Главная страница
Навигация по странице:

  • 4.2 Создание лабораторного испытательного стенда и исследование режимов работы индукционной нагревательной системы

  • Диссертация. Электротермическая система обеспечения тепловых режимов оборудования нефтяных месторождений


    Скачать 7.24 Mb.
    НазваниеЭлектротермическая система обеспечения тепловых режимов оборудования нефтяных месторождений
    АнкорДиссертация
    Дата26.03.2022
    Размер7.24 Mb.
    Формат файлаpdf
    Имя файлаDissert-KondratevEU.pdf
    ТипДиссертация
    #418437
    страница6 из 8
    1   2   3   4   5   6   7   8
    ГЛАВА 4 СТЕНДОВЫЕ И ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
    И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ АДЕКВАТНОСТИ
    РАЗРАБОТАННЫХ МОДЕЛЕЙ
    4.1 Расчет параметров гибридного индуктора в программе MathCAD 15
    В качестве гибридного индуктора используется МИЭК (рисунок 4.1).
    Производится расчет компонентов по методике, изложенной в главе 3 в пункте
    3.5. Исходными данными для расчета являются следующие параметры:
    U= 311 В – напряжение питания постоянного тока;
    n
    гибр. инд.
    = 60 шт. – количество гибридных индукторов;
    P
    гибр. инд
    =33Вт – потребляемая мощность одного гибридного индуктора;
    f = 1000 Гц – частота коммутации ключей.
    Геометрические параметры материалов гибридного индуктора и трубы:
    6 10 20



    CU
    d
    м – толщина медной ленты;
    6 10 12



    PI
    d
    м – толщина полиимидной ленты;
    3 10 100



    CU
    a
    м – ширина медной ленты;
    3 10 110



    PI
    a
    м – ширина полиимидной ленты;
    3 10 8
    ,
    26



    внешн
    тр
    d
    м – внешний диаметр трубы;
    3 10 8
    2



    тр
    s
    м – толщина стенки трубы.
    Рисунок 4.1 – Схема замещения гибридного индуктора
    Емкость одного гибридного индуктора рассчитывается из формулы для мощности:

    117 2
    гибр.инд.
    2
    С U
    P
    f



    , гибр.инд.
    гибр.инд.
    7 2
    2 2
    2 33 6.887 10 311 1000
    P
    С
    U
    f









    Ф.
    Площадь перекрещивания пластин:
    PI
    PI
    МИЭК
    ПЛ
    d
    С
    S





    0
    , где ε
    PI
    – относительная диэлектрическая проницаемость полиимидной пленки [104]
    12 0
    10 85 8




    Ф/м – диэлектрическая постоянная;
    283 0
    3 3
    10 85 8
    10 12 10 887 6
    12 7
    6










    ПЛ
    S
    м
    2
    Длина одной обкладки гибридного индуктора:
    83 2
    10 100 283 0
    3





    CU
    ПЛ
    CU
    a
    S
    l
    м.
    Сопротивление двух обкладок гибридного индуктора: гибр.инд.
    2
    CU
    CU
    СЕЧ
    l
    R
    S

     

    , где
    м
    м
    Ом
    CU
    2 6
    10 0177 0





    – удельное сопротивление медной ленты;
    6 6
    10 2
    1 0
    10 20









    CU
    CU
    СЕЧ
    a
    d
    S
    м
    2
    – площадь поперечного сечения медной ленты.
    Тогда
    6
    гибр.инд.
    6 2 2.83 2 0.0177 10 0.051 2 10
    R



     




    Ом.
    Индуктивность гибридного индуктора
    2 0
    гибр.инд.
    4
    СР
    d
    Ф
    L
     





    Для расчета индуктивности принимается, что две проводящие пластины соединены между собой последовательно. Тогда уточненная длина двух обкладок гибридного индуктора
    CU
    l
    2
    =5.78м. Количество витков ω=60.
    Диаметр середины длины намотки

    118 031 0
    60 83 2
    60 2







    CU
    СР
    l
    d
    м.
    Толщина намотки гибридного индуктора
    .
    Для расчета коэффициента Ф необходимо рассчитать ρ и α:
    062 0
    031 0
    00192 0



    СР
    d


    ;
    261 3
    031 0
    1 0



    СР
    CU
    d
    a

    Согласно [105] по коэффициентам

    и

    находится значение Ф=3.3, тогда индуктивность гибридного индуктора
    5 2
    7 10 643
    ,
    3 4
    3 3
    031 0
    60 10 4











    МИЭК
    L
    Гн.
    В результате расчета параметров гибридного индуктора получены следующие показатели:
    - емкость гибридного индуктора С
    гибр.инд.
    = 0.6887 мкФ;
    - сопротивление гибридного индуктора R
    гибр.инд.
    = 0.051 Ом;
    - индуктивность гибридного индуктора L
    гибр.инд.
    = 36.43 мкГн.
    4.2 Создание лабораторного испытательного стенда и исследование режимов
    работы индукционной нагревательной системы
    4.2.1 Исследование источника вторичного электропитания индукционной
    нагревательной системы и работы гибридного индуктора
    Рассмотрена схема ИВЭП ИНС, принцип действия которого основан на работе полумостового автономного инвертора, с коммутационным контуром, выполненным в виде гибридного электромагнитного компонента. Произведена оценка его работы с точки зрения сохранения качества электроэнергии питающей сети (рисунок 4.2).

    119
    СУ
    D1
    D2
    D3
    D4
    C1
    C2
    Рисунок 4.2 – ИНС на гибридном компоненте
    Рассмотрены возможные варианты соединения МИЭК, выполненных на трубопроводе (рисунки 4.3 и 4.4).
    D
    1
    D
    2
    D
    3
    D
    4
    СУ
    MIEC
    1
    MIEC
    2
    MIEC
    3
    MIEC
    4
    С
    1
    С
    2
    Т
    Рисунок 4.3 – Принципиальная схема с параллельным соединением гибридного индуктора при локальном нагреве
    D
    1
    D
    2
    D
    3
    D
    4
    СУ
    L
    1
    R
    1
    MIEC
    1
    L
    2
    R
    2
    MIEC
    2
    L
    3
    R
    3
    MIEC
    3
    L
    4
    R
    4
    MIEC
    4
    С
    1
    С
    2
    Т
    Рисунок 4.4 – Принципиальная схема с параллельным соединением гибридного индуктора при локально-попутном нагреве
    4.2.1.1 Исследование энергетических характеристик ИНС на гибридном
    индукторе
    Проведены экспериментальные исследования функционирования и произведена оценка энергетических характеристик ИНС на гибридном индукторе.

    120
    Эксперименты выполнены для четырех электромагнитных компонентов, параметры которых приведены в таблице 4.1, работающих по отдельности и в системе, состоящей из четырех последовательно соединенных гибридных индукторов.
    Таблица 4.1 – Параметры гибридного индуктора и системы
    Название гибридного индуктора
    R, мОм
    L, мкГн
    С, мкФ
    ω, витков f
    рез.
    , кГц
    МИЭК 10 150 12,8 0,245 23 90
    МИЭК 11 150 13,7 0,185 22 100
    МИЭК 12 150 12,8 0,18 22 105
    МИЭК 24 150 12 0,174 20 110
    Система
    600 19,7 0,076 87 130
    Результатами исследований являются данные об энергетических показателях (коэффициент мощности и величина активной мощности), представленные на рисунках 4.5, 4.6 и 4.7.
    На рисунке 4.5 показана зависимость активной мощности от частоты.
    Столбец слева показывает активную мощность «МИЭК 10», столбец в середине соответствует работе последовательно соединенных гибридных индукторов в системе, столбец справа отражает активную мощность для «МИЭК 24».
    Максимальная мощность «МИЭК 10» достигается на резонансной частоте 90 кГц, максимальная мощность «МИЭК 24» достигается на резонансной частоте 110 кГц, максимальная мощность системы из последовательно соединенных четырех гибридных индукторов достигается на резонансной частоте 130 кГц (рисунок 4.5).
    На рисунке 4.6 показана зависимость коэффициента мощности от частоты.
    Столбец слева показывает коэффициент мощности «МИЭК 10», столбец в середине соответствует работе последовательно соединенных гибридных индукторов в системе, столбец справа отражает коэффициент мощности для
    «МИЭК 24».

