Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Определение эффективности тонкопленочных теплоизоляционных покрытий применительно к системам теплоснабжения

Диссертация: Определение эффективности тонкопленочных теплоизоляционных покрытий применительно к системам теплоснабжения
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

По действующим на сегодняшний день стандартам на территории РФ определение коэффициента теплопроводности теплоизоляционных материалов, предназначенных для трубопроводов систем теплоснабжения, осуществляется тестированием плоских образцов в стационарном изотропном температурном поле при комнатных условиях, что не соответствует реальным эксплуатационным условиям и приводит к существенным ошибкам… Читать ещё >

Содержание

  • Введение.|
  • 1. Анализ состояния проблемы снижения эффективности эксплуатирующихся ! трубопроводов и оборудования тепловых сетей
    • 1. 1. Тепловые потери при транспортировке и распределении тепловой энергии
    • 1. 2. Анализ существующих видов теплоизоляционных конструкций в системах теплоснабжения
    • 1. 3. Эффективность применения традиционных и новых- теплоизоляционных материалов для снижения тепловых потерь в системах теплоснабжения
    • 1. 4. Анализ действующих нормативных документов- для расчета тепловой изоляции применительно к трубопроводам: систем теплоснабжения
    • 1. 5. Выводы и постановка задач
  • 2. Методика- проведения исследование описание экспериментального оборудования
  • 211. Методика- определения коэффициента: теплопроводности и термического сопротивления? одно- и многослойных тонкопленочных теплоизоляционных покрытий
    • 2. 2. Описание процесса подготовки исходной поверхности образцов
  • 2. 3- Описание процесса формирования, тонкопленочных покрытий на цилиндрической поверхности
    • 2. 41. Конструкция и принцип действия экспериментального стенда для определения коэффициента теплопроводности тонкопленочных теплоизоляционных покрытий (ТТП)
    • 2. 5. Оценка погрешности измерений и определения- значений коэффициента теплопроводности
  • 3. Определение влияния, характеристик полых микросфер и структуры ТТП на теплоизоляционные свойства трубопроводов систем теплоснабженя
    • 3. 1. Определение влияния связующего вещества ТТП на коэффициент теплопроводности теплоизолированных образцов
      • 3. 1. 1. Выбор связующего вещества
      • 3. 1. 2. Проведение исследований по определению влияния связующего вещества на теплоизолирующие свойства ТТП
    • 3. 2. Определение влияния характеристик полых микросфер на коэффициент теплопроводности образцов с ТТП
      • 3. 2. 1. Виды микросфер используемых в ТТП
      • 3. 2. 2. Определение влияния диаметра и концентрации микросфер в составе связующего вещества на коэффициент теплопроводности ТТП
      • 3. 2. 3. Проведение исследований по определению влияния газонаполненных и вакуумированных микросфер на теплопроводность ТТП
    • 3. 3. Определение влияния количества слоев ТТП на коэффициент теплопроводности теплоизолированных образцов
    • 3. 4. Определение влияния фольгирования наружной поверхности на теплопроводность исследуемых образцов с ТТП
    • 3. 5. Структура теплоизоляции трубопроводов систем теплоснабжения на основе применения многослойных ТТП
  • 4. Определение эффективности теплоизоляции трубопроводов систем теплоснабжения на основе применения ТТП с полыми микросферами
    • 4. 1. Описание методики оценки технико-экономической эффективности применения ТТП для теплоизоляции трубопроводов систем теплоснабжения
    • 4. 2. Определение технико-экономических параметров ТТП
    • 4. 3. Алгоритм определения эффективности применения ТТП для теплоизоляции трубопроводов систем теплоснабжения

Определение эффективности тонкопленочных теплоизоляционных покрытий применительно к системам теплоснабжения (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность работы.

В Российской Федерации энергосбережение является важнейшей задачей. Актуальность этой проблемы обусловлена в первую очередь весьма низкой среднегодовой температурой окружающей среды (- 5,5 °С), значительной длительностью отопительного сезона (в целом ряде регионов РФ этот показатель превышает 200 дней, а в отдельных регионах отопление зданий и сооружений осуществляется постоянно), а также наличием большого числа морально и физически устаревшего оборудования. Масштабность этой проблемы для нашей страны характеризуется следующими показателями. Длина теплопроводов систем теплоснабжения страны составляет 260 тысяч км. Из них порядка 60 тысяч км находятся в аварийном состоянии. Потери тепла при транспортировке достигают 80 млн. т. у. т. в год при общем расходе на теплоснабжение 400 млн. т. у. т. в год. Ежегодные потери энергоресурсов в нашей стране сравнимы с годовым энергопотреблением промышленно развитых европейских государств.

