Процеси теплопередачі при формуванні відкладень на робочих поверхнях розбірних пластинчастих теплообмінних апаратів

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси та обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Міністерства освіти і науки України, Харків, 2017. У дисертації розглянуті питання інтенсифікації теплопередачі та розробки методів оптимального проектування розбірних пластинчастих теплообмінників і їх систем з урахуванням забруднення поверхні теплопередачі в процесі експлуатації. Вперше розроблено метод оптимального проектування пластинчастого теплообмінника і системи пластинчастих теплообмінників на основі критерію приведених витрат. Запропоновано математичну модель, що дозволяє враховувати появу відкладень на поверхні теплообміну в процесі роботи, яка використовується для оптимального розрахунку пластинчастих розбірних теплообмінників за критерієм приведених витрат. Отримано нові експериментальні результати щодо забруднення поверхні теплопередачі при нагріванні сольових розчинів води. Показано, що присутність турбулізуючих елементів на поверхні значно знижує інтенсивність утворення відкладень. На працюючому цукровому заводі, протягом двох сезонів цукроваріння, проведений моніторинг роботи чотирьох послідовно встановлених розбірних пластинчастих теплообмінників. Розроблена та запропонована науково обґрунтована методика реконструкції систем підігрівачів шляхом заміни кожухотрубних апаратів на пластинчасті. Модернізація включає в себе оцінку енергоефективності використання енергії методом пінч-аналізу випарної станції в цілому і відділення попереднього нагріву соку, де встановлені пластинчасті підігрівачі. У рамках запропонованої математичної моделі отримав подальший розвиток підхід до оцінки асимптотичного характеру появи відкладень. Представлена його фізико-математична модель, яка реалізована в процесі проектування системи підігрівачів працюючого цукрового заводу. На основі представлених моделей і методів оптимального проектування розбірних пластинчастих теплообмінних апаратів створено математичне забезпечення для вибору типу і розрахунку поверхні теплопередачі теплообмінників за критерієм приведених витрат з урахуванням появи відкладень в процесі експлуатації.