Расчетно-экспериментальные исследования влияния магнитного поля на эффективность сгорания газового топлива
Разработка конструкции лабораторной установки по влиянию магнитного поля на свойства газа в процессе его горения. Оценка экономической эффективности создания серии промышленных установок для реализации магнитной обработки топлива перед его сжиганием.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.07.2018 |
| Размер файла | 6,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
2. Формирование модулей, с образование проточного канала, и фиксация их в модификаторе.
3. Присоединение крышек и корпусу модификатора.
4. Присоединение регулятора с фиксатором к модификатору при помощи двух хомутов и отрезка шланга.
5. Присоединение горелки к модификатору при помощи двух хомутов и отрезка шланга.
6. Взвешивание газового баллона «Турист» электронными весами МИДЛ ЕНА251.
7. Занесение показаний весов в таблицу 3.1.
8. Присоединение газового баллона.
9. Закрепление горелки на штативе, с выставленной высотой.
10. Открытие клапана с фиксатором.
11. Одновременный поджиг и включение таймера времени.
12. Длительность горения три минуты.
13. Закрытие клапана.
14. Снятие баллона и взвешивание.
15. Занесение показаний весов в таблицу 3.1.
Испытания проводятся пять раз. Далее, магнитные диски в модулях модификатора заменяются на немагнитные, и исследования повторяются в той же последовательности.
В таблице 3.1 приведена форма для заполнения показаний изменения массы газового баллона «Турист».
Таблица 3.1 - Результаты исследования изменения массы газового баллона «Турист»
|
Материал дисков модификатора |
Масса газового баллона, г |
||||||
|
Испытание |
|||||||
|
Начальная |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||
|
Сплав неодим-железо-бор (магнит) |
|||||||
|
Сплав медно-никелевый |
Взвешивание газового баллона «Турист» осуществляется электронными портативными весами МИДЛ ЕНА251.
Технические характеристики электронных весов МИДЛ ЕНА251.
- Наибольший предел взвешивания: 500 г.
- Дискретность: 0,1 г.
- Масса: 112 г.
- Размеры платформы: 60х72 мм.
- Габариты: 75х114х15 мм.
На рисунке 3.13 показаны электронные портативные весы МИДЛ ЕНА251
Рисунок 3.13 - Электронные портативные весы МИДЛ ЕНА251
3.3 Результаты исследования
3.3.1 Исследование изменения массы баллона
В таблице 3.2 приведены результаты исследования изменения массы газового баллона «Турист».
Таблица 3.2 - Результаты исследования изменения массы газового баллона «Турист»
|
Материал дисков модификатора |
Масса газового баллона, г |
||||||
|
Начальная |
Испытание |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|||
|
Сплав неодим-железо-бор(магнит) |
297 |
293,7 |
290,6 |
288,0 |
285,3 |
282,4 |
|
|
Сплав медно-никелевый |
297 |
293,2 |
289,7 |
286,5 |
283,3 |
280,3 |
На рисунке 3.14 показан график изменения массы газового баллона при использовании магнитных дисков из сплава неодим-железо-бор и немагнитных дисков из сплава медно-никелевого в шайбах модулей орто-модификатора.
Рисунок 3.14 - График изменения массы газового баллона
По результатам проведенных испытаний выявлено, что предлагаемый орто-модификатор ОМТ-5 для магнитной обработки различных сред позволяет более эффективно использовать газ для последующего применения. Расход сокращается на 12,6%.
3.3.2 Исследование формы и характера пламени
Для описания формы и характера пламени сгорания газа используется фотофиксация горелок.
На рисунке 3.15 показано пламя горелки при использовании немагнитных дисков.
Рисунок 3.15 - Пламя горелки при использовании немагнитных дисков
На рисунке 3.16 показано пламя горелки при использовании магнитных дисков.
Рисунок 3.16 - Пламя горелки при использовании магнитных дисков
На рисунке 3.17 показано сравнительное пламя горелок с размерами при использовании магнитных и немагнитных дисков.
Рисунок 3.17 - Сравнительное пламя горелок с размерами при использовании магнитных и немагнитных дисков
Для описания формы и характера пламени используются схемы свободных факелов: ламинарного и турбулентного [20].
На рисунке 3.18 показан ламинарный факел.
Рисунок 3.18 -Ламинарный факел: 1 - чистый газ; 2 - смесь газов и продуктов сгорания; 3 - смесь из продуктов сгорания и воздуха; 4 -конусный фронт пламени
Согласно рисунку 3.18, внутри конусного ядра 1 находится чистый газ, вытекающий из трубки при ламинарном режиме течения. В зоне 2 смесь из газа и продуктов сгорания, в зоне 3 смесь из продуктов сгорания и воздуха. Граница 4 представляет собой гладкий конусный фронт пламени, к которому снаружи диффундируют молекулы воздуха, а изнутри молекулы газа.
Рисунок 3.19 -Турбулентный факел: 1 - чистый газ; 2 - зона медленного горения; 3 - зона интенсивного горения; 4 -фронт пламени с преобладанием воздуха
Согласно рисунку 3.19, структура пламени состоит из ядра чистого газа 1, зоны сравнительно медленного горения 2, размытой зоны наиболее интенсивного горения 3 с высоким содержанием продуктов сгорания и зоны горения 4 с преобладанием в ней воздуха.
На рисунке 3.20 показан ламинарный факел в сравнении с факелом горелки, где использовались немагнитные диски в модулях модификатора.
Рисунок 3.20 - Ламинарный факел с использованием немагнитных дисков
Согласно рисунку 3.20, можно отметить яркую светимость пламени и заметно просматриваемый конусный фронт. Заметны и четкие границы пламени, характерные для ламинарной формы.
На рисунке 3.21 показан турбулентный факел в сравнении с факелом горелки, где использовались магнитные диски в модулях модификатора.
Рисунок 3.21 - Турбулентный факел с использованием магнитных дисков
Согласно рисунку 3.21, можно отметить, что нет четкого конусного фронта горения, при этом видны отдельные частицы факела, которые раздроблены пульсациями пламени. Процесс горения протекает по всему объему, просматривается повышенная интенсивность горения пламени по аналогии с результатами в работах [21, 22].
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ МАГНИТНОЙ АКТИВАЦИИ ТОПЛИВА С ПЕРЕМЕННЫМ МАГНИТНЫМ ПОЛЕМ НА ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
4.1 Разработка лабораторного стенда для исследования эффективности сгорания газового топлива при воздействии на него переменного магнитного поля
Главными недостатками проводимого исследования установки с постоянным магнитным полем (глава 3) являются:
1. Отсутствие изменения режимов работы модификатора. В представленной схеме были задействованы магниты с постоянным магнитным полем, изменить которое во время исследования не представлялось возможным.
2. Невозможность выставления постоянного давления во время протекания всего опыта. В представленной схеме отсутствовал газовый редуктор - устройство для понижения давления газа на выходе из баллона до рабочего и для автоматического поддержания этого давления постоянным независимо от изменения давления газа в баллоне.
3. Возможная разгерметизация установленного модификатора и проскок пламени. В представленной схеме отсутствовал огнезадерживающий клапан. При наличии данного устройства газ подаётся во внутреннюю полость клапана и его давление, преодолевая усилие пружины, перемещает золотник с уплотнением. Проходя через отверстия золотника и пламегаситель, газ поступает к источ-нику потребления. При возникновении обратного удара взрывная волна проходит через пламегасящий элемент, и действуя на торцевую поверхность золотника, прижимает его к седлу корпуса клапана. Подача газа к источнику потребления мгновенно прекращается. Применение огнепреградительных клапанов исклю-чает вероятность проскока пламени в газопитающую аппаратуру, т.е. является надежной защитой от обратного удара.
4. Невозможность определения калориметрических показателей эффективности сгорания топлива или их альтернативных аналогов. В представленном исследовании определяющими параметрами были масса баллона, форма и характер пламени. Отсутствовали показатели, связанные с нагревом воды и определяющие калориметрические показатели сгорания топлива.
Для устранения существующих недостатков был разработан инновационный межкафедральный проект кафедры управляющих и вычислительных систем с участием кафедры теплогазоснабжения и вентиляции. Была предложена следующая схема нового лабораторного стенда.
Рисунок 4.1 - Лабораторный стенд для исследования эффективности сгорания газового топлива при воздействии на него переменного магнитного поля. а) Фото; б) Схема 1 - баллон; 2 -редуктор; 3 - защитный клапан; 4 - запорный вентиль; 5 - газовый рукав; 6 - магнитный активатор; 7 - горелка; 8 - лабораторный источник питания
Система состоит из: газового баллона 1 с вентилем закрытия/открытия, управляемого редуктора 2, защитного клапана 3 (шланг до него должен быть не меньше 1 метра), магнитный активатор 6, катушки питаются от лабораторного источника питания 8, далее находится запорный вентиль 4 (чтобы управлять горелкой), далее горелка 7, соединение произведено с помощью газового рукава 5.
На рисунке 4.2 показан магнитный активатор топлива, входящий в состав лабораторного стенда (рисунок 4.1 позиция 6).
Рисунок 4.2 - Активатора топлива с переменным магнитным полем а) Фото; б) Схема 1 - входной штуцер; 2 - газовая трубка; 3 - катушки; 4 - стенка изоляции; 5 - штуцер выхода; 6 - провода подключения источника питания
Согласно рисунку 4.2, активатор топлива имеет входной штуцер 1, к которому осуществляется подвод газа, далее газ движется по газовой трубке 2, магнитная активация осуществляется с помощью четырех электромагнитных катушек 3, поля которых направленны встречно - поочередно, изоляция между катушек осуществляется стенками из оргстекла 4, обработанный магнитным полем, газ выходит из штуцера 5, управление величиной тока, который связан с величиной индукции и напряженности магнитного поля (зависимость линейная), происходит с помощью лабораторного источника питания (рисунок 4.1 позиция 8), подключение катушек к которому происходит проводами 6.
