Министерство образования Российской Федерации
Комсомольский-на-Амуре Государственный Технический Университет
Кафедра Судовые энергетические установки
Расчётно-графическое Задание
по предмету Технология Инженерного Творчества
Студенты Баулин В.М.
Федюнин И.С.
Группа 0ТЭ-1
Преподаватель Случанинов Н.Н.
ЗАДАЧА
Избежать истирание трубок воздухоподогревателя парогенератора абразивными частицами содержащихся в уходящих газах.
Информационный этап
1. Техническая система – Воздухоподогреватель.
Проблема ТС – износ трубок в/п абразивными частицами содержащиеся в уходящих газах.
2. ТС – воздухоподогреватель
Состоит из элементов: трубчатые кубы (32 шт.) состоящие из трубок;
перепускные короба; компенсаторы.
Подсистемы – Топка кола и Окружающая среда.
Элементы подсистем с которыми ТС взаимодействует: Уходящие газы;
Воздух.
а). Функция ТС – повышение КПД котельной установки путем подогрева воздуха поступающего в топку котла уходящими газами.
Функции элементов ТС:
конвективный теплообмен уходящих газов с воздухом.
Перепускные короба – обеспечивают сообщение теплоносителей м/у различными секциями в/п.
Компенсаторы – компенсация теплового расширения на кубах и пер.
коробах б). Недостатки ТС в процессе эксплуатации – износ трубок кубов в/п абразивными частицами содержащиеся в уходящих газах.
3. Раскрытие основных параметров.
а). Параметры: массовые расходы у/г и воздуха; начальные и конечные температуры и давления; скорости; конструктивные параметры в/п б). В процессе теплообмена темп. у/г уменьшается а воздуха увеличивается; расходы и скорости не изменяются.
Требования – max возможная темп. воздуха на выходе в/п; оптимальная скорость для н/б теплообмена.
в). При развитии теплоэнергетики в РФ – все.
г). Температуры и скорости воздуха и у/х.
1. Определение основных физических, химических, геометрических принципов работы ТС. а). Принцип работы.
В кубах воздухоподогревателя располагаются трубы в которых движутся дымовые газы с высокой температурой. Трубы поперечно омываются воздухом, который за счет конвективного теплообмена нагревается и поступает в топку. б). Как взаимодействует ТС с элементами подсистем – путем конвективного теплообмена.
Аналитический этап
1. Нежелательные эффекты.
Износ трубок воздухоподогревателя абразивными частицами содержащиеся в уходящих газах. Засорение труб воздухоподогревателя золой содержащейся в уходящих газах при их малой скорости. Коррозия.
2. Наибольшее беспокойство данной ТС вызывает износ трубок воздухоподогревателя абразивными частицами содержащиеся в уходящих газах.
3. Предпринятые попытки.
Периодический ремонт с заменой труб – высокие затраты.
4. Известные способы устранения.
Установка труб с более толстыми стенками – способствует ухудшению теплообмена и перерасходу топлива.
Установка труб из более прочных материалов – высокая цена.
Установка фильтров известных систем – трудности с установкой и эксплуатацией.
Функциональный анализ
Узел – трубка воздухоподогревателя.
Идеальный узел – из абсолютно прочного материала с наивысшей теплопроводностью, низкая стоимость.
Если убрать данный узел, то уходящие газы смешаются с воздухом, тем самым ТС перестанет выполнять свою главную функцию.
У данного узла одна основная функция – отделение воздуха от уходящих газов, поэтому эту функцию убрать нельзя.
Иначе данную функцию можно выполнить путем конструктивного изменения воздухоподогревателя.
Данная функция наилучшим образом реализуется в теплотехнике.
Неподвижные детали (трубы), делать подвижными в данном теплообменнике не целесообразно (хотя можно (наверное)).
Движение уходящих газов должно быть должно быть непрерывным и с постоянной скоростью, иначе значительно изменятся параметры теплообмена.
Если заставить данный узел выполнять противоположную функцию, то тогда пропадет надобность самого узла.
Попытки решения данной задачи:
1. Ионизация абразивных частиц содержащихся в уходящих газах и подача одноименного заряда на трубы воздухоподогревателя для отталкивания частиц от труб.
2. Каким-то способ воздействовать на частицы уменьшая их скорость не изменяя скорости уходящих газов (фильтры, электромагнитное поле, ультразвук).
3. Придание уходящим газам на в ходе в в/п вращательного движения для отбрасывания частиц на края воздухоподогревателя.
4. Дробление абразивных частиц.
5. Защита входа в трубы пыле отбойниками.
6. Пропускание частиц через химическую среду для растворения разъедания, поглощения частиц и т.п.
Из предложенных вариантов наиболее реализуемые следующие:
1. Ионизация абразивных частиц содержащихся в уходящих газах и подача одноименного заряда на трубы воздухоподогревателя для отталкивания частиц от труб.
Недостатки: требует конструктивного изменения; лишние затраты энергии; экономические затраты; возможна повышенная коррозия трубок из-за воздействия на них электрического тока.
2. Придание уходящим газам на в ходе в трубки воздухоподогревателя тангенсального движения для отбрасывания частиц на края газохода, с целью дальнейшей подачи абразивных частиц на крайние трубки воздухоподогревателя, что упрощает ремонт в/п.
 |
Недостатки: нежелательный эффект не устраняется полностью, а концентрируется на крайних трубках в/п, из-за чего сильно повысится износ этих трубок и засорение; требует конструктивные изменения; затраты на придание газам циклона.
3. Защита входа в трубы пыле отбойниками. Вход в трубы защищается конструктивными пыле отбойниками, которые препятствуют проникновению абразивных частиц внутрь труб, после чего частицы скапливаются в специально-отведенном пространстве, которую время от времени чистят.
Недостатки: Резкое повышение аэродинамического
сопротивления; практически полное конструктивное изменение в/п; сложность в автоматизации процесса удаления скопившихся частиц; большие затраты на изготовление.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
