Academic literature on the topic 'Пластинчасті теплообмінники'

Зменшення питомих енерговитрат парокомпресорної холодильної машини шляхом встановлення внутрішнього теплообмінника переохолодження конденсату дозволяє отримати економію енергоресурсів протягом тривалого періоду експлуатації, і разом з цим, збільшує вартість обладнання, тому уточнення розрахунку переохолоджувача і аналіз його роботи важливі. Роботу присвячено аналізу існуючих конструкцій переохолоджувача, вибору критеріїв оцінки ефективності встановлення даного теплообмінного обладнання. Розраховано для умов числового експерименту значення теоретичного коефіцієнта термодинамічної ефективності циклу. З використанням програмного забезпечення «EmersonClimate Technologies SELECT 7 (V.7.0)» отримано значення коефіцієнта термодинамічної ефективності циклу з переохолоджувачем, наближені до реального процесу з врахуванням витрат при роботі компресора. Оцінено втрати роботи компресора на подолання гідравлічного опору теплообмінника переохолодження конденсату та отримано локальні значення прогнозованого коефіцієн­та термодинамічної ефективності роботи парокомпресорної холодильної машини в залежності від питомої теплової потужності переохолоджувача. Для умов числового експерименту обрано конструкцію переохолоджувача – пластинчастий теплообмінник з гладкою поверхнею пластин, гідродинамічний режим та визначальні розміри (зазор між пластинами), зроблено припущення та проведено серію числових експериментів з розрахунку локальних значень прогнозованого коефіцієнта термодинамічної ефективності від довжини каналів по паровій фазі. Аналіз результатів дозволив визначити оптимальну довжину теплообмінника, якій відповідає максимальне значення прогнозованого коефіцієнта термодинамічної ефективності. Подальше зростання довжини теплообмінника-пере­охолоджувача призводить до зростання витрат компресора на подолання його гідравлічного опору і прогнозована ефективність машини зменшується. Результати роботи можуть бути використані при проектуванні нового холодильного обладнання, або модернізації існуючого для визначення геомет­ричних розмірів та гідродинамічних режимів теплообмінника-переохолоджувача конденсату

Представлено матеріали обстеження системи припливно-витяжної вентиляції супермаркету. Згідно з проектом свіже повітря подається в приміщення через пластинчастий перехресноточний рекуператор. В холодний період таке рішення є безальтернативним, позаяк дозволяє суттєво зменшити експлуатаційні витрати на опалення. Знаючи про неефективність застосування рекуператорів влітку, проектанти зазвичай передбачають в установці обвідний канал для роботи в теплу пору року. Але спокуса економії енергії і влітку, коли працюють кондиціонери, спонукає до пошуку енергоефективних рішень. На даному об’єкті для виправдання застосування пластинчастого перехресноточного рекуператору проектанти застосували перед ним випарне охолодження витяжного повітря дозованим розбризкуванням водопровідної води, назвавши цей процес «попереднім адіабатним охолодженням повітря». Знизивши, таким чином, температуру витяжного повітря, можна потім в перехресноточному пластинчастому теплообміннику додатково охолодити припливне повітря і в результаті зменшити потрібну холодопродуктивність парокомпресорної холодильної машини. В статті показано, що задекларований авторами ідеї ефект фактич­но знаходиться в межах похибки вимірювань і реально не може бути прийнятий до уваги. Навіть за умов застосування дійсно адіабатного процесу температура повітря після припливно-ви­тяжної установки практично не зменшується, що є результатом надто малої різниці температур між припливним і витяжним повітрям. Проведений аналіз показав, що докорінно поліпшити ситуацію могло б застосування в схемі припливно-витяжної вентиляції замість рекуператора непрямого випарного охолоджувача (НВО) припливного повітря. При цьому може бути досягнутий бажаний результат – зменшення температури припливного повітря без застосування штуч­ного холоду. В холодний період рециркуляція води в апараті НВО вимикається, і він працює як теплообмінник-рекуператор. Всі викладки проілюстровано конкретними прикладами

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, 2018 р. Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-практичної задачі підвищення інтенсифікації процесу теплопередачі в пластинчастих теплообмінних апаратах спеціальної нерозбірної конструкції, які можуть використовуватися для рекуперації тепла нафтохімічних підприємств. Подальшого розвитку, на основі аналогії переносу тепла та імпульсу, отримав підхід щодо прогнозування теплових та гідравлічних процесів у пластинчастих теплообмінних апаратах нерозбірної конструкції зі спеціально гофрованими квадратними та заокругленими пластинами. Отримано напівемпіричну залежність для визначення тепловіддачі в каналах пластинчастих теплообмінних апаратів з урахуванням збільшення площі поверхні за рахунок гофрування та врахуванням впливу числа Прандтля. Запропоновано фізико-математичну модель, яка базується на концепції "граничного забруднення" та дозволяє встановити термічний опір забруднень поверхні теплопередачі залежно від часу для різних швидкостей потоку і температури поверхні. Розглянуто можливість застосування і виконано порівняльний аналіз двох типів нерозбірних пластинчастих теплообмінних апаратів на позиціях підігріву сирої нафти. Встановлено, що за рахунок використання пластин з різною висотою гофрування по холодній та гарячій стороні в кожухо-пластинчастих теплообмінних апаратах досягнуто ефекту вирівнювання швидкостей в каналах і зменшенню площі поверхні теплопередачі апарату. Наведено можливість використання зайвого тепла нафтопереробного заводу для опалення та гарячого водопостачання з проектуванням двадцятьох індивідуальних теплових пунктів з нерозбірними теплообмінниками.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in Specialty 05.17.08 – "Processes and equipment of chemical technology". – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute". Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2018. The work is focused on solving the actual scientific and applied problem of the heat transfer intensification in plate heat exchangers of welded design for special applications, namely the heat recovery of flowsheets in refineries and chemical plants. The work suggests the new approaches towards estimation of heat and hydraulic behavior inside channels of plate heat exchangers with welded sealing. The proposed approach is based on the heat and momentum transfer analogy, and is applicable for corrugated plates of square and round shape. The semi-empirical correlation determining the heat transfer in the channel of plate heat exchangers, which enables to take into account the influence of the Prandtl number, is developed. A physical-and-mathematical model of fouling deposition during the time in welded plate heat exchangers is proposed based on the "threshold" fouling model concept, which allow the thermal resistance caused by fouling deposition to be predicted in time for different velocities of the flow and temperatures of eat carriers. The possible application conditions for crude oil pre-heat train are considered and welded plate heat exchangers of two types with minimal heat transfer surface area were designed for each operation position. The modification of shell-and-plate heat exchangers was proposed, applying the plates with different cross-section area of cold and hot channels, which can be used for the conditions when the flow rates for the heat carriers differs significantly. The case study of the waste heat utilization from refinery is considered. The utilization of the waste low-grade heat for the district heating and hot tap water supply is proposed, with the design of twenty individual heat sub-stations for each household using the welded plate heat exchangers.

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, 2018 р. Дисертація присвячена вирішенню актуальної науково-практичної задачі підвищення інтенсифікації процесу теплопередачі в пластинчастих теплообмінних апаратах спеціальної нерозбірної конструкції, які можуть використовуватися для рекуперації тепла нафтохімічних підприємств. Подальшого розвитку, на основі аналогії переносу тепла та імпульсу, отримав підхід щодо прогнозування теплових та гідравлічних процесів у пластинчастих теплообмінних апаратах нерозбірної конструкції зі спеціально гофрованими квадратними та заокругленими пластинами. Отримано напівемпіричну залежність для визначення тепловіддачі в каналах пластинчастих теплообмінних апаратів з урахуванням збільшення площі поверхні за рахунок гофрування та врахуванням впливу числа Прандтля. Запропоновано фізико-математичну модель, яка базується на концепції "граничного забруднення" та дозволяє встановити термічний опір забруднень поверхні теплопередачі залежно від часу для різних швидкостей потоку і температури поверхні. Розглянуто можливість застосування і виконано порівняльний аналіз двох типів нерозбірних пластинчастих теплообмінних апаратів на позиціях підігріву сирої нафти. Встановлено, що за рахунок використання пластин з різною висотою гофрування по холодній та гарячій стороні в кожухо-пластинчастих теплообмінних апаратах досягнуто ефекту вирівнювання швидкостей в каналах і зменшенню площі поверхні теплопередачі апарату. Наведено можливість використання зайвого тепла нафтопереробного заводу для опалення та гарячого водопостачання з проектуванням двадцятьох індивідуальних теплових пунктів з нерозбірними теплообмінниками.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in Specialty 05.17.08 – "Processes and equipment of chemical technology". – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute". Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2018. The work is focused on solving the actual scientific and applied problem of the heat transfer intensification in plate heat exchangers of welded design for special applications, namely the heat recovery of flowsheets in refineries and chemical plants. The work suggests the new approaches towards estimation of heat and hydraulic behavior inside channels of plate heat exchangers with welded sealing. The proposed approach is based on the heat and momentum transfer analogy, and is applicable for corrugated plates of square and round shape. The semi-empirical correlation determining the heat transfer in the channel of plate heat exchangers, which enables to take into account the influence of the Prandtl number, is developed. A physical-and-mathematical model of fouling deposition during the time in welded plate heat exchangers is proposed based on the "threshold" fouling model concept, which allow the thermal resistance caused by fouling deposition to be predicted in time for different velocities of the flow and temperatures of eat carriers. The possible application conditions for crude oil pre-heat train are considered and welded plate heat exchangers of two types with minimal heat transfer surface area were designed for each operation position. The modification of shell-and-plate heat exchangers was proposed, applying the plates with different cross-section area of cold and hot channels, which can be used for the conditions when the flow rates for the heat carriers differs significantly. The case study of the waste heat utilization from refinery is considered. The utilization of the waste low-grade heat for the district heating and hot tap water supply is proposed, with the design of twenty individual heat sub-stations for each household using the welded plate heat exchangers.

Рассмотрена возможность применения языка интеллектуального проектирования іLogic, как инструмента разработки оцифрованных прототипов пластинчато-ребристых теплообменников (ПРТ) на основе логических правил, под которыми понимается заданная пользователем последовательность действий по разработке твердотельной модели ПРТ, автоматически выполняемая при адекватно заданных входных условиях.

У роботі виконано тепловий, гідравлічний та конструктивний розрахунки пластинчасто-ребристого апарату компресорної установки з трикутною, прямокутною та трапецієвидною насадками. У результаті розрахунку визначено коефіцієнти тепловіддачі від гарячого та холодного теплоносіїв, геометричні параметри апарату та втрати тиску в апараті. Проведено дослідження ефективності цих апаратів з різними видами насадок та вибрано оптимальний варіант, який працює з найбільшими показниками ефективності по гарячому та холодному теплоносію. Також було розглянуто питання охорони праці на компресорному підприємстві, де експлуатуються такі теплообмінники та виконано розрахунок повітрообміну у виробничому приміщенні.
В работе выполнен тепловой, гидравлический и конструктивный расчеты пластинчато-ребристого аппарата компрессорной установки с треугольной, прямоугольной и трапециевидной насадками. В результате расчета определены коэффициенты теплоотдачи от горячего и холодного теплоносителей, геометрические параметры аппарата и потери давления в аппарате. Проведено исследование эффективности этих аппаратов с различными видами насадок и выбрано оптимальный вариант, который работает с наибольшими показателями эффективности по горячему и холодному теплоносителю. Также были рассмотрены вопросы охраны труда на компрессорном предприятии, где эксплуатируются такие теплообменники и выполнен расчет воздухообмена в производственном помещении.
In the work, the thermal, hydraulic and structural calculations of the lamellar-ribbed apparatus of the compressor unit with triangular, rectangular and trapezoidal nozzles were performed. As a result of the calculation, the coefficients of heat transfer from hot and cold heat carriers, the geometric parameters of the apparatus and the pressure loss in the apparatus were determined. A study of the efficiency of these devices with various types of nozzles was carried out and the optimal option was selected, which works with the highest efficiency indicators for hot and cold coolant. Also, the issues of labor protection at the compressor plant, where such heat exchangers are operated, were considered and the calculation of air exchange in the production room was performed.

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.
Thesis for the Degree of Candidate of Technical sciences on a specialist 05.17.08 – Chemical engineering processes and equipment. – National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkov, 2017. The thesis is dedicated to problems of heat transfer intensification and development of optimal design methods of gasketed plate heat exchangers and their systems with taking into consideration the heat surface fouling during operation. The method of optimum design of plate heat exchanger systems and heat exchangers based on the criterion of reduced costs is developed for the first time. The mathematical model that takes into account the appearance of deposits on heat transfer surfaces in the process operation, was used to calculate the optimal design of plate heat exchangers by reduced costs criterion. The new experimental results in fouling of heat transfer surface when heated saline water were obtained. It is shown that availability of turbulence elements on the surface are greatly reduces the intensity of deposits appearance. In working sugar factory during two season’s sugar juice boiling was monitored on 4 in series gasketed plate heat exchangers. The method of reconstruction by replacing shell-and-tube heaters with plate heat exchangers is developed and scientifically grounded. Modernization involves the pinch analysis of energy efficiency of sugar evaporation station with separation branch of sugar juice preheating system, where heaters installed in series. The further developed asymptotic approach to assessing the nature of the occurrence of deposits is presented as a part of the proposed mathematical model. His physical-mathematical model, which was implemented in the design of the system heaters working sugar plant, is presented. Based on the models and methods of optimal design of gasketed plate heat exchangers mathematical software were created to select the type and calculation of heat exchangers surface by criterion of adjusted cost with the deposits counts appearance during operation.

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.
Thesis for the Degree of Candidate of Technical sciences on a specialist 05.17.08 – Chemical engineering processes and equipment. – National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkov, 2017. The thesis is dedicated to problems of heat transfer intensification and development of optimal design methods of gasketed plate heat exchangers and their systems with taking into consideration the heat surface fouling during operation. The method of optimum design of plate heat exchanger systems and heat exchangers based on the criterion of reduced costs is developed for the first time. The mathematical model that takes into account the appearance of deposits on heat transfer surfaces in the process operation, was used to calculate the optimal design of plate heat exchangers by reduced costs criterion. The new experimental results in fouling of heat transfer surface when heated saline water were obtained. It is shown that availability of turbulence elements on the surface are greatly reduces the intensity of deposits appearance. In working sugar factory during two season’s sugar juice boiling was monitored on 4 in series gasketed plate heat exchangers. The method of reconstruction by replacing shell-and-tube heaters with plate heat exchangers is developed and scientifically grounded. Modernization involves the pinch analysis of energy efficiency of sugar evaporation station with separation branch of sugar juice preheating system, where heaters installed in series. The further developed asymptotic approach to assessing the nature of the occurrence of deposits is presented as a part of the proposed mathematical model. His physical-mathematical model, which was implemented in the design of the system heaters working sugar plant, is presented. Based on the models and methods of optimal design of gasketed plate heat exchangers mathematical software were created to select the type and calculation of heat exchangers surface by criterion of adjusted cost with the deposits counts appearance during operation.

Наведено математичну модель пластинчастого теплообмінника (ПТО) при утворенні забруднень на поверхні пластин. Модель представлена системою рівнянь в приватних похідних, інтегрування якої дозволяє оцінити локальні параметри процесу і розрахувати зміну місцевих значень товщини шару забруднюючої речовини в часі. Адекватність моделі підтверджена даними роботи ПТО в промислових умовах.
A mathematical model of Plate Heat Exchanger (PHE) is given for the fouling formation on the surface of the plates. The model is represented by the system of partial differential equations. The system integration allows estimate local process parameters and to calculate the development in time of deposited fouling layer thickness. The model validity is confirmed by data of PHE operation in industrial conditions.