Ексергетична ефективність теплоутилізаторів різного типу для скловарних печей

Ключові слова: теплоутилізатор; ефективність; ексергетичні методи; оптимізація

Анотація

Забезпечення високої ефективності роботи систем утилізації теплоти відхідних газів скловарних печей потребує дослідження ексергетичної ефективності теплообмінного устаткування, що входить до цих систем. У роботі проаналізовано ексергетичну ефективність теплоутилізаційного устаткування різного типу для зазначених систем. Наведено результати досліджень ексергетичних показників теплоутилізаторів з використанням двох нагріваних теплоносіїв – води та повітря. Наведено конструкційні особливості зазначених теплоутилізаторів та їхній модульний принцип виконання. За конструкціями теплоутилізаторів визначено можливість використання структурно-модульного принципу під час аналізу ефективності теплоутилізаторів. Ексергетичні властивості, що відображають сутність ексергетичних методів – універсальність і адитивність, дали змогу під час аналізу ефективності використовувати комплексний підхід на підставі методів ексергетичного аналізу. Оптимізаційні задачі для досліджуваних теплоутилізаторів розв'язано за допомогою зазначених методів у поєднанні зі статистичними методами теорії планування експерименту. Розрахунок ексергетичних втрат для окремих частин (модулів) теплоутилізаторів і для теплоутилізаторів загалом виконано за допомогою інтегрального балансового методу ексергетичного аналізу. Цільовими функціями оптимізації слугували тепло-ексергетичний та ексерго-технологічний критерії ефективності. За результатами досліджень показано, що як ексерго-технологічна, так і тепло-ексергетична ефективність для водогрійного теплоутилизатора в 1,1…1,2 раза менша, ніж для повітрогрійного. Це свідчить про вищу ексергетичну ефективність водогрійного устаткування систем теплоутилізації порівняно з повітрогрійним. При цьому водогрійні теплоутилізатори дають змогу підвищити коефіцієнт використання теплоти палива печі на 15…25 %, а повітрогрійні ̶ тільки на 10…15 %. Незважаючи на нижчу теплову та ексергетичну ефективність повітрогрійних теплоутилізаторів, багато важливих факторів може визначати їх конкурентоспроможність у теплоутилізаційних технологіях скловарних печей. Доцільність використання водо- чи повітрогрійного устаткування в теплоутилізаційних технологіях визначається багатьма факторами, головними з яких є потреба склоробного підприємства в теплоенергії, що надходить з відповідним теплоносієм, сезонність використання цього теплоносія, технічна можливість та економічна ефективність спорудження системи теплоутилізації. Отримані результати досліджень ексергетичної ефективністі водо- та повітрогрійних теплоутилізаторів можуть бути використанні під час проектування теплоутилізаційних технологій, призначених для нагрівання води та повітря для різних потреб.

Біографії авторів

Н. М. Фіалко, Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ

д-р техн. наук, професор, член-кореспондент НАН України, завідувач відділу теплофізики енергоефективних теплотехнологій

А. І. Степанова, Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ

канд. техн. наук, пров. наук. співробітник,  відділ  теплофізики енергоефективних теплотехнологій

Р. О. Навродська, Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ

канд. техн. наук, пров. наук. співробітник, відділ  теплофізики енергоефективних теплотехнологій

С. І. Шевчук, Інститут технічної теплофізики НАН України, м. Київ

 канд. техн. наук, ст. наук. співробітник, відділ теплофізики енергоефективних теплотехнологій

Посилання

Fialko, N., Stepanova, A., Navrodska, R., Meranova, N., & Sherenkovskii, J. (2018). Efficiency of the air heater in a heat recovery system at different thermophysical parameters and operational modes of the boiler. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(8), 43-48. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.147526

Fialko, N., Navrodska, R., Sarioglo, A., Presich, G. A., & Slusar, M. A. (2010). Efficient Heat Recovery Technology for Glass-worked Furnaces. Industrial heat engineering, 32(5), 78-85. [In Russian].

Fialko, N., Stepanova, A., Navrodskaya, R., Sherenkovsky, Yu., & Sarioglo, A. G. (2016). Heat recovery of the exhaust gases from glass-worked furnaces using membrane pipes. Kyiv: Sofia-A. [In Russian].

Libertini, L., & Vicidomin, M. (2016). Exergetic Analysis of a Novel Solar Cooling System for Combined Cycle Power Plants Francesco Calise. Entropy, 18, 356. https://doi.org/10.3390/e18100356

Terzi, R., Tükenmez, İ., & Kurt, E. (2016). Energy and exergy analyses of a VVER type nuclear power plant Energy and Exergy Analyses of a VVER Nuclear Power Plant. International. Journal of Hydrogen Energy, 41, 1-12. https://doi.org/10.5772/intechopen.74433

Zare, V., & Moalemian, A. (2017). Parabolic trough solar collectors integrated with a Kalina cycle for high temperature applications. Energy, exergy and economic analyses. Energy Conversion and Management, 151, 681-692. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2017.09.028

Опубліковано
2020-06-04
Як цитувати
Фіалко, Н. М., Степанова, А. І., Навродська, Р. О., & Шевчук, С. І. (2020). Ексергетична ефективність теплоутилізаторів різного типу для скловарних печей. Науковий вісник НЛТУ України, 30(2), 72-76. https://doi.org/10.36930/40300213
Розділ
Технологія та устаткування

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають