Оптимізація параметрів теплоутилізаторів скловарної печі
DOI:
https://doi.org/10.31548/energiya4(80).2025.005Анотація
Наведено результати досліджень ефективності та оптимізації параметрів теплоутилізаторів скловарної печі за допомогою комплексних методик, що включають методи ексергетичного аналізу та алгоритми оптимізації, які використовуються у статистичній теорії планування експерименту. Досліджено два типи теплоутилізаторів, які використовують теплоту відхідних газів скловарних печей. Це повітрогрійний теплоутилізатор (кінцевий рекуператор), призначений для попереднього підігрівання холодного повітря перед його надходженням до регенератора печі, і водогрійний теплоутилізатор, який використовується в схемах для нагрівання води систем опалення. Для оптимізації параметрів теплообмінної поверхні теплоутилізаторів розроблено комплексну методику, засновану на ексергетичному підході та методі канонічних перетворень, що використовується в статистичній теорії планування експерименту. У рамках ексергетичного підходу використано ексергетичні критерії, які можуть слугувати для оцінки ексергетичної ефективності теплоутилізаторів і цільовими функціями оптимізації (функції відгуку) при вирішенні оптимізаційних задач. Як алгоритм оптимізації використано метод канонічних перетворень, який дозволяє отримати графічну інтерпретацію області оптимуму для функції відгуку у вигляді серії контурних кривих на площині. Отримано функціональні залежності критеріїв оцінки ефективності повітрогрійного та водогрійного теплоутилізаторів від їх основних параметрів у канонічній формі. Наведено графіки вказаних залежностей та графічні інтерпретації областей оптимуму для функцій відгуку у вигляді серії контурних кривих на площині. Проведено детальне дослідження поверхонь відгуку в області мінімуму функцій відгуку та визначено оптимальні області геометричних параметрів теплообмінної поверхні повітрогрійного і водогрійного теплоутилізаторів. При визначенні інтервалів зміни параметрів на підставі точних значень оптимальних параметрів враховувалися також технологічні вимоги до теплообмінної поверхні теплоутилізаторів. Виконані дослідження слугуватимуть для розробки теплоутилізайних систем підвищеної ефективності.
Ключові слова: комплексні методики, теплоутилізатори, ексергетичний аналіз
Посилання
1. Maatouk, Chantal, Slim, Rayan. (2014). Exergy and energy analysis of waste heat recovery options for cooling capacity production. International Refrigeration and Air Conditioning Conference. Paper 1450. http://docs.lib.purdue.edu/iracc/1450
2. Naeimi, A., Bidi, M., Ahmadi, M. H., Kumar, R., Sadeghzadeh, M., & Nazari, M. A. (2019). Design and exergy analysis of waste heat recovery system and gas engine for power generation in Tehran cement factory. Thermal Science and Engineering Progress, 9, 299-307. https://doi.org/10.1016/j.tsep.2018.12.007
3. Mohammadi, A., Ashjari, M. A., & Sadreddini, A. (2018). Exergy analysis and optimisation of waste heat recovery systems for cement plants. International Journal of Sustainable Energy, 37(2), 115-133. https://doi.org/10.1080/14786451.2016.1181067
4. Jiang, Y. Y., & Zhou, S. X. (2010, March). Exergy analysis of boiler based on the temperature gradient. In 2010 Asia-Pacific power and energy engineering conference (pp. 1-4). IEEE. https://doi.org/10.1109/APPEEC.2010.5449523
5. Ameri, M., Ahmadi, P., & Hamidi, A. (2009). Energy, exergy and exergoeconomic analysis of a steam power plant: A case study. International Journal of energy research, 33(5), 499-512. https://doi.org/10.1002/er.1495
6. 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.
7. Fialko, N., Stepanova, A., Navrodska, R., & Shevchuk, S. (2021). Comparative analysis of the exergy efficiency of methods for protecting gas exhaust ducts of boiler plants. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 111(8). https://doi.org/1015587/1729. 4061.2021/234026.
8. Fialko, N., Stepanova, A., Navrodska, R., Gnedash, G., & Shevchuk, S. (2021). Complex metods for analysis of efficiency and optimization of heat-recovery system. Scientific and innovation, 17(4), 11-18. https://doi.org/ 10.15407/scine17.04.011.
9. Fialko, N., Stepanova, A., Navrodskaya, R., & Novakovsky, M. (2019). Study of the efficiency of a combined heat utilization system using the graph theory methods. International scientific journal" Internauka, 15(1), 61-63. https://doi.org/10.25313/2520-2057-2019-15
10. Fialko, N., Stepanova, A., Navrodskaya, R., & Presich, G. (2019). Localization of exergy losses in the air heater of the heat re covery system under different boiler operating modes. International scientific journal “Internauka, (12), 74. https://doi.org/10.25313/2520-2057-2019-12
11. Fialko, N. M., Prokopov, V. H., Navrodska, R. O., Shevchuk, S. I., & Presich G. O. (2021). Some features of the heat recovery technologies application for gas-fired glass furnaces. Scientific Bulletin of UNFU, 31(4), 109-113. https://doi.org/10.36930/40310418
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Енергетика і автоматика
TЦя робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.
Стосунки між правовласниками і користувачами регулюються на умовах ліцензії Creative Commons Із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Поширення На Тих Самих Умовах 4.0 Міжнародна (CC BY-NC-SA 4.0):https://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.uk
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див.The Effect of Open Access).