В значительной мере сверхнормативные потери тепла обусловлены неудовлетворительным техническим состоянием теплоизоляционных конструкций трубопроводов и оборудования. Поэтому задача улучшения теплоизоляции трубопроводов и оборудования систем теплоснабжения является весьма актуальной.

В последнее время на отечественном рынке появились принципиально новые теплоизоляционные материалы, создаваемые с использованием полых микросфер и различного рода связующих. Однако на сегодняшний день теплофизические свойства этих материалов не изучены в полной мере. Опубликованные данные показывают весьма существенную разницу значений коэффициента теплопроводности одних и тех же материалов.

По действующим на сегодняшний день стандартам на территории РФ определение коэффициента теплопроводности теплоизоляционных материалов, предназначенных для трубопроводов систем теплоснабжения, осуществляется тестированием плоских образцов в стационарном изотропном температурном поле при комнатных условиях, что не соответствует реальным эксплуатационным условиям и приводит к существенным ошибкам в оценке коэффициента теплопроводности. Целью диссертационной работы является определение эффективности тонкопленочных теплоизоляционных покрытий применительно к теплоизоляционным конструкциям трубопроводов и оборудования систем теплоснабжения.

Научная новизна работы состоит в следующем:

• разработана методика определения термического сопротивления и коэффициента теплопроводности тонкопленочных теплоизоляционных покрытий (ТТП), сформированных на металлических поверхностях цилиндрической формы;

• впервые определено влияние:

— диаметра газонаполненных микросфер на коэффициент теплопроводности однослойного ТТП, сформированного на цилиндрической поверхности;

— концентрации газонаполненных микросфер на коэффициент теплопроводности однослойного ТТП, сформированного на цилиндрической поверхности;

— количества слоев покрытия на термическое сопротивление ТТП* при использовании газонаполненных и вакуумированных микросфер оптимального диаметра и максимально возможной концентрации;

• определена доля потерь тепловой энергии, обусловленная лучистой составляющей теплообмена, на трубной теплоизолированной поверхности с экранированным многослойным ТТП;

Достоверность. Достоверность полученных результатов определяется многократной повторяемостью экспериментальных данных, использованием высокоточных современных средств измерений, определением погрешности измерений, использованием современной системы программирования МаНаЬ 112 006а.

Практическая ценность работы:

• созданный экспериментальный стенд позволяет в широком диапазоне режимных параметров эксплуатации трубопроводов систем теплоснабжения определять термическое сопротивление тонкопленочных многослойных теплоизоляционных покрытий;

• показано, что применительно к системам теплоснабжения в структуре ТТП наиболее целесообразно использование вакуумированных микросфер;

• на основании результатов исследований разработана структура экранированного многослойного ТТП для теплоизоляции трубопроводов и оборудования систем теплоснабжения, сопоставимого по эффективности с пенополиуретановой теплоизоляцией;

• разработан алгоритм определения эффективности использования ТТП для теплоизоляции трубопроводов и оборудования в системах теплоснабжения.

Апробация работы. Результаты работы представлены на Всероссийской научно-практическую конференции «Повышение надежности и эффективности эксплуатации электрических станций и энергетических систем» ЭНЕРГО-2010 (г. Москва, 2010 г), на XIV, ХУ-ой Международных научно-технических конференциях ГОУВПО МЭИ (ТУ) (г. Москва, 2008, 2009 гг.) — на Четвертой всероссийской Школе-семинаре молодых ученых и специалистов «Энергосбережение — теория и практика» (г. Москва, 2008 г.) — на заседаниях НТС кафедры «Промышленных теплоэнергетических систем» и научного центра «Повышение износостойкости энергетического оборудования электростанций» МЭИ (ТУ).

Публикации. Результаты исследований и разработок, отражающие содержание диссертационной работы и полученные в ходе ее выполнения, представлены в 7 публикациях, в том числе в 4 статьях, опубликованных в реферируемых журналах из перечня ВАК.

