Ways for improving the tubular heaters used in gas turbine units

Abstract

485Searching for efficient ways of enhancing heat transfer processes is the main line of efforts taken to improve heat exchangers. Solution of this problem becomes especially important in view of the acute need to modernize the Ukrainian gas transportation system for making it more efficient and for essentially reducing the consumption of "technological" gas in gas turbine driven gas pumping units (GPUs), which constitute the basis of the existing fleet of GPUs. Since the majority of such GPUs use gas turbine units oper ating in accordance with a simple regenerative cycle and a regeneration ratio not exceeding r = 0.70-0.75, increasing the regeneration ratio to r = 0.80-0.85 is the most realistic and relatively low cost approach to modernization under the present day conditions. This, for example, makes it possible to decrease the consumption of "technological gas" in GPK 10 gas pumping units by as much as 1500000 m 3 /year on the average. However, increasing the regeneration ratio to the above mentioned values entails an essential drop of temperature difference between heat exchanging media and, as a consequence, the need to use the heat transfer surface with a considerably larger area with the corresponding growth of the overall dimensions, weight, and cost of the regenerative air heater, as well as growth of pressure losses in the gas turbine unit's gas and air paths.To achieve the minimal cost of such moderniza tion, new generation regenerators must be developed, the designs of which should be based on solutions that will make it possible to obtain acceptable weight, dimensions, and cost. At the same time, the solutions implemented in the designs of such regenerators must make it possible to manufacture them using the exist ing technological equipment and to use the existing erection equipment and foundations in retrofitting concrete gas pumping stations.Taking into account the fact that no alternative to tubular regenerators is foreseen in the near future due to their highly reliable operation and simple design, researchers and developers should focus their efforts on improvement of the tubular elements of heating surfaces. In doing so, the following should be borne in mind:(i) A relatively small difference between the proper ties of combustion products at p ≈ 0.103 MPa and air at p ≈ 0.45-0.60 MPa, between which heat transfer takes place, results in that the heat transfer coefficients on the gas and air sides are of the same order.(ii) The best way in which the regenerator's heat transfer coefficient can be increased under such con ditions is to decrease the thermal resistances to heat transfer on each side; the use of one sided finning or heat transfer intensifiers cannot give a considerable improvement in the heat transfer coefficient.(iii) The proposed technical solutions must be pro duction friendly and should not cause the manufac ture of heating surfaces becoming essentially more labor consuming and costly.One approach that has frequently been proposed in recent years for solving the considered proble...

Strength analysis of spiral pipe with equalincreased surface with regard to internal flow

“…Саме цим вимогам відповідають розроблені в КПІ ім. Іго-ря Сікорського [1] гвинтоподібні труби з рівнорозви-неною поверхнею. Такі труби планується використа-ти у якості поверхонь нагріву для конденсаторів, па-рових калориферів, повітря підігрівачів промислових котлів, наприклад Е-50-4-440Г.…”

“…Гвинтоподібні теплообмінні труби з рівнороз-виненою поверхнею, що пропонуються, не мають ана-логів у світі, всебічно досліджувались авторами [1][2][3]. Їхня конструкція дозволяє одночасно суттєво збільши-ти як зовнішню, так і внутрішню поверхню теплооб-міну (в 1,15-1,4 рази).…”

“…Досліджені авторами [1][2][3] гвинтоподібні труби мали зовнішній діаметр 36 мм і невеликі кроки між впадинами та виступами (8-12 мм) при висотах впа-дин чи виступів (4-5 мм). Вказаний діапазон досить вузький, тому з метою створення умов широкого за-стосування гвинтоподібних труб з рівнорозвиненою поверхнею труб в промисловості його потрібно роз-ширити, що є можливим завдяки тому, що розроблена нова технологія [5] дозволяє отримати латунні трубки діаметром 16 мм з однозахідним гвинтоподібним про-філем великої довжини -більше 2 м (рис.…”

“…Так, у статті [1] та дослідженні [2] розглянуті види паковань з антибактеріальними властивостями у ви-гляді захисних покриттів та високобар'єрних плівок для ковбасних, кондитерських та хлібобулочних ви-робів; у статті [2] показано вплив багатошарових по-лімерних пакувальних матеріалів на основні техноло-гічні, фізико-хімічні та якісні показники напів-фабрикатів з м'яса птахів; у статті [3] проаналізовано вплив полімерних багатошарових паковань з застосу-ванням модифікованого газового середовища або ва-кууму на споживчі характеристики продукту; у статті [4] проаналізована роль харчового паковання як од-ного з факторів зниження ризику мікробіологічного псування продуктів харчування; у статті [5] розгля-нута залежність споживчої цінності кісточкових пло-дів від дії регульованого газового середовища в па-кованнях та температури зберігання; у статті [6] дос-ліджено застосування нанотехнологій в пакувальній галузі; у блозі [7] подано різні приклади вдалих пако-вань продовольчих продуктів на сучасному ринку.…”

Численное Моделирование И Экспериментальное Исследование Процессов Гидродинамики И Теплообмена В Теплообменных Аппаратах Новой Конструкции

“…Результаты исследований гидродинамики и теплообмена пучков труб (с трубами традиционного круглого сечения), достаточно широко изложены в монографии [1]. Опубликовано значительное количество работ, посвященных исследованиям гладкотрубных пучков с применением труб удобообтекаемой формы [2,3], а также с различной геометрией и компоновкой в пучках [4][5][6]. В то же время количество работ посвященных исследованиям процессов гидродинамики и тепло-массопереноса в компактных гладкотрубных пучках, в частности, с трубами малого диаметра, которые образуют ряды с минимальными межтрубными интервалами, весьма незначительно.…”