В таблице 4.1 приведено основное оборудование, входящее в состав лабораторного стенда.
Таблица 4.1 - Основное оборудование лабораторного стенда
|
№ |
Фото |
Наименование |
Характеристика |
Кол |
|
|
1 |
Баллон бытовой (пропан) 5л с вентилем. |
- Объем: 5 л. - Высота: 295 мм. - Диаметр: 222 мм. - Масса пропана: 2 кг. - Масса пустого баллона: 4 кг. - Рабочее давление: 1,6 Мпа. - Толщина стенки баллона: 2 мм. - Темп. эксплуатации: От -40 до +45 °С. |
1 |
||
|
2 |
БПО-5-3 Пропановый редуктор. |
- Материал корпуса: Алюминий. - Материал крышки: Стеклонаполненный полиамид. - Наибольшая пропускная способность (м3/ч): 5,0. - Наибольшее давление газа на входе: МПа (кгс/см2) 2,5 (25). - Наибольшее рабочее давление газа: МПа (кгс/см2) 0,3 (3,0). - Коэффициент неравномерности рабочего давления, i: не более 0,3. - Коэффициент перепада рабочего давления, R: не более 0,3. - Габаритные размеры (мм): 132х155х50. - Присоединительные размеры, вход: Гайка накидная W21.8-1/14” LH. - Присоединительные размеры, выход: М16х1,5 LH. - Масса комплекта: 0,4 кг. |
1 |
||
|
3 |
ЗП-3Г-333 Затвор предохранительный |
- Место установки: в разрыв рукава. - Присоединительный размер: входной. Ниппель универсальный Ш6,3/9 мм. - Присоединительный размер: выходной. Ниппель универсальный Ш6,3/9 мм. - Рабочая среда: горючий газ (ацетилен, пропан, бутан). - Пропускная способность: 5 м3/час. - Рабочее давление: 0,3 Мпа. |
1 |
||
|
4 |
Кран шаровый STT-15 для газа |
- Материал корпуса: латунь. - Материал шара: нержавеющая сталь, AISI 304. - Материал уплотнения: углепластик PTFE. - Уплотнение шпинделя: резина. - Среда: природный газ, пар. - Тип присоединения: резьбовой. - Тип рукоятки: ручка/бабочка. - Диапазон температур: от -30 до +150. - Класс герметичности: А. - Рабочее Py: 16. |
1 |
||
|
5 |
Рукав Fagumit газовый D6 (WT29-97 D6) 1м. |
- Диаметр внутренний: 6 мм. - Стенка: 3,2 мм. - Давление рабочее до 0,45 Мпа. - Диапазон температур: от -25 до +125. - Производитель: Fagumit. - Страна производитель: Польша. |
2 |
||
|
6 |
Магнитный активатор |
- Индукция магнитного поля от 0,1 Тл. - Диаметр внутренний: 6 мм. |
1 |
||
|
7 |
Портативная газовая горелка RS.701 TT-701. |
- Масса: 70 г. - Габариты: 25 x 175 мм (диаметр x высота). - Расход газа: от 50 до 250 г/час. |
1 |
||
|
8 |
Лабораторный источник питания |
- Напряжение на входе: 220В±10% - 50/60Гц. - Ток нагрузки: 0 - 2А / 0 - 1А. - Устойчивость нагрузки (напряжение): менее 0.01% /-2 мВ. - Устойчивость нагрузки (ток): менее 0.02% /-3 мВ. - Пульсация напряжения: менее 1 мВ. - Габаритные размеры: 165x118x230 мм |
1 |
||
|
9 |
Термометр электронный |
- Диапазон измерения: -50°С - +300°С. - Разрешение дисплея: ± 0,1. - Точность измерения: ± 1 градус при температуре от -20°С до + 200°С. - Длина "носика": 12,5 см. |
1 |
4.2 Расчет катушки с магнитопроводом
Для определения параметров нового магнитного активатора были сняты характеристики с постоянных магнитов имеющегося устройства (глава 3.1).
Коэрцитивная сила магнита составляет около 100 кА/м, отсюда посчитав пути замыкания магнитного потока находим индукцию магнитного поля, она составляет от 0,05 Тл до 0,1 Тл.
Рассчитываем напряженность магнитного поля по формуле:
|
, , |
(4.1) |
где -магнитная индукция, .
|
. |
Рассчитываем магнитодвижущую силу МДС требующуюся для катушки по формуле:
|
, , |
(4.2) |
где -магнитная индукция, ;
- магнитная проницаемость, ;
- ширина воздушного зазора, ;м.
|
. |
Рисунок 4.3 - Схема магнитопровода
Определяем сечение магнитопровода для нахождения магнитного потока по формуле:
|
, , |
(4.3) |
где - внешний диаметр магнитопровода, ;
- внутренний диаметр магнитопровода, ;
- ширина магнитопровода, м.
|
. |
Далее находим магнитный поток для магнитопровода по формуле:
|
, , |
(4.4) |
|
|
. |
Находим индукцию для магнитной системы по формуле:
|
, , |
(4.5) |
|
|
. |
Находим напряженность магнитной системы для углеродистой обыкновенного качества стали СТ-3 (Табличное значение):
.
Рассчитываем длину магнитного пути для силовых линий по формуле:
|
, , |
(4.6) |
|
|
. |
Рассчитываем МДС для магнитной системы по формуле:
|
, , |
(4.7) |
|
|
. |
Далее определяем результирующую сумму МДС:
|
, , |
(4.8) |
|
|
. |
Далее определяем число витков катушки:
|
, |
(4.9) |
где - заданная сила тока, .
|
. |
Округляем число витков катушки до w=160.
Задаем сечение провода по формуле:
|
, , |
(4.10) |
где - плотность тока для медного провода, .
|
. |
Далее определяем диаметр провода по формуле:
|
, , |
(4.11) |
|
|
. |
Длина провода, который должен упаковаться в катушку составит:
|
, , |
(4.12) |
|
|
. На рисунке 4.4 показан график зависимости силы тока от магнитной индукции. Зависимость линейная. |
Рисунок 4.4 - График зависимости силы тока от магнитной индукции
4.3 Принцип работы лабораторной установки
Последовательность операций при проведении исследований включает предпусковые, пусковые и послепусковые операции.
Этапы проведения предпусковых операций:
1. Опресовка (тестирование) системы посредством воздуха.
Такой метод основан на подключении компрессора, выполняющего функцию нагнетания воздушных масс. Давление у места, которое проверяется должно превысить показатели рабочего (1,5 -3 Атм.).
На повышенном давлении в 3 Атм. за сутки утекает менее 1 Атм., что нормально при условии, что эксперимент будет не длительным, и давление не должно превышать 0,3 Атм. так как клапан защитный при больших давлениях не работает.
2. Тестирование на газе на выявление утечек.
- По запаху.
Самый простой и надежный способ обнаружить утечку газа - ощутить его запах. Наличие сильного и характерного запаха у газового топлива имеет большое значение для определения утечек газа и обнаружения его в помещениях. Характерный запах необходимой интенсивности сообщается искусственно введением в газ сильно пахучих веществ, называемых одорантами. (этилмеркоптан), широко применяемый для одоризации. На расстоянии 5-10 см от места утечки можно ощутить практически любую утечку газа.
- Мыльной эмульсией.
Мыльная эмульсия наноситься в виде пленки на место предполагаемой утечки, газ выходя из внутренних полостей в месте разгерметизации «надует» пузыри, из мыльной эмульсии.
Мыльная эмульсия должна быть определенной консистенции: не быть жидкой, как вода, и густой как неразбавленный глицерин. Кроме того, места нанесения мыльной эмульсии должны быть доступны и хорошо освещены. При обмыливании применяют раствор мыла наносимой кисточкой, в пропорции в 1л. воды растворяют 50г. туалетного или хозяйственного (65%) мыла.
3. Установка емкости с водой над горелкой.
Пусковые операции начинаются после завершения предпуско-вых и включают в себя следующие этапы:
1. Подключение лабораторного источника питания в сеть.
2. Включение лабораторного источника питания и выставление параметров.
Рисунок 4.5 - Лабораторный источник питания
- Выставление регуляторов VOLTAGE на максимальные параметры.
- Выставление регулятора CURRENT/COARSE на заданное значение.
Точная настройка параметра CURRENT осуществляется с помощью регулятора FINE.
3. Открытие вентиля на баллоне.
4. Выставление давления на газовом редукторе 0,3 атм. так как рабочее давление затворного клапана не должно превышать данного параметра.
На рисунке 4.6 показана внутренняя схема затворного клапана ЗП-3Г-333.
Рисунок 4.6 - Внутренняя схема затворного клапана ЗП-3Г-333
5. Открытие шарового крана.
6. Одновременный поджиг и включение таймера времени.
7. Доведение воды до кипения.
8. Закрытие шарового крана.
Послепусковые операции начинаются после завершения пуско-вых и включают в себя следующие этапы:
1. Занесение показаний в таблицу 4.2
Таблица 4.2 - Результаты исследования
|
ВКЛ/ВЫКЛ МОДИФИКАТОРА |
Время закипания, сек |
|||||
|
Испытание |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||
|
Вкл питание |
||||||
|
Выкл питание |
2. Изменение параметров лабораторного источника питания.
3. Повторение пунктов 2-8 пусковых операций.
Испытания проводятся пять раз. Далее производим отключение питания лабораторного стенда. Исследования повторяются в той же последовательности.
4.3 Результаты исследования
В таблице 4.2 приведены результаты исследования времени закипания воды горелочным устройством, топливо которой подверглось обработке модификатором с переменным магнитным полем, а также приведён результат исследования без включения модификатора в сеть.
Таблица 4.2 - Результаты исследования
|
ВКЛ/ВЫКЛ МОДИФИКАТОРА |
Время закипания, сек |
|||||
|
Испытание |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
||
|
Вкл питание |
606 |
603 |
600 |
695 |
591 |
|
|
Выкл питание |
610 |
- |
- |
- |
- |
По результатам проведенных испытаний выявлено, что время закипания воды с магнитным модификатором составляет 591 секунду, без подключения модификтора к лабораторному источнику питания 610 секунд. Экономия времени закипания составит Дф = 3%. Время закипания прямо пропорционально расходу топлива, потраченного на нагрев горелочным устройством емкости с водой. Следовательно, экономия расхода топлива составит ДB = 3%.
4.4 Проект размещения лабораторной установки в учебной лаборатории
Разработанный стенд может быть внедрен в образовательный процесс кафедры теплогазоснабжения и вентиляции (ТГВ) Вологодского государственного университета (ВоГУ) по профилям подготовки бакалавриата: «Теплогазоснабжение и вентиляция» и «Промышленная теплоэнергетика»; по магистерским программам: «Теплогазоснабжение населенных мест и предприятий» и «Технология производства электрической и тепловой энергии».
Влияние магнитной индукции на процесс сгорания газового топлива, заложенное в изучение лабораторного стенда, возможно применить в следующих образовательных дисциплинах:
- «Тепломассообменные процессы и установки».
- «Теория горения и взрыва».
- «Теплогенерирующие установки».
- «Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях».
Стенд предполагается разместить в учебном корпусе ВоГУ №3 в аудитории №8 кафедры ТГВ.
На рисунке 4.7 показана аудитория №8 с возможным местом размещения лабораторного стенда, выделенного красной зоной.
Рисунок 4.7 - Место размещения лабораторной установки
На рисунке 4.8 представлен план размещения лабораторной установки в учебной аудитории №8.
Рисунок 4.8 - План размещения установки
На рисунке 4.9 показан разрез 1-1 плана учебной аудитории №8.
Рисунок 4.9 - Разрез 1-1 плана учебной аудитории
5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКое основание применения МАГНИТНОЙ АКТИВАЦИИ газового топлива
5.1 Магнитный активатор газового топлива
Для дальнейшего технико-экономического основания применения магнитной активации газового топлива, разрабатывалась конструкция, применимая на газовые лини котельной.
Рисунок 5.1 - Магнитный активатор газового топлива
1 - отверстие фланцевого соединения; 2 - постоянный магнит; 3 -съемные кассеты; 4 -газовое соединение
Согласно рисунку 5.1, магнитный активатор газового топлива состоит из корпуса с закрепленными постоянными магнитами 2. Они являются источником магнитного поля. Сплав магнитов может состоять из неодим-железо-бор. Количество и расположение магнитов зависит от диаметра газопровода. Внутри корпуса располагается модуль, собранный из съемных кассет 3, образовывающих проточный канал для магнитной обработки газа. Количество кассет в модуле зависит от размеров корпуса и диаметра газопровода. Соединение к газовой линии 4 может осуществляется с помощью отверстий для фланцевого соединения 1. Установка размещается на вводе к горелочному устройству газового котла.
На рисунке 5.2 показано место установки магнитного активатора газового топлива.
Рисунок 5.2 - Место установки магнитного активатора
Рисунок 5.3 - Возможный вариант магнитного активатора, устанавливаемого на газовой линии:
1 - блок управления; 2 - съемные кассеты; 3 - магнитный модуль
Согласно рисунку 5.3, магнитный активатор, установленный на газовой линии, имеет блок управления 1, который управляет параметрами магнитного модуля 3. Блок управления подключается к электрической сети 220 В.
5.2 Расчет экономии топлива при использовании магнитного активатора
Экономическую эффективность использования магнитной активации газового топлива определим по формуле:
|
, , |
(5.1) |
где - тариф на природный газ, ;
- работы котла в году, ;
- удельный расход топлива на отпуск тепловой энергии фактический, ;
- удельный расход топлива на отпуск тепловой энергии планируемый, .
Удельный расход топлива на отпуск тепловой энергии фактический рассчитываем по формуле:
|
, , |
(5.2) |
где - теплопроизводительность котла ЗИОСАБ - 1000, ;
- низшая рабочая теплота сгорания топлива, ;
- КПД котла ЗИОСАБ - 1000, .
.
Удельный расход топлива на отпуск тепловой энергии планируемый рассчитываем по формуле:
|
, , |
(5.3) |
где - удельный расход топлива на отпуск тепловой энергии фактический, .