Автор защищает:

• методику определения термического сопротивления и коэффициента теплопроводности тонкопленочных теплоизоляционных покрытий, сформированных на металлических поверхностях цилиндрической формы;

• конструкцию экспериментального стенда, позволяющего в широком диапазоне режимных параметров эксплуатации трубопроводов систем теплоснабжения, исследовать ТТП;

• результаты экспериментальных исследований по определению влияния:

— диаметра газонаполненных микросфер на коэффициент теплопроводности однослойного тонкопленочного теплоизоляционного покрытия, сформированного на цилиндрической поверхности;

— концентрации газонаполненных микросфер на коэффициент теплопроводности однослойного тонкопленочного теплоизоляционного покрытия, сформированного на цилиндрической поверхности;

— количества слоев покрытия на термическое сопротивление ТТП при использовании газонаполненных и вакуумированных микросфер оптимального диаметра и максимально возможной концентрации;

• результаты экспериментальных исследований по определению доли потерь тепловой энергии, обусловленной лучистой составляющей теплообмена, на трубной теплоизолированной поверхности с экранированным многослойным ТТП;

• результаты экспериментальных исследований, показывающие эффективность использования вакуумированных микросфер в ТТП применительно к системам теплоснабжения;

• структуру экранированного многослойного ТТП для теплоизоляции трубопроводов и оборудования систем теплоснабжения, сопоставимого по эффективности с пенополиуретановой теплоизоляцией;

• алгоритм определения эффективности использования ТТП для теплоизоляции трубопроводов и оборудования в системах теплоснабжения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

На основании проведенных исследований в рамках настоящей работы, анализа и обобщения результатов сделаны следующие выводы:

• Разработанная методика и созданный экспериментальный стенд позволяют более точно определять термическое сопротивление и коэффициент теплопроводности сформированных на трубных поверхностях многослойных ТТЛ в диапазоне температур, характерных для эксплуатации систем теплоснабжения.

• На основе результатов экспериментальных исследований показано, что наибольшая эффективность ТТП достигается при оптимальном диаметре микросфер и максимально возможной их концентрации. Применительно к ТТП с газонаполненными микросферами наиболее целесообразно использование микросфер диаметром, находящемся в диапазоне от 50 до 100 мкм при их концентрации в объеме ТТП 85%.

• Экспериментально подтверждено, что фольгирование ТТП позволяет снизить долю потерь энергии с лучистой составляющей теплообмена на 27 -35% в зависимости от значений температуры на поверхности ТТП.

• Показано, что применительно к теплоизоляции трубопроводов систем теплоснабжения использование ТТП возможно только в многослойном исполнении с использованием вакуумированных микросфер и связующих веществ, соответствующих требованиям условий эксплуатации.

• Разработанные на основании результатов исследований экранированные многослойные ТТП применительно к теплоизоляции трубопроводов и оборудования систем теплоснабжения сопоставимы по своей термодинамической эффективности с пенополиуретановой теплоизоляцией.

