СОВРЕМЕННЫЕ СПОСОБЫ ИНТЕНСИФИКАЦИИ РАБОТЫ КОЖУХОТРУБНЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Кущев Л.А. , Никулин Н.Ю. , Овсянников Ю.Г. , Алифанова А.И.

2018 / Том 8, номер 2(25) 2018 [ ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ. СТРОИТЕЛЬСТВО ]

ЦЕЛЬ. В Российской Федерации преобладает централизованная система теплоснабжения. Это связано в первую очередь с экономическими затратами производства тепловой энергии, которые меньше, чем у децентрализованных систем теплоснабжения. Рассмотрены современные способы интенсификации работы кожухотрубных теплообменных аппаратов в России и за рубежом. МЕТОДЫ. Рассмотрены различные технические решения для интенсификации работы кожухотрубных теплообменных аппаратов систем теплоснабжения, проведен сравнительный анализ. Основное направление - это изменение геометрии теплообменной поверхности для турбулизации потока нагреваемой (или охлаждаемой) жидкости. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Рассмотрено применение теплообменных аппаратов в системах теплоснабжения - пластинчатых и кожухотрубных. При этом наиболее распространенными являются кожухотрубные, прежде всего из-за невысокого гидравлического сопротивления и возможности работы на воде с повышенной жесткостью, простотой и удобством в эксплуатации. Указаны достоинства пластинчатых теплообменных аппаратов (высокий расчетный коэффициент теплопередачи, малые габариты и др.) и недостатки в эксплуатации (высокие затраты на водоподготовку, сравнительно быстрый выход из строя уплотнений, дорогой текущий и капитальный ремонт). Особое внимание уделено интенсивному кожухотрубному теплообменному аппарату (Патенты РФ № 149737, № 158070), который разработан в БГТУ им. В.Г. Шухова (г. Белгород). Вычислительный эксперимент по исследованию турбулизации потока нагреваемой жидкости в этом аппарате произведен в программном комплексе «Ansys». Выполнено также сравнение тепловых, гидравлических и эксплуатационных характеристик: пластинчатого (производитель «КельвионМашимпэкс»), кожухотрубного (по ГОСТ РФ 27590) и кожухотрубного интенсивного (патент РФ № 149737) теплообменных аппаратов. ВЫВОДЫ. В результате сравнения сделан вывод о целесообразности применения интенсивного кожухотрубного теплообменного аппарата для различных регионов Российской Федерации.

Ключевые слова:

теплообменный аппарат, турбулизация, коэффициент теплопередачи, водоподготовка, теплообменная поверхность, ламинарный подслой, heat exchanger, turbulence, heat transfer index, water treatment, heat exchange surface, laminar sublayer

Библиографический список:

1. Савин В.К., Умнякова Н.П., Волкова Н.Г., Кобышева Н.Б., Клюева М.В. СП 131.13330.2012 Строительная климатология. Актуализированная редакция СНиП 23-01-99. М.: Аналитик, 2012. 120 с.
2. Официальный сайт Министерства энергетики Российской Федерации [Электронный ресурс]. URL: https://minenergo.gov.ru (20.12.2017).
3. Олесевич К.А., Олесевич А.К., Осипов М.И. Экспериментальное исследование теплогидравлических характеристик кожухотрубного теплообменного аппарата с винтовой перегородкой // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. 2004. № 2. С. 262-265.
4. Угрюмова С.Д., Попова Е.Ю., Акимов С.А., Панюкова И.В. Интенсификация процессов нагревания и охлаждения в компактных теплообменных аппаратах // Научные труды Дальрыбвтуза. 2011. № 33. С. 204- 210
5. Малышев А.А., Мамченко М.О., Мизин В.М., Киссер К.В. Современные теплообменные аппараты в низкотемпературной технике и перерабатывающих производствах // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Холодильная техника и кондиционирование». 2015. № 1. С. 38-44.
6. Круглов Г.А., Бакунин В.В., Андреева М.В. Теоретические исследования степени взаимосвязи турбулизации потока с коэффициентом теплоотдачи // Вестник Красноярского государственного аграрного университета. 2015. № 6. С. 67-73.
7. Кунтыш В.Б. Тепловая эффективность вихревой интенсификации теплоотдачи газового потока при продольном и поперечном обтекании круглотрубных поверхностей // Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2015. № 4. С. 68-75.
8. Mića V. Vukić, Mladen A. Tomić, Predrag M. Živković, Gradimir S. Ilić, Effect of segmental baffles on the shell-and-tube heat exchanger effectiveness. Hemijskaindustrija. 2014, no. 2, pp. 171-177.
9. M.S. Ajithkumar, T. Ganesha, M.C. Math. Analysis to Study the Effects of Inclined Baffles on Fluid Flow in a Shell and Tube Heat Exchanger. International Journal of Research in Advent Technology. 2014, vol. 2, no. 7, pp. 164-175.
10. M. Jin, H.J. Liu and X.Y. Wang. Optimization research of sextant fan baffle curvature radius in shell and tube heat exchanger. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017, vol. 231, pp. 1-6.
11. Курицын Б.Н. Кожухотрубные теплообменные аппараты, их преимущества и недостатки. М.: Строийздат, 2016. 205 с.
12. Богуславский А.Д. Преимущественные показатели кожухотрубных теплообменников. М.: Строийздат, 2016. 305 с.
13. Разборный пластинчатый теплообменник. ООО «КельвионМашимпэкс». Руководство по монтажу и эксплуатации. Паспорт, 2016. 15 с.
14. Патент 149737 Российская Федерация, МПК F28D 7/00 Кожухотрубный теплообменный аппарат / Н.Ю. Никулин, Л.А. Кущев, Д.Ю. Суслов, В.А. Уваров, А.Ю. Феоктистов; заявитель и патентообладатель БГТУ им. В.Г. Шухова № 2014134083/06; заявл. 19.08.14; опубл. 20.01.15. М.: Бюл. № 2. 3 с.
15. Кущев Л.А., Никулин Н.Ю., Феоктистов А.Ю., Яковлев Е.А. Интенсификация тепловых процессов в кожухотрубном теплообменном аппарате // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура. 2016. № 3. C. 9-17.
16. Kushchev L., Nikulin N., Yakovlev E., Alifanova A. Intensity enhancement of heat exchange in shell-tube heat exchangers with smooth pipes. Advances in Engineering Research. 2017, vol. 133, pp. 390-395.

Файлы:

• реферат (скачать | просмотреть) - скачано 73 раза
• статья (скачать | просмотреть) - скачано 102 раза