Снижение удельного расхода газового топлива на отпуск тепловой энергии вызвано технологией магнитной обработки.
|
, , |
.
5.3 Расчет объемов капиталовложений
К капитальным затратам относятся: затраты на строительство и оборудование новых предприятий, зданий и сооружений, и затраты на реконструкцию, расширение и техническое перевооружение действующих предприятий.
В мероприятия по установке магнитного активатора газового топлива входит стоимость:
1) оборудования - определяется согласно договорным ценам;
2) проектных работ - до 10% от стоимости строительно-монтажных работ;
3) строительно-монтажных работ - 25-30% от стоимости оборудования;
4) пуско-наладочных работ - 3-5% от стоимости оборудования.
В таблице 5.1 приведены основные укрупненные капиталовложения.
Таблица 5.1 - Укрупненные капиталовложения
|
№ п/п |
Наименование работ |
Стоимость, руб |
|
|
1 |
Покупка оборудования |
155 000 |
|
|
2 |
Проектные работы |
15 500 |
|
|
3 |
Строительно-монтажные работы |
46 500 |
|
|
4 |
Пуско-наладочные работы |
4 650 |
|
|
Итого К = |
221 650 |
5.4 Расчет срока окупаемости магнитного активатора топлива
Срок окупаемости мероприятия по установке магнитного активатора газового топлива определяется по формуле:
|
, , |
(5.4) |
где - капиталовложение мероприятия, ;
- экономическая эффективность, .
|
. |
5.5 Разработка товарного знака магнитного активатора газового топлива
На рисунке 5.4 показан возможный вариант товарного знака Gas Magnetic для установки магнитного активатора газового топлива.
Рисунок 5.4 -Возможный вариант товарного знака Gas Magnetic
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
По итогам магистерской диссертации были разработаны:
1) Конструкция лабораторной установки по влиянию постоянного магнитного поля на свойства газа в процессе его горения. Она позволила исследовать форму и характер пламени, а также зафиксировать изменение массы газового топлива с использованием магнитных дисков из сплава неодим-железо-бор в сравнении с немагнитными дисками из медно-никелевого сплава.
2) Конструкция лабораторной установки по влиянию переменного магнитного поля на свойства газа в процессе его горения. Она позволила исследовать влияние магнитной индукции на процесс горения топлива с определением времени закипания воды.
Произведена оценка экономической эффективности создания промышленной установки для реализации магнитной обработки.
В главе 1 произведён обзор оборудования для магнитной обработки жидкого и газообразного топлива из Internet - ресурсов, а также информационных ресурсов в области полезных моделей и изобретений, полученных на аналогичные устройства по данным ФИПС (Роспатент). Выявлены общие недостатки существующих устройств и сделан вывод, что широкому внедрению магнитной обработки топлив в народное хозяйство в значительной степени препятствует отсутствие простых и надежных методов контроля эффективности омагничивания. Произведён анализ нормативных документов, представленных устройств и сделан вывод, что в настоящее время нет существующих нормативных документов, стандартизирующих устройство и их работу. Таким образом, дальнейшее изучение и разработка подобных активаторов топлива должны быть направлены на составление общих технических условий.
В главе 2 произведен анализ исследований по влиянию магнитного поля на свойства углеводородного топлива на автотранспорте, а также анализ конструкции установки для исследования влияния на свойства природного газа импульсного магнитного поля в процессе его горения, конструкции стенда по определению пропускной способности и концентрации CO2, конструкции установки по определению полноты сгорания топлива в электрическом поле
Собственными силами разработана лабораторная установка для исследования эффективности сгорания газового топлива при воздействии на него постоянного магнитного поля. В главе 3 описан принцип работы лабораторной установки и представлены результаты исследования по изменению массы баллона, формы и характера пламени.
Для устранения существующих недостатков лабораторной установки (главы 3) был разработан инновационный межкафедральный проект кафедры управляющих и вычислительных систем с участием кафедры теплогазоснабжения и вентиляции. В главе 4 описан принцип работы новой лабораторной установки, представлены результаты исследования и план размещения установки в учебной аудитории.
Разработана конструкция устройства по магнитной активации газового топлива, применимая на газовой лини котельной и описанная в главе 5. Выполнено технико-экономическое основание возможности применения магнитной активации природного газа перед сжиганием в энергетической установке.
Техническим результатом магистерской диссертации является следующее:
1) Сокращение расхода газового топлива при воздействии на него постоянного магнитного поля на 12,6 %, при этом магнитное поле влияет на характер пламени.
2) Сокращение расхода газового топлива при воздействии на него переменного магнитного поля на 3%. В сравнении с воздействием постоянного магнитного поля, показатель является более точным. Он был использован для расчета экономической эффективности.
3) Экономическая эффективность использования магнитной активации газового топлива на котле ЗИОСАБ - 1000 составляет 83902,5 тыс. руб./год.
