Обобщенная модель формирования загрязнений поверхности теплопередачи в безразмерной форме и ее применение для расчета пластинчатого теплообменника

Abstract

Разработана обобщенная математическая модель формирования загрязнений на поверхности теплопередачи пластинчатого теплообменника. Модель представлена системой обыкновенных дифференциальных уравнений и учитывает распределение параметров процесса вдоль канала пластинчатого теплообменника, что позволяет прогнозировать развитие загрязнения во времени в разных местах вдоль длины канала. Модель представлена в безразмерной форме, что позволяет расширить диапазон ее применения на более широкий класс явлений загрязнения теплопередающих поверхностей в условиях, когда интенсивность процесса контролируется массопереносом в основном потоке и скоростью реакции на границе раздела жидкой и твердой фаз. Применение предложенной модели формирования загрязнений позволило разработать математическую модель формирования загрязнений в каналах пластинчатого теплообменника с учетом изменения основных параметров процесса вдоль поверхности теплопередачи. Для проверки полученной модели и определения входящих в нее безразмерных параметров планируется проведение расчетов для конкретных условий и сравнение с данными экспериментальных исследований и промышленных испытаний пластинчатых теплообменников при работе со средами, склонными к образованию загрязнений на теплопередающей поверхности.

A generalized mathematical model of the formation of fouling on the heat transfer surface of a plate heat exchanger has been developed. The model is presented by a system of ordinary differential equations and takes into account the distribution of process parameters along the channel of a plate heat exchanger, which allows predicting the development of contamination in time in different places along the channel length. The model is presented in a dimensionless form, which allows extending the range of its application to a wider class of phenomena of contamination of heat transfer surfaces under conditions where the intensity of the process is controlled by mass transfer in the main flow and the reaction rate at the interface between the liquid and solid phases. The application of the proposed fouling formation model made it possible to develop a mathematical model for the formation of fouling in the channels of a plate heat exchanger, taking into account changes in the main process parameters along the heat transfer surface. To check the obtained model and determine the dimensionless parameters that enter into it, it is planned to carry out calculations for specific conditions and compare it with experimental studies and industrial tests of plate heat exchangers when working with media prone to the formation of fouling on the heat transfer surface.