📄Работа №74346

Тема: АНАЛИЗ РАБОТЫ АВТОНОМНЫХ ТЕПЛОГЕНЕРАТОРОВ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА

📝
Тип работы Магистерская диссертация
📚
Предмет строительство
📄
Объем: 105 листов
📅
Год: 2020
👁️
Просмотров: 512
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
ℹ️ Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.

📋 Содержание

ВВЕДЕНИЕ 4
Глава 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 8
ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИХ УСТАНОВОК В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА
1.1. Роль параметров климата на работу теплогенерирующих установок 8
1.2. Развитие автономных систем теплоснабжения и анализ 13
конструктивных особенностей современных теплогенерирующих установок систем жизнеобеспечения
1.3. Характеристики обследуемых котлов, описание принципа работы 17
1.4. Эксплуатация котлов длительного горения на твердом топливе 22
1.5. Выводы по главе 1 28
Глава 2. ОСНОВЫ ТЕПЛОВОГО РАСЧЕТА ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИХ 29 УСТАНОВОК. ТЕОРИЯ ГОРЕНИЯ ТВЕРДОГО ТОПЛИВА
2.1. Особенности процессов горения в котлах малой мощности, 29
работающих на твердом топливе
2.2 Программное моделирование системы дымоудаления на программном 37 комплексе Autodesk CFD
2.3. Теория горения твердого топлива в процессе его сжигания в котлах 46
длительного горения
2.4. Выводы по главе 2 53
Глава 3. НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО 54
СОСТОЯНИЯ ТЕПЛОГЕНЕРИРУЮЩИХ УСТАНОВОК СИСТЕМ ТЕПЛООБЕСПЕЧЕНИЯ ЗДАНИЙ В УСЛОВИЯХ КРАЙНЕГО СЕВЕРА
3.1. Анализ современного состояния систем теплообеспечения в условиях 54 Республики Саха (Якутия)
3.2. Натурное обследование работы твердотопливных котлов длительного 60 горения малой мощности в условиях г. Якутска
3.3. Выводы по главе 3 73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение

📖 Введение

Основными проблемами жилищно-коммунального хозяйства являются:
1. Некачественные жилищно-коммунальные услуги, вследствие износа ряда объектов коммунальной инфраструктуры;
2. Высокий уровень износа объектов жилищно-коммунального;
комплекса;
3. Высокие затраты на топливно-энергетические ресурсы.
Все эти проблемы взаимосвязаны и имеют схожие причины, такие как:
-сохраняющийся рост морально-технического износа жилищного фонда и объектов коммунальной инфраструктуры, что приводит к превышению темпов старения жилищно-коммунального комплекса над темпами его реновации и модернизации, ведущие к росту рисков аварийности;
-высокий уровень износа основных фондов в коммунальном секторе, который вызван необеспеченностью реальной потребности в обновлении основных фондов финансовыми ресурсами. Следствием этих причин является низкое качество коммунальных услуг, не соответствующее современным требованиям законодательства и потребителей.
В климатических условиях Республики Саха (Якутия) одной из важных задач является повышение надежности и эффективности работы источников теплогенерации, т.к. это является необходимым условием жизнеобеспечения.
Исходя из этого, в последнее время возрастает спрос на эффективные автономные источники теплоэнергии. В Якутии идет тенденция строительства индивидуальных домов с автономным теплоснабжением.
Отсутствие протяженных внешних тепловых сетей и обслуживание преимущественно однотипных потребителей (конкретного потребителя)
позволяет практически исключить потери теплоносителя в тепловых сетях и потери теплоты от совмещения графиков отпуска теплоты разнотипными потребителями, используя все преимущества местного регулирования.
Практика показывает, что теплогенераторы импортных и отечественных производителей не приспособлены для работы при низких температурах наружного воздуха. Это подтверждается низкими теплотехническими показателями, которые не соответствуют данным, заявленными заводами- изготовителями. Основная причина снижения теплопроизводительности - неудовлетворительная работа дымоходной системы, связанная с увеличением коэффициента избытка воздуха.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ - повышение надежности и эффективности работы теплогенераторов длительного горения малой мощности путем разработки методики и расчетных условий эксплуатации в климатических условиях Республики Саха (Якутия), исследование влияния коэффициента избытка воздуха на процессы теплообмена в дымоходной системе в условиях экстремально низких температурах.
Задачи исследования:
1. Обзор научной литературы на предмет эксплуатации котлов длительного горения, теории горения топлива, проведение патентного обзора;
2. Оценка влияния климатических особенностей Республики Саха (Якутия) на автономную систему теплоснабжения;
3. Проведение натурных исследований на базе твердотопливного котла длительного горения Liepsnele в климатических условиях г.Якутск;
4. Разработка методики и обоснования динамики изменения температуры удаляемого воздуха в дымоходной системе
5. Создание математической модели на базе системного комплекса Autodesk CFD 2019;
Объектом исследования является твердотопливный котел длительного горения «Liepsnele» и его дымоходная система для отвода продуктов сгорания, а также стабилизатор тяги.
Предметом исследования являются системы отвода продуктов сгорания и обеспечения притока воздуха, необходимого для горения в условиях аномально низких температур.
СТЕПЕНЬ РАЗРАБОТАННОСТИ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. В период обучения с сентября 2019 по апрель 2020 года включительно мною была проделана следующая работа:
1. Проведен литературный обзор научно-исследовательских трудов, посвященных климату Якутии: М.К. Гаврилова, Ц.А. Швец, С.А. Изюменко; работы, направленные на изучение автономного теплоснабжения: В.М. Фокин, С.А. Карауш, Р.Ш. Мансуров, И.А. Пикулев; труды, посвященные изучению дымовых труб: А.М. Ельшин, М.Н. Ижорин, В.С. Жолудов, Е.Г. и др.
2. Проведен патентный обзор по теме исследования, а также составлен отчет, далее в приложении. Патентный поиск проводился с целью определения технического уровня и патентоспособности результатов научно-исследовательской работы по теме «Анализ автономных систем жизнеобеспечения в условиях Крайнего Севера».
3. Участие в заочном этапе конференций:
-Международная научно-практическая конференция «Приоритетные направления инновационной деятельности в промышленности», г. Казань, 2020 год. Название темы: «Анализ эффективности работы котельной на
твердотопливных котлах длительного горения малой мощности в промышленном объекте в условиях Севера»;
- XX всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов, г. Нерюнгри, 2019 год. Название темы: «К вопросу автономного теплоснабжения жилых домов в условиях Севера»;
-Общеуниверситетская научная конференция студентов и магистрантов СВФУ «Аммосов - 2020», г. Якутск, 2020 год. Название темы: «Изучение работы твердотопливных котлов длительного горения в климатических условиях г. Якутск»;
- II Международная молодежная научно-практическая конференция «Арктические исследования: от экстенсивного освоения к комплексному развитию», г. Архангельск, 2020 год. Название темы: «Оценка работы твердотопливных котлов длительного горения малой мощности в условиях Севера»;
- Международная научная конференция «Far East Con» International Scientific Conference “Far East Con”, г. Владивосток, 2019 год. Название темы: «Особенности эксплуатации автономных теплогенерирующих установок в климатических условиях Севера».
4. Написанные статьи, опубликованные в научных сборниках:
- «К вопросу автономного теплоснабжения жилых домов в условиях Севера». Сборник: «ХХ всероссийская научно-практическая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов в г. Нерюнгри, с международным участием». Справку, подтвердлающую выход статьи в сборник см. в приложении;
- «Анализ эффективности работы котельной на твердотопливных котлах длительного горения малой мощности в промышленном объекте в условиях Севера». Сборник: Материалы II международной научной конференции: «Приоритетные направления инновационной деятельности в промышленности». Ксерокопию диплома, подтверждающую выход статьи в сборник см. в приложении;
- «Особенности эксплуатации автономных теплогенерирующих установок в климатических условиях Севера». Сборник: International science and technology conference "EarthScience". IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 459 (2020) 052038.

Возникли сложности?

Нужна качественная помощь преподавателя?