• Разработанный на основании исследований и технико-экономических расчетов алгоритм позволяет определять эффективность применения различного рода тонкопленочных теплоизоляционных покрытий в системах теплоснабжения.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Теплофикация и тепловые сети: Учебник для вузов/ Соколов Е. Я. — б — е изд., перераб. — М.: Издательство МЭИ, 1999. 472 е.: ил. 2. «КБ Теплоэнерго"// А. Кравчук// Энергосбережение. Основные источники потерь в тепловых системах и способы их устранения.
  2. В. И. Ливчак. Совершенствование систем централизованного теплоснабжения крупных городов России// Журнал AB OK, № 5/2004
  3. И.А. Башмаков. Потенциал энергосбережения в России.// 5ЕСурнал «Энергосбережение», № 1/2009
  4. СНиП 41−02−2003. «Тепловые сети».
  5. СНиП 41−03−2003. «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов
  6. Теплоизоляция трубопроводов теплосетей: Учеб.-метод.пособие/ В. М. Копко. Минск: Технопринт, 2002. — 160 е.: ил.
  7. СНиП 2.04.07−86 (1994). «Тепловые сети».
  8. СНиП 2.04.14−88 (1998). «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов».
  9. Современные строительные товары. Справочник. — М: Росстройкомплект, 1998.
  10. Строительные материалы // Под редакцией В. Г. Микульского. М: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 1996.
  11. Baustoffkenntnis/begr. Von Whilhelm Scholz. Unter Mitarb. Von Heinrich Bruckner.- 14, neubearb. Und erw.Aufl. -Duesseldorf: Werner, 1999.
  12. . M., Ставрицкая JI. В., Ковылянский Я. А. Тепловая изоляция трубопроводов тепловых сетей. Современные материалы и технические решения / «Энергосбережение» № 5, 2002.
  13. Е. И. Анализ причин снижения ресурса тепловых сетей / «Новости теплоснабжения», № 12(28), 2002.
  14. А.Х. Анализ эффективной и надежной работы системы теплоснабжения / «Новости теплоснабжения», № 5, 2003.
  15. Методические указания по составлению энергетических характеристик для систем транспорта тепловой энергии. СПО ОРГРЭС, 1999.
  16. Справочно-информационные материалы по определению потребного количества тепловой энергии на отопление, вентиляцию, горячее водоснабжение и прочие нужды потребителей. Администрация Ивановской области. РЭК. 1998.
  17. ТУ 5870−01−001−263 231−99. Полистирольная смесь.
  18. В. В., Букаров Н. В., Василенко В. В. Влияние увлажнения изоляции и грунта на тепловые потери подземных теплотрасс / «Новости теплоснабжения», № 7(23), 2002.
  19. ТУ 2254−215−576 111. Пенопласт ППУ.
  20. И.Л., Петров-Денисов В.Г. Еще раз об экономической и технической целесообразности применения трубопроводов с индустриальной пенополиуретановой изоляцией для теплоснабжения / «Новости теплоснабжения», № 3, 2003.
  21. Теплоизоляционный состав патент РФ № 2 098 379, 1997.
  22. Г. Х., Дроздов С. А., Копцов В. А. Исследование прочностных характеристик теплоизоляционной конструкции в пенополимерминеральной изоляции / Информационная система по теплоснабжению РосТепло. ги, www.rosteplo.ru.
  23. В. Д. Отечественная энергосберегающая технология теплоизоляции строительных конструкций с использованием пенопласта нового поколения / Информационная система по теплоснабжению -РосТепло.ги, www.rosteplo.ru.
  24. Г. Х. Исследование процессов высыхания пенополимерминеральной теплогидроизоляции / «Новости теплоснабжения», № 11,2005.
  25. В.Т. О целесообразности использования ЖКП / Научно-технический журнал, № 9(85), 2007.
  26. В.Г. Семенов. Тепловые сети систем централизованного теплоснабжения./ Энергосбережение, № 5, 2004 г.
  27. ГОСТ 7076–99 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности и термического сопротивления при стационарном тепловом режиме».
  28. ГОСТ 30 256–94 «Материалы и изделия строительные. Метод определения теплопроводности цилиндрическим зондом»
  29. В.А. Осипова. Экспериментальное исследование процессов теплообмена: Учеб. пособие для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергия, 1979. -320 е., ил.
  30. Г. М. «Определение коэффициента теплопроводности изоляционных и строительных материалов и зависимость его от температуры»//Труды Ленинградского областного теплотехнического института, 1939 г.
  31. ISO 8497:1994 «Thermal insulation Determination of steady-state thermal transmission properties of thermal insulation of circular pipes"/ ISO 1994/Switzerland- 16 pages.
