Введение к работе

Актуальность темы. Развитие систем децентрализованного теплоснабжения, также автоматических личных теплогенераторов последнего поколения для сжигания газового горючего является одним из приоритетных направлений энергетической стратегии Рф до 2030 года1.

Одним из важных направлений сбережения энергии является понижение теплопотерь при выработке энергии, ее транспорте и использовании. При всем этом большая толика теплопотерь промышленных топливных теплогенерирующих установок приходится на утраты с уходящими дымовыми газами (60-70%). Увеличение эффективности использования горючего просит сотворения новых энергоэффективных технологий.

В текущее время многокомпонентные теплоносители, а именно газопаровые консистенции (ГПС), вырабатываются в теплогенераторах последнего поколения и находят больше областей внедрения в строительстве, сельском хозяйстве и на малых производственных объектах. При всем этом выработка ГПС, обычно, осуществляется в автономных теплогенераторах.

В диссертационной работе исследуется метод увеличения энергоэффективности использования природного газа в низко- и среднетемпературных теплотехнологических процессах на базе внедрения многокомпонентных теплоносителей, вырабатываемых в генераторах ГПС.

Целью работы является увеличение энергоэкологической эффективности термических технологий за счет использования генераторов газопаровых теплоносителей. Для заслуги поставленной цели был сформулирован ряд задач:

1. Проведение сравнительного анализа теплофизических параметров простых компонент, входящих в состав газопаровых теплоносителей.

2. Разработка математической модели выработки многокомпонентных теплоносителей и оценка адекватности разработанной математической модели.

3. Разработка экспериментальной модели теплогенератора и проведение экспериментальных исследовательских работ механизма выработки газопарового теплоносителя;

4. Разработка вариантов практической реализации результатов исследовательских работ.

5. Обоснование энергоэкологической эффективности генераторов газопаровых консистенций по сопоставлению с паровыми котлами и парогенераторами.

1 Энергетическая стратегия Рф до 2030 года: утв. Распоряжением Правительства РФ от 13.11.2009 №1715-р.

6. Экономическое обоснование внедрения многокомпонентных теплоносителей в термических разработках. Научная новизна:

6. Разработана математическая модель процесса выработки ГПС применительно к предложенным конструкциям генераторов ГПС;

7. Выявлены рациональные режимы выработки ГПС в итоге экспериментальных исследовательских работ.

8. Обусловлена эффективность использования ГПС для низко- и среднетемпературных теплотехнологических процессов (чистка поверхностей и емкостей от вязких жидкостей, термовлажностная обработка материалов, сушка, выпаривание и др.).

9. Произведено обоснование энергетической и экологической эффективности генераторов газопаровых теплоносителей.

10. Выполнена оценка экономической эффективности использования ГПС в низко- и среднетемпературных теплотехнологических процессах.

Достоверность результатов работы обеспечивается внедрением аналитических способов, основанных на базовых законах технической термодинамики и тепломассообмена, имеющих неплохую сходимость с плодами экспериментальных исследовательских работ, выполненных в процессе подготовки диссертационной работы.

Практическая значимость работы:

11. Разработаны и защищены патентами устройства генераторов ГПС.

12. Даны советы по промышленному применению разработанных генераторов ГПС для низко- и среднетемпературных теплотехнологических процессов чистки поверхностей и емкостей от вязких жидкостей (мазут), поверхностного пропаривания сельскохозяйственных почв и дезинфекции специализированных помещений, также процессов удаления загрязнений с поверхностей стенок построек.

13. Определены многообещающие направления использования газо паровых теплоносителей в процессах размораживания сыпучих веществ (щебень, песок, шлам и др.), термовлажностной обработки древесной породы и железобетонных изделий, выпаривания и обогрева смесей, также в процессах обезжиривания, подготовки изделий к покраске и ряда других теплотехнологических операций.

14. Приобретенные результаты могут быть применены в учебном процессе технических вузов, ведущих подготовку бакалавров по направлению 140100 «Теплоэнергетика и теплотехника».

Главные положения, выносимые на защиту:

15. Математическая модель процесса выработки ГПС применительно к предложенным конструкциям генераторов ГПС.

16. Рациональные режимы выработки ГПС.

3. Обоснование эффективности использования ГПС для низко- и среднетемпературных теплотехнологических процессов (чистка поверхностей и емкостей от вязких жидкостей, термовлажностная обработка материалов, сушка, выпаривание и др.).

4. Обоснование энергетической и экологической эффективности генераторов газопаровых теплоносителей.

5. Оценка экономической эффективности использования ГПС в низко- и среднетемпературных теплотехнологических процессах.

Апробация работы. Главные положения и результаты работы докладывались и дискуссировались на научных семинарах кафедры «Промышленная теплоэнергетика» ФГБОУ ВПО «Самарский муниципальный технический университет» (Самара, 2008-2011); Интернациональной научной конференции «XIII International conference on electrical machines, drives and power systems» (Bulgaria, Varna, 2011); Интернациональных научно-практических конференциях «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Москва, 2010-2011); Интернациональной научной конференции «Современные научно-технические задачи теплоэнергетики и пути их решения» (Саратов, 2010); International scientific conference «Modern directions of theoretical and applied researches ‘2010» (Odessa, 2010); IV Интернациональной научно-практической конференции «Энергетика и энергоэффективные технологии» (Липецк, 2010); Интернациональной научно-практической конференции «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (Томск, 2011), также других научных мероприятиях различного уровня.

Главные результаты работы показывались на Интернациональной выставке SHF-2011 (Сеул, Корея, 2011); XVI и XVII Интернациональных специализированных выставках «Энергетика» (Самара, 2010-2011); Интернациональной спец выставке «Энергоэффективность и ресурсосбережение — 2010» (Москва, 2010); Межрегиональной спец выставке «Энергетика» (Волгоград, 2010), также других специализированных выставках различного уровня. Научные результаты были отмечены дипломами и другими знаками публичного признания.

Публикации. Главные положения и результаты работы изложены в 5 печатных изданиях, в том числе в 3 журнальчиках по Перечню ВАК РФ. Получены два патента РФ на изобретения.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения с основными выводами, перечня использованных источников из 118 наименований и 5 приложений. Диссертация изложена на 200 страничках, содержит 29 рисунков и 22 таблицы.