Реєстраційний номер
0825U001150, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
08-05-2025
Статус
Захищена
Назва роботи
Удосконалення системи попередження поширення пожежі на маслоприймачах
Здобувач
Іллюченко Павло Олександрович,
Керівник Ніжник Вадим Васильович
Керівник Ковальов Андрій Іванович
Опонент Бєліков Анатолій Серафимович
Опонент Ключка Юрій Павлович
Рецензент Нуянзін Олександр Михайлович
Рецензент Змага Яна Василівна
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Національний університет цивільного захисту України
Опис
Робота присвячена встановленню залежності охолодження трансформаторного масла під час його аварійного витоку з трансформатора від параметрів теплообмінника з гофрованих трубок із нержавіючої сталі, який забезпечує фазовий перехід холодоагенту. Результати є основою для вдосконалення системи попередження поширення пожежі на трансформаторних підстанціях.
У розділі 1 проаналізовано підходи запобігання поширення пожежі на об’єктах енергетики, в. ч. трансформаторних підстанціях, де пожежі спричиняють аварійні режими трансформаторів. Способом попередження таких пожеж є маслоприймачі з гравійною засипкою для охолодження розливу масла, але ефективність цього методу залежить від впливу погодних умов, а витрати на обслуговування є високими.
Визначено, що в наукових роботах тематики запобігання поширення пожеж не розкрито питання щодо реалізації ефективної теплообмінної системи, здатної знизити температуру масла нижче температури спалаху і придатної замінити гравійну засипку.
На основі аналізу характеристик металів та конструкцій теплообмінників визначено, що дослідження в напрямку зниження пожежонебезпечної температури витоку масла доцільно провести використовуючи методологію проєктування кожухотрубних теплообмінників з використанням води в якості холодоагенту з фазним переходом.
У розділі 2 розглянуто особливості способів передачі тепла, що відбуваються в кожухотрубних теплообмінника. Встановлений критерій оцінки ефективності охолодження масла в теплообміннику маслоприймача температура спалаху (150 °С). На основі рівнянь Бернуллі та балансу енергії створено математичну модель теплообмінника з застосуванням холодоагенту з фазним переходом.
У розділі 3 наведені результати експериментальних досліджень з встановлення закономірностей охолодження температури масла нижче температури спалаху під час проходження через охолоджуючий контур теплообмінника, що є імітацією аварійного виливу розігрітого масла до 250 °С з трансформатора та подальшого його охолодження в теплообміннику маслоприймача. Проведено аналіз отриманих даних за статистичними критеріями Граббса, Фішера та на основі середньої відносної похибки та середньоквадратичного відхилення.
У розділі 4 за результатами експериментів визначений коефіцієнт теплопередачі для охолодження масла від температури самозаймання до нижче температури спалаху в межах від 200 л до 60 000 л. За результатами повного факторного експерименту розроблено математичну модель залежності площі охолоджуючого контуру теплообмінника від об’єму масла та діаметра трубок, яка дозволяє розраховувати охолоджувальні системи для різних об’ємів масла в трансформаторах, що наведено в сформованій довідковій таблиці. За результатами сформульовано пропозиції для внесення змін до норм і правил щодо застосування теплообмінних систем замість гравійної засипки в трансформаторних маслоприймачах. Розрахунок економічної ефективності теплообмінної системи засвідчив її перевагу над традиційною гравійною засипкою.
При цьому уперше:
- створено на основі рівнянь Бернуллі та балансу енергії математичну модель теплообмінника, за допомогою якої обґрунтовано діапазон значень коефіцієнта теплопередачі теплообмінника, що забезпечує зниження аварійної пожежонебезпечної температури масла нижче його температури спалаху. Визначено, що для об’єму масла 200–60000 л значення коефіцієнта теплопередачі складає 236-2925 Вт/м2·К;
- створено регресійну залежність площі охолоджуючого контуру, що забезпечує при пожежі охолодження масла нижче температури спалаху, від об’єму масла та діаметра трубок, яка може бути застосовна для проектування теплообмінної системи на маслонаповнених трансформаторних підстанціях.
Удосконалено:
- теоретичні підходи оцінювання умов зниження температури масла до безпечної внаслідок проходження через теплообмінник маслоприймачів трансформаторів.
- експериментальну базу дослідження процесів теплообміну між маслом та теплообмінником.
Дістали подальшого розвитку:
- методи нормування параметрів охолоджуючого контуру теплообмінника на маслоприймачах трансформаторів.
Практичне значення результатів:
- розроблення методичної й експериментальної бази для прогнозування ефективності теплообмінної системи на маслоприймачах трансформаторів, сутність методики може бути урахована при для змін до чинних норм і правил (ПУЕ);
- результати впроваджені у діяльність компаній ПП «ПроектБудСтар» та ТОВ «НВП «АЛАЙ», у діяльність Департаменту запобігання надзвичайним ситуаціям ДСНС України, в освітній процес Національного університету цивільного захисту України. Створено експериментальний стенд для дослідження процесу тепломасообміну між маслом та теплообмінником.
Дата реєстрації
2025-04-04
Додано/оновлено в НРАТ
2025-04-04 / 2026-07-01