👨‍🎓 Помощь в написании

✅ Заключение

1. На основе исследования влияния климатических условий на работу твердотопливных котлов длительного горения в условиях Якутии определено, что при достижении температуры -43°С наблюдается переходный момент, когда гетерогенное горение переходит в обычное горение.
2. При температуре наружного воздуха -35°С и ниже происходит частичное обмерзание дымовой трубы. Это, в свою очередь, влечет к нарушению нормальной работы теплогенератора, уменьшению проходного сечения дымохода путем образования куржака - сниженю тяги.
3. Построены графики зависимостей естественной тяги в дымоходе твердотопливного котла длительного горения от температуры наружного воздуха, график зависимости коэффициента полезного действия работы котла от процентного содержания кислорода в продуктах сгорания, график зависимости тепловых потерь в котле от коэффициента избытка воздуха и температуры уходящих газов.
4. Построена имитационная модель системы дымоудаления при условиях экстремально низких температурах наружного воздуха на базе программного комплекса Autodesk CFD 2019.

Нужна своя уникальная работа?
Срочная разработка под ваши требования
Рассчитать стоимость
ИЛИ

📕 Список литературы

1. Алаев Г.П. Топливо и теория горения: учебное пособие/ ЛТА. - Л., 1990.
2. Александровская Л.Н., Аронов И.З., Круглов В.И. Безопасность и надежность технических систем: Учеб. Пособие / Л.Н. Александровская, И.З. Аронов, В.И. Круглов. - М.: Логос, 2008. - 376 с.
3. Батугина Н.С., Гаврилов В.Л., Баракаева И.Д., Тарский Н.Д. Повышение энергобезопасности Заполярных районов Республики Саха (Якутия) на основе освоения местных топливно-энергетических ресурсов // Минеральные ресурсы России, экономика и управление. - М: ООО: «РГ-Информ», 2014 - №6 - с.47-55.
4. Белоусов В.Н., Смородин С.Н., Смирнова О.С. Топливо и теория горения. Ч.1. Топливо: учебное пособие/ СПбГТУРП. - СПб., 2011. - 84 с.: ил. 15.
5. Бойко Е.А., Пачковский С.В.: Диффузионно - кинематическая модель горения и тепломассообмена пылеугольных частиц в газовом потоке / Химия твердого топлива. - М.: Изд-во РАН, 2008. - С.3-13.
6. Бушуев В.В., Воропай Н.И., Мастепанов А.М. и др. Энергетическая безопасность России. Новосибирск: Наука, 1998.
7. Виленский, Т. В. Динамика горения пылевидного топлива / Т. В. Виленский, Д. М. Хзмалян. — Москва : Энергия, 1977. — 248 с.
8. Гаврилова М.К. Климат центральной Якутии. - Якутск: Кн. изд-во, 1973. - 118 с.
9. ГОСТ 30494-2011. «Здания жилые и общественные. Параметры микроклимата в помещениях», -М:, ОАО «СантехНИИпроект» - 12.07.2012.
10. Ельшин А.М., Ижорин М.Н., Жолудов В.С., Овчаренко Е.Г.. Дымовые трубы. - М.: Стройиздат, 2001. - 296 с.
11. Зельдович Я.Б. Теория горения и детонация газов. - М.: Изд-во АН СССР, 1944.
12. Иванова А.В. Исследование газовых котлов малой мощности для эксплуатации в условиях Крайнего Севера / А.В. Иванова // Вестник гражданских инженеров. - 2012. - № 6 (35). - С. 102 - 106.
13. Игнатьев B.C. К определению удельных отопительных характеристик при нормировании расхода теплоты и топлива в жилых зданиях / B.C. Игнатьев, А.П. Шадрин, В.А. Иванов // Научно практическая конференция «Энерго- и ресурсоэффективность малоэтажных зданий». Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, 19-20 марта 2013 г. - С. 174 - 181.
14. Игошин В.А. Методы и средства для малотоннажной переработки нефти, угля и газа. - Мат. конф. «Малотоннажная переработка нефти и газа в РС(Я)». - Якутск, 2001.-С.82-87.
15. Карауш С.А. Теплогенерирующие установки систем
теплоснабжения: Учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению «Строительство»/ А.Н. Хуторной. - Томск: Томский
государственный архитектурно-строительный университет, 2003.- 161 с.
16. Климов Г.М., Климов М.Г.: Материальный и тепловой балансы
котельной установки. Методическая разработка к практическим занятиям, курсовому и дипломному проектированию, для студентов очной и заочной форм обучения специальностей: 140104 «ПТ», 270109 «ТГВ», 280101 «БЖД в
техносфере». - Ниж. Новгород, ННГАСУ, 2010. - 54 с.: ил.
17. Климов М.Г. Децентрализованные системы водяного отопления индивидуальных жилых зданий: Учебно - методическое пособие для студентов очной и заочной форм обучения по направлениям 08.03.01 Строительство и 13.03.01 Теплоэнергетика и теплотехника, обучающихся в Нижегородском государственном архитектурно - строительном университете - Ниж. Новгород: ННГАСУ, 2016. - 58 с.: ил.
18. Кнорре Г.Ф. Теория топочных процессов / Г.Ф. Кнорре, К.М. Арефьев, А.Г. Блох и др.; под ред. Г.Ф. Кнорре, И.И. Палеева. - М.: Изд. Энергия, 1966.-490 с.
19. Мазурова О.К, Кузнецов Н.В, Бутенко А.Н. Автономное теплоснабжение: учебное пособие - Ростов-на-Дону: РГСУ, 2011. - 143 с.
20. Мансуров Р.Ш., Пикулев И.А. Тепловой расчет теплогенератора: методические указания - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2006. - 40 с.
21. Михайловский В.П.: Расчеты горения топлива, температурных полей и тепловых установок технологии бетонных и железобетонных изделий: учебное пособие / В.П. Михайловский, Э.Н.Мартемьянова, В.В. Ушаков; под ред. В.П. Михайловского. - Омск: СибАДИ, 2011. - 262 с.
22. Национальный доклад «Теплоснабжение Российской Федерации. Пути выхода из кризиса. Кн. 1 и 2. Министерство промышленности, науки и технологий Российской Федерации». Глобальный экологический фонд. Программа развития ООН. М., 2002.
23. Некрасов А.С., Воронина С.А. Экономические проблемы теплоснабжения России; Сеннова Е.В., Федяев А.В., Стенников В.А. Экономические и организационные проблемы теплового хозяйства. Открытый семинар «Экономические проблемы энергетического комплекса». Заседание 8. М.: ИНП, 2000.
24. О Государственной программе Республики Саха (Якутия) «Обеспечение качественными жилищно-коммунальными услугами и развитие электроэнергетики на 2012-2019 годы»: указ Главы Республики Саха (Якутия) от 12 октября 2011 года №970.
25. О схеме и программе развития электроэнергетики Республики Саха (Якутия) на 2018-2022 годы: указ главы Республики Саха (Якутия) от 23.04.2018 №2515 - с.85-86.
26. Патент РФ № 2013137041/06, 08.08.2013. Отопительный аппарат верхнего горения // Патент России № 2525755. 20.08.2014 Бюл. № 23/ Ваганов Максим Юрьевич, Красаускас Валдас.
27. Петрова Л.А., Латышев В.Г., Буренина О.Н. «Получение бытовых топливных брикетов с использованием нефтяных связующих»// Нефтегазовое дело- 2007.-http://www.ogbus.ru - № гос. регистрации 0320200609.
28. Полежаев Ю.В. Законы горения / под ред. Ю.В. Полежаева. М.: Энергомаш, 2006. - 352 с.
29. Полежаев Ю.В. Методы интенсификации горения газообразных топлив / Ю.В. Полежаев // Труды пятой Российской национальной конференции по теплообмену. В 8 томах. Т.1. Общие проблемные доклады. Доклады на круглых столах. - М.: Издательский дом МЭИ, 2010. - С. 52-54.
30. Портола В.А., Луговцова Н.Ю., Торосян Е.С.: Расчет процессов горения и взрыва: учебное пособие / Юргинский технологический институт. - Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2012. - 108 с.
31. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника [Текст] : справочник / под общ. ред. : В. А. Григорьева, В. М. Зорина. — Москва : Энергоатомиздат,1983. — 552 с.
