Интенсификация теплоотдачи от продуктов сгорания жидкого топлива к поверхностям нагрева во внешнем газоходе прямоточного парового котла змеевикового типа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Кускарбекова Сулпан Ириковна

• Кускарбекова Сулпан Ириковна
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Кускарбекова Сулпан Ириковна

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1. Классификация котельных агрегатов

1.2. Конструкция паровых котлов малой и средней паропроизводительности

1.3. Поверхность теплообмена в виде змеевика

1.4. Процесс горения топлива в топках котлов разной конструкции

1.5. Интенсификация теплоотдачи между дымовыми газами и теплоносителем

1.6. Характеристика механизмов кипения и образования пара в котельных установках различных конструктивных типов

1.7. Интенсификация теплообмена при парообразовании

1.8. Спиральные змеевики

1.9. Парогенераторная установка КПА-500Ж

1.10. Паровые котлы прямоточного типа

1.11. Конструкция парового котла прямоточного типа

1.12. Теплообмен в топочном пространстве ППК

1.13. Теплообмен в конвективных частях ППК

1.14. Интенсификация теплообмена в цилиндрических змеевиках

1.15. Особенности течения двухфазных потоков в змеевиках

1.16. Математическое моделирование

1.17. Выводы по главе

2. НАТУРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ С ПРЯМОТОЧНЫМИ ПАРОВЫМИ КОТЛАМИ ЗМЕЕВИКОВОГО ТИПА

2.1. Основные параметры

2.1.1. Экспериментальные данные

2.1.2. Расчетные данные

2.2. Выводы по главе

3. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ: МОДЕЛИРОВАНИЕ

3.1. Моделирование работы парового прямоточного котла змеевикового типа

3.2. Разработка измененной конструкции котла с целью интенсификации процесса теплообмена

3.3. Моделирование работы парового прямоточного котла змеевикового типа с турбулизатором

3.4. Сравнительный анализ характеристик потока до и после установки турбулизатора

3.5. Выводы по главе

4. ПРИКЛАДНАЯ ЧАСТЬ: ЛАБОРАТОРНЫЙ СТЕНД

4.1. Постановка задачи

4.2. Схемы гидравлической и аэродинамической систем стенда

4.3. Алгоритм работы лабораторного стенда

4.4. Электрическая схема и подбор оборудования

4.5. Практическая часть

4.5.1. Гидравлическая система

4.5.2. Аэродинамическая система

4.6. Сравнительный анализ полученных результатов

4.7. Выводы по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

Приложение А Программа по автоматизации управления гидравлической системой лабораторного стенда

Приложение Б Справки от организаций

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Интенсификация теплоотдачи от продуктов сгорания жидкого топлива к поверхностям нагрева во внешнем газоходе прямоточного парового котла змеевикового типа»

Актуальность темы исследования

Разработка транспортабельных котельных установок (далее ТКУ) в районах с тяжелыми климатическими условиями началась с развитием нефтяной промышленности в России. Удобство ТКУ заключается в их мобильности, возможности увеличивать суммарную паропроизводительность за счет компоновки, эксплуатировать в удаленных районах, где возможно использование только жидкого топлива. Рост теплопотребления на буровых площадках по всей территории страны повысил спрос на паровые котельные. В XXI веке в ТКУ постепенно начали внедрять прямоточные паровые котлы змеевикового типа (далее ППКЗ), имеющие большую производительность по сравнению с барабанными котлами марки «Е», которые ранее использовались в составе мобильных котельных. ППКЗ работают на жидком топливе, имеют малые габаритные размеры, что позволяет размещать несколько таких котлов в строительные блоки. По сравнению с котлами марки «Е», новые котлы работают более экономично. Мелкомасштабное отечественное прямоточное котлостроение началось с разрабатываемых котлов в МЭИ под руководством Л.К. Рамзина. Конструкция ППКЗ марки КПА-500 описана в трудах А.К. Зыкова. Преимущество модели КПА-500 заключается в упрощенном варианте навивки змеевиков с большим диаметром труб, формирующих топочное пространство и два газохода. Горелка установлена сверху. Модель принята за основу современными производителями котельной техники. В рамках программы по импортозамещению с начала 2014 года был создан вертикальный ППКЗ с аналогичными двумя коаксиальными змеевиками, но с нижним расположением горелочного устройства для удобства и безопасности эксплуатации. Крупнейшими производителями ППКЗ на территории Южного Урала является группа компаний (ООО «Завод паровых установок Юнистим», ООО «Уральский Завод Спецтехники», ООО «ПТ-Сервис»), совместно с которыми ЮУрГУ проводит научные исследования. В современной модели котла упрощена очистка и ремонт труб, уменьшены габаритные размеры.

Но с изменением формы навивки змеевиков появилась разница с другими моделями в энергоэффективности котла. В связи с этим актуальным становится исследование возможности повышения коэффициента теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхностям нагрева. Развитие энергетической отрасли и оптимизация эксплуатации энергетического оборудования как факторы стимулирования социально-экономического прогресса государства находят отражение в положениях Энергетической стратегии Российской Федерации до 2050 года и профильных разделах стратегии научно-технологического развития РФ, утвержденной президентским указом №642 от 1 декабря 2016 года. Для совершенствования конструкции прямоточного парового котла змеевикового типа с целью повышения коэффициента теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхностям нагрева требуется выполнение компьютерного моделирования движения теплоносителей, построение аэродинамических профилей, получение зависимостей температуры, скорости и характеристик турбулентного движения. Работа с экспериментальными методами в рамках поставленных задач позволит сравнить теоретические данные и дать рекомендации по совершенствованию конструкции и повышению эффективности работы котла.

Степень разработанности темы

Процессы получения пара с помощью котлов разной конструкции и циркуляции теплоносителя, а также использование таких котлов в составе парогенераторных установок были изучены Дубининым А. М., Рыжковым А.Ф., Кузнецовым Н.М., Сидельковским Л.Н., Лившиц М.А. Процессы течения жидкости и газа, парообразования, теплопередачи в поверхностях нагрева разной формы, в том числе и в змеевиках, интенсификация теплообмена были исследованы Кутателадзе С.С., Цветковым Ф.Ф., Михеевым М.А., Михеевой И.М., Нащокиным В.В., Кутеповым А.М., Назмеевым Ю.Г., Поповым И.А., Щукиным В.К. и другими учеными.

Современные работы по прямоточным паровым котлам змеевикового типа направлены на изучение поверхностей нагрева теплообменных аппаратов, в которых происходят процессы без парообразования. Ыаркоп Р., Wongwises 8.

рассматривали в своих работах течение и теплопередачу в современных змеевиках между теплоносителями, внедряя математическое описание спиралей теплообменников, но утверждая, что она универсальна и для котлов. Я. Мори, Н. Накама разрабатывали модели и описание вынужденного течения жидкости без кипения в изогнутых трубах с разным радиусом изгиба. Наиболее полное математическое описание составлено в работах Багоутдиновой А.Г. по однотипным змеевиковым теплообменникам. Продолжение изучения прямоточных паровых котлов змеевикового типа не было возможным без получения вновь собранных экспериментальных данных, использования новых программ численного моделирования и технологий для проектирования и конструирования экспериментального стенда. Но, опираясь на опыт предшествующих исследований и дополняя его с помощью современных инструментов, необходимо выполнить компьютерное моделирование для данных котлов с учетом конструктивных особенности и разнообразия нагревательных элементов, гидро- и аэродинамических процессов, рассмотреть пути повышения эффективности передачи тепла от продуктов сгорания к поверхностям нагрева для паровых котлов с учетом парообразования в змеевиках.

Объект исследования. Внешний газоход прямоточного парового котла змеевикового типа.

Предмет исследования. Тепловые и аэродинамические процессы, протекающие в прямоточном паровом котле змеевикового типа.

Цель работы. Интенсификация теплоотдачи от продуктов сгорания жидкого топлива к поверхностям нагрева во внешнем газоходе прямоточного парового котла змеевикового типа.

Задачи исследования

1. Выявление закономерностей в термодинамических процессах, протекающих в ППКЗ, а также факторов влияния на интенсификацию теплоотдачи.

2. Проведение экспериментальных исследований на натурном оборудовании - ППКЗ на северном месторождении в составе транспортабельной котельной установки, с целью получения следующих данных: скорость и температуры

дымовых газов, расход топлива, температура теплоносителя, для дальнейшего выявления основных направлений повышения эффективности теплообмена в котельном агрегате.

3. Проведение компьютерного моделирования и определение основных параметров во внешнем газоходе котла для подтверждения выдвинутой гипотезы на основании эксперимента с натурным оборудованием. Предложение по решению проблемы. Повторное компьютерное моделирование с целью теоретического подтверждения о применимости решения.

4. Разработка экспериментального лабораторного стенда в масштабе 1:2,5 к реальной модели котла с целью определения опытным путем основных параметров аэродинамической системы: скорость и температуры потока, температура и расход теплоносителя. Сравнительный анализ результатов исследования.

5. Разработка рекомендаций по установке отдельных элементов конструкции во внешний газоход ППКЗ.

Научная новизна работы

1. Впервые определены основные термодинамические характеристики работы аэродинамической системы прямоточного парового котла змеевикового типа на натурном оборудовании и на экспериментальном стенде.

2. Разработаны методологические основы исследования теплоотдачи от продуктов сгорания жидкого топлива к поверхностям нагрева во внешнем газоходе прямоточного парового котла, отличающиеся от существующих методик и рекомендаций тем, что впервые получены для прямоточного парового котла змеевикового типа зависимости чисел Нуссельта и Рейнольдса на натурном оборудовании и на экспериментальном стенде физического моделирования.

3. Впервые получены результаты компьютерного моделирования движения теплоносителей, а именно распределения температурных полей дымовых газов до и после внедрения турбулизатора в конструкцию прямоточного парового котла змеевикового типа.

Теоретическая значимость работы:

1. Разработаны рекомендации по дополнению методики поверочного

теплового расчета прямоточного парового котла змеевикового типа путем введения поправочных коэффициентов с учетом коаксиальной формы змеевиков котла, что подтверждается справкой от ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)» об использовании результатов диссертационного исследования в учебном процессе.

2. Результаты исследования могут быть использованы проектными и конструкторскими организациями для проведения тепловых расчетов котельной техники, что подтверждается справкой о применении основных методологических положений диссертационной работы в научно-исследовательской работе на ТЭЦ ПАО «ЧМК».

Практическая значимость работы:

1. Разработан экспериментальный лабораторный стенд в масштабе 1:2,5 для вычисления скорости и температуры потока, температуры и расхода теплоносителей, что подтверждается справкой от ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)» об использовании результатов диссертационного исследования в учебном процессе кафедры.

2. Разработана программа управления экспериментальным стендом, которую можно применить для транспортабельной котельной с прямоточными паровыми котлами змеевикового типа, что подтверждается свидетельством о государственной регистрации программы ЭВМ №2022668968.

3. Предложено техническое решение по установке турбулизатора с целью интенсификации теплоотдачи на 13% от продуктов сгорания жидкого топлива к поверхностям нагрева во внешнем газоходе прямоточного парового котла змеевикового типа, что подтверждается справкой от ООО «НПО ЭнергоСервис».

Методология и методы диссертационного исследования.

В работе использованы основные теоретические положения тепломассообмена, механики жидкости и газа. Для расчетов применялась программа Microsoft Excel. Компьютерное моделирование котла выполнялось с помощью программы ANSYS. Модель в формате 3D построена с помощью системы трехмерного моделирования КОМПАС-3D. Верификация выдвинутой гипотезы выполнена на основании экспериментального исследования на

лабораторном стенде и на основании информации, полученной при проведении испытаний на объекте в реальных условиях. Концепция исследования ППКЗ, отличается тем, что: при натурном исследовании проводилась серия экспериментов с использованием стандартной методики и поверенных приборов; компьютерное моделирование движения продуктов сгорания во внешнем газоходе ППКЗ и физическое моделирование на экспериментальном стенде проводились до и после установки турбулизатора.

Положения, выносимые на защиту:

1. Впервые полученные значения поправочных коэффициентов для проведения поверочного теплового расчета ППКЗ, полученные по результатам опытных испытаний с ТКУ.

2. Впервые полученные основные термодинамические характеристики работы аэродинамической системы котла по результатам натурных испытаний ППКЗ.

3. Впервые полученные результаты компьютерного моделирования аэродинамического движения продуктов сгорания жидкого топлива во внешнем газоходе ППКЗ до и после установки турбулизаторов.

4. Разработанные рекомендации по установке турбулизаторов во внешнем газоходе ППКЗ по повышению эффективности теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхностям нагрева.

5. Разработанная конструкция экспериментального стенда физического моделирования работы ППКЗ.

Рисунок 1 - Методология работы

Личное участие автора

Личное участие автора заключается в постановке целей и задач исследования, в создании экспериментального стенда, проведения натурного исследования с транспортабельной котельной установкой и стендом соответственно, проектирование 3D модели котла и выполнение компьютерного моделирования, в выполнении всех расчетов, результатов исследований, в разработке улучшенной конструкции ППКЗ.

Степень достоверности и апробация результатов

Достоверность результатов исследования обеспечивается применением современного оборудования с высокой точностью измерений, а также воспроизводимостью результатов экспериментов.

Результаты исследований, приведенные в работе, докладывались на Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов, ученых «Энерго- и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере» 06.05.2019 г., 15.12.2022 г.; на 74-ой студенческой научной конференции 23.04.2021 г.; на 2-ой Международной научно-практической конференции «Повышение энергоэффективности, экологической безопасности и устойчивого развития в сельском хозяйстве» 24.10.2022-27.10.2022 гг.; на 2-ой Международной научно-практической конференции «Технологии, материаловедение и инжиниринг» 05.04.2023-07.04.2023 гг.; на 9-ой Международной научно-практической конференции молодых ученых и студентов 23.05.2023-24.05.2023 гг.; на 6-ой Международной конференции по актуальным проблемам энергетического комплекса и охраны окружающей среды 14.06.2023 - 16.06.2023 гг.; II Международная научно-практическая конференция «Энергетика, экология и технологии в сельском хозяйстве» (EEA2023) 11.12.2023-13.12.2023 гг.

