Моделирование испарительного охлаждения воздуха перед теплообменными секциями аппарата воздушного охлаждения с учетом распределения капель по размерам
УДК: 621.565.945
DOI: -
Авторы:
ХОДЫРЕВ А.И.
1,
АББАС А.С.1
1 РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, Москва, Россия
Ключевые слова: аппарат воздушного охлаждения (АВО), моделирование, снижение температуры, впрыск воды, капля, спектр, распределение капель по размерам, степень испарения
Аннотация:
Статья посвящена оценке эффективности тонкого распыливания воды перед теплообменными секциями аппаратов воздушного охлаждения (АВО). Представлена математическая модель массообмена в двухфазном воздушно-капельном потоке с учетом распределения впрыскиваемых капель по размерам, описываемых функцией Трёша – Головкова, и выполнен анализ результатов математического моделирования с использованием пакета MathCad. Показано, что впрыск воды в воздушный поток перед АВО с использованием форсунок тонкого распыла (максимальный диаметр капель – 40 мкм), установленных на расстоянии 2 м от теплообменной поверхности, приводит к заметному снижению температуры воздуха перед аппаратом – на 10,5 °С. Это в реальных условиях может стать решением для охлаждения целевого продукта в жаркое время года. Однако полного испарения капель при таких условиях не происходит. Дополнительно рассматривается вариант использования для впрыска воды вертикальных испарительных панелей, размещаемых вокруг АВО, содержащих центробежные форсунки как тонкого распыла, так и среднего (до 100 мкм). Применение подобных систем позволяет добиться еще большего снижения температуры воздуха перед теплообменной поверхностью. Замена реального полидисперсного спектра капель на монодисперсный спектр с диаметром, равным среднеобъемному или среднему объемно-поверхностному (по распределению Трёша – Головкова), дает завышенные результаты оценки эффективности впрыска воды. Проведение расчетов по медианному диаметру снижает разницу в прогнозе температуры охлаждаемого воздуха до величины не более 1,5 °С, что может быть приемлемо для предварительных расчетов.
Список литературы:
1. Эффективность использования аппаратов воздушного охлаждения / И.Х. Халисматов, Ш.К. Агзамов, Т.Х. Наубеев [и др.] // Int. Scientific and Practical Conf. World Science. – 2016. – Vol. 1, No. 3(7). – P. 47–52.
2. Пат. 2614623 Рос. Федерация, МПК F28C 1/00. Устройство для предварительного охлаждения воздуха в аппаратах воздушного охлаждения / А.В. Шевцов; патентообладатель ООО "ИнТехЭнерго". – № 2015108829; заявл. 13.03.2015; опубл. 28.03.2017, Бюл. № 10.
3. Ходырев А.И., Шмонова К.С. Об эффективности применения испарительного охлаждения при работе аппаратов воздушного охлаждения в летний период // Территория Нефтегаз. – 2019. – № 10. – С. 74–80.
4. Ходырев А.И., Аббас А.С. Моделирование испарительного охлаждения воздуха при впрыске воды перед теплообменными секциями // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2023. – № 6(138). – С. 16–23. – DOI: 10.33285/1999-6934-2023-6(138)-16-23
5. Волков Е.Б., Головков Л.Г., Сырицын Т.А. Жидкостные ракетные двигатели. – М.: Воениздат, 1970. – 592 с.
6. Головков Л.Г. Распределение капель по размерам при распыливании жидкостей центробежными форсунками // ИФЖ. – 1964. – Т. 7, № 11. – С. 55–61.
7. Трёш Г. Распыливание жидкости // Вопр. ракетной техники. – 1955. – № 4. – С. 107–127.
8. Трёш Г., Гроссман Н. К закону распределения капель при распыливании // Вопр. ракетной техники. – 1955. – № 4. – С. 22–25.
9. Пажи Д.Г., Галустов В.С. Распылители жидкости. – М.: Химия, 1979. – 216 с.
10. Распыливание жидкостей / В.А. Бородин, Ю.Ф. Дитякин, Л.А. Клячко, В.И. Ягодкин. – М.: Машиностроение, 1967. – 263 с.
11. Ходырев А.И., Ходырев Д.А., Блохина М.Г. О распределении капель по размерам в спектре при распыливании жидкости центробежной форсункой // Тр. РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. – 2017. – № 4(289). – С. 101–113.
12. Экспериментальная установка определения среднего объемно-поверхностного диаметра частиц дисперсных сред / С.С. Титов, Э.А. Мецлер, А.А. Павленко, В.А. Архипов // Ползуновский вестн. – 2015. – № 4-2. – С. 47–51.
13. Ходырев А.И. Повышение эффективности эксплуатации компрессорных станций при испарительном охлаждении // Экспресс-информация. Сер. Экономика, организация труда и управление производством в газовой пром-сти. – М.: ВНИИЭГазпром, 1983. – № 23. – С. 13–14.
14. Ходырев А.И., Муленко В.В. Разработка форсунки для впрыска ингибиторов коррозии и гидратообразования, извлекаемой под давлением // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2020. – № 2(116). – С. 15–22. – DOI: 10.33285/1999-6934-2020-2(116)-15-22
15. Ходырев А.И., Муленко В.В. Анализ конструкций форсуночных устройств для впрыска ингибиторов в трубопровод // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2021. – № 3(123). – С. 5–13. – DOI: 10.33285/1999-6934-2021-3(123)-5-13
Назад в номер