    121
    Рисунок 4.5 – Зависимость активной мощности от частоты
    Коэффициент мощности в целом не ниже 0,9, на отдельных гибридных индукторах при максимальной мощности коэффициент ближе к 1, при работе гибридных индукторов в системе наоборот дальше (рисунок 4.6).
    Рисунок 4.6 – Зависимость коэффициента мощности от частоты
    На рисунке 4.7 показана зависимость активной и реактивной мощностей от частоты. Столбцы сверху показывают активную мощность «МИЭК 10» и «МИЭК
    24» соответственно, столбцы снизу отражают реактивную мощность «МИЭК 10» и «МИЭК 24» соответственно.
    Реактивная мощность отрицательная, что свидетельствует о ёмкостном характере нагрузки (рисунок 4.7). Гибридный индуктор выступает в роли компенсатора реактивной мощности.

    122
    Рисунок 4.7 – Зависимость активной и реактивной мощностей от частоты
    Работа гибридных ЭМК в резонансном режиме обеспечивает коэффициент мощности выше 0,9.
    Максимальная мощность достигается при частоте свободных колебаний, как для системы, так и для отдельных гибридных индукторов.
    4.2.1.2 Исследование электромагнитной совместимости ИНС на
    гибридном индукторе с СЭС
    Проведены экспериментальные исследования функционирования устройства на гибридном ЭМК – ИНС и произведена оценка электромагнитной совместимости (ЭМС) данной ИНС с СЭС, влияния ИНС на основе компонента на сеть и качество электрической энергии. В частности, определен уровень высших гармоник при помощи прибора РЕСУРС-UF2M.
    Результатами исследований являются данные о показателях качества электрической энергии
    (амплитуда гармоник и коэффициент несинусоидальности), представленные на рисунках 4.8, 4.9, 4.10 и 4.11.
    На рисунке 4.8 показаны амплитуды четных гармоник (k = 2, 4, 6, 8, 10, 12,
    14, 16) для системы из четырех последовательно соединенных гибридных индукторов при различных частотах; на каждой из гармоник столбцы обозначены цветами, соответствующими разным значениям частот. Четные гармонические составляющие практически отсутствуют (рисунок 4.8).

    123
    Рисунок 4.8 – Амплитуда четных гармоник при различных частотах
    На рисунке 4.9 показаны амплитуды нечетных гармоник (k = 3, 5, 7, 9, 11,
    13, 15, 17) для системы из четырех последовательно соединенных гибридных индукторов при различных частотах; на каждой из гармоник столбцы обозначены цветами, соответствующими разным значениям частот.
    Рисунок 4.9 – Амплитуда нечетных гармоник при различных частотах
    На рисунке 4.10 показаны амплитуды нечетных гармоник (k = 3, 5, 7, 9, 11,
    13, 15, 17) для системы из четырех последовательно соединенных гибридных индукторов, работающих в резонансном режиме; на каждой из гармоник столбец слева показывает нормативное значение, заштрихованный столбец в середине соответствует режиму под нагрузкой, столбец справа отражает амплитуду гармоник в системе из четырех последовательно соединенных гибридных индукторов, работающей без нагрузки.

    124
    Рисунок 4.10 – Амплитуда нечетных гармоник при резонансе
    На отдельных гибридных индукторах максимальна пятая гармоника, остальные нечетные гармоники плавно снижаются. В системе последовательно соединенных четырех гибридных индукторов, работающих совместно, максимальна третья гармоника, при этом остальные нечетные гармоники значительно ниже (рисунки 4.9 и 4.10).
    На рисунке 4.11 показан график зависимости коэффициентов несинусоидальности фазных напряжений от частоты. Столбец слева показывает коэффициент несинусоидальности при работе последовательно соединенных гибридных индукторов в системе, столбец в середине – при работе отдельно
    «МИЭК 10», столбец справа отражает коэффициент несинусоидальности – при отдельной работе «МИЭК 24».
    Рисунок 4.11 – График зависимости коэффициентов несинусоидальности от частоты

    125
    Коэффициент несинусоидальности ниже нормативного значения, равного
    8%, при этом при работе системы из последовательно соединенных гибридных индукторов он ниже, чем у отдельных гибридных индукторов (рисунок 4.11).
    По результатам исследования и эксперимента определены показатели качества электроэнергии (ПКЭ), являющиеся наиболее важными для устройств на гибридных компонентах, произведена оценка ЭМС ИНС на гибридном ЭМК с
    СЭС, в том числе уровня высших гармоник, соотношения фактических и нормативных значений [96, 106].
    4.2.1.3 Исследование режимов работы ИНС
    Для исследования режимов работы разработанной ИНС и подтверждения адекватности созданных компьютерных моделей создан экспериментальный стенд, позволяющий реализовывать различные способы нагрева, оценивать их энергетическую эффективность (рисунок 4.12).
    Рисунок 4.12 – Фото экспериментального стенда
    Экспериментально сняты зависимости температур на трубе и МИЭК при различных способах нагрева: локальном (рисунок 4.13) и локально-попутном
    (рисунок 4.17). На рисунках 4.14. и 4.18 показаны термограммы ИНС при соответственно локальном и локально-попутном способе нагрева.

    126
    Рисунок 4.13 – Зависимость температуры трубы от времени при локальном индукционном нагреве без воды
    Рисунок 4.14 – Термограмма стенда локального индукционного нагрева
    На рисунках 4.15. и 4.16 показаны осциллограммы напряжения и тока на гибридном индукторе при локальном способе нагрева.

    127
    Рисунок 4.15 – Осциллограмма напряжения на гибридном индукторе при локальном нагреве
    Рисунок 4.16 – Осциллограмма тока на гибридном индукторе при локальном нагреве
    Форма осциллограмм практически синусоидальна, что характеризует работу инвертора как резонансного.

    128
    Рисунок 4.17 – Зависимость температуры трубы от времени при локально-попутном индукционном нагреве
    Рисунок 4.18 – Термограмма стенда локально-попутного индукционного нагрева
    На рисунках 4.19. и 4.20 показаны осциллограммы напряжения и тока на гибридном индукторе при соответственно локальном-попутном способе нагрева.

    129
    Рисунок 4.19 – Осциллограмма напряжения на гибридном индукторе при локально-попутном нагреве
    Рисунок 4.20 – Осциллограмма тока на гибридном индукторе при локально-попутном нагреве
    Форма осциллограмм практически синусоидальна, что характеризует работу инвертора как резонансного.

    130
    4.2.2 Исследование технологических процессов перекачки
    4.2.2.1 Состав лабораторного стенда
    Для оценки и исследования предложенных технических решений ИНС разработан испытательный стенд (рисунок 4.21).
    ШПиУ
    Н
    ВК
    Е
    2
    Е
    1
    К2
    К4
    К1
    К
    3
    Т2
    Р2
    РМ
    Хл
    К8
    К6
    К
    7
    выход
    ТП
    РБ
    вход
    ТП
    К5
    К
    9
    Т1
    Р1
    Е
    1
    , Е
    2
    – емкости для жидкости; К1…К9 – краны шаровые запорные;
    Н – насос; РБ – расширительный бачок; ВК – воздушный компрессор;
    Хл – радиатор охлаждения; Т
    1
    – датчик температуры на входе в теплообменник;
    Т
    2
    – датчик температуры на выходе теплообменника;
    Р
    1
    – датчик давления на входе теплообменника; Р
    2
    – датчик давления на выходе теплообменника
    Рисунок 4.21 – Испытательный стенд
    В качестве перекачиваемых жидкостей для экспериментов используются глицерин, вода и их смеси в различной концентрации. Выбор глицерина в качестве нагреваемой вязкой жидкости в экспериментальной установке обусловлен схожей зависимостью с нефтью его вязкости от температуры.
    Глицерин способен оставаться жидким при очень низких температурах, температура кипения чистого глицерина составляет 290 °С, а при образовании водных растворов данное значение снижается (при 5 % содержании воды температура кипения составляет 160-161 °С). Глицерин смешивается во всех отношениях с водой, этиловым или метиловым спиртом, анилином, ацетоном и

    131 нерастворим в жирах, бензине и других. При смешивании с водой происходит уменьшение объёма, достигающее наибольшего значения для смеси, содержащей
    57 % глицерина, при этом одновременно повышается температура.
    Графическая зависимость динамической вязкости глицерина представлена на рисунке 4.22.
    Рисунок 4.22 – Зависимость динамической вязкости глицерина от температуры
    Для прокачки вязкой жидкости по трубам в стенде используется насос
    «Бурун» СХ 1,8/4-0,55/4-Б, приводимый в движение двигателем типа
    АИР71А4У3. Электродвигатель подключен к питающей сети через частотный преобразователь типа ESQ-800-2S0007. В технологической схеме трубопровода также присутствует запорная арматура К1 – К9 (рисунок 4.21), которая позволяет организовать требуемое направление потока. Краны являются шаровыми и могут находиться в двух состояниях «ОТКРЫТО» и «ЗАКРЫТО». Для охлаждения нагретой вязкой жидкости после эксперимента и имитации при перекачке участка трубопровода без теплоизоляции и нагревателя применен радиатор охлаждения. В составе стенда две емкости объемом 200 литров каждая, одна из которых заполнена экспериментальной жидкостью.
    В качестве нагревательных элементов в экспериментальном стенде применяются гибридные индукторы одинаковой мощности. Конструктивно гибридный индуктор имеет четыре вывода, подключенные через клеммы к щиту питания и управления.

    132
    Стенд позволяет не только провести эксперименты, соответствующие перечисленным выше системам нагрева, но и создавать различные режимы гидравлического течения жидкости.
    1. Перекачка жидкости из одной емкости в другую одним потоком. В данном случае жидкость в емкости Е
    1
    с температурой Т
    1
    проходя через теплообменник приобретает некую температуру Т
    2
    и попадает в емкость Е
    2 2. Циклическая перекачка жидкости одним потоком. В данном случае происходит заполнение системы рабочих труб, перекрываются вентили З1 и З2.
    3. Перекачка жидкости из одной емкости в другую двумя потоками. В данном случае жидкость в емкости Е
    1
    с температурой Т
    1
    проходя через теплообменник приобретает некую температуру Т
    2
    и попадает в емкость Е
    2 4. Циклическая перекачка жидкости двумя потоками. В данном случае происходит заполнение системы рабочих труб, перекрываются вентили З1 и З2.
    Для проведения лабораторных испытаний предусмотрена возможность реализации систем локально-попутного нагрева, локально-ступенчатого нагрева, локального нагрева в забое с применением гибридных индукторов. Гибридные индукторы расположены на трубах теплообменника таким образом, чтобы обеспечить возможность создания теплового поля различной концентрации.
    Принцип работы силовой части стенда следующий: электрическая энергия подается на схему через вводной автоматический выключатель Q1, питающий схему управления нагревательными элементами через автоматический выключатель Q2 и электродвигатель насоса через автоматический выключатель
    Q3. Для питания схемы управления нагревательными элементами, трехфазное напряжение подается на трехфазный выпрямитель, построенный по схеме
    Ларионова на трёх параллельных полумостах, соединенных звездой, далее пульсации напряжения сглаживаются конденсатором С, затем выпрямленное и сглаженное напряжение подается на шины питания, от которых запитываются, как сами нагревательные элементы, так и их системы управления. Коммутаторы К подключены к выводам 3 и 4 нагревательных элементов и управляются УУК.

