Экспериментальные исследования путей повышения энергоэффективности вентиляторных установок для аппаратов воздушного охлаждения
Нурхожаев Е.С.
АО «Костанайские минералы», Житигара, Республика Казахстан
Макаров В.Н., Макаров Н.В.
Уральский государственный горный университет, Екатеринбург
Гилязов Р.А.
ПАО «ТАТНЕФТЬ» Бугульминский механический завод, Бугульма
Ключевые слова: вентиляторная установка, удельная быстроходность, воздуховод, коллектор, кок, проточная часть.
Аннотация. Устойчивое развитие территорий с активным недропользованием прочно связано с решением задач повышения эффективности охлаждения газа на компрессорных станциях магистральных газопроводов и экологической безопасности, поскольку применяемые для интенсификации конвективного теплообмена вентиляторные установки отличаются недостаточной энергоэффективностью. В статье приведены результаты экспериментальных исследований путей повышения энергоэффективности вентиляторных установок для аппаратов воздушного охлаждения за счет оптимизации параметров воздуховода, зазоров между лопатками рабочих колёс, втулкой и обечайкой корпуса вентилятора. Установлено, что для вентиляторных установок большой быстроходности определяющее значение имеют аэродинамические качества воздуховода, в том числе коллектора, кока и втулки, поскольку, в силу малой потенциальной энергии перемещаемого воздуха, аэродинамическое сопротивление элементов проточной части составляет значительную её долю. Для сохранения энергоэффективности вентиляторной установки по мере роста её удельной быстроходности от 100 до 500 необходимо поддерживать постоянство аэродинамического качества воздуховода, а значит – снижать коэффициенты аэродинамического сопротивления и расходной скорости. Проведение экспериментальных исследований с использованием статистического метода линейного планирования эксперимента и регрессионного анализа позволило получить графические зависимости для определения геометрических параметров вентиляторной установки с максимально возможной энергоэффективностью для заданных значений удельной быстроходности. Квалификационные сравнительные испытания вентиляторной установки ОГМ ВУ 2.5–0.6К4 с рабочим колесом ОГМ КР 2.5К4, проведенные на БМЗ ПАО «Татнефть», подтвердили повышение КПД на 14 % по сравнению с наиболее совершенными вентиляторами итальянской фирмы Ilmed.
Experimental studies of ways to improve the energy efficiency of fan installations for air cooling devices
Nurgozhaev E.S.
JSC Kostanay Minerals, Zhitigara, Republic of Kazakhstan
Makarov V.N., Makarov N.V.
Ural State Mining University, Yekaterinburg
Gilyazov R.A.
PAO TATNEFT Bugulma Mechanical Plant Bugulma, Republic of Tatarstan
Keywords: fan installation, specific velocity, duct, manifold, cocoon, flow part.
Abstract. The sustainable development of territories with active subsurface use is strongly linked to solving the problems of increasing the efficiency of gas cooling at compressor stations of main gas pipelines, and environmental safety, since fan installations used to intensify convective heat exchange are characterized by insufficient energy efficiency. The article presents the results of experimental studies of ways to increase the energy efficiency of fan installations for air cooling devices by optimizing the parameters of the duct, the gaps between the blades of the impellers, the sleeve and the shell of the fan housing. It is established that for high-speed fan installations, the aerodynamic qualities of the duct, including: collector, coke, sleeve, are of decisive importance, since due to the low potential energy of the air being transported, the aerodynamic resistance of the elements of the flow part is a significant proportion of it. To maintain the energy efficiency of the fan unit, as its specific speed increases from 100 to 500, it is necessary to maintain the consistency of the aerodynamic quality of the duct, which means reducing the coefficients of aerodynamic drag and flow rate. Conducting experimental studies using the statistical method of linear experimental planning and regression analysis allowed us to obtain graphical dependencies for determining the geometric parameters of a fan installation with the maximum possible energy efficiency for given values of specific speed. Qualification comparative tests of the OGM VU 2.5–0.6K4 fan unit with OGM impeller 2.5K4 conducted at the BMZ of PJSC Tatneft confirmed a 14% increase in efficiency compared to the most advanced fans of the Italian company Ilmed.