Method of thermal calculation of a heat exchanger with a dense layer of granulated material

Autor: Boshkova, Irina, Volgusheva, Natalya, Solodka, Antonina, Boshkov, Leonid
Jazyk: ruština
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях; № 5(1330) (2019): Вісник НТУ «ХПІ»: Серія "Нові рішення у сучасних технологіях"; 3-9
Вестник Национального Технического Университета "ХПИ" Серия Новые решения в современных технологиях; № 5(1330) (2019): ; 3-9
Bulletin of the National Technical University «KhPI» Series: New solutions in modern technologies; № 5(1330) (2019): NTU "KhPI" Bulletin: Series "New Solutions in Modern Technologies"; 3-9
ISSN: 2079-5459
2413-4295
Popis: Рассматривается возможность использования низкопотенциальных тепловых ВЭР в виде отходящих газов от промышленных предприятий незначительной энергетической мощности, в частности, пищевых. Анализируются теплоутилизаторы с неподвижным плотным слоем гранулированных материалов, обеспечивающие непосредственный теплообмен газа (воздуха) с частицами. Указывается на нехватку разработанных эффективных теплоутилизаторов низкопотенциальной теплоты и сведений по рациональным тепловым режимам их работы. Отмечается эффективность применения гранулированных материалов в теплоэнергетике с позиции интенсификации процессов переноса теплоты и массы. Описана методика теплового расчета контактного теплоутилизатора для определения его геометрических характеристик и основных параметров процесса. Предлагаемая методика учитывает изменение коэффициента межкомпонентного теплообмена во времени. Приведены результаты расчетов основных характеристик теплоутилизатора промышленного назначения с неподвижной насадкой и произведено его сопоставление с теплоутилизатором с движущейся насадкой. Получено, что эффективность теплообменника с движущимся слоем выше, чем с неподвижным. Однако в теплоутилизаторе с неподвижной насадкой не возникает необходимости в организации движения слоя гранулированного материала, что существенно упрощает эксплуатацию и конструкцию теплообменника. Представлены результаты расчета теплоутилизатора с неподвижным слоем, предназначенного для обогрева помещения, расположенного непосредственно рядом с вентиляционными каналами предприятия. В предлагаемом теплоутилизаторе в периоде нагрева передача теплоты осуществляется при непосредственном контакте газового потока с частицами материала, а в периоде охлаждения теплота передается от наружной поверхности теплоутилизатора в окружающую среду. Для получения сглаженной характеристики нагрева помещения целесообразно дублировать наполненные гранулированным материалом рабочие каналы теплоутилизатора и включать их поочередно. Рассчитанные теплоутилизаторы отличаются сравнительно высоким значением коэффициента полезного действия и возможностью работы без прямого контакта частиц насадки с воздухом обогреваемого помещения. Рассчитанные на низкопотенциальную теплоту конструкции теплоутилизаторов предлагаются для использования на предприятиях пищевых производств
Розглядається можливість використання низькопотенційних теплових вторинних енергоресурсів у вигляді газів, що відходять від промислових підприємств незначною енергетичної потужності, зокрема, харчових. Аналізуються теплоутилізатори з нерухомим щільним шаром гранульованих матеріалів, що забезпечують безпосередній теплообмін газу (повітря) з частками. Вказується на недостатню кількість ефективних розробок теплоутилізаторів низькопотенційної теплоти і відомостей по раціональним тепловим режимам їх роботи. Відзначається ефективність застосування гранульованих матеріалів у теплоенергетиці з позиції інтенсифікації процесів перенесення теплоти і маси. Описана методика теплового розрахунку контактного теплоутилізатора для визначення його геометричних характеристик і основних параметрів процесу. Запропонована методика враховує зміну коефіцієнта міжкомпонентного теплообміну в часі. Наведено результати розрахунків основних характеристик теплоутилізатора промислового призначення з нерухомою насадкою. В теплоутилізаторі з нерухомою насадкою не виникає необхідності в організації руху шару гранульованого матеріалу, що істотно спрощує експлуатацію і конструкцію теплообмінника. Представлені результати розрахунку теплоутилізатора з нерухомим шаром, призначеного для обігріву приміщення, розташованого безпосередньо поруч з вентиляційними каналами підприємства. У пропонованому теплоутилізаторі в періоді нагріву передача теплоти здійснюється при безпосередньому контакті газового потоку з частинками матеріалу, а в періоді охолодження теплота передається від зовнішньої поверхні теплоутилізатора в навколишнє середовище. Для отримання згладженої характеристики нагріву приміщення доцільно дублювати наповнені гранульованим матеріалом робочі канали теплоутилізатора і включати їх по черзі. Розрахований теплоутилізатор відрізняється порівняно високим значенням коефіцієнта корисної дії і можливістю роботи без прямого контакту частинок насадки з повітрям, що обігрівається. Розраховані на низькопотенційну теплоту конструкції теплоутилізаторів пропонуються для використання на підприємствах харчових виробництв.
The aim of the work is to develop a methodology for calculating the heat exchanger for the utilization of low-potential heat fluxes from industrial enterprises and its approbation. Methods of solution included the analysis of existing heat recovery devices, the identification of existing problems of creating efficient heat exchangers and the creation of an algorithm for calculating heat exchangers with a dense layer of granulated material. The possibility of using low-potential thermal secondary energy resources in the form of exhaust gases from industrial enterprises of low energy capacity, in particular, food, is considered. Heat exchangers with a fixed dense layer of granular materials are analyzed, providing direct heat exchange of gas (air) with particles. There is a shortage of developed efficient heat exchangers for low-potential heat fluxes and information on rational thermal modes of their operation. The effectiveness of the use of granular materials in heat and power engineering is noted from the standpoint of intensifying the processes of heat and mass transfer is shown. The method of thermal calculation of the contact heat exchanger to determine its geometric characteristics and the main process parameters is described. The proposed method takes into account the change in the coefficient of intercomponent heat transfer over time. The results of calculations of the main characteristics of an industrial heat exchanger with fixed filler are presented. In the regenerator with fixed filler there is no need to organize the movement of a layer of granular material, which greatly simplifies the operation and design of the heat exchanger. The results of the calculation of a fixed bed heat exchanger designed for space heating, located directly next to the ventilation channels of the enterprise, are presented. In the proposed heat exchanger in the heating period, the heat is transferred by direct contact of the gas flow with the material particles, and in the cooling period the heat is transferred from the outer surface of the heat exchanger to the environment. To obtain a smoothed heating characteristic of the room, it is advisable to duplicate the working channels of the heat utilizer filled with granular material and turn them on alternately. The calculated heat exchangers are characterized by a relatively high efficiency and the ability to work without direct contact of the particles with the air of the heated room. Designed for low-potential heat flux of regenerator designs are offered for use in food production plants
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: