Розробка комплексних методик розрахунку ексергетичних втрат при теплопередачі через стінку в повітрогрійних теплоутилізаторах

Автор(и)

  • N. Fialko Інститут технічної теплофізики НАН України image/svg+xml
  • A. Stepanova Інститут технічної теплофізики НАН України image/svg+xml
  • R. Navrodska Інститут технічної теплофізики НАН України image/svg+xml
  • N. Meranova Інститут технічної теплофізики НАН України image/svg+xml
  • S. Shevchuk Інститут технічної теплофізики НАН України image/svg+xml

DOI:

https://doi.org/10.31548/energiya2(72).2024.005

Анотація

Забезпечення високих економічних показників енергетичних установок різного призначення, які включають системи утилізації теплоти відхідних газів, можливо при застосуванні ефективного теплоутилізаційного обладнання. Одним із критеріїв оцінки термодинамічної досконалості енергетичних установок є величина ексергетичних втрат в структурних елементах установки. Зменшення ексергетичних втрат відповідає збільшенню ексергетичної ефективності. Визначення в теплоутилізаційній системі структурних елементів, в яких локалізовано максимальні ексергетичні втрати, дозволить спрямовано впливати на них з метою підвищення ексергетичної ефективності установки. У роботі наведено результати розробки комплексних методик розрахунку локальних ексергетичних втрат у процесах теплопередачі через плоску та циліндричну стінки повітрогрійних теплоутилізаторів, які входять до теплоутилізаційних систем енергетичних установок різного призначення. Комплексні методики базуються на інтегральних рівняннях для розрахунку ексергетичних втрат, а також диференціальних рівняннях теорії теплопередачі в застосуванні до теплоутилізаційних систем. Проведено класифікацію ексергетичних втрат для теплоутилізаційних систем енергетичних установок та встановлено місце і тип локальних ексергетичних втрат. Розглянуто три типи локальних ексергетичних втрат: втрати при тепловіддачі від теплоносія до стінки, тепловіддачі від стінки до теплоносія та ексергетичні втрати в процесах теплопровідності. Розроблено системи інтегродиференціальних рівнянь та отримано аналітичні вирази для розрахунку локальних ексергетичних втрат в процесах теплопередачі через плоску та циліндричну стінки повітрогрійних теплоутилізаторів. Впровадження нових комплексних методик досліджень розширює можливості використання методів ексергетичного аналізу для підвищення ексергетичної ефективності теплоутилізаційних систем. Дослідження з використанням вказаних методик дозволять розробляти теплоутилізаційні системи з високими показниками енергетичної та ексергетичної ефективності.

Ключові слова: теплоутилізаційні системи; теплоутилізатори; ексергетичні втрати; процеси теплопередачі

Посилання

Calise F., Accadi, M., Macaluso A., Piacentino A., Vanoli L. (2016). Exergetic and exergoeconomic analysis of novel hybrid solar–geothermal polygeneration system producing energy and water. Energy Convers. Manag. 115, 200 -220.

Kharlampidi D., Tarasova V., Kuznetsov M., Voytenko E. (2017). Thermodynamic analysis of air-compression refrