Повышение эффективности работы аппаратов воздушного охлаждения масла газоперекачивающих агрегатов на базе газотурбинной установки ГТН-16

Abstract

Представлены результаты численного и экспериментального исследований аппарата воздушного охлаждения масла газотурбинной установки. Экспериментальное исследование проведено в условиях эксплуатации на газокомпрессорной станции магистрального газопровода. Численное моделирование проведено методом конечных элементов в программе STAR-CCM+. В качестве объекта исследования выбран теплообменник венгерского производства, охлаждающий масло газоперекачивающих агрегатов на базе газотурбинной установки ГТН-16. Цель исследования – оценить количество теплоты, переданное в маслоохладителе до и после модернизации его воздушного такта. Модернизация заключалась в установке выравнивающего устройства, равномерно распределяющего поток воздуха перед трубным пучком. Проектирование и оптимизация конструкции направляющего устройства были проведены при помощи верифицированной численной конечно-элементной модели. Приведено описание принципа работы и конструкции аппарата, указаны недостатки конструкции, послужившие причиной для данного исследования. Описаны схема и методика проведения натурных испытаний. В качестве результатов исследования приведены примеры полей скоростей потока воздуха на входе в теплообменную секцию до и после модернизации. Показано повышение удельного теплосъема секции маслоохладителя после выравнивания поля скоростей воздуха. The paper deals with the results of numerical and experimental studies of gas-turbine unit oil air cooler. The experimental study was performed under operating conditions of main pipeline gas-compressor station. The numerical simulation was carried out by means of finite element method in STAR-CCM+ program. The Hungarian heat exchanger cooling oil of the gas-compressor unit based on gas-turbine unit GTN-16 was chosen as the research object. The aim of the study was to evaluate oil cooler heat transfer rate before and after its air circuit modernization. The modernization was to install a leveling apparatus that distributes the air flow uniformly in front of the tube bank. Design and optimization of the leveling apparatus geometry were made by means of the verified finite element model. The paper describes cooler design and operation principle. The design shortcomings that were the reason for the study are presented. The measuring scheme and field test methods are described. The author gives the examples of the air flow velocity field in front of the finning before and after modernization as results of the study. The paper states the enhancement of the oil cooler heat flux after the air flow velocity field leveling.