Оптимізація геометричних параметрів та аналіз ексергетичної ефективності теплоутилізаторів скловарних печей
DOI:
https://doi.org/10.31548/energiya2021.03.005Анотація
Наведено результати оптимізації геометричних параметрів поверхні теплообміну водо- і повітрогрійних теплоутилізаторів скловарних печей та аналіз їх ексергетичної ефективності. Забезпечення ефективної роботи теплоутилізаторів у різних теплових схемах є актуальною проблемою теплоенергетики.
Метою роботи є встановлення оптимальних областей геометричних параметрів поверхні теплообміну теплоутилізаторів скловарних печей та аналіз їх ексергетичної ефективності. У роботі наводяться результати вирішення завдань, необхідних для досягнення поставленої мети:
- з використанням статистичних методів планування експерименту визначити для досліджуваних теплоутилізаторів рівні варіювання параметрів геометричної поверхні теплообміну та розрахувати значення критеріїв оцінки ефективності в точках центрального ортогонального композиційного плану;
- отримати рівняння регресії для досліджуваних теплоутилізаторів, визначити оптимальні області зміни геометричних параметрів теплообмінної поверхні і відповідні їм єксергетичні критерії ефективності.
Для визначення оптимальних областей геометричних параметрів поверхні теплообміну використовується комплексна методика на основі методів ексергетичного аналізу і статистичних методів теорії планування експерименту. Встановлено, що в теплоутилізаційних схемах для нагрівання води систем теплопостачання і для нагрівання дуттьового повітря можуть бути використані теплоутилізатори з такими значеннями областей зміни геометричних параметрів поверхні теплообміну:
- значення області зміни відстані між панелями для теплоутилізаторів при шаховому і коридорному розташуванні труб в пучку s1 = 58,0-62,0 мм;
- значення областей зміни діаметра труб для водогрійного теплоутилизатора при коридорному розташуванні труб d = 41,0-43,0 мм і для повітрогрійного теплоутилизатора при шаховому і коридорному розташуванні труб d = 29,0-31,0мм;
- використання значень областей зміни інших параметрів здійснюється з урахуванням додаткових технологічних факторів.
Встановлено, що ексергетична ефективність водогрійних теплоутилізаторів у всіх випадках вище ексергетичної ефективності повітрогрійнних. Для водогрійних теплоутилізаторів значення ексергетичних критеріїв нижче, ніж для повітрогрійних: k – в 2,0 рази, ε – на 7,5 %, m0 – в 1,9 рази. Встановлено доцільність застосування досліджуваних теплоутилізаторів в теплоутилізаційних схемах скловарних печей з урахуванням отриманих результатів і за наявності певних технологічних факторів.
Отримані результати та подальші розробки в області оптимізації режимних параметрів теплоутилізаторів скловарних печей дозволять забезпечити підвищення ефективності теплоутилізаційного обладнання для енергетичних установок.
Ключові слова: ексергетичні методи, планування експерименту, теплоутилизатор, оптимальні параметри
Посилання
Yuan Yuan Jian, Shao Xiang Zhou (2010). Exergy Analysis of Boiler Based on the Temperature Gradient. Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference. Paper # 11258018, 4. doi.org/10.1109/APPEEC.2010.5449523.
Terzi, R., Tükenmez, İ., Kurt, E. (2016). Energy and exergy analyses of a VVER type nuclear power plant Energy and Exergy Analyses of a VVER Nuclear Power Plant. International. Journal of Hydrogen Energy, (41), 1-12. http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.74433.
https://doi.org/10.5772/intechopen.74433
Libertini, L., Vicidomin, M. (2016). Exergetic Analysis of a Novel Solar Cooling System for Combined Cycle Power Plants Francesco Calise. Entropy, (18), 356. doi:10.3390/e18100356.
https://doi.org/10.3390/e18100356
Mitrović, D., Zivkovic, D. & Laković. M. S. (2010). Energy and Exergy Analysis of a 348.5 MW Steam Power Plant. Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 32 (11), 1016-1027. https://doi.org/10.1080/15567030903097012.
https://doi.org/10.1080/15567030903097012
Sahin, A. Z. (2014). Importance of Exergy Analysis in Industrial Processes. Avalaible at: https: www. researchgate. net / publication / 228988818.
Mohammadi, M., Ali Ashjari, A. Sadreddini (2017). Exergy analysis and optimisation of waste heat recovery systems for cement plants. International Journal of Sustainable Energy, 37, 2.
https://doi.org/10.1080/14786451.2016.1181067
Fialko, N., Stepanova, A., Navrodska, R., Meranova, N., Sherenkovskii, J. (2018). Efficiency of the air heater in a heat recovery system at different thermophysical parameters and operational modes of the boiler. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6/8 (96), 43-48. DOI: 10.15587/1729-4061.2018.147526.
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.147526
Fialko, N., Stepanova, A., Navrodska, R., Meranova, N. (2020). Arget functions of optimization of heat recovery systems. International scientific journal "Internauka", 1/3 (83), 23-27.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
