УДК 621.565.945
(UDK 621.565.945)
Авторизуйтесь
Купить журнал
Купить статью
(EXPERIMENTAL STUDY OF AEROSOL FLOW FORMATION AND TRANSPORT DURING FINE WATER SPRAYING UPSTREAM OF AN AIR- COOLING UNIT)
Одно из решений проблемы обеспечения требуемой эффективности аппаратов воздушного охлаждения в условиях, когда температура охлаждающего воздуха существенно превышает расчетную, – технология предварительного испарительного охлаждения воздуха, поступающего к теплообменным секциям, с применением центробежных форсунок тонкого распыла.
В работе приводятся результаты экспериментального исследования формирования факела распыла центробежных форсунок и дальнейшего движения двухфазного воздушно-капельного потока применительно к задаче снижения температуры воздуха перед аппаратами воздушного охлаждения. Исследовалась работа одно-, двух-, трех- и четырехсопловых форсунок тонкого распыла с диаметром сопла 0,4 мм при давлении воды от 2 до 8 МПа во время ее распыливания в неподвижный воздух и в воздушный поток, создаваемый группой вентиляторов. Проведенные экспериментальные исследования показали, что рассматриваемые форсунки генерируют интенсивный аэрозольный поток, движущийся с относительно высокой скоростью (2,5‒4,5 м/с при давлении воды 8 МПа) и уносящий мелкие капли на расстояние более 4,5 м. Это движение целесообразно использовать для создания лучших условий тепломассообмена капель с воздухом, для чего впрыск воды следует производить поперек линий тока воздуха, поступающего в аппарат воздушного охлаждения. В таком случае четырехсопловая форсунка тонкого распыла типа МРУ-4 обеспечивает создание двухфазного аэрозольного потока шириной не менее 2 м. Результаты проведенных исследований могут быть положены в основу рекомендаций по конструктивному оформлению системы распыливания воды, предназначенной для предварительного испарительного охлаждения воздуха перед данными аппаратами.
One of the solutions to achieve the required efficiency of an air cooler when the ambient air temperature is significantly higher than the design value is to use evaporative pre-cooling technology for the air flowing to heat-exchange sections with centrifugal fine-mist nozzles.
The authors present the results of an experimental study on the spray cone formed by centrifugal nozzles and the subsequent movement of a two-phase air-droplet flow as applied to the problem of reducing air temperature upstream of air coolers. The authors studied the performance of single-, two-, three-, and four-orifice fine-mist nozzles with an orifice diameter of 0.4 mm at water pressures ranging from 2 to 8 MPa during atomization into stagnant air and into an airflow created by a fan assembly. The conducted experimental studies showed that the nozzles in question generate an intensive aerosol flow moving at a relatively high velocity (2.5 to 4.5 m/s at a water pressure of 8 MPa) and carrying fine droplets over a distance of more than 4.5 m. This movement should be utilized to create better conditions for heat and mass transfer between the droplets and the air, and for this purpose, water should be injected across the streamlines of the air entering the air cooler. In this case, the MRU-4 four orifice fine-spray nozzle creates a two-phase aerosol flow with a minimum width of 2 m. The results of these studies can be used as a basis for recommendations on the design of water spraying systems intended for evaporative air pre-cooling upstream of these coolers.
А.И. Ходырев1
А.С.А. Аббас2
1 ФГАОУ ВО «Российский государственный университет нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина» (Москва, Россия).
2 Технологический университет Ирака (Багдад, Ирак).
A.I. Khodyrev1
A.S.A. Abbas2
1 National University of Oil and Gas “Gubkin University” (Moscow, Russia).
2 University of Technology (Baghdad, Iraq).
Ходырев А.И., Аббас А.С.А. Экспериментальные исследования формирования и движения аэрозольного потока при тонком распыливании воды перед аппаратом воздушного охлаждения // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2026. № 5–6. С. 40–46. EDN: KBZWAO.
Khodyrev AI, Abbas ASA. Experimental study of aerosol flow formation and transport during fine water spraying upstream of an air-cooling unit. Oil and Gas Territory [Territorija “NEFTEGAS”]. 2026; (5–6): 40–46. (In Russian)
Халисматов И.Х., Агзамов Ш.К., Наубеев Т.Х. и др. Эффективность использования аппаратов воздушного охлаждения // World Science. 2016. Т. 1, № 3 (7). С. 47–52.
Агзамов Ш.К., Улугов Ш.Б. Интенсификация процесса охлаждения вязкой среды в аппаратах воздушного охлаждения // Проблемы энергетики. 2004. № 5–6. С. 56–60.
Ходырев А.И., Шмонова К.С. Об эффективности применения испарительного охлаждения при работе аппаратов воздушного охлаждения в летний период // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2019. № 10. С. 74–80. EDN: WZNKLN.
