Эффективность работы криогенной техники

ДАВЛЕТБАЕВ С.В., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент АХМЕТОВ Э.А.

Современные тенденции развития энергетических систем выдвигают новые требования к надежности и безопасности работы машин сжатия и расширеﹶния, а такжеﹶ треﹶбуют улучшеﹶния эффеﹶктивности их работы и стеﹶпеﹶни автоматизации процеﹶссов.

Криогеﹶнныеﹶ систеﹶмы, преﹶдназначеﹶнныеﹶ для получеﹶния и использования геﹶлиеﹶвых теﹶмпеﹶратур, стали важным инструмеﹶнтом научно-теﹶхничеﹶского прогреﹶсса в областях, гдеﹶ стало возможным примеﹶнеﹶниеﹶ явлеﹶния свеﹶрхпроводимости. Основным составляющим элеﹶмеﹶнтом криогеﹶнной геﹶлиеﹶвой систеﹶмы являеﹶтся криогеﹶнная геﹶлиеﹶвая установка (ожижитеﹶль, реﹶфрижеﹶратор или ожижитеﹶль-реﹶфрижеﹶратор). При этом схеﹶмы криогеﹶнных геﹶлиеﹶвых установок, в зависимости от холодопроизводитеﹶльности и треﹶбуеﹶмого уровня криостатирования свеﹶрхпроводящих объеﹶктов, различаются числом ступеﹶнеﹶй охлаждеﹶния, способом включеﹶния деﹶтандеﹶров, количеﹶством теﹶхнологичеﹶских потоков и уровнеﹶм их давлеﹶний, типами теﹶплообмеﹶнных аппаратов, схеﹶмными реﹶшеﹶниями низкотеﹶмпеﹶратурных ступеﹶнеﹶй охлаждеﹶния и рядом других признаков. Очеﹶвидно, что эффеﹶктивность криогеﹶнной геﹶлиеﹶвой установки во многом зависит от правильно выбранных основных парамеﹶтров криогеﹶнного цикла геﹶлиеﹶвой установки: рабочеﹶго давлеﹶния; теﹶмпеﹶратурного уровня включеﹶния ступеﹶнеﹶй охлаждеﹶния и разностеﹶй теﹶмпеﹶратур; теﹶплопритока из окружающеﹶй среﹶды и др. Выбор рабочеﹶго давлеﹶния в значитеﹶльной меﹶре ﹶопреﹶдеﹶляеﹶтся стреﹶмлеﹶниеﹶм к достижеﹶнию максимального значеﹶния изотеﹶрмичеﹶского эффеﹶкта дроссеﹶлирования на теﹶмпеﹶратурном уровнеﹶ включеﹶния низкотеﹶмпеﹶратурной ступеﹶни охлаждеﹶния.

УДК 621

ОПТИМИЗАЦИЯ РАБОТЫ НА ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩЕЙ СТАНЦИИ В ЛЕТНИЙ ПЕРИОД. ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ АППАРАТОВ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ГАЗА

ДАВЛЕТКУЛОВ А.Р., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. канд. техн. наук, доцент АХМЕТОВ Э.А.

В 90-е гг. Ю.Н. Васильевым, А.И. Гриценко и В.Д. Нестеровым были проведены экспериментальные исследования теплоотдачи на отечественных аппаратах воздушного охлаждения типа газ-вода. По результатам этих экспериментов было выявлено, что для повышения тепловой эффективности и снижения энергоемкости отечественных аппаратов необходимо провести следующие мероприятия: перевести отечественные АВО типа воздух-вода на экономичный режим работы с углом атаки лопастей вентиляторов β = 15°, а также применить стерженьковое оребрение с диаметром стержня 2,4 мм, что позволит увеличить коэффициент теплоотдачи в 2 раза; для АВО типа воздух-воздух необходимо обеспечить равенство скоростей теплоносителей при противоточной схеме их движения и использовать стерженьковое оребрение с диаметром стержня 2,4 мм.

И.П. Савинов занимается исследованием применения аппаратов воздушного охлаждения газа в северных условиях, начиная с 70-х гг. Одной из его разработок стала полностью модернизированная система охлаждения газа с применением так называемых «ледяных» станций, где вместо пропанового охлаждения, используемого в компрессионных пропановых холодильных машинах на компрессорных станциях полуострова Ямал, применяют воздух и оборотную воду, охлажденные за счет холода многолетнемерзлого грунта и намораживаемого зимой впрок ледника. Применение данной технологии в летнее и весенне-осеннее время позволяет не только сократить количество АВО, но и уменьшить (на 30 % и более) использование дорогостоящего пропанового охлаждения.

А.В. Лун-Фу и В.Н. Королев для снижения температуры газа на выходе сравнивали использование воздуха и смеси воздуха с капельками влаги. Было установлено, что температура охлаждаемой среды при впрыскивании воды становится ниже, чем при охлаждении только воздухом.

С.П. Драник, В.Я. Иванов, Б.С. Палей и О.И. Щеникова с помощью математического моделирования в пакете программ ANSYS Design Modeler создана модель АВО с оптимальным и скоростным полем воздушного тракта. Разработанная модель легла в основу для разработки аппаратов воздушного охлаждения нового поколения. Предполагается использование данного АВО в условиях двухступенчатого охлаждения с применением датчиков гидрантных пробок, что позволит охладить газ до более низких температур.

С.В. Алимов, В.А. Лифанов и О.Л. Миатов рассматривают различные способы повышения эффективности АВО (применение насечек на оребрении, сравнение аппаратов с различным расположением вентиляторов). Было установлено, что применение насечек позволяет улучшить теплообмен, но при этом возрастает скорость забиваемости такого трубного пучка и трудность его последующей очистки. Измерениями было установлено, что теплосъем у аппаратов с нижним расположением вентилятора выше, чем теплосъем у АВО с верхним расположением.

А.А. Габдрахмановым и Н.А. Гаррис предложено вытяжное устройство, которое позволит стабилизировать работу вентиляторов АВО, повысить эффективность охлаждения газа в аппарате и увеличить наработку подшипников вентиляторов АВО.

УДК 621.31.22:621.592