Публикации

Основные результаты отражены в 20 работах, в том числе в 15 статьях в рецензируемых научных журналах, определенных ВАК РФ и Аттестационным советом УрФУ, из них 8 статей в изданиях, входящих в базу цитирования Scopus; получено 1 свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ.

Обоснование соответствия диссертации паспорту специальности ВАК

В рамках представленной работы проводились исследования гидравлических и аэродинамических процессов в прямоточном паровом котле змеевикового типа с целью повышения эффективности теплоотдачи от продуктов сгорания к поверхностям нагрева прямоточного парового котла змеевикового типа, что соответствует пунктам 5, 6, паспорта научной специальности 2.4.6 Теоретическая и прикладная теплотехника.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

Доступ к энергии и стабильное энергоснабжение в современном обществе считаются основными критериями экономического роста и повышения уровня жизни населения. Основная функция энергетического сектора заключается в обеспечении различного рода предприятий и бытовых потребителей необходимыми энергетическими ресурсами. Поскольку энергетика представляет собой хозяйственно-экономическую сферу, объединяющую множество естественных и технологических подсистем для преобразования, распределения и использования всех типов энергетических ресурсов, ее главная задача состоит в производстве энергии. Этот процесс реализуется через преобразование первичных природных ресурсов во вторичные энергоносители, такие как электрическая или тепловая энергия [1, 2]

Котельные применяются с целью преобразования химической энергии горючих материалов в тепловую энергию. Основным оборудованием является котельный агрегат. Котел представляет собой техническое устройство, оснащенное камерой сгорания и получающее тепловую энергию от сжигания топлива либо от внешних источников теплоты. Применяется для выработки водяного пара или подогрева воды до параметров выше атмосферного давления, с последующим использованием теплоносителя за пределами установки [3]. Нагрев теплоносителя требует подвода значительной энергии, которая обеспечивается за счет сгорания различных видов топлива и преобразуется в скрытую теплоту пара. Полученный теплоноситель, в виде пара или горячей воды, используется для разных нужд: от отопления и ГВС до получения электрической энергии [4].

1.1. Классификация котельных агрегатов

Котельные агрегаты классифицируются на две основные категории: паровые, используемые для выработки водяного пара, и водогрейные, применяемые для нагрева воды [5]. Среди генерирующего оборудования выделяют котлы, подразделяющиеся по целевому использованию, интенсивности парообразования, типу топочной конструкции, рабочих параметров пара, движению рабочей среды через поверхности нагрева, сжигаемому топливу, способам организации теплообмена между продуктами сгорания и теплоносителя.

По паропроизводительности обычно различают котлы малой производительности (до 15-20 тонн в час), средней паропроизводительности (от 2535 до 160-220 тонн в час) и большой паропроизводительности (приблизительно от 220-250 тонн в час и выше) [6]. Данная классификация условна, особенно когда вопрос касается границы между котлами средней и большой производительности. Большей популярностью пользуются котлы малой и средней паропроизводительности. Котлы малой паропроизводительности распространены и массовой применяются в производстве и для бытовых нужд, входят в состав транспортабельных и стационарных котельных установок. Котлы средней мощности устанавливаются на промышленных предприятиях для производства технологического пара.

1.2. Конструкция паровых котлов малой и средней паропроизводительности

Совершенствование паровых котлов малой и средней производительности происходило за счет внедрения более эффективных поверхностей нагрева, современных топочных и горелочных устройств, а также за счет применения современных технологий изготовления поверхностей нагрева и элементов котлов. В качестве топлива для котлов малой и средней производительности применяются разные виды органического топлива, в том числе природный газ, уголь и др.

Топки со слоевым и камерным сжиганием применяют в котлах с естественной циркуляцией для твердого топлива. В данную группу входят котлы типа Е (ДЕ, КЕ - газомазутные и твёрдотопливные вертикально-водотрубные двухбарабанные котлы с естественной циркуляцией) и ДКВР (двухбарабанный паровой котел, вертикально-водотрубный, реконструированный с естественной циркуляцией и уравновешенной тягой, для выработки естественного и перегретого пара) с паропроизводительностью от 1 до 25 тонн в час (рисунок 2) [7]. Такие котлы повсеместно используются для получения насыщенного и перегретого пара, который применяется на производстве. При работе на газообразном топливе и жидком топливе (мазуте) используется фронтальная схема размещения горелочных устройств [8].

К другой группе котлов отличных по характеру движения воды относятся прямоточные и с многократной принудительной циркуляцией. Последние похожи на котлы с естественной циркуляцией, но теплоноситель движется под действием циркуляционного насоса. В прямоточных котлах испарительный контур не предусмотрен: вода полностью превращается в пар при одном проходе через поверхность нагрева [9].

Первым создателем прямоточных котлов был профессор Л.К. Рамзин, идеи которого воплощаются в подобных котлах до настоящего времени (рисунок 3) [10]. В странах Западной Европы одновременно нашли применение прямоточные котлы системы Бенсона и Зульцер. Прямоточные котлы появились в связи со стремлением упростить конструкцию, отказаться от громоздкого барабана. Прямоточный паровой котел представляет собой простую форму в виде змеевика, в один конец

которого поступает питательная вода, а из другого выходит пар. Такая конструкция выходит дешевле, т.к. нет дорогих элементов, например барабана, опускных труб, коллекторов. Но для прямоточных котлов применяют несколько параллельных витков змеевика. В подобных котлах возникает температурная развертка, которая характеризуется тем, что в разных витках начинает возникать пар с различными параметрами, и для смешения потоков устанавливают промежуточные коллектора, затем смесь распределяется по трубам следующего участка поверхности нагрева [11].

Скорость циркуляции воды зависит от нагрузки: при максимальной мощности она возрастает, а при частичной — уменьшается. В связи с этим в прямоточных котлах следует избегать нисходящих участков труб, в частности в зоне начала испарения, там, где паросодержание смеси и ее скорость малы, т.к. возможен застой пара в подобных местах. В первых моделях прямоточных котлов трубы располагались в виде ленты, которая проходила по периметру топочной камеры по спирали, покрывая все стенки без опускного движения.

Немецкие конструкторы изменили экраны в прямоточных котлах, сделав их в виде вертикальных панелей, соединенными опускными наружными трубами. Это привело к увеличению расхода металла, но к упрощению процесса монтажа, т.к. отдельные панели можно было изготавливать на заводе.

Значительная длина труб в испарительной зоне и высокая скорость теплоносителя приводят к гидравлическому сопротивлению в данной области котла. В связи с этим были предприняты попытки к снижению напора питательного насоса, что поспособствовало к расщеплению потока смеси пара и воды в трубах, изменению температур металла и повреждениям труб. Отрицательные последствия отразились на применении прямоточных котлов в середине XX века, что задержало их развитие и распространение.

Важной особенностью прямоточного котла является практически полное выпаривание питательной воды в испарительной поверхности нагрева. Вследствие этого соли, которые поступают в пароводяной тракт прямоточного котла, отлагаются в виде накипи на внутренних стенках труб. При высоком давлении

имеет место унос некоторых солей, растворенных в паре, в другое оборудование в технологической схеме (например: в турбины). Утолщение стенки труб из-за накипи приводит к интенсивности их обогрева, а следовательно, к возникновению опасности пережога труб. Переходная зона образуется на концах участка испарительных труб, в которых происходит интенсивное парообразование. Если эта зона находится в топочном пространстве, то значительно возрастает риск пережога. Поэтому при тепловом расчете важно перенести переходную зону путем выбора влажности пара на входе в нее на уровне 12-20 %, чтобы исключить отложение солей в переходной зоне [12].