ТУ 3612-127-00220302–2007. Аппараты воздушного охлаждения на условное давление до 16 МПа. Технические условия. М.: ВНИИНЕФТЕМАШ. 2007. 38 с.
Ходырев А.И., Аббас А.С. Моделирование испарительного охлаждения воздуха при впрыске воды перед теплообменными секциями // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2023. № 6 (138). С. 16–23. DOI: 10.33285/1999-6934-2023-6(138)-16-2. EDN: IULTQ.
Перемитько В.В., Окунь А.Г., Клочко Р.И. и др. Исследование работы форсунок аппаратов воздушного охлаждения // Математичне моделювання. 2010. № 1 (22). С. 36–38.
Spray cooling enhancement of air-cooled condensers. Technical Report No. 1005360. Pflo Alto, California, USA: PIER & EPRI, 2003. 142 p.
Патент № 2614623 Российская Федерация, МПК F28C 1/00 (2006.01). Устройство для предварительного охлаждения воздуха в аппаратах воздушного охлаждения: № 2015108829: заявл. 13.03.2015: опубл. 28.03.2017 / Шевцов А.В. // Google Patents. URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/ce/d4/16/aaf15217f84685/RU2614623C2.pdf (дата обращения: 02.04.2026).
Ходырев А.И. Методика расчета параметров центробежных форсунок нефтегазопромысловых объектов // Нефть, газ и бизнес. 2005. № 6. С. 57–60.
Ходырев А.И., Муленко В.В. Разработка форсунки для впрыска ингибиторов коррозии и гидратообразования, извлекаемой под давлением // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2020. № 2 (116). С. 15–22. DOI: 10.33285/1999-6934-2020-2(116)-15-22. EDN: LPOQFN.
Ходырев А.И., Аббас А.С. Моделирование испарительного охлаждения воздуха перед теплообменными секциями аппарата воздушного охлаждения с учетом распределения капель по размерам // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2025. № 2 (146). С. 24–32. EDN: RDPASE.
Khalismatov IKh, Agzamov ShK, Naubeev TKh, Agzamov ZhSh, Sapashov IYa, Abdikamalov DKh. Efficiency of air-cooled heat exchangers. World Science. 2016; Vol. 1, 7(3): 47–52. (In Russian)
Agzamov ShK, Ulugov ShB. Intensification of the viscous medium cooling process in air-cooled heat exchangers. Power Engineering: Research, Equipment, Technology. [Problemy energetiki]. 2004; (5–6): 56–60. (In Russian)
Khodyrev AI, Shmonova KS. About efficiency of implementation evaporative cooling for air cooler units are operated in summer season. Oil and Gas Territory [Territorija “NEFTEGAS”]. 2019; (10): 74–80. (In Russian)
AO VNIINEFTEMASH (joint stock company). TU 3612-127-00220302–2007 (specifications). Air coolers designed for nominal pressures up to 16 MPa. Moscow: VNIINEFTEMASH; 2007. (In Russian)
Khodyrev AI, Abbas AS. Modeling of the air evaporative cooling by water injection in front of the heat exchange sections. Equipment and Technologies for Oil and Gas Complex [Oborudovanie i tekhnologii dlya neftegazovogo kompleksa]. 2023; 138(6): 16–23. https://doi.org/10.33285/1999-6934-2023-6(138)-16-2. (In Russian)
Peremitko VV, Okun AG, Klochko RI, Cherednik EA, Reiderman YuI. Study of the operation of nozzles in air-cooled heat exchangers. Mathematical Modeling [Matematychne modelyuvannya]. 2010; 22(1): 36–38. (In Russian)
Spray cooling enhancement of air-cooled condensers. PIER & EPRI Technical Report № 1005360, 2003.
Shevtsov AV. Air precooler in the air-cooling devices. RU 2614623 C2 (Patent) 2016. (In Russian)
Khodyrev AI. Method for calculating parameters of centrifugal nozzles for oil and gas field facilities. Oil and Gas Business [Neft, gaz i biznes]. 2005; (6): 57–60. (In Russian)
Khodyrev AI, Mulenko VV. Development of a nozzle for injection of inhibitors of corrosion and hydrate formation, extractable under pressure. Equipment and Technologies for Oil and Gas Complex. 2020; 116(2): 15–22. https://doi.org/10.33285/1999-6934-2020-2(116)-15-22. (In Russian)
Khodyrev AI, Abbas AS. Modeling of evaporative air cooling in front of the heat exchange sections of air-cooling unit taking into account the distribution of droplets by size. Equipment and Technologies for Oil and Gas Complex. 2025; 146(2): 24–32. (In Russian)
Вход
Главная
Журналы
Назад к журналу