    133
    В схеме с одновременной коммутацией нагревательных элементов
    (рисунок 4.23), они подключены к шинам питания параллельно. Единственный коммутатор К подключен к выводам 3 и 4 всех нагревательных элементов и управляется устройством управления коммутатором, представляющим из себя драйвер управления тиристором. Особенностью этой схемы является единое управление коммутаторами посредством одного УУК.
    Рисунок 4.23 – Схема с одновременной коммутацией МИЭК
    Экспериментальный стенд состоит из двух емкостей объемом 200 литров каждая (Е
    1
    и Е
    2
    по рисунку 4.21), одна из которых заполнена жидкостью.
    Изображение емкостей приведено на рисунке 4.24. Емкости установлены одна над другой для свободного перетекания рабочей жидкости, для ограничения которого установлен кран К1. Из нижней емкости Е
    1
    рабочая жидкость подается в насос Н.
    В верхнюю емкость Е
    2
    собирается жидкость после прохождения через теплообменник. Нижняя емкость оборудована нагревателем для возможности подачи жидкости в систему при разных температурах.
    Трубопровод лабораторного стенда (рисунки 4.25) представляет собой систему из 20 труб длиной 4,5 каждая, соединенных между собой гибким резиновым шлангом (таблица 4.2). Такое соединение труб позволяет смонтировать различные теплообменники с общей длиной труб от 9 до 90 м. Тип труб – ВГП 20 ДУ 2.8 - 3СП.

    134
    Рисунок 4.24 – Емкости для рабочей жидкости
    Рисунок 4.25 – Общий вид трубопровода лабораторного стенда
    В качестве элементов нагрева на трубы устанавливаются гибридные индукторы (рисунок 4.26). Конструктивно гибридный индуктор имеет четыре вывода, подключенных через клеммы к щиту питания и управления. Гибридный индуктор состоит из двух проводящих медных проводящих обкладок, разделенных диэлектриком из полиимида и скрученных в спираль (таблица 4.3).
    Рисунок 4.26 – Опытный образец гибридного индуктора

    135
    Таблица 4.2 – Технические характеристики труб
    Показатель
    Значение
    Единица измерения
    Количество
    20 шт.
    Длина одной трубы
    4,5 м
    Диаметр внешний
    26,8 мм
    Толщина стенки
    2,8 мм
    Марка стали ст1-3сп/пс
    -
    Масса одной трубы
    7,75 кг
    Таблица 4.3 – Технические характеристики гибридных индукторов
    Показатель
    Значение
    Единица измерения
    Емкость
    0,6887 мкФ
    Индуктивность
    36,43 мкГн
    Активное сопротивление
    0,051
    Ом
    Габаритные размеры (ДхШхВ)
    100х100х32 мм
    Диаметр внешний
    55 мм
    Диаметр внутренний
    27 мм
    Ширина
    130 мм
    Для контроля температуры и давления на входе и на выходе из теплообменника установлены датчики контроля температуры Т
    1
    и Т
    2
    и датчики контроля давления Р
    1
    и Р
    2
    . Показания с датчиков температуры типа АРС-0105-
    ТМ1 собираются и обрабатываются в сетевом многоканальном измерителе температуры типа АМЕ-1274, затем в численном и графическом виде выводятся на экран ПК.
    При помощи воздушного компрессора ВК по окончанию эксперимента в систему подается сжатый воздух и происходит очистка рабочего пространства труб от вязкой рабочей жидкости. Тип компрессора – Wester W 024-150 OLC.
    4.2.2.2 Разработка программ и методик
    Разрабатываемые программы и методики проведения экспериментальных исследований подразделяются по принципу формирования теплового режима на

    136 следующие системы нагрева: локальный, локально-ступенчатый, попутный, локально-попутный.
    Локальный нагрев характеризуется однократным интенсивным тепловым воздействием и последующим остыванием трубопровода и перекачиваемой жидкости. Локально-ступенчатый нагрев заключается в чередовании участков локального нагрева средней интенсивности и участков остывания. Попутный нагрев характеризуется отсутствием зон локального теплового воздействия, т.е. происходит постепенное увеличение температуры нагреваемого объекта по аналогии с нагревательными кабелями. Локально-попутный нагрев заключается в однократном интенсивном тепловом воздействии и последующем поддержании температуры (или уменьшении скорости остывания) трубопровода и перекачиваемой жидкости.
    Каждый из этих систем нагрева делится по конструктивному исполнению трубопровода на виды:
    - однопоточный (рисунок 4.27);
    - двухпоточный (рисунок 4.28).
    Так как производительность скважины непостоянна, и скорость поднимаемой на поверхность жидкости может изменяться из-за различных факторов, существует необходимость исследования процесса нагрева при различной скорости течения жидкости. Это реализуется двумя способами:
    - использование двухпоточного трубопровода (рисунок 4.28);
    - частотное регулирование насоса.
    Посредством частотного регулирования числа оборотов электродвигателя происходит изменение подачи насоса в диапазоне 0...1,8 м
    3
    /ч.
    Также реализованы следующие режимы работы стенда:
    - однотактный (перекачка жидкости из емкости Е
    1
    в емкость Е
    2
    );
    - циклический (перекачка жидкости по трубопроводу, минуя емкости);
    - охлаждение (выравнивание температур перекачиваемой жидкости и окружающей среды).

