Методика теплового расчета теплоутилизатора с неподвижным плотным слоем гранулированного материала

Abstract

Рассматривается возможность использования низкопотенциальных тепловых вторичных энергоресурсов 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 недостаточное количество эффективных разработок 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. 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. Рассчитанный теплоутилизатор отличается 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.

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.