Рисунок 2 - Паровой котел Е-1,0-0,9 Г, где: 1 - барабан (верхний); 2 - главный паровой вентиль; 3 - экран боковой; 4 - экран потолочный; 5 - экран фронтальный; 6 - коллектор; 7 - горелочное устройство; 8 - топочная камера; 9 - барабан (нижний); 10 - котельный пучок

труб; 11 - дымовая труба [7]

Рисунок 3 - Продольный разрез прямоточного котла системы Л.К. Рамзина типа 51-СП [10]

1.3. Поверхность теплообмена в виде змеевика

Для всех конструкций паровых котлов в процессе изменений температура дымовых газов на выходе должна снижаться, а в конвективных поверхностях оставаться постоянной. Количество тепла увеличивается. Использование вторичного перегрева пара, подогрева воздуха, повышение параметров пара снижают температурные напоры между дымовыми газами и теплоносителем. Увеличение передаваемого тепла и уменьшение температурных напоров приводят к необходимости развивать конвективные поверхности [13]. В результате на данные поверхности идут большие затраты металла, а также возникают трудности с их размещением. По скорости газа выбирается размер конвективной шахты. Увеличение конвективных поверхностей возможно только за счет удлинения газоходов в направлении движении газа. Задача с компоновкой была решена путем отказа от компоновки котельных агрегатов из двух ходов и внедрения компоновки хвостовых поверхностей из нескольких ходов [14]. Что не целесообразно из-за расхода металла. Решением являются малогабаритные конвективные конструкции. Поэтому создание малогабаритных и металлоемких конструкций конвективных элементов котельного агрегата является ключевой проблемой, решение которой позволит снизить стоимость котла, обеспечить снижение потерь тепла с уходящими газами, получить необходимый подогрев воздуха.

Высокоэффективные теплообменные элементы являются одним из решений в вопросе повышения интенсификации процесса теплообмена. Об этом написано большое количество работ [15,16,17,18]. Согласно последним исследованиям, теплообменную поверхность змеевиков предлагается изготавливать в виде винтообразных впадин и выступов для создания вихревого потока, который приведет к интенсификации процесса теплообмена.

Змеевиковая поверхность теплообмена получила в промышленности относительно широкое распространение, что объясняется рядом важных их преимуществ по сравнению с другими видами конструкций, которые применяются в котельных агрегатах и теплообменниках [19]. Такие поверхности теплообмена компактны, поперечное сечение канала постоянное, и поток без резких изменений

в направлении, из-за этого загрязнение спиральной поверхности снижается. Они выполняются в виде объемного или плоского змеевика. Такие конструкции определяются как нежесткие с компенсацией температурных напряжений в результате свободного удлинения змеевика [20]. Внешнее оребрение на наружной поверхности винтового канала увеличивает площадь теплообмена в 1,5 -1,7 раза. Что повышает теплообмен с умеренными гидравлическими потерями энергии. Дальнейшая работа по интенсификации теплообмена привела к созданию теплообменного аппарата с усилителями в проточной части [21]. Турбулизаторы рабочей среды создают макровихри с турбулентными флуктуациями. Была предложена конструкция турбулизаторов в проточной части спиральной формы с отштампованными лепестками, которые отогнуты по направлению закрутки потока. Для выравнивания поля температур в проточной части трубы было предложено сочетать зоны выступов и лысок.

Создана конструкция труб типа «конфузор - диффузор» [22, 23]. Разница давления способствует повышению эффективности теплообмена.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Кускарбекова Сулпан Ириковна, 2025 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Кузнецов Б. Г. История энергетической техники / Б. Г. Кузнецов. -Москва: ОНТИ, 1937. - 312 с.

2. Радциг А. А. История теплотехники / А. А. Радциг. - Л.: Изд-во Академии наук СССР, 1936. - 432 с.

3. ГОСТ Р 54974-2012 Котлы стационарные паровые, водогрейные и котлы-утилизаторы. Термины и определения: дата введения 2013-04-01. - М.: Стандартинформ, 2013. - 20 с

4. Кузнецов Н.М. Основы топочных процессов: учеб. пособие / Н.М. Кузнецов, Е.А. Блинов. - Л.: СЗПИ, 1990. - 70 с.

5. Зах Р.Г. Котельные установки / Р.Г. Зах. - М. : Энергия, 1968. - 352 с.

6. Котлы малой, средней мощности и топочные устройства: Каталог-справочник / М-во тяжелого, энерг. и трансп. машиностроения. Науч.-исслед. ин-т информации по тяжелому, энерг. и трансп. машиностроению «НИИИнформтяжмаш». - Москва: б. и.,1967. - 210 с., 1 л. черт.: черт.; 29 см.

7. Мейкляр М.В. Паровые котлы с естественной циркуляцией: учебное пособие для машиниста парового котла / М.В. Мейкляр. - Л.: Государственное энергетическое издательство, 1955. - 279 с.

8. Сидельковский Л.Н. Котельные установки промышленных предприятий / Л.Н. Сидельковский, В.Н. Юренев. - М. : Энергоатомиздат, 1988. -528 с.

9. Рабинович О. М. Котельные агрегаты / О. М. Рабинович. - Л. : Машгиз, 1963. - 460 с.

10. Щеголев М. М. Топливо, топки и котельные установки / М. М. Щеголев. - М.: Госиздательство литературы по строительству и архитектуре, 1953. - 546 с.

11. Ковалев А. П. Парогенераторы / А. П. Ковалев, Н. С. Лелеев, Т. В. Виленский. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 376 с.

12. Мейкляр М.В. Паровые котлы электростанций / М.В. Мейкляр. - М. : Энергия, 1974 г. - 255 с.

13. Кузнецов Н. В. Рабочие процессы и вопросы усовершенствования конвективных поверхностей котельных агрегатов / Н. В. Кузнецов Н. - Москва ; Ленинград : Госэнергоиздат, 1958. - 172 с.

14. Антуфьев В.М. Эффективность различных форм конвективных поверхностей нагрева / В.М. Антуфьев. - Москва ; Ленинград : Энергия, 1966. -184 с.

15. Гортышов Ю.Ф. Теплогидравлическая эффективность перспективных способов интенсификации теплоотдачи в каналах теплообменного оборудования / Ю.Ф. Гортышов. - Казань: Изд-во КГТУ, 2009. - 530 с.

16. Байгалиев Б.Е. Теплообменные аппараты: учебное пособие / Б.Е. Байгалиев [и др.]. - Казань: Изд-во КГТУ, 2012. - 180 с.

17. Багоутдинова А. Г. Конструкции эффективных теплообменных элементов для скоростных теплообменников / А. Г. Багоутдинова, Я. Д. Золотоносов, В. Н. Посохин // Сантехника. Отопление. Кондиционирование. -2014. - № 7. - С. 72-75.

18. Багоутдинова А.Г. Математическое моделирование винтовых теплообменных элементов теплообменников / А.Г. Багоутдинова, Я.Д. Золотоносов, В.Н. Посохин // Известия вузов. Строительство. - 2014. - № 8. - С. 41-46.