    137 1
    2 3
    4 5
    6 7
    8 9
    10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 102 101 100 105 104 103 108 107 106
    Рисунок 4.27 – Однопоточный трубопровод
    1 2
    3 4
    5 6
    7 8
    9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 102 101 100 105 104 103 108 107 106
    Рисунок 4.28 – Двухпоточный трубопровод
    Первый режим работы позволяет проанализировать изменение температуры жидкости в течение одного цикла. Состояние кранов представлено в таблице 4.4.
    Таблица 4.4 – Состояние кранов стенда в однотактном режиме
    № крана
    К1
    К2
    К3
    К4
    К5
    К6
    К7
    К8
    К9
    Состояние
    Закрыт Открыт Закрыт Открыт Закрыт Закрыт Открыт Закрыт Закрыт

    138
    Второй режим работы позволяет проанализировать изменение температуры жидкости при продолжительном нагреве. Исходное состояние кранов представлено в таблице 4.4.
    Процесс работы стенда происходит следующим образом: запускается насос
    Н, подается напряжение на гибридные индукторы, при поступлении жидкости в емкость Е
    2
    кран К3 открывается, К2, К4 закрываются, К9 открывается.
    Третий режим позволяет выровнять температуру перекачиваемой жидкости и окружающей среды. Состояние кранов представлено в таблице 4.5.
    Процесс работы стенда происходит следующим образом: запускается насос
    Н, включаются вентиляторы на радиаторе охлаждения Хл, и жидкость охлаждается. При выравнивании температур жидкости и окружающей среды кран
    К1 закрывается, жидкость из системы попадает в емкость Е
    2
    , насос Н и вентиляторы отключаются, кран К1 открывается, приводя стенд в рабочее состояние.
    Таблица 4.5 – Состояние кранов стенда в режиме охлаждения
    № крана
    К1
    К2
    К3
    К4
    К5
    К6
    К7
    К8
    К9
    Состояние
    Открыт Открыт ЗакрытОткрыт ЗакрытОткрыт Закрыт Открыт Закрыт
    Контроль скорости течения жидкости осуществляется с помощью ультразвукового расходомера Portaflow 330.
    Эксперимент протекает при комнатной температуре, давлении и влажности.
    При этом необходимо проверить, что кран К5 закрыт, в процессе работы контролируется температура и давление в системе по датчикам Т
    1
    , Т
    2
    , P
    1
    , P
    2
    соответственно. По окончании эксперимента в систему подается сжатый воздух с помощью воздушного компрессора, и производится очистка рабочего пространства труб от вязкой жидкости. При этом краны К9 и К3 должны быть закрыты.
    4.2.2.3 Результаты исследований
    Проведены экспериментальные исследования локально-попутного нагрева.
    Результаты исследований приведены на рисунках 4.29 – 4.32.

    139
    Рисунок 4.29 – Большой стенд 1000 Вт локально-попутный нагрев без циркуляции
    Рисунок 4.30 – Термограмма большого стенда 1000 Вт локально-попутный нагрев без циркуляции

    140
    Рисунок 4.31 – Большой стенд 1000 Вт локально-попутный нагрев с циркуляцией
    Рисунок 4.32 – Термограмма большого стенда 1000 Вт локально-попутный нагрев с циркуляцией
    1   2   3   4   5   6   7   8


    написать администратору сайта