Влияние ударно-акустического метода очистки наружных отложений на повышение энергоэффективности и надежности теплообменных аппаратов
Представлены обзор и характеристика наиболее распространенных средств защиты от наружных загрязнений теплообменных аппаратов.
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2007
|
| Назва видання: | Промышленная теплотехника |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/61331 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Влияние ударно-акустического метода очистки наружных отложений на повышение энергоэффективности и надежности теплообменных аппаратов / В.С. Самохвалов, М.Ю. Багненко // Промышленная теплотехника. — 2007. — Т. 29, № 7. — С. 102-106. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-61331 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-613312014-05-01T03:01:27Z Влияние ударно-акустического метода очистки наружных отложений на повышение энергоэффективности и надежности теплообменных аппаратов Самохвалов, В.С. Багненко, М.Ю. Представлены обзор и характеристика наиболее распространенных средств защиты от наружных загрязнений теплообменных аппаратов. Подано огляд та характеристику найпоширеніших засобів захисту від зовнішніх забруднень у теплообмінних апаратах. The review and special features of the most widely used methods protection from external deposit in heat–exchange devices are presented. 2007 Article Влияние ударно-акустического метода очистки наружных отложений на повышение энергоэффективности и надежности теплообменных аппаратов / В.С. Самохвалов, М.Ю. Багненко // Промышленная теплотехника. — 2007. — Т. 29, № 7. — С. 102-106. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 0204-3602 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/61331 621.182.42 ru Промышленная теплотехника Інститут технічної теплофізики НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Представлены обзор и характеристика наиболее распространенных средств защиты от наружных загрязнений теплообменных аппаратов. |
| format |
Article |
| author |
Самохвалов, В.С. Багненко, М.Ю. |
| spellingShingle |
Самохвалов, В.С. Багненко, М.Ю. Влияние ударно-акустического метода очистки наружных отложений на повышение энергоэффективности и надежности теплообменных аппаратов Промышленная теплотехника |
| author_facet |
Самохвалов, В.С. Багненко, М.Ю. |
| author_sort |
Самохвалов, В.С. |
| title |
Влияние ударно-акустического метода очистки наружных отложений на повышение энергоэффективности и надежности теплообменных аппаратов |
| title_short |
Влияние ударно-акустического метода очистки наружных отложений на повышение энергоэффективности и надежности теплообменных аппаратов |
| title_full |
Влияние ударно-акустического метода очистки наружных отложений на повышение энергоэффективности и надежности теплообменных аппаратов |
| title_fullStr |
Влияние ударно-акустического метода очистки наружных отложений на повышение энергоэффективности и надежности теплообменных аппаратов |
| title_full_unstemmed |
Влияние ударно-акустического метода очистки наружных отложений на повышение энергоэффективности и надежности теплообменных аппаратов |
| title_sort |
влияние ударно-акустического метода очистки наружных отложений на повышение энергоэффективности и надежности теплообменных аппаратов |
| publisher |
Інститут технічної теплофізики НАН України |
| publishDate |
2007 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/61331 |
| citation_txt |
Влияние ударно-акустического метода очистки наружных отложений на повышение энергоэффективности и надежности теплообменных аппаратов / В.С. Самохвалов, М.Ю. Багненко // Промышленная теплотехника. — 2007. — Т. 29, № 7. — С. 102-106. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. |
| series |
Промышленная теплотехника |
| work_keys_str_mv |
AT samohvalovvs vliânieudarnoakustičeskogometodaočistkinaružnyhotloženijnapovyšenieénergoéffektivnostiinadežnostiteploobmennyhapparatov AT bagnenkomû vliânieudarnoakustičeskogometodaočistkinaružnyhotloženijnapovyšenieénergoéffektivnostiinadežnostiteploobmennyhapparatov |
| first_indexed |
2025-07-05T12:21:25Z |
| last_indexed |
2025-07-05T12:21:25Z |
| _version_ |
1836809543835713536 |
| fulltext |
Введение
Картина постепенного нарастания золовых
отложений на теплообменной поверхности судо;
вого утилизационного, вспомогательного котла,
не имеющих эксплуатационной защиты от за;
грязнений, схематически приведена в табл. 1, где
дана характеристика трех стадий загрязнений.
Стадийность нарастания процесса загрязнения
технологически определяет время введения в
действие методов очистки. Для того чтобы ис;
ключить вторую и третью стадии загрязнения и
обеспечить устойчивую работу утилизационного
котла и всей энергетической установки в целом
на заданных параметрах, очистка должна произ;
водиться в рамках первой стадии. При этом сле;
дует иметь в виду прогрессирующий (лавинный)
характер нарастания интенсивности загрязне;
ния. Отложения сажи в некоторых случаях при;
водят к сажистым пожарам [1].
Устройства защиты призваны обеспечить экс;
плуатационными средствами работу котлов на
номинальных параметрах и при расчетной эф;
фективности без специальных остановок на чи;
стку. Опыт показывает, что оснащение энергети;
ческих котлов средствами защиты от загрязнения
и заноса золой топлив является необходимым ус;
ловием устойчивой и надежной эксплуатации.