4) Срок окупаемости мероприятия по установке магнитного активатора газового топлива на котел ЗИОСАБ - 1000 составит 2,6 года.
Научным результатом магистерской диссертации является определение условий снижения расхода топлива за счет воздействия магнитного поля на турбулизированную движущуюся топливную смесь перед ее сжиганием.
Научные достижения:
1. Выступление с докладом на научном мероприятии по популяризации науки Science Slam Vologda от 01.12.2015 г.
2. Публикация научной статьи в журнале «НоваИнфо»: Русаков, Д.О. Исследование эффективности сгорания газового топлива при воздействии на него магнитного поля / Русаков, Д.О. // Novainfo. 2016. № 47-1. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.novainfo.ru/article/6630http://soyuzintellect.su/aktivator-topliva/4-aktivator-topliva.html (дата обращения: 01.06.2018).
3. Участие в конференции European Research: Innovation in Science, Education and Technology, издательство «Проблемы науки», г. Москва.
4. Публикация научной статьи в журнале «European research»: Русаков, Д.О. Магнитная обработка газового топлива / Русаков Д.О. // European research. - 2016. - № 6. - С. 33-36.
5. Участие в межрегиональной научной конференции в рамках Х Ежегодной сессии аспирантов и молодых ученых, ВоГУ.
6. Публикация научной статьи в журнале «Материалы межрегиональной научной конференции Х ежегодной научной сессии аспирантов и молодых ученых»: Русаков, Д.О. К разработке экспериментального стенда по изучению влияния магнитного поля на структуру газового топлива / Русаков Д.О. // Материалы межрегиональной научной конференции Х ежегодной научной сессии аспирантов и молодых ученых. 2016. - № 2. - С. 105-108.
7. Участие в международном научно-инновационном форуме «Инновологда 2016».
8. Участие в конкурсе ВКР по направлению 08.03.01 «Строительство» профиль подготовки «Теплогазоснабжение и вентиляция», ВоГУ.
9. Участие в конференции International scientific review, издательство «Проблемы науки», г. Москва.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Super Fuel Max FAQ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.o-fuel.ru/faq.html (дата обращения: 26.02.2018).
2. Малыгин Б.В., Погорлецкий Д.С., Васильченко Г.Ю., Сапронов А.А. Методы повышения экологической безопасности в процессе магнитной обработки углеводородных топлив для двигателей внутреннего сгорания. Науковий вісник Херсонського державного морського інституту: Науковий журнал. - Херсон: Видавництво ВНЗ «ХДМІ», 2011. - №2(5).- С. 130-139.
3. Активатор топлива Союзинтеллект [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://soyuzintellect.su/aktivator-topliva/4-aktivator-topliva.html (дата обращения: 12.03.2018).
4. Активатор топлива Powermag [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.shop-dudishev.ru/index.php?page=shop.product_details.html (дата обращения: 12.03.2018).
5. Карбюраторный активатор топлива [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://shop-dudishev.ru/index.php?page=shop.product_details.html (дата обращения: 12.03.2018).
6. Магнитный активатор топлива АТ-1 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://inzhektor.fo.ru/shop/75624 (дата обращения: 12.03.2018).
7. ОРТО-модификатор ОМТ-5 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://ortomod.com/index.php/ru/history.html (дата обращения: 12.03.2018).
8. Пат 2452691 Российская Федерация, МПК С 02 F 1/48. Устройство для магнитной обработки жидкости/ В.Н Юрченко, И.Н Бойко, И.А Дукачев. - №2011101482/05; заявл. 17.01.2011; опубл. 10.06.2012. - Б. и. - 2012. - № 16.
9. Пат 2168052 Российская Федерация, МПК F 02 B 51/04. Устройство магнитной обработки топлива для карбюраторных двигателей/ П.Ф Самойлов. - № 98122260/06; заявл. 3.12.1998; опубл. 27.10.2000. - Б. и. - 2000. - № 15.
10. Пат 2411190 Российская Федерация, МПК С 02 F 1/48. Магнитный активатор жидких сред/ В.А Помазкин, Е.В Цветкова. - № 2009124037/05; - заявл. 23.06.2009; опубл. 10.02.2011. - Б. и. - 2011. - № 4.
11. Пат 2327895 Российская Федерация, МПК F 02 M 27/04. Фильтр магнитной очистки и обработки автомобильного и авиационного топлива экомаг-10г/ Ю.В Голиков. - № 2006112414/06; - заявл. 17.04.2006; опубл. 27.06.2008. - Б. и. - 2008. - № 30.
12. Пат 2096339 Российская Федерация, МПК С 02 F 1/48. Аппарат помазкина для магнитной обработки жидкостей / В.А Помазкин. - № 94013168/25. - заявл. 15.04.1994; опубл. 20.11.1997. - Б. и. - 1997. - № 16.