32. Сологаев В.И. Автономное теплоснабжение: учебное пособие. - Омск: СибАДИ, 2017. - 51 с.
33. СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99*. - М.: Госстрой России ФГУП ЦПП, 2008. - 70 с.
34. СП 41-104-2000 Проектирование автономных источников
теплоснабжения. - М.: Госстрой РФ, 2000.
35. СП 50.13330.2012 Тепловая защита зданий. Актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. - М.: Госстрой России ФГУП ЦПП, 2006. - 26 с.
36. Технический паспорт и инструкция по монтажу котла «Liepsnele», - Vakaro Rasa, 2013.
37. ТСН 23-343-2002 Республика Саха (Якутия). Теплозащита и энергопотребление жилых и общественных зданий. - Якутск: Минстрой РС(Я), 2002. - 67 с.
38. Фокин В.М. Теплогенерирующие установки систем теплоснабжения. М.: «Издательство Машиностроение-1», 2006. 240 с.
39. Частухин В.И., Частухин В.В. Топливо и теория горения. - Киев: Выща школа, 1989
40. Шагалова С.С., Шницер И.В. Сжигание твердых топлив в топках парогенераторов. - Л.: Энергия, 1975.
41. Швер Ц. А., Изюменко С. А. Климат Якутска. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 246 с.
42. Шишков И.А., Лебедев В.Г., Беляев Д.С. Дымовые трубы энергетических установок - М.: Энергия, 1976. - 176 с.
43. Щеголев М.М. Теплогенераторные установки: учебник для вузов / М.М. Щеголев, Ю.Л. Гусев, М.С. Иванова. - М.: Стройиздат. 1966. - 424с.
44. Яновский, Ф.Б. Энергетическая стратегия и развитие теплоснабжения в Росси / Ф.Б. Яновский, С.А. Михайлова // Энергосбережение. - 2003. - №6. - С. 26-32.
45. Autodesk Simulation CFD, Autodesk Inc., 2019
46. Baldwin B. S., LomaxH. Thin-layer approximation and algebraic model or separated turbulent flows // AIAA Paper 78-257, 1978.
47. Consonni S., Silva P. Applied Thermal Engineering Dounis A.I., Caraiscos С Advanced control systems engineering for energy and comfort management in a building environment - A review / Dounis A.I., Caraiscos С // Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2009. - Vol. 13. - № 6. - pp. 1246-1261.
48. EN 13384-1 (DIN 4705 p.l). Chimneys. Thermal and fluid dynamic calculation methods.
49. G. Lu, G. Gilabert, Y. Yan. Vision based monitoring and characterization of combustion flames / G. Lu, G. Gilabert, Y. Yan // Journal of Physics: Conference Series, 2005. - № 5. - pp. 194-200.
50. Harlow F. H., Welch J. E. Numerical calculation of time-dependent viscous incompressible flow with free surface // Physics of Fluids. 1965. Vol. 8, No 12. - pp. 2182-2189.
51. IssaR. I. Solution of Implicitly Discretized Fluid Flow Equations by Operator Splitting // Journal of Computational Physics. 1986. Vol. 62, № V. pp. 40-65
52. Launder B. E., Spalding D. В. Lectures in Mathematical Models of Turbulence. London: Academic Press, 1972.
53. Menter F. R. Eddy Viscosity Transport Equations and their Relation to the Model // ASME Journal of Fluids Engineering. 1997. Vol. 119, No 4. P. 876-884.
54. Smagorinsky J. General Circulation Experiments with the Primitive Equations. I. The Basic Experiment // Monthly Weather Review. 1963. Vol. 91, No 3.P. 99-164.
55. Vandoormaal J. P., RaithbyG. D. Enhancements of the SIMPLE Method for Predicting Incompressible Fluid Flows // Numerical Heat Transfer, Part A: Applications. 1984. Vol. 7, No 2. P. 147-163.
56. Webb R. L. Principles of Enhanced Heat Transfer. - N . У. : John Wiley & Sons, Inc., 1 994. - 556 с

🛒 Оформить заказ

Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.

©2026 Cервис помощи студентам в выполнении работ