженного углеводородного газа и способа подвода теплоносителя к поверхности теплообмена Обоснование способа регазификации СУГ Результаты исследований по обоснованию систем резервуарного газоснабжения с естественной регазификацией показывают [47, 117], что их применение целесообразно в одноэтажно застроенных населенных пунктах, расположенных в районах с теплым и умеренным климатом.

Средние населенные пункты рациональнее снабжать газом от резервуарных установок с искусственным испарением смесей СУГ с повышенным содержанием бутана, включая технический бутан [47, 117].

Проведенный анализ показывает [133, 154, 155], что на промышленный испаритель сжиженного газа, поступающего из подземного резервуара, негативные воздействия оказывают следующие компоненты и примеси СУГ:

1) свободная и растворенная вода, находящаяся в пропан-бутановой смеси;

2) непредельные углеводороды;

3) жидкие тяжелые пентан-амиленовые фракции.

Более пристальное рассмотрение негативных воздействий компонентов жидкой фазы сжиженного углеводородного газа [154] показывает, что наиболее целесообразным является использование промышленных испарителей с промежуточной теплопередающей средой, позволяющих:

1) предотвращать образование кристаллогидратных соединений в регуляторах давления паровой фазы, перегретой до температуры свыше 55,0 °С;

2) исключать полимеризацию непредельных углеводородов на внутренней стенке испарительного трубного устройства при поддержании температуры теплоносителя не более 70°С.

Промышленные испарители СУГ с промежуточной теплопередающей средой удовлетворяют требованиям промышленной и пожарной безопасности [18, 19, 21, 58, 88-91, 110, 120, 164] и рекомендуются к применению в газовой практике [109].

Обоснование способа подвода теплоносителя к поверхности теплообмена. По сравнению с испарителями прямого подвода тепла огневые и электрические испарители с промежуточной теплопередающей средой характеризуются:

1) простотой в обслуживании и эксплуатации;

2) отсутствием непосредственного контакта СУГ и теплопередающей среды при нарушении герметичности теплообменных поверхностей;

3) простотой в поддержании температуры, исключающей полимеризацию диеновых фракций сжиженного углеводородного газа;

4) отсутствием специального отапливаемого помещения и прокладки тепловых сетей.

В результате анализа существующих конструкций испарителей СУГ и их теплообменных характеристик выявлено следующее.

1. Системы регазификации сжиженного углеводородного газа характеризуются широким многообразием и различаются естественным или искусственным способом подвода тепловой энергии;

способом испарения СУГ;

характером кипения;

способом подвода теплоносителя (с прямым подводом тепла и с промежуточной теплопередающей средой).

2. При испарении из объема резервуара для хранения СУГ используется естественное тепло грунта и к потребителю поступает газ разного химического состава, а в подземном резервуаре происходит накопление тяжелых углеводородных остатков. Максимальный эффект от использования подземных резервуаров для газоснабжения малых потребителей достигается при использовании сжиженных углеводородных газов, характеризующихся высоким содержанием пропановой фракции. В этом случае основными преимуществами таких технологических схем являются: простота конструкции, эксплуатации и исключение подвода искусственных теплоносителей. Среди недостатков подземных резервуаров с естественной регазификацией сжиженного углеводородного газа в замкнутом объеме выделяют невысокую испарительную способность [39, 47, 50, 117], возникающую из-за малой интенсивности теплообмена (К 2 10 Вт / (м2 К)) и низких величин разности температур в системе «грунт – сжиженный углеводородный газ» (t 5 25о С).

3. Системы регазификации с большеобъемным кипением сжиженного углеводородного газа используются при применении искусственного подвода тепла. Они функционируют по проточной схеме и характеризуются тем, что на выходе из регазификатора состав газа постоянен. Для них характерны высокие значения коэффициента теплопередачи (К 450 500 Вт / м2 К) и температурного напора в системе «теплоноситель – сжиженный углеводородный газ» (t 40 60о С), что обеспечивает их высокую паропроизводительность [94, 117].