19. Барановский Н.В. Пластинчатые и спиральные теплообменники / Н.В. Барановский, Л.М. Коваленко, А.Р. Ястребенецкий. - М. : Машиностроение, 1973. - 288 с.

20. Машиностроение: энциклопедия: В 40 т. / Редсовет: Фролов К. В., пред., гл. ред. [и др.]. - М. : Машиностроение, 1994. - 24 см. т. 1У-12, разд. IV: Машины и аппараты химических и нефтехимических производств. Расчет и конструирование машин / ред.-сост. М.Б. Генералов. - 2004. - 829 с

21. Пантелеева Л.Р. Высокоэффективные теплообменные аппараты на базе теплообменных элементов в виде пружинно-витых труб. Тезисы доклада

Международной юбилейной научно-практической конференции 229 «Передовые технологии и перспективы развития ОАО «Казаньоргсинтез» / Л.Р. Пантелеева, А.Я. Золотоносов, Я.Д. Золотоносов. - Казань, 2008. - С. 138-139.

22. Евсеев Е.С. Высокоэффективные теплообменные аппараты на базе теплообменных элементов в виде пружинно-витых труб / Е.С. Евсеев, А.Я. Золотоносов, Я.Д. Золотоносов // Труды Академэнерго. - 2008. - № 4. - С. 18-33.

23. Дзюбенко Б.В. Влияние закрутки потока на теплообмен в условиях солеотложения в витых трубах. Труды четвертой Российской национальной конференции по теплообмену «Дисперсные потоки и пористые среды. Интенсификация теплообмена / Б.В. Дзюбенко. - М.: Издательский дом МЭИ, 2006. - Т. 6. - С. 196-199.

24. Багоутдинова А.Г. Змеевиковые теплообменники: моделирование, расчет: монография / А. Г. Благоутдинова, Я. Д. Золотоносов; М-во образования и науки Российской Федерации, Казанский гос. архитектурно-строит. ун-т. - Казань: Казанский гос. архитектурно-строит. ун-т, 2016. - 245 с.

25. Коваленко Л.М. Теплообменники с интенсификацией теплоотдачи / Л.М. Коваленко, А.Ф. Глушков. - М: Энергоатомиздат, 1986. - 240 с.

26. Мунц, В. А. Горение и газификация органических топлив: учеб. пособие / В. А. Мунц, Е. Ю. Павлюк. - Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2019. -148 с.

27. Блинов Е.А. Топливо и теория горения. учеб. -метод. комплекс / Е.А. Блинов. - СПб.: изд-во СЗТУ, 2007. - 119 с.

28. Хзмалян Д.М. Теория горения и топочные устройства: [Учеб. пособие для теплоэнерг. специальностей вузов] / Д. М. Хзмалян, Я. А. Каган; Под ред. д-ра техн. наук, проф. Д. М. Хзмаляна. - М. : Энергия, 1976. - 487 с.

29. Мухачев Г. А. Термодинамика и теплопередача: [Учеб. для авиац. спец. вузов] / Г. А. Мухачев, В. К. Щукин. - 3-е изд., перераб. - М.: Высш. шк., 1991. -479 с.

30. Шлихтинг Г. Возникновение турбулентности / Пер. с нем. Г. А. Вольперта ; Под ред. Л. Г. Лойцянского. - М. : Изд-во иностр. лит., 1962. - 203 с.

31. Цветков Ф.Ф. Тепломассообмен : учеб. пособие для студентов вузов, обучающихся по энергет. специальностям / Ф. Ф. Цветков, Б. А. Григорьев. - 2-е изд., испр. и доп. - М. : изд-во МЭИ, 2005. - 548 с.

32. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача : [учебное пособие для вузов] / В. В. Нащокин. - Изд. 4-е, стер. - М. : Аз-book, 2008. - 468 с.

33. Справочник по теплообменникам [Текст] : в 2 т. - М. : Энергоатомиздат, 1987. - 27 см. Т. 2 / пер. с англ. под ред. О. Г. Мартыненко, А. А. Михалевича, В. К. Шикова. - 1987. - 352 с.

34. Михеев М. А. Основы теплопередачи [Текст] / М.А. Михеев, И.М. Михеева. - 2-е изд., стер. - М.: Энергия, 1977. - 343 с.

35. Теория тепломассообмена: учебник для вузов / С.И. Исаев и др., под ред. А.И. Леонтьева. - 3-е изд., испр. и доп. - М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. - 462 с.

36. Попов И.А. Физические основы и промышленное применение интенсификации теплообмена: [монография] / И. А. Попов, Х. М. Махянов, В. М. Гуреев ; М-во образования и науки Российской Федерации, Казанский гос. технический ун-т им. А. Н. Туполева, ООО "Упр. компания "КЭР-Холдинг" ; под общ. ред. Ю. Ф. Гортышова. - Казань : Центр инновационных технологий, 2009. -559 с.

37. Щукин В.К. Теплообмен и гидродинамика внутренних потоков в полях массовых сил = Теплообмен и гидродинамика потоков... [Текст]. - М.: Машиностроение, 1970. - 331 с.

38. Щукин В.К. Теплообмен, массообмен и гидродинамика закрученных потоков в осесимметричных каналах / В. К. Щукин, А. А. Халатов. - М.: Машиностроение, 1982. - 199 с.

39. Дрейцер, Г. А. Эффективность использования закрутки потока для интенсификации теплообмена в трубчатых теплообменных аппаратах / Г. А. Дрейцер // Теплоэнергетика. - 1997. - № 11. - С. 61-65. - EDN WNFXMJ.

40. Кутателадзе С.С. Теплопередача и гидродинамическое сопротивление: Справ. пособие / С. С. Кутателадзе. - Москва: Энергоатомиздат, 1990. - 365 с.

41. Кутепов А.М. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании: [Учеб. пособие для высш. техн. учеб. заведений] / А. М. Кутепов, Л. С. Стерман, Н. Г. Стюшин. - 3-е изд., испр. - М. : Высш. шк., 1986. - 447 с

42. Ерофеев В. Л. Теплотехника : учеб. для студентов вузов / В. Л. Ерофеев, П. Д. Семенова, А. С. Пряхин. - М. : Академкнига, 2006. - 488 с.

43. Jayakumar J.S. Experimental and CFD estimation of heat transfer in helically coiled heat exchangers / J.S. Jayakumar, S.M. Mahajani, J.C. Mandal // Chemical Engineering Research and Design. - 2008. - I. 3, V 86. - pp. 221-232.

44. Зыков А.К. Паровые и водогрейные котлы : Справ. пособие / А. К. Зыков. - М. : Энергоатомиздат, 1987. - 124 с.

45. Тайлашева Т.С. Анализ опыта эксплуатации котлов типа ДКВР / Т.С. Тайлашева // Вестник науки Сибири. - 2014. - Т. 13, № 3. - С. 11-15.

46. Федулова А.А. Прямоточный паровой котёл малой мощности / А.А. Федулова, И.В. Макаров, А.И. Щелоков // ПОКОЛЕНИЕ БУДУЩЕГО: ВЗГЛЯД МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ сборник научных статей 4-й международной молодежной научной конференции. - 2016. - № . - С. 285-288.

