АНАЛІТИЧНЕ ОЦІНЮВАННЯ ВПЛИВУ ВІДКЛАДЕНЬ НА ТЕПЛООБМІННИХ ПОВЕРХНЯХ НА ЕФЕКТИВНІСТЬ ТЕПЛООБМІНУ
DOI:
https://doi.org/10.31649/2311-1429-2024-2-171-180Ключові слова:
теплообмін; відкладення; термічна ефективність; аналітичний огляд; моделі утворення відкладень; методи очищення поверхонь; інноваційні технології захисту; продуктивність систем.Анотація
Енергозбереження є одним із пріоритетних напрямів державної політики України в енергетичній галузі. Цей курс охоплює не лише впровадження інноваційних енергоощадних технологій, але й глибоку модернізацію наявних виробничих потужностей шляхом заміни застарілих технологічних схем та обладнання на новітні, високоефективні рішення. Особливу увагу приділяють використанню пластинчастих теплообмінників нового покоління (ПТА), які вирізняються високими теплотехнічними, технологічними та експлуатаційними характеристиками.
Висока ефективність цих теплообмінників сприяє оптимізації енергоспоживання та підвищенню загальної економічної рентабельності підприємств. Розрахунки їхніх теплових і гідравлічних показників ґрунтуються на фундаментальних принципах гідродинаміки та теплообміну і є добре розробленими. Це дає змогу інженерам точно підбирати поверхні теплообміну відповідно до заданих витрат і температур теплоносія. Водночас, експлуатаційний досвід показує, що теоретично розрахована площа теплопередачі може потребувати збільшення на 20–200% через необхідність урахування додаткового термічного опору, зумовленого утворенням шару відкладень.
Однак, на сьогодні дані про термічний опір відкладень мають переважно рекомендаційний і розрізнений характер, що ускладнює їхнє практичне застосування. Вони часто не враховують специфіку конструкцій теплообмінників та умов їхньої експлуатації, а іноді навіть суперечать одне одному. Це стосується як промислових теплоносіїв, так і води – найпоширенішого з них. Забруднення поверхонь теплообміну суттєво знижує ефективність роботи ПТА в різних галузях, включаючи транспорт, енергетику, технологічні процеси та комунальну сферу. Утворення відкладень на теплообмінній поверхні призводить до зростання витрат електроенергії на перекачування теплоносія, зміни температурного режиму і, як наслідок, до збільшення як капітальних, так і експлуатаційних витрат. У критичних випадках це може спричинити вихід з ладу теплообмінника через блокування каналів.
Враховуючи зазначене, наукові дослідження, спрямовані на забезпечення довготривалого збереження проєктних характеристик теплопередачі, набувають особливої актуальності. Їхньою метою є розробка обґрунтованих теоретичних засад і практичних рекомендацій, які дозволять мінімізувати негативний вплив забруднень на функціонування теплообмінників, сприяючи підвищенню їхньої надійності та ефективності.
Посилання
Novak L. Fouling of compact heat exchangers. Alfa-laval, 2004. 64 p. URL: https://www.alfalaval.com
Müller-Steinhagen H., Malayeri M.R., Watkinson A.P. Fouling of Heart Exchangers – New Approaches to Solve an Old Problem // Heat Transfer Engineering. 2005. Vol. 26, №1. P. 1–4.
Reitzer B. Rate of Scale Formation in Tubular Heat Exchangers // Ind. Eng. Chem. Proc. Das. And Der. 1964. Vol. 3, №4. P. 63–71.
Warlin L. Heat Exchanger Service Guide. Sweden : Alfa Laval Thermal, 2004. P. 7–17.
Kern D., Seaton R. A Theoretical Analysis of Thermal Surface // Brit. Chem. Eng. 1959. Vol. 4, №5. P. 258–262.
Wilson D.I. Challenges in Cleaning: Recent Developments and Future Prospects // Heat Transfer Engineering. 2005. Vol. 26, №1. P. 51–59.
Bohnet M., Bott T.R., Karabelas A.J. Fouling Mechanism. Theoretical and Practical Aspects // Euroterm Seminar №23. Grenoble, France, 1992. P. 51–59.
Somerscales E.F.C., Knudsen J.G. Fouling of Heat Transfer Equipment. New York : McGraw–Hill, [b.r.]. 743 p.
Fouling in Heat Exchange Equipment : Proceedings of the 20th ASME/AICHE. Wisconsin, 1981. HTD. Vol. 17. P. 649–667.
Fouling of Heat Exchanger Surfaces / ed. by R.W. Bryers. Pennsylvania, USA, 1982. 826 p.
Understanding Heat Exchanger Fouling and Its Mitigation / ed. by T.R. Bott. Birmingham, U.K. : University of Birmingham, 1997. 43 p.
Shan R.K., Sehulič D.P. Fundamentals of Heat Exchanger Design. New York : Wiley, 2004. 876 p.
Standards of Tubular Exchanger Manufacturers Associations. 4th ed. 1979. 332 p.
Cooper A., Suitor J.W., Usher J.D. Cooling Water Fouling in Plate Heat Exchangers // 6th Int. Heat Transfer Conference. Toronto, 1978. P. 33–42.
Kulinchenko V. R., Tkachenko S. Y. Teploperedacha z elementamy masoobminu (teoriia i praktyka protsesu) [Elektronnyi resurs]. URL: https://web.posibnyky.vntu.edu.ua/fbteg/kulinchenko_teploper/
Pohorielov A. I. Teplomasoobmin. Lviv : Novyi Svit, 2006. 144 s.
Shybetskyi V. Yu., Doroshchuk M. M. Teploobminnyk plastynchastyi : patent na korysnu model № 128777. 2018. Biul. № 19. Zaiavl. 27.03.2018.
Anipko O. B., Novikov A. I., Savchenko V. A. Osnovni faktory, yaki vplyvaiut na utvorennia vidkladen i sposoby borotby iz zabrudnenniamy teploobminnoi poverkhni plastynchastoho teploobminnoho aparata // Intehrovani tekhnolohii ta enerhozberezhennia. 2010. № 1. S. 14–24.
Malezhyk I. F. Protsesy i aparaty kharchovykh vyrobnytstv. Kyiv : NUHT, 2003. 400 s.
Mikulionok I. O. Innovatsiine teploobminne obladnannia : monohrafiia. Kyiv : NTTU «KPI» im. Ihoria Sikorskoho, 2023. 140 s.
Horobets V. H., Bohdan Yu. O., Trokhaniak V. I. Teploobminne obladnannia dlia kohoeneratsiinykh ustanovok : monohrafiia. Kyiv : TsP «Komprint», 2017. 198 s.
Senchuk M. P., Rybka A. M., Yurko O. I. Znyzhennia vplyvu zabrudnennia poverkhon nahrivu tverdopalyvnykh teplohenaratoriv nevelykoi potuzhnosti // Ventyliatsiia, osvitlennia ta teplohazopostachannia. 2020. Vyp. 33. S. 15–22.
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 0
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