13. Пат 2319854 Российская Федерация, МПК F 02 M 27/04. Устройство для магнитной обработки жидкого топлива / А.А Купцов. - № 2005134706/06. - заявл. 10.11.2005; опубл. 20.03.2008. - Б. и. - 2008. - № 8.
14. Пат 2324838 Российская Федерация, МПК С 02 F 1/48. Магнитный активатор топлива/ Е.В Антонян, А.А Карбушев. - № 2006111123/06. - заявл 05.04.2006; опубл. 20.05.2008. - Б. и. - 2008. - № 14.
15. Пат 2082897 Российская Федерация, МПК F 02 M 27/04. Магнитный активатор жидких топлив/ Ю.В Голиков. - № 94016890. - заявл 06.05.1994; опубл. 10.06.1995. - Б. и. - 1995. - № 14.
16. Пат 138130 Российская Федерация, МПК F 02 M 27/04. Накидной магнитный активатор топлива/ В.Д Дудышев. - № 2012148358/06. - заявл 13.11.2013; опубл. 27.02.2014. - Б. и. - 2014. - № 6.
17. Пат 2158842 Российская Федерация, МПК F 02 M 27/04. Активатор топлива/ А.Ф Панов. - № 99122628/06. - заявл 26.10.1999; опубл. 10.11.2000. - Б. и. - 2000. - № 31.
18. Аппарат для повышения эффективности сжигания топлива [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.freepatentsonline.com/5558765.pdf (дата обращения: 19.03.2018).
19. Пат 59522 Украина, МПК F 02 M 27/04. Способ магнитной активации топлива/ А.П Бень. - № 20062628/06. - заявл 26.10.2005; опубл. 10.01.2006. - Б. и. - 2006. - № 16.
20. Справочник газоснабжения. Глава 8. Характеристики горения газов. Принципы сжигания. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://fas.su/page-517.html (дата обращения: 10.05.2018).
21. Синицын, А.А. Пульсирующее горение // Энергия: экономика, техника, экология. 2007. - № 1. - С. 80.
22. Синицын, А.А. Исследование особенностей работы котла пульсирующего горения / А.А. Синицын, В.И. Игонин // Новости теплоснабжения. 2010. - № 3. - С. 20-25.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Разработка лабораторной установки для исследования эффективности сгорания газового топлива при воздействии на него магнитного поля. Расчет экономии топлива при использовании магнитного активатора. Исследование изменения масса баллона и характера пламени.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 20.03.2017Формула расчета защитного эффекта. Состав исследуемых вод. Контроль скорости коррозии. Влияние магнитного поля на эффективность омагничивания воды. Анализ результатов лабораторного изучения влияния магнитной обработки воды на ее коррозионную активность.
статья [100,8 K], добавлен 19.01.2013Расчетное исследование влияния основных параметров топочного процесса на полноту сгорания топлива в котле. Математическое моделирование горения движущейся коксовой частицы. Расчет движения частицы в заданном поле скоростей и горения коксового остатка.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 27.08.2012Расчет тепловой работы методической толкательной печи для нагрева заготовок. Составление теплового баланса работы печи. Определение выхода продуктов сгорания, температур горения топлива, массы заготовки, балансового теплосодержания продуктов сгорания.
курсовая работа [6,6 M], добавлен 21.11.2012Термодинамическая эффективность работы котла-утилизатора. Расчет процесса горения топлива в топке котла, котельного агрегата. Анализ зависимости влияния температуры подогрева воздуха в воздухоподогревателе на калориметрическую температуру горения топлива.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 22.10.2012Анализ состава топлива по объему и теплоты сгорания топлива. Характеристика продуктов сгорания в газоходах парогенератора. Конструктивные размеры и характеристики фестона, экономайзера и пароперегревателя. Сопротивление всасывающего кармана дымососа.
курсовая работа [2,5 M], добавлен 17.02.2022Классификация печей по принципу теплогенерации, по технологическому назначению и режиму работы. Основная характеристика и конструкция стационарной отражательной печи для рафинирования меди. Состав твердого топлива, различные условия процесса его горения.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 09.10.2014Определение горючей массы и теплоты сгорания углеводородных топлив. Расчет теоретического и фактического количества воздуха, необходимого для горения. Состав, количество, масса продуктов сгорания. Определение энтальпии продуктов сгорания для нефти и газа.
практическая работа [251,9 K], добавлен 16.12.2013Классификация металлургических печей по принципу теплогенерации, технологическому назначению и по режиму работы. Тепловая работа барабанно-вращающих печей. Виды, состав твердого топлива и их особенности. Характеристика различных условий процесса горения.
курсовая работа [711,4 K], добавлен 12.04.2015Общая характеристика камеры сгорания, описание ее конструкции и основных элементов, система распределения топлива и зажигания. Обслуживание и ремонт газотурбинной установки, технология и методика расчета экономического эффекта от ее модернизации.
дипломная работа [570,7 K], добавлен 17.10.2013