Постановка задачи
Рассмотрение и сопоставление разнообразных
средств защиты от загрязнения показывает, что
они неравноценны по своей физической природе
102 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7
Подано огляд та характеристику най)
поширеніших засобів захисту від
зовнішніх забруднень у теплообмінних
апаратах. Обґрунтовано застосування
перспективного ударно)акустичного
методу очищення при використанні
імпульсної технології для створення ре)
зонансно)акустичних явищ, наведено
опис та принцип роботи генератора
пневматичних імпульсів, а також прове)
дено аналіз механізму дії ударно)акус)
тичного метода очищення.
Представлены обзор и характерис)
тика наиболее распространенных
средств защиты от наружных загрязне)
ний теплообменных аппаратов. Обосно)
вано применение перспективного удар)
но)акустического метода очистки при
использовании импульсной технологии
для создания резонансно)акустических
явлений, приведено описание и прин)
цип работы генератора пневматических
импульсов, а также проведен анализ
механизма действия ударно)акустичес)
кого метода очистки.
The review and special features of the
most widely used methods protection from
external deposit in heat–exchange devices
are presented. Using of perspective of the
acoustic–percussive method of cleaning of
heat–exchange devices is proved at use of
the impulse technologies for creation of
the resonance)acoustic condition, the
description and the principle of work of the
generator of pneumatic impulses is pre)
sented, аnd also the analysis of the mech)
anism of the action of the acoustic–per)
cussive method of cleaning is carried out.
УДК 621.182.42
САМОХВАЛОВ В.С., БАГНЕНКО М.Ю.
Национальный университет кораблестроения
ВЛИЯНИЕ УДАРНО)АКУСТИЧЕСКОГО МЕТОДА
ОЧИСТКИ НАРУЖНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ НА ПОВЫШЕНИЕ
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ И НАДЕЖНОСТИ
ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ
E – работа расширения газа;
k – показатель адиабаты;
M – число Маха;
p1 – давление сжатого газа;
p2 – давление среды;
p3 – давление на фронте ударной волны;
V1 – объем сжатого газа;
w1 – скорость звука в толкающем газе;
w2 – скорость звука в газе среды;
w3 – скорость газа за фронтом ударной волны.
[2]. Некоторые из них могут найти применение
лишь при наличии формирующегося золового
отложения. Специфические особенности возмож;
ного применения отдельных средств защиты по;
верхностей нагрева приведены в табл. 2 [3;8].
Цель настоящей работы
Определить перспективы использования удар;
но;акустического метода очистки наружных от;
ложений, для повышения энергоэффективности
и надежности теплообменных аппаратов.
Исследование метода ударно;акустической
очистки внешних теплообменных поверхностей
судовых и стационарных теплообменников с ма;
лыми конвективными объемами моделировались
и проводились на судовом утилизационном кот;
ле марки КУП 150 СИ в диапазоне параметров,
характерных для судовых энергетических устано;
вок. На рис. 1 изображена схема размещения ге;
нераторов пневматических импульсов на приме;
ре очистки экономайзерной поверхности утили;
зационного котла КУП 150 СИ от внешних отло;
жений.
В корпусе утилизационного котла 1 располо;
жена экономайзерная поверхность 2. Девять гене;
раторов пневматических импульсов 3 равномер;
но расположены по ширине котла. Выхлопные
профилированные сопла 4 введены через обшив;
ку корпуса утилизационного котла 1 в конвектив;
ную шахту. К генераторам пневматических им;
пульсов подведены трубопроводы сжатого
воздуха 5, на которых установлены клапаны 6.
В способе ударно;акустической очистки со;
здаются пневматические импульсы, распреде;
ленные равномерно по конвективному объему
теплообменника, для формирования резонанс;
но;акустического влияния на отложения и их
транспортировки по проточной части теплооб;
менника. Способ ударно;акустической очистки
внешних теплообменных поверхностей воздей;
ствует на отложения следующими путями: дина;
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7 103
Та б л . 1 . Характеристика процесса загрязнения
мическим напором потока дискретных газовых
струй, прохождением акустической волны, меха;
ническим встряхиванием конструкции теплооб;
менной поверхности. Взаимодействие ударных
волн и сопутствующих резонансно;акустических
колебаний с отложениями имеет сложный харак;
тер. Эти резонансно;акустические импульсы
можно обеспечить путем направления ударных
волн в малые конвективные объемы. Падая на
отложения, ударная волна претерпевает отраже;
ние от твердой стенки и свободной поверхности
отложений. Отражение волны сжатия и одновре;
менное преобразование ее в волну разряжения
происходит по законам акустики, при этом в ма;
лых объемах происходят резонансно;акустические
явления, которые повышают амплитуду импульса.
Эффект действия резонансно;акустического ко;
лебания в самом слое отложений усиливается за
счет упругой деформации твердой поверхности,
на которой он расположен, и наличия газовых
пор, пустот в слое отложений, которые при пери;
одическом резком изменении амплитуды им;
пульса разрушаются.
Как источник акустических колебаний ис;
пользуют пневматические импульсы, которые
создаются благодаря генератору пневматических
импульсов (рис. 2), работающем на сжатом воз;
духе с давлением 0,3...1,0 МПа и разными типами
выходных профилированных сопл.
Генератор пневматических импульсов содер;
жит корпус 1 с впускным 2 и выпускным 3 пат;
рубками, стакан 4 с направляющей втулкой 5, ох;
ватывающей составной шток 6, который
соединен с одной стороны с мембраной 7, с дру;
гой — клапаном 8. Для начального закрытия кла;
пана 8 после образования импульса, когда нет
необходимого давления воздуха в рабочей пнев;
мокамере 9, используется пружина сжатия 10 с
104 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7
Та б л . 2 . Средства защиты от загрязнения и заноса золой
регулирующей гайкой 11 для изменения жестко;
сти пружины. Клапан 8 плотно прилегает к про;
филированному седлу 12 благодаря уплотнению
13. В камере 9 размещен стакан 4 с шестью треу;
гольными окнами 14. Выпускной патрубок 3 вы;
полнен в виде профилированного сопла 15. Для
удобства монтажа (демонтажа) генератора пнев;
матических импульсов шток выполнен состав;
ным на резьбовом соединении, для надежности
соединения закрепляется шплинтом 16. Для пре;
дотвращения чрезмерного изгиба мембраны 7
над и под ней на шток 6 установлена тарелка 17 и
шайба 18.
Путем изменения начального отношения дав;
лений на диафрагме может быть получена желае;
мая величина интенсивности ударной волны или
числа Маха газового потока. Истечение из гене;
ратора пневматических импульсов идеального
газа ввиду его быстротечности можно считать
адиабатическим. В этом случае работу расшире;
ния газа можно определить уравнением первого
закона термодинамики [9]
. (1)
Зависимость отношения давлений на диа;
фрагме от интенсивности ударной волны опреде;
ляется из соотношения
. (2)
Зависимость интенсивности ударной волны от
числа Маха имеет вид
. (3)
Зависимость отношений давлений на диа;
фрагме для формирования ударной волны с оп;
ределенным числом Маха
( )2
3
2
2 M 1
1
k kp
p k
− −
=
+
2
1
3 31 1
2 2 2 1
1
1
2
k
kp wp w k
p p w w
−
−⎡ ⎤−
= −⎢ ⎥
⎣ ⎦
1
2
1 1
1
1
1
k
kpk
E p V
k p
−
⎡ ⎤
⎛ ⎞⎢ ⎥= − ⎜ ⎟⎢ ⎥− ⎝ ⎠⎢ ⎥⎣ ⎦
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7 105
Рис. 1. Схема размещения генераторов
пневматических импульсов на утилизационном
котле КУП 150 СИ.
Рис. 2. Генератор пневматических импульсов.
. (4)
Вывод
Основным преимуществом ударно;акустичес;
кого метода очистки является возможность созда;
ния высокоэффективных, безопасных, дистанци;
онно управляемых систем очистки. Регулировка
генератора пневматических импульсов дает воз;
можность изменять мощность пневматических
импульсов и скважность работы генератора, то
есть адаптировать генератор к виду отложений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Soot Deposits and Fires in Exhaust Gas
Boiler/ MAN B&W Diesel A/S. – Copenhagen,
Denmark, 2004. – 21 p.
2. Коварский Л.Г. Защита паровых котлов от
шлакования и заноса золой. – М.;Л.: Энергия,
1964. – 272 с.
3. Гаврилов А.Ф., Малкин Б.М. Загрязнение и
очистка поверхностей нагрева котельных устано;
вок. – М.: Энергия, 1980. – 328 с.
4. Северянин В.С., Лысков В.Я., Шилин А.Н.
Исследование, разработка и внедрение аппара;
тов нестационарного горения для очистки по;
верхностей нагрева// Теплоэнергетика. – 1974. –
№1. – С. 32–35.
5. О механизме импульсной очистки/ Подгот.
В.Н. Подымовым, А. Г. Габидовским, А.П. Бы;
ковцом и др./ Науч. ред. Кацнельсон Б. Д. – Ка;
зань: Изд;во Казан. ун;та, 1979. – 72 с.
6. Подымов В.Н., Северянин В.С., Щелоков Я.М.
Прикладные исследования вибрационного горе;
ния/ Науч. ред. Калугин Я.П. – Казань: Изд;во
Казан. ун;та, 1978. – 219 с.
7. Тийкма Т. Акустическая очистка котлов//
Экотехнологии и ресурсосбережение. – 2002. –
№1. – С.71–74.
8. Клеесмаа Ю. Об использовании акусти;
ческой системы для очистки поверхностей на;
грева котлов тепловых электростанций//
Энергетика и электрификация. – 2000. – №9. –
С. 40–43.
9. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая дина;
мика. – М.: Наука, 1969. – 824 с.
( )2
1
0,7
2
2
7
M 1 1
6
M 1
1
6M
p
p
− +
=
⎛ ⎞−
−⎜ ⎟
⎝ ⎠
106 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7
|