47. Шварц А. Л. Совершенствование барабанных котлов высокого давления и прямоточных котлов на сверх- и суперкритические параметры пара при техническом перевооружении ТЭС / А. Л. Шварц // ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКА. - 2004. - Т. 51, № 9. - С. 26-30.

48. Патент № RU 2057985 C1 F22B 21/00(2006.01). Прямоточный котел : № 93001174/06 : заявл. 11.01.1993 : опубл. 10.04.1996 / Гроздов Б.Н. - 7 с.

49. Грошев Н.А. Супервизорное управление эффективностью работы котла / Н.А. Грошев, В.С. Кузеванов, В.П. Шевчук // Новое в Российской электроэнергетике. - 2010. - № 11. - С. 34-44.

50. Топчу Е.А. Эффективность работы парового прямоточного котла / Е.А. Топчу // Энергосбережение и инновационные технологии в топливно-энергетическом комплексе: Материалы Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов, молодых учёных и специалистов, посвященной 50-летию создания Тюменского индустриального института.

ответственный редактор А. Л. Портнягин. 2. - Тюмень : Тюменский индустриальный университет, 2012. - С. 399-402.

51. Тепловой расчет котельных агрегатов : (нормативный метод) / М-во электростанций СССР. Всесоюз. ордена Труд. Красного Знамени теплотехн. науч.-исслед. ин-т им. Ф. Э. Дзержинского ВТИ. М-во тяжелого машиностроения СССР. Центр. науч.-исслед. котлотурбинный ин-т им. И. И. Ползунова ЦКТИ ; Под ред. д-ра техн. наук проф. А. М. Гурвича и д-ра техн. наук Н. В. Кузнецова. - Москва ; Ленинград : Госэнергоиздат, 1957. - 232 с.

52. Разработка мобильного парового котла прямоточного типа для технологических нужд промышленных предприятий / Е.В. Сомова, М.Н. Майданик, А.Л. Шварц [и др.] // Энергетик. - 2016. - № 6. - С. 24-26.

53. Щелоков А.И. Особенности сложного теплообмена в винтовой змеевиковой топке прямоточного парового котла / А.И. Щелоков , И.В. Макаров , Ю.И. Рахимова // Вестник самарского государственного технического университета. Серия «Технические науки». - 2018. - Т. 2, № 26. - С. 53-59.

54. Макаров И.В. Особенности конвективного теплообмена в цилиндрических топках сплошной шероховатости / И.В. Макаров, А.И. Щелоков // Вестник самарского государственного технического университета. Серия: Технические науки. - 2015. - Т. 45, № 1. - С. 131-135.

55. Патент № RU 168311 U1 . Котел прямоточный : № 2016111789 : заявл. 29.03.2016 : опубл. 30.01.2017 / Харций О.В., Сырцев И.Н., Плыгун И.В., Орлов А.И., Охременко В.С. - 7 с.

56. Сидельковский Л. Н. Котельные установки промышленных предприятий: [Учеб. для вузов по спец. «Пром. Теплоэнергетика»] / Л. Н. Сидельковский, В. Н. Юренев. - 3-е изд., перераб. - М. : Энергоатомиздат, 1988. -526 с.

57. Липов Ю. М. Компоновка и тепловой расчет парового котла: учебное пособие для вузов по специальности «Тепловые электрические станции» / Ю. М. Липов, Ю. Ф. Самойлов, Т. В. Виленский. - М. : Энергоатомиздат, 1988. - 207 с.

58. Щукин В.К. Теплообмен и гидродинамика внутренних потоков в полях массовых сил / В.К. Щукин. - М. : Машиностроение, 1970. - 331 с.

59. Аронов И.З. Теплообмен и гидравлическое сопротивление в изогнутых трубах: специальность: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук / Аронов Исаак Зиновьевич. - Киев, 1950. - 130 с.

60. Лившиц М. А. Приемистость блочных установок с прямоточными котлами: Обзор / Сост. инж. М. А. Лившиц ; Ред. канд. техн. наук Б. И. Шмуклер. -Москва : [б. и.], 1965. - 38 с.

61. Гидродинамика газожидкостных смесей в трубах / В. А. Мамаев, Г. Э. Одишария, Н. И. Семенов, А. А. Точигин. - М. : Недра, 1969. - 208 с.

62. Мухачев Г. А. Термодинамика парогазовых смесей: учебное пособие / Г. А. Мухачев ; Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию, Казанский государственный технический университет им. А. Н. Туполева. - Казань : Изд-во Казанского гос. техн. ун-та им. А. Н. Туполева, 1995. -с.

63. Солонин В.И. Моделирование теплообмена в змеевиковом теплообменнике применительно к реакторной установке «УНИТЕРМ». / В.И. Солонин, А.А. Сатин // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. - 2014. - № 10. - С. 398-412.

64. Naphon P. Thermal performance and pressure drop of the helical-coil heat exchangers with and without helically crimped fins. International Communications in Heat and Mass Transfer, 2007, vol. 34(3), pp. 321-330.

65. Naphon P., Wongwises S. A review of flow and heat transfer characteristics in curved tubes. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2006, vol. 10, no. 5, pp. 463-490.

66. Численное моделирование теплообмена и определение тепловых и гидравлических характеристик в стендовом теплообменном аппарате змеевикового типа / В. Ю. Александров, А. П. Королева, Н. В. Кукшинов , М. С. Французов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. - 2017. - Т. 692, № 11. -С. 79-88.

67. Лопухов С.А. Расчетное исследование тепловых и гидравлических характеристик в модульном змеевиковом теплообменном аппарате / С.А. Лопухов, М.С. Французов // Труды седьмой российской национальной конференции по теплообмену. - 2018. - № 3. - С. 202-204.

68. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений / Е.И. Пустыльник. - М. : Наука, 1968. - 288 с.

69. Трембовля, В.И. Теплотехнические испытания котельных установок. / В.И. Трембовля В.И, Е.Д. Фингер, А.А. Авдеева. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1991. - 413 с.

70. Дудкин, М. М. Опытное исследование работы парового котла змеевикового типа при эксплуатации на Северном нефтяном месторождении / М. М. Дудкин, К. В. Осинцев, С. И. Кускарбекова // Вестник Южно -Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. - 2019. - Т. 19, № 4. - С. 1425. - DOI 10.14529/power190402. - EDN LPOVFJ.

71. Антуфьев В.М. Теплоотдача и сопротивление конвективных поверхностей нагрева / Инженер В.М. Антуфьев и инженер Л.С. Козаченко; Под общ. ред. инж. Г.С. Белецкого, Главэнергопром, Отраслевое бюро техн. информ.. — Ленинград, Москва : ОНТИ, Гл. ред. энергет. лит., 1938. — 252 с.

72. Azizi, Zahra & Rostampour, Vahid & Jafarmadar, Samad & Khorasani, Mir Saleh & Abdzadeh, Behzad. (2021). Performance evaluation of horizontal straight tube equipped with twisted tape turbulator, with air-water two-phase flow as working fluid. Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 147. 1-15. 10.1007/s10973-021-10809-z.

73. Хьюитт Дж. Кольцевые двухфазные течения / Дж. Хьюитт, Н. Холл-Тейлор ; Перевод с англ. В. Я. Сидорова. - М.: Энергия, 1974. - 407 с.