  32. Ф.Ф. Цветков, Б. А. Григорьев. Тепломассообмен: Учебное пособие для вузов.- М.: Издательство МЭИ, 2001. 550 е., ил.
  33. СНиП 41−02−2003. Строительные нормы и правила «Тепловые сети».
  34. СНиП 41−03−2003. Строительные нормы и правила «Тепловая изоляция оборудования и трубопроводов»
  35. ГОСТ 9.402−2004 «Единая система защиты от коррозии и старения. Покрытия лакокрасочные. Подготовка металлических поверхностей перед окрашиванием»
  36. ТУ 2312−001−49 248 846−2000 «Термостойкие антикоррозионные эзугали «ЦЕРТА»»
  37. РД 153−34.0−20.518−2003 «Типовая инструкция по защите тепловых сетей от наружной коррозии»
  38. Обработка результатов измерений. Физическая лаборатория/ Савчук В. П.: 41.Учеб. пособие для студентов вузов. — Одесса: ОНПУ, 2002. —- 54 с. ил.
  39. Основы температурных измерений/ А. Н. Гордов, О. Н. Жагулло, А. Г. Иванова. М.: Энергоатомиздат, 1992. — 304 е.: ил.
  40. Теоретические основы измерения нестационарной температуры/ H.A. Ярышев.- 2-е изд., перераб. JI.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1990. — 256 е.: ил.
  41. Влияние влагопроницаемости покрытий на их загцитно-декоративныесвойтсва. Прокопович Б. В., Яремчук JI.A. (УкрГЛТУ, г. Львов, Украина)//Тезисы докладов международной научно-технической конференции «Лес-2000»
  42. В.Ф. Шведов. Теплопроводность низкотемпературной теплоизоляции/ Журнал «Холодильная техника» № 1/2006.
  43. Теория тепломассообмена: Учебник для технических университетов и вузов/С.И. Исаев, И. А. Кожинов, В. И. Кофанов и др.: Под ред. А. И. Леонтьева.- 2-е изд., испр. и доп.- М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 1997. — 683 с.
  44. Ф.Ф. Цветков, Б. А. Григорьев. Тепломассообмен: Учебное пособие для вузов.- М.: Издательство МЭИ, 2001. 550 е., ил. 48. ФЕР-81−02−26−2001
  45. Р НП «АВОК» 5 -2006 «Рекомендации по оценке экономической эффективности инвестиционного проекта теплоснабжения»
  46. Экономика энергетики: учеб. пособие для вузов/ Н. Д. Рогалев, А. Г. Зубкова, И. В. Мастерова и др.- под.ред. Н. Д. Рогалева.- М.: Издательство МЭИ, 2005.-288 с.
  47. Р.Мурашов. Предварительно изолированные трубопроводы централизованного теплоснабжения/ Журнал «Сантехника. Отопление. Кондиционирование» № 9/2009.
  48. Руководство по оценке эффективности инвестиций в энергосберегающие мероприятия/Дмитриев А.Н., Ковалев И. Н., Табунщиков Ю. А., Шилкин Н. В. М.: АВОК-ПРЕСС, 2005. — 120 с.
  49. В.М. Липовских. Основные направления энергоэффективности при эксплуатации тепловых сетей/ www.abok.ru
  50. В.Я. Магалиф. Теоретические основы конструирования тепловых сетей (справочно-методический материал V2005/www.abok.ru
  51. JI.C. и др. Тепловые и атомные электростанции: учебник для вузов/ JI.C. Стерман, С. А. Тевлин, А.Т. Шарков- под. Ред. JI.C. Стермана.-2-е изд., испр. и доп.- М.: Энергоиздат, 1982. — 456 е., ил.
  52. А.Д., Ломакин Б. В. Теплофикационные паровые турбины и турбоустановки: Учебное пособие для вузов.- М.: Издательство МЭИ, 2002 -540 е.: ил.
  53. В.А., Логинова H.A., Прищепов А. Ф., Парыгин А. Г. Методика расчетной оценки эффективности теплоизоляционных конструкций теплопроводов// Труды XV-ой Международной научно-технической конференции ГОУВПО МЭИ (ТУ) г. Москва, 2009, с.454−455
  54. H.A., Прищепов А. Ф. О проблемах выбора оптимального теплоизоляционного покрытия трубопроводов систем теплоснабжения//
  55. Труды IV-ой Международной школы-семинара молодых ученых и специалистов «Энергосбережение теория и практика» г. Москва, 2008 г., с.78−81
  56. В.А., Парыгин А. Г., Прищепов А. Ф., Логинова H.A. О повышении эффективности теплоизоляции трубопроводов и оборудования отечественных систем теплоснабжения//Энергосбережение и водоподготовка.-2009.-№ 6- с. 48−49
  57. В.А., Прищепов А. Ф., Логинова H.A., Кондратьева А. П. О влиянии структурированного тонкопленочного теплоизоляционного покрытия на термическое сопротивление теплопроводов// Энергосбережение и водоподготовка.-2010.-№ 5, с.58−59
  58. В.А., Прищепов А. Ф., Логинова H.A., Кондратьева А. П. Влияние характеристик микросфер и связующего вещества на теплопроводность тонкопленочных теплоизоляционных покрытий// Надежность и безопасность энергетики.-2010.-№ 3 (10) с.28−30
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?