4. Промышленные испарители с кипением сжиженного углеводородного газа в трубе используются при искусственном подводе тепла с жидкой промежуточной теплопередающей средой. Испарители с жидкой промежуточной теплопередающей средой характеризуются менее высокой (К 370 Вт / (м2 К)) интенсивностью теплообмена в системе «теплоноситель – сжиженный углеводородный газ» по сравнению с испарителями, использующими прямой подвод тепла на нужды регазификации (К 450 500 Вт / м2 К).

5. Для систем резервуарного газоснабжения населенных пунктов городского типа следует применять искусственную проточную регазификацию СУГ с промежуточной теплопередающей средой.

Испарители с промежуточной теплопередающей средой исключают попадание сжиженного углеводородного газа в систему теплоснабжения, характеризуются простой в обслуживании, большей безопасностью в эксплуатации, в них не полимеризируются диеновые фракции сжиженного углеводородного газа на поверхности испарения, не нуждаются в специальном отапливаемом помещении и в прокладке тепловых сетей.

6. Разработка конструкции промышленного испарителя СУГ с промежуточной теплопередающей средой с максимальной интенсивностью теплообмена и минимальной материалоемкостью побуждает изыскивать методы по их созданию, отличающиеся достоверностью полученных результатов.

1.5. Предпосылки к разработке модели промышленного испарителя сжиженного углеводородного газа с максимальной интенсивностью теплообмена на основе системного подхода 1.5.1. Актуальность применения системного подхода при создании промышленного испарителя сжиженного углеводородного газа с максимальной интенсивностью теплообмена и минимальной материалоемкостью Анализ технических характеристик и условий эксплуатации электрических испарителей СУГ с жидкой промежуточной теплопередающей средой, состоящей, как правило, из смеси воды и диэтиленгликоля, показывает, что они имеют ряд недостатков.

Основной их недостаток заключается в высокой материалоемкости жидкой промежуточной теплопередающей среды на основе воды и спирта и обусловливается необходимостью ее ежегодной замены в течение всего срока службы. Согласно [12, 13, 117], такой тип промежуточной теплопередающей средой утрачивает полезные свойства через 7500- часов работы испарителя. После этого срока он подлежит обязательной замене.

При непрерывном использовании жидкой промежуточной теплопередающей среды на основе воды и диэтиленгликоля, нагретой до С, свыше одного года:

– начинает повышаться температура замерзания сверх расчетного значения, равного минус 40 оС, что может привести к его замерзанию и возникновению аварийной ситуации;

– распадается ингибитор, предотвращающий коррозию стального испарительного трубного змеевика и стальной оболочки ТЭНов.

Другим их недостатком является низкая интенсивность теплообмена, обусловленная низкими теплопроводящими характеристиками смеси воды и диэтиленгликоля. Средний коэффициент теплопередачи между жидкой промежуточной теплопередающей средой типа антифриз марки «Тосол А40М» и кипящим СУГ составляет всего 350-380 Вт/(м2 К), что значительно ниже по сравнению с теплообменниками, применяемыми в других отраслях техники.

В этом случае следствием низкой интенсивности теплообмена является увеличение габаритов испарителя, объема и материалоемкости, единовременно заливаемого антифриза.

В этой связи задачей данного параграфа является повышение интенсивности теплообмена и снижение материалоемкости в электрические испарители СУГ с промежуточной теплопередающей средой.

Для решения поставленной задачи предлагается метод разработки модели промышленного испарителя СУГ с максимальной интенсивностью теплообмена и минимальной материалоемкостью, основанный на системном подходе.

Выделим основные предпосылки создания предлагаемого метода и его суть.

В настоящее время при создании новых технических решений и изобретений производится анализ всех возможных недостатков известных аналогов, прототипов, что приводит к совершенствованию только основных характеристик существующих устройств или устранению наиболее значительных на данный момент недостатков известных аналогов. Так, результатом улучшения одних узлов, параметров и характеристик зачастую является ухудшение других. Такой подход не затрагивает или упускает из вида характеристики устройства, описываемые в других разделах науки и техники. К примеру, при разработке мероприятий по увеличению производительности подземных резервуарных установок сжиженного углеводородного газа, оснащенных промышленными испарителями, упускаются из внимания строительная часть, автоматика, защита от коррозии, повышение надежности, пожаро-, взрыво- и экологическая безопасность систем регазификации, и, как правило, остаются без внимания свойства и особенности внешних систем.

Основным недостатком такого подхода является то, что создание новых устройств и систем, которые отличаются высокими потребительскими качествами и всесторонним учетом многообразия их свойств, состояния и особенностей, в значительной степени затруднено, что приводит к сдерживанию темпов научно-технического прогресса и побуждает к созданию других методов для изобретения новых технических решений.

Проведенный анализ показал, что для создания новых изобретений и технических решений в настоящее время используются следующие методы.

1. «Мозговой штурм», который основывается на высказывании идей группой собравшихся вместе специалистов в течение строго отведенного малого промежутка времени по определенной задаче. Затем выбираются наилучшие идеи для решения поставленной задачи. Этот метод был впервые предложен А. Осборном [92] в 1942-1944 годах. «Мозговой штурм»

опирается на «коллективный эффект от мышления», происходящего на уровне подсознания, и как правило, применяется вместе с другими методами.

2. «Эвристические приемы» [24, 68, 78], получившие широкое распространение 1940-1950 годах, базируются на использовании фондов, которые состоят из описаний ранее известных способов для решения научно технических задач. Так, в [92] собрано описание 180 «эвристических приемов», которые разделены на 12 групп по различным направлениям.

Там же к каждому эвристическому приему приводится несколько примеров решения инженерных задач. Среди достоинств метода выделяют повышение возможности получения улучшенного технического решения, к недостаткам относят то, что отсутствует гарантия нахождения улучшенного технического решения.

3. Функционально-стоимостной анализ (ФСА) [92], получивший широкое распространение при разработке новых устройств. При проведении функционально-стоимостного анализа сперва обнаруживают основные функции нового технического решения, затем производят оценку стоимости их выполнения, с последующим исключением функций с чрезмерными затратами, приступают к определению оптимальных значений функциональных (эксплуатационных) параметров и реализации результатов работы. Правомерность такого анализа обусловлена тем, что потребителя в прежде всего интересует эффективность выполняемых функций разработанных устройств, а не сами устройства, как таковые.

Однако этот метод не может самостоятельно применяться при разработке новых устройств, являясь, как правило, элементом другого метода, предназначенного для создания новых технических устройств, например морфологического метода.

4. Морфологический метод, предложенный Ф. Цвикке [78] в 30-х годах ХХ века, является в настоящее время наиболее широко используемым. Суть метода заключается в выделении группы основных признаков в интересующем устройстве с последующим нахождением альтернативного варианта исполнения для каждого признака. Например, для системы коррозионной защиты подземной резервуарной установки к таким признакам относят: материалы стенок сосуда для сжиженного углеводородного газа, антикоррозионного покрытия сосуда для сжиженного углеводородного газа, толщины его стенок и т.д. В процессе комбинирования их между собой получается ряд решений, которые представляют практический интерес [2, 24].

Морфологический метод постоянно развивается и совершенствуется, происходит разработка морфологических таблиц признаков и фондов физико-технических эффектов, появляется возможность автоматизировать поиск технических решений с наперед известным уровнем требований [92].

К недостаткам этого метода относят небольшое количество методических приемов, позволяющих выявить все внешние воздействия, которые способствуют улучшению или ухудшению признаков устройства.

Другим недостатком является отсутствие механизма по математическому описанию цели разработки и по установлению экстремальной величины, к которой должна стремиться полученная математическая зависимость (целевая функция).



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 6 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

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.