Выпуск №10 (Июнь)

https://doi.org/10.25313/2520-2057-2019-10

XLIІI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 29.08.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XLIІI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 30.07.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XLII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 27.06.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XLI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 30.05.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XL Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 28.03.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

МНПК "Цифровая трансформация и инновации в экономике, праве, государственном управлении, науке и образовательных процессах", 18-21.03.2019

XXXIX Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 27.02.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XIII Международная научно-практическая конференция «Научный диспут: вопросы экономики и финансов», 31.01.2019 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

XXXVIII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 30.01.2019 (Совместная конференция с Международным научным центром развития науки и технологий)

XXXVІI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.12.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XXXVI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.11.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XIII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экономики и финансов», 31.10.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

XXXV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.10.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XXXIV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.09.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХXXIII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.08.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХXXII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 31.07.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XII Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экономики и финансов», 31.07.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХXXI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.06.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХІ Международная научно-практическая конференция «Глобальные проблемы экономики и финансов», 31.05.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

XXХ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.05.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XXIХ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.04.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХХVIІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.03.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ІІІ МНПК "Экономика, финансы и управление в XXI веке: анализ тенденций и перспективы развития", 19-22.03.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

X Международная научно-практическая конференция «Глобальные проблемы экономики и финансов», 28.02.2018 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХХVІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 27.02.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХХVІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.01.2018 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XІІ Международная научно-практическая конференция «Научный диспут: вопросы экономики и финансов», 29.12.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХХV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.12.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХХІV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.11.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экономики и финансов», 31.10.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

XІ Международная научно-практическая конференция «Научный диспут: вопросы экономики и финансов», 29.09.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХХIІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.09.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

X Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы экономики и финансов», 31.07.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХXII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.07.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХXI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.06.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

IX Международная научно-практическая конференция «Глобальные проблемы экономики и финансов», 31.05.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХX Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.05.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

"Тенденции развития национальных экономик: экономическое и правовое измерение" 18-19.05.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом и ККИБиП)

ХIX Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 27.04.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

IX Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 31.03.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХVIII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.03.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

МНПК "Экономика, финансы и управление в XXI веке: анализ тенденций и перспективы развития", 20–23.03.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

VIII Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 28.02.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХVII Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 27.02.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VIII Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 31.01.2017 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХVI Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 30.01.2017 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ХV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.12.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VIII Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 28.12.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

VII Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 30.11.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХІV Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.11.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VII Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 31.10.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХІІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 28.10.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VII Международная научно-практическая конф. «Научный диспут: вопросы экономики и финансов», 30.09.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ХІІ Международная научно-практическая конференция: "Актуальные проблемы современной науки", 29.09.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

XI Международная научно-практическая конференция «Актуальные проблемы современной науки», 30.08.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ІV Международная научно-практическая конф. "Экономика и управление в XXI веке: анализ тенденций и перспектив развития", 29.07.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

X Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 28.07.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 30.06.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ІX Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 29.06.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VI Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 31.05.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

VIIІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 30.05.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

V Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 29.04.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

VIІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 28.04.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

VІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 31.03.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ІI Международная научно-практическая конф. "Экономика и управление в XXI веке: анализ тенденций и перспектив развития", 30.03.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

V Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 21-24.03.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

V Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 26.02.2016 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

II Международная научно-практическая конференция: "Научный диспут: актуальные вопросы медицины" 20.02.2016 (Совместная конференция с Международным научным центром)

ІV Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 29.12.2015 (Совместная конференция с Международным научным центром)

IV Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 28.12.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

IV Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 30.11.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

IV Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 29.10.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

Международная научно-практическая конференция: "Научный диспут: актуальные вопросы медицины" 28.10.2015 (Совместная конференция с Международным научным центром)

III Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 30.09.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

III Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы экономики и финансов", 31.08.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ІІІ Международная научно-практическая конференция "Научный диспут: вопросы экономики и финансов", 30.06.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

ІІ Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы современной науки", 29.06.2015 (Совместная конференция с Международным научным центром)

II Международная научно-практическая конференция "Глобальные проблемы экономики и финансов", 28.05.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

Актуальные проблемы экономики и финансов, 29.04.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

Научный диспут: вопросы экономики и финансов, 31.03.2015 (Совместная конференция с Финансово-экономическим научным советом)

Актуальные проблемы современной науки, 27.03.2015 (Совместная конференция с Международным научным центром)

Глобальные проблемы экономики и финансов, 27.02.2015 (Совместная конференция с финансово-экономическим научным советом)



Фиалко Н. М., Степанова А. И., Навродская Р. А., Пресич Г. А. Комплексные подходы для анализа эффективности воздухонагревателя теплоутилизационной системы // Международный научный журнал "Интернаука". - 2019. - №10.


