Удосконалення методів розрахунку теплових характеристик петлевих повітронагрівачів
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.225330Ключові слова:
петлевий повітронагрівач (теплоутилізатор), P-NTU-метод, метод поправкового коефіцієнту, дискретний (інтервальний) розрахунок, перехресна схема руху теплоносіїв, енергоефективністьАнотація
Утилізація теплоти газів, які відходять після вельц-процесу, є перспективним напрямом підвищення його енергоефективності та екологічної безпеки. З урахуванням запиленості газів найбільш раціональним є використання петлевого повітронагрівача, який є багатоходовим та багатосекційним теплообмінником зі складною змішаною схемою руху теплоносіїв. В сучасних умовах, коли методи та засоби розрахунків таких апаратів є спрощеними, задача одержання уточнених методів і засобів розрахунків, визначення ефективності та надійності їх роботи є актуальною.
Використано дві математичні моделі процесу теплопередачі та гідроаеродинаміки в багатоходовому трубчатому повітронагрівачі з перехресною схемою руху теплоносіїв. Розроблені моделі для петлевого повітронагрівача базуються на основних методах теплового розрахунку: більш простому методі поправкового коефіцієнта до середньологарифмічного температурного напору та дискретному P-NTU-методі, який дозволяє одержати локальні теплові характеристики поверхні. Побудовано діаграми розподілу коефіцієнтів тепловіддачі, теплопередачі, локальних температур димових газів, повітря та стінок труб. Визначено вплив запиленості та розміру пилових частинок на теплопередачу. При запиленості димових газів 50 г/Нм3 і з розміром пилових частинок 1 мкм коефіцієнт теплопередачі зростає на 12 %. Обґрунтовано застосування конструкції повітронагрівача з різними схемами руху теплоносіїв.
Розроблені універсальні методи дозволяють визначити теплову продуктивність теплообмінників та одержати розподіл локальних температурних характеристик по поверхні нагріву. Також є можливість виявити місця можливого перегріву поверхні теплообміну та протікання процесів корозії з урахуванням конструкції рекуператорів, умов експлуатації, режимів роботи та різних схем руху теплоносіїв
Посилання
- Enerhetychna stratehiya Ukrainy na period do 2035 r. “Bezpeka, enerhoefektyvnist, konkurentospromozhnist” (2017). Rozporiadzhennia Kabinetu Ministriv Ukrainy No. 605-r. 18.08.2017. Available at: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/605-2017-%D1%80#Text
- Kompleksnii podkhod k energoeffektivnomu proizvodstvu (2012). Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (1 (57)), 38–45.
- Soroka, B. S., Vorobyov, N. V., Zgurskyi, V. A. (2013). Modern State and Efficient Analysis of Heat Recovery in Fuel Furnaces Using High Temperature Recuperators. Part 1. Energetika. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations, 3, 60–68.
- Klymchuk, O., Denysova, A., Shramenko, A., Borysenko, K., Ivanova, L. (2019). Theoretical and experimental investigation of the efficiency of the use of heat-accumulating material for heat supply systems. EUREKA: Physics and Engineering, 3, 32–40. doi: http://doi.org/10.21303/2461-4262.2019.00901
- Zlotin, V. E., Zlotin, D. V., Kalinin, N. M. (2011). Effektivnye rekuperatory tepla novogo pokoleniya. Available at: http://www.rosteplo.ru/Tech_stat/stat_shablon.php?id=2428
- Timoshpolskii, V. I.; Timoshpolskii, V. I., Gubinskii, V. I. (Eds) (2007). Raschety rekuperatorov promyshlennykh pechei metallurgicheskogo i mashinostroitelnogo proizvodstv. Metallurgicheskie pechi. Teoriya i raschety. Vol. 2. Minsk, 7–61.
- Klymchuk, O., Denysova, A., Mazurenko, A., Balasanian, G., Tsurkan, A. (2018). Construction of methods to improve operational efficiency of an intermittent heat supply system by determining conditions to employ a standby heating mode. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (8 (96)), 25–31. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.148049
- Ryzhavskyi, A. Z., Stalinskyi, D. V., Zymohliad, A. V., Yurko, V. V. (2017). Pat. No. 118988 UA. Kompleks pererobky syrovyny, shcho mistyt spoluky tsynku ta svyntsiu. MPK S22V7/00, S22V19/38. No. u201700817; declareted: 30.01.17; published: 11.09.17, Bul. No. 17, 8.
- Iurko, V. V., Ganzha, A. N. (2019). Metodika rascheta teplovykh protsessov v petlevom teploobmennom apparate pri zapylennom greiuschem teplonositele. Ekologiia i promyshlennost, 2 (59), 43–50. Available at: http://energostal.kharkov.ua/zhurnal/231/232/2160
- Petukhov, B. S., Shikov, V. K. (Ed.) (1987). Spravochnik po teploobmennikam. Vol. 1. Moscow: Energoatomizdat, 560.
- Thulukkanam, K. (2013). Heat Exchanger Design Handbook. Taylor & Francis Group, LLC, 1260. doi: http://doi.org/10.1201/b14877
- Shah, R. K., Sekulic, D. P. (2003). Fundamentals of Heat Exchanger Design. Hoboken: Wiley, 976. doi: http://doi.org/10.1002/9780470172605
- Silaipillayarputhur, K., Idem, S. (2013). A general Matrix Approach to model steady state performance of cross flow heat exchangers. Heat Transfer Engineering, 34 (4), 338–348. doi: http://doi.org/10.1080/01457632.2013.716347
- Navarro, H. A., Cabezas-Gómez, L. C. (2007). Effectiveness-ntu computation with a mathematical model for cross-flow heat exchangers. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 24 (4), 509–521. doi: http://doi.org/10.1590/s0104-66322007000400005
- Navarro, H. A., Cabezas-Gómez, L. (2005). A new approach for thermal performance calculation of cross-flow heat exchangers. International Journal of Heat and Mass Transfer, 48 (18), 3880–3888. doi: http://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2005.03.027
- Cabezas-Gómez, L., Aparecido Navarro, H., Maria Saiz-Jabardo, J. (2006). Thermal Performance of Multipass Parallel and Counter-Cross-Flow Heat Exchangers. Journal of Heat Transfer, 129 (3), 282–290. doi: http://doi.org/10.1115/1.2430719
- Incropera, F. P., Dewitt, D. P., Bergman, T. L., Lavine, A. S. (2006). Fundamentals of Heat and Mass Transfer. New York: John Wiley & Sons, Inc.
- Bergman, T. L., Lavine, A. S., Incropera, F. P., Dewitt, D. P. (2011). Fundamentals of Heat and Mass Transfer. New York: John Wiley & Sons, Inc.
- Teplovoi raschet kotlov (Normativnii metod) (1998). Saint Petersburg: Izdatelstvo NPO TSKTI, 256.
- Yurko, V. V., Hanzha, A. M. Rozrobka matematychnoi modeli komponuvannia petlevoho povitronahrivacha pry zapylenykh dymovykh hazakh ta analiz efektyvnosti. Enerhetychni i teplotekhnichni protsesy i ustatkuvannia.
- Ilchenko, O. T. (1985). Teploispolzuiuschie ustanovki promyshlennykh predpriyatiy. Kharkiv: Vischa shkola, 384.
- Isachenko, V. P., Osipova, V. A., Sukomel, A. S. (1975). Teploperedacha. Moscow: Energiia, 384.
- Hanzha, A. M., Zaiets, O. M., Marchenko, N. A., Kollarov, O. Yu., Niemtsev, E. M. (2017). Metodyka rozrakhunku skladnykh teploobminnykh aparativ z perekhresnym ta zmishanym plynom teplonosiyiv. Actual problems of power engineering, construction and environmental engineerig. Kielce, 41–47.
- Kreith, F., West, R. E. (1996). CRC Handbook of Energy Efficiency. CRC Press Reference, 1113.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Владимир Владимирович Юрко , Антон Николаевич Ганжа , Александр Николаевич Тарасенко , Лариса Ивановна Тютюнник
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