74. Гухман А.А. Применение теории подобия к исследованию процессов тепло-массообмена. - 2-е, перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1974. - 328 С., Ногид Л.М. Теории подобия и размерностей. - Ленинград : Судпромгиз, 1959. - 95 с.

75. Опытное исследование аэро- и гидравлической систем прямоточного котла на лабораторном стенде путем внедрения автоматического управления устройствами и сбора данных / К. В. Осинцев, С. И. Кускарбекова, Н. В.

Савостеенко, Н. М. Максимов // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. - 2022. - Т. 22, № 2. - С. 92-103. - DOI 10.14529/power220209. - EDN TSSPMK.

76. Подбор системы химической очистки воды для совершенствования работы парового прямоточного котла змеевикового типа / Е. В. Соломин, С. И. Кускарбекова, Д. В. Бехтерев [и др.] // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. - 2023. - Т. 23, № 1. - С. 99105. - DOI 10.14529/power230110. - EDN PBOZJF.

77. Кускарбекова, С. И. Изоляция бака питательной воды в схеме транспортабельной котельной установки с прямоточным паровым котлом / С. И. Кускарбекова // Надежность и безопасность энергетики. - 2023. - Т. 16, № 4. - С. 256-262. - DOI 10.24223/1999-5555-2023-16-4-256-262. - EDN ANQDFD.

78. Osintsev, K. Investigation of operation of coil-flow steam generator of serpentine type in conditions of low ambient temperatures / K. Osintsev, S. Aliukov, S. Kuskarbekova // International Journal of Heat and Technology. - 2021. - Vol. 39, No. 4. - P. 1164-1172. - DOI 10.18280/ijht.390414. - EDN RUHICO.

79. Osintsev, K. Development of methodological bases of the processes of steam formation in coil type boilers using solar concentrators / K. Osintsev, S. Aliukov, S. Kuskarbekova // Energies. - 2021. - Vol. 14, No. 8. - DOI 10.3390/en14082333. - EDN ICNKAW.

80. Osintsev, K. Experimental study of a coil type steam boiler operated on an oil field in the subarctic continental climate / K. Osintsev, S. Aliukov, S. Kuskarbekova // Energies. - 2021. - Vol. 14, No. 4. - DOI 10.3390/en14041004. - EDN ASJDVF.

81. Kuskarbekova S.I. Operational improvement of coil type direct-flow steam generator by using chemical water treatment system / S. Kuskarbekova, A. Shishkov, D. Bekhterev, A. Ershov, D. Zulkarnaev // IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2023. - T. 1154, Vol. 1 No. 012005.

82. Kuskarbekova S.I. Analyzing the method of increasing the energy efficiency for a direct-flow generator unit based on an educational laboratory stand / S. Kuskarbekova, A. Khrutskaya, E. Fedorenko, I. Karimov, D. Zulkarnaev // IOP

Conference Series: Earth and Environmental Science. - 2023. - T. 1154, Vol. 1 No. 012016.

83. Ershov A.A. Investigation of the influence of pollution on heat exchange during boiling of water in curved pipes of a direct-flow coil type steam generator / A. Ershov, S. Kuskarbekova, L. Maryushin, D. Bekhterev, D. Zulkarnaev // AIP Conference Proceedings. - 2023. - T. 2999, Vol. 1 No. 020051.

84. Осинцев, К. В. Разработка автоматизированной системы управления для учебного лабораторного стенда / К. В. Осинцев, С. И. Кускарбекова // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. - 2022. - Т. 22, № 3. - С. 141-150. -DOI 10.14529/ctcr220313. - EDN NLKCAA.

85. Кускарбекова, С. И. Автоматизация группы питательных насосов в транспортабельной котельной установке / С. И. Кускарбекова, Н. М. Максимов, К.

B. Осинцев // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлектроника. - 2023. - Т. 23, № 2. -

C. 82-92. - DOI 10.14529/ctcr230207. - EDN ONUVQB.

86. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2022668968 Российская Федерация. Программа по автоматизации управления гидравлической системой учебного лабораторного стенда : № 2022668649 : заявл. 14.10.2022 : опубл. 14.10.2022 / И. А. Моисеев, С. И. Кускарбекова, К. В. Осинцев [и др.] ; заявитель федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Уральский государственный университет ». - EDN WIJHHZ.

87. Разработка методологических основ исследования процессов парообразования при движении многокомпонентной жидкости в прямоточных котлах змеевикового типа методами математического моделирования / М. М. Дудкин, К. В. Осинцев, С. И. Кускарбекова // Промышленная энергетика. 2020. №11. С. 16-24. DOI: 10.34831/EP.2020.16.79.003.

88. Патент № 2694890 C1 Российская Федерация, МПК H05B 6/10. электронагреватель жидкости : № 2018143417 : заявл. 06.12.2018 : опубл.

18.07.2019 / К. В. Осинцев, В. В. Осинцев, В. И. Богаткин [и др.] ; заявитель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)". - EDN ELFXQC.

89. Петухов Б. С. Теплообмен и сопротивление при ламинарном течении жидкости в трубах / Б.С. Петухов - М. : Энергия, 1967. - 411 с.

90. Кириллов П. Л. Справочник по теплогидравлическим расчетам (ядерные реакторы, теплообменники, парогенераторы) / П. Л. Кириллов, Ю. С. Юрьев, В. П. Бобков; Под общ. ред. П. Л. Кириллова. - 2-е изд., испр. и доп. - М. : Энергоатомиздат, 1990. - 358 с.

91. Мори Я. Исследование теплообмена при вынужденном течении жидкости в изогнутых трубах / Я. Мори, Н. Накама // Int. J. of Heat a Mass Transfer. 1965. v.8, №1. pp. 61-82.

92. Багоутдинова А.Г. Змеевиковые теплообменники и их математическое описание / А.Г. Багоутдинова, Я.Д. Золотоносов // Известия вузов. Строительство. 2015. - №7. - С. 44-51.

93. Багоутдинова А.Г. Математическая модель сопряженной задачи теплообмена при турбулентном течении в каналах сложной геометрии / А.Г. Багоутдинова, Я.Д. Золотоносов // Известия КГАСУ. 2013. - №2 (24). - С. 157-167.

94. Кускарбекова С.И. Прогнозирование режимов работы водоподготовительной установки в транспортабельной котельной с целью энергосбережения и надежности работы прямоточного парового котла. Энергобезопасность и энергосбережение. - 2024 - 1(115) - с. 35-40.

95. Кускарбекова С.И. Передвижная котельная установка для работы в тяжелых климатических условиях / С.И. Кускарбекова // Энерго- и ресурсосбережение в теплоэнергетике и социальной сфере: материалы Международной научно-технической конференции студентов, аспирантов, ученых. - 2024. - Т. 12, № 1. - С. 47-53.

96. Преображенский В.П. Теплотехнические измерения и приборы [Текст] : [Учебник для спец. «Автоматизация теплоэнерг. процессов»]. - 3-е изд., перераб. - М.: Энергия, 1978. - 703 с.

163

Приложение А

Программа по автоматизации управления гидравлической системой

лабораторного стенда

Программа предназначена для специалистов в области проектирования систем управления и программистов контроллеров теплоэнергетических установок.

Программа, получая в качестве входных данных гидравлические параметры сохраняет их в файле и, в дальнейшем в зависимости от этих параметров, регулирует скорость вращения насоса стенда путём снижения или повышения скорости вращения, также сигнализируя о превышении допустимого предела давления и прекращения регулирования частоты вращения.

В программе реализованы: визуальное представление величины текущей скорости вращения двигателя насоса, давления в гидравлической системе, а также сигнализация о прекращении выдачи регулирующего воздействия извне или в случае аварии.

Требования к ПК:

Тип ЭВМ: IBM PC - совместимый компьютер. Платформы: Windows 7/10 Язык программирования: С++ Объём программы: 2,2 кб.

Листинг программы [86]: #include <iostream> #include<fstream> #include <string> #include <iomanip> #include <vector> #include <ctime>

#include <cmath> #include<conio.h> using namespace std;

int main() {

double n, X[24], d[24], a[24], Plim; setlocale(0, "ru_RU");

cout << "Введите количество переменных n ="; cin >> n;

cout << "Input :" << n; Plim = 20;

for (int i = 0; i < n ; i++) {

cout << "Гидравлический параметр, кгс/смА2 [" << i << "] ="; cin >> X[i];

}

ifstream fin("output9.txt"); ofstream fout("input.txt"); for (int i = 0; i < n ; i++) { fin >> setw(n) >> X[i]; fout << setw(n) << X[i];

}

fin.close(); fout.close();

for (int j = 0; j < 500; j++) { for (int i = 0; i < n; i++) { if (X[i] < 10) {

for (int k = 0; k < 100; k++) { ifstream fin("file3.txt"); ofstream fout("file4.txt"); for (int i = 0; i < n; i++) {

fin >> a[i];

fout << a[i] + 10 << endl;

std::cout << "Текущая скорость вращения a =" << a[i] + 10 << endl;

}

fin.close(); fout.close(); if (X[i] < 10) { if (X[i] >= Plim) {

std::cout << "Гидравлический параметр превысил допустимый предел" << return 0;

} }

else {

ifstream frn("file4.txt"); ofstream fout("file4.txt"); for (int i = 0; i < n; i++) { fin >> a[i];

fout << a[i] + 10 << endl;

std::cout << "Текущая скорость вращения a =" << a[i] + 10 << endl;

}

fin.close(); fout.close();

} } }

else {

ifstream fïn("fïle3.txt"); ofstream fout("file4.txt"); for (int i = 0; i < n; i++) {

fin >> a[i];

fout << a[i] - 10 << endl;

std::cout << "Текущая скорость вращения a =" << a[i] - 10 << endl;

}

fin.close(); fout.close(); if (X[i] > 10) {

std::cout << "Прекращение выдачи регулирующего воздействия" << endl;

} } }

return 0;

} }

168

Приложение Б Справки от организаций

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ) ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)»

1943

ЮУрГУ

Проспект Ленина. 76. Челябинск. Россия 454080, тел./факс [phone], e-mail: [e-mail], www.susu.ru ОКПО 02066724, ОГРН 1027403357568, ИНН/КПП 7453019764/745301001

ЛЛ-Vf.Jf ы„ fr/tc

На №

от

СПРАВКА

об использовании результатов диссертационного исследования Кускарбековой Сулпан Ириковны в учебном процессе ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)»,

Настоящая справка дана Кускарбековой Сулпан Ириковне и подтверждает, что основные методологические положения ее диссертационной работы на тему: «Интенсификация теплоотдачи от продуктов сгорания жидкого топлива к поверхностям нагрева во внешнем газоходе прямоточного парового котла змеевикового типа», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 2.4.6 Теоретическая и прикладная теплотехника, были использованы в ходе учебного процесса ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)», а именно при создании лабораторного стенда «Исследование аэродинамики и гидравлики прямоточного парового котла змеевикового типа».

Первый проректор-проректор по научной работе А.В. Коржов

Министерство науки и высшего образования Российской федерации ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Политехнический институт Кафедра «Промышленная теп.штергетика»

СПРАВКА

07.05.2025 г. № 309-28/48

г. Челябинск

Об использовании результатов диссертационного исследования Кускарбековой Сулпан Ириковны в учебном процессе ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)».

Настоящая справка дана Кускарбековой Сулпан Ириковне и подтверждает, что основные методологические положения ее диссертационной работы на тему: Интенсификация теплоотдачи от продуктов сгорания жидкого топлива к поверхностям нагрева во внешнем газоходе прямоточного парового котла змеевикового типа, представленной на соискание степени кандидата технических наук по специальности: 2.4.6 - Теоретическая и прикладная теплотехника, были использованы в ходе учебного процесса ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)», а именно при создании учебного лабораторного стенда для кафедры «Промышленная теплоэнергетика».

Применение результатов диссертационной работы Кускарбековой С.И. повышает качество профессиональной подготовки студентов.

И.О. ученого секретаря, к.т.н., доцент кафедры «Промышленная теплоэнергетика»

ООО «НПО ЭНЕГГОСЕМИС»

Челябинск. 454048, РОССИЯ

ТЕЛ

8(908)581 56 09 8 (952) 527 67 24

WEB SITE E-MAIL

www.energoservicecompany.ru ENSERV®MAIL.RU

Энергосервис

®

№ ЭС-1340 от 06.05.2025

СПРАВКА

об использовании результатов диссертационного исследования Кускарбековой Сулпан Ириковны

Настоящая справка дана Кускарбековой Сулпан Ириковне и подтверждает, что основные исследования ее диссертационной работы на тему: Интенсификация теплоотдачи от продуктов сгорания жидкого топлива к поверхностям нагрева во внешнем газоходе прямоточного парового котла змеевикового типа, представленной на соискание степени кандидата технических наук по специальности: 2.4.6 - Теоретическая и прикладная теплотехника, были использованы в ходе научно-исследовательской деятельности общества с ограниченной ответственностью «Научно-производственное объединение ЭнергоСервис».

Директор ООО «НПО ЭнергоСервис», кандидат технических наук

_____ / ЧЕЛЯБИНСКИЙ ¥ МЕЧ ЕЛ / МЕТАЛЛУРГИЧЕ

ЧЕЛЯБИНСКИИ

МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ

КОМБИНАТ

/ КОМБИНАТ

Теплоэлектроцентраль

№ дата ^

СПРАВКА

Об использовании результатов диссертационного исследования Кускарбековой Сулпан Ириковны при проведении научно-исследовательской работы на ТЭЦ ПАО «ЧМК».

Настоящая справка дана Кускарбековой Сулпан Ириковне и подтверждает, что основные методологические положения ее диссертационной работы на тему: Интенсификация теплоотдачи от продуктов сгорания жидкого топлива к поверхностям нагрева во внешнем газоходе прямоточного парового котла змеевикового типа, представленной на соискание степени кандидата технических наук по специальности:

2.4.6 - Теоретическая и прикладная теплотехника, нашли применение при проведении научно-исследовательской работы на ТЭЦ ПАО «ЧМК» по увеличению степени использования коксового и доменного газов, в том числе по замене воздухоподогревателей котельных агрегатов и газоходов в соответствии с договором №74-РУ-314/22 от 21.10.2022г

Начальник ТЭЦ

В. В. Виноградов