Отрасль науки: Технические науки
Скачать статью (pdf)

Технические науки

УДК 621.036.7

Фиалко Наталья Михайловна

доктор технических наук, член-корреспондент НАН Украины

Институт технической теплофизики

Национальной академии наук Украины

Fialko Natalia

Doctor of Technical Science,

Corresponding Member of the NAS of Ukraine

Institute of Engineering Thermophysics of

National Academy of Sciences of Ukraine

Степанова Алла Исаевна

кандидат технических наук

Институт технической теплофизики

Национальной академии наук Украины

Stepanova Alla

Candidate of Technical Science

Institute of Engineering Thermophysics of

National Academy of Sciences of Ukraine

Навродская Раиса Александровна

кандидат технических наук

Институт технической теплофизики

Национальной академии наук Украины

Navrodskaya Raisa

Candidate of Technical Science

Institute of Engineering Thermophysics of

National Academy of Sciences of Ukraine

Пресич Георгий Александрович

кандидат технических наук

Институт технической теплофизики

Национальной академии наук Украины

Presich Georgiy

Candidate of Technical Science

Institute of Engineering Thermophysics of

National Academy of Sciences of Ukraine

КОМПЛЕКСНЫЕ ПОДХОДЫ ДЛЯ АНАЛИЗА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОЗДУХОНАГРЕВАТЕЛЯ ТЕПЛОУТИЛИЗАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ

INTEGRATED APPROACHES FOR ANALYZING THE EFFICIENCY OF THE AIR HEATER OF HEAT RECOVERY SYSTEM

Аннотация. На основе комплексных подходов исследуются причины возникновения эксергетических потерь и области их локализации в воздухонагревателе теплоутилизационной системы котельной установки. Определяется вклад каждого из диссипаторов эксергии и системы соединительных трубопроводов в эксергетические потери. Анализируются условия, при которых обеспечивается минимальный уровень эксергетических потерь.

Ключевые слова: воздухонагреватель теплоутилизационной системы, эксергетические потери, эффективность теплоутилизационного оборудования.

Summary. On the basis of complex approaches, the causes of exergy losses and the areas of their localization in the air heater of the heat utilization system of the boiler plant are investigated. The contribution of each of the exergy dissipators and the system of connecting pipelines to the exergy losses is determined. The conditions under which the minimum level of exergic losses is ensured are analyzed.

Key words: air heater of heat recovery system, exergy losses, efficiency of heat recovery equipment.

Разработка высококачественного теплоутилизационного оборудования для энергетических установок различного типа предполагает применение комплексных методик исследования эффективности и оптимизации теплоутилизационных систем, основанных на современных подходах к решению проблемы. Методы эксергетического анализа могут быть использованы для анализа эффективности энергетических установок различного типа [1-2]. Однако отсутствие соответствующей формальной процедуры [3] значительно ограничивает широту применения указанных методов. В настоящей работе используются методы эксергетического анализа в рамках комплексной методики, включающей также методы термодинамики необратимых процессов. Методика позволяет установить причины возникновения эксергетических потерь и области их локализации в воздухонагревателе теплоутилизационной системы котельной установки, а также определить значения параметров, в пределах которых обеспечивается минимальный уровень эксергетических потерь.

Эксергетические потери являются одной из причин снижения эффективности теплоутилизационных систем и их отдельных элементов. Такие потери связаны с гидродинамическим сопротивлением при движении теплоносителей, с необратимыми процессами при теплообмене между теплоносителями, с процессами теплопроводности. На базе комплексной методики, основанной на методах эксергетического анализа и термодинамики необратимых процессов, исследованы потери эксергетической мощности в воздухонагревателе теплоутилизационной системы котельной установки для котла ВК-21-М2. Рассматривалось семь режимов работы котла, при этом нагрузка котла изменялась от максимальной до минимальной в соответствии с ее изменением в течение отопительного периода.

Потери эксергетической мощности, связанные с необратимыми процессами при теплообмене между теплоносителями, с процессами теплопроводности и с гидродинамическим сопротивлением при движении теплоносителей, характеризовались соответствующими диссипаторами эксергии:

G – массовый расход теплоносителя, кг/с; Q – тепловая мощность, кВт; T – температура, К; Tст1 (Tст2) – температура стенки со стороны дымовых газов (воздуха), К; α1 – коэффициент теплоотдачи от дымовых газов к стенке, кВт/м2 К; α2 – коэффициент теплоотдачи от стенки к воздуху, кВт/м2 К; δ – толщина стенки, м; λ – коэффициент теплопроводности, кВт/м К; – коэффициент гидравлического сопротивления; – плотность. Индексы нижние: дг-дымовые газы; воз- воздух; ст – стенка.

Результаты расчетов диссипаторов эксергии, суммарного диссипатора эксергии и общих потерь эксергетической мощности в воздухонагревателе приведены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты расчетов диссипаторов эксергии при различных режимах работы котла

Параметр

Режимы работы котла

1

2

3

4

5

6

7

Q, кВт

71,5

59,1

46,3

35,4

52,9

39,5

23,8

Rαдг, кВт

4,96

3,80

2,69

1,86

2,85

1,88

0,91

Rλ, кВт

0,88

0,61

0,38

0,23

0,49

0,28

0,11

Rαвоз, кВт

7,66

5,61

4,05

2,70

4,17

2,66

1,26

RGдг, кВт

0,52

0,37

0,24

0,15

0,49

0,31

0,13

RGвоз, кВт

0,28

0,20

0,14

0,09

0,30

0,20

0,08

KRαдг, %

34,6

35,8

35,8

36,9

34,3

35,25

36,7

KRλ, %

6,1

5,8

5,1

4,5

5,9

5,3

4,3

KRαвоз, %

53,5

53,0

54,0

53,7

50,2

49,9

50,4

KRGдг, %

3,6

3,5

3,2

3,0

5,9

5,8

5,2

KRGвоз, %

2,0

1,9

1,9

1,8

3,6

3,7

3,3

Rсум, кВт

14,3

10,6

7,5

5,0

8,3

5,3

2,5

Eобщ, кВт

16,0

11,9

9,0

5,6

9,0

5,7

2,6

Как видно из таблицы, наибольшие потери эксергетической мощности в воздухонагревателе и соответственно наибольший относительный вклад K в суммарные потери Rсум, связаны с теплоотдачей от стенки к воздуху, наименьшие потери и вклад связаны с гидродинамическими потерями при движении воздуха. Эти характеристики остаются примерно постоянными при изменении теплопроизводительности Q. Потери эксергетической мощности в воздухонагревателе, характеризующиеся диссипаторами эксргии Rαдг и Rαвоз, больше (в 5-25 раз) потерь, характеризующихся диссипаторами Rλ, RGдг, RGвоз, для всех режимов работы котла. С уменьшением теплопроизводительности котла эксергетические потери, определяемые теплоотдачей от стенки к воздуху и от дымовых газов к стенке, существенно уменьшаются (на 3-5кВт), при этом уменьшение потерь, связанных с теплопроводностью и движением теплоносителей, незначительно. Сравнительный анализ суммарных эксергетических потерь, связанных с процессами теплопередачи и гидродинамическими потерями, и общих потерь в воздухонагревателе Eобщ позволил выделить потери эксергетической мощности, приходящиеся на систему соединительных трубопроводов. Эти потери составили от 4% до 10%. Таким образом, наиболее эффективным для общего снижения потерь эксергетической мощности в воздухонагревателе является снижение потерь, связанных теплоотдачей от стенки к воздуху. Изучены закономерностей влияния на диссипаторы эксергии коэффициента теплоотдачи от стенки к воздуху (рис.1).

Проанализированы закономерности изменения диссипаторов эксергии, связанных с теплоотдачей от стенки к воздуху при изменении коэффициента теплоотдачи. Увеличение коэффициента теплоотдачи от стенки к воздуху приводит к росту эксергетических потерь. Для значений коэффициента теплоотдачи (0,04-0,06) кВт/м2К этот рост незначителен, дальнейшее увеличение коэффициента теплоотдачи приводит к более существенному росту потерь. Определена область изменения коэффициента теплоотдачи от стенки к воздуху, в рамках которой обеспечивается минимальный уровень потерь эксергетической мощности. Оптимальная область изменения коэффициента теплоотдачи от стенки к воздуху составляет – 0,04-0,06 кВт/м2К.

Рис. 1. Зависимость диссипаторов эксергии R от коэффициента теплоотдачи со стороны воздуха αвоз: а) - режимы 1-4; б) - режимы 5-7; 1 - Rαдг; 2 - Rαвоз; 3 - Rλ; 4 - RGдг; 5 - RGвоз

Выводы. Установлены причины возникновения эксергетических потерь и области их локализации в воздухонагревателе теплоутилизационной системы котельной установки.

  1. Определен вклад каждого из диссипаторов эксергии и системы соединительных трубопроводов в эксергетические потери.
  2. Изучены закономерности влияния на диссипаторы эксергии коэффициента теплоотдачи от стенки к воздуху и определена область его изменения, в рамках которой обеспечивается минимальный уровень эксергетических потерь.

Литература

  1. Yuan Yuan Jian, Shao Xiang Zhou. Exergy Analysis of Boiler Based on the Temperature Gradient // Asia-Pacific Power and Energy Engineering Conference. 2010. Paper # 11258018. P. 4. doi.org/10.1109/APPEEC.2010.5449523.
  2. Fialko N., Stepanova A., Navrodska R., Meranova N., Sherenkovskiy J.. Efficiency of the air heater in a heat recovery system at different thermophysical parameters and operational modes of the boiler // Восточно-Европейский журнал передовых технологий, 2018. 6/8 (96). С. 43-48.
  3. Tsatsaronis G., Morosuk T. Advanced thermodynamic (exergetic) analysis // Journal of Physics: Conference Series. 2012. V. 395. 012160. doi.org/10.1016/j.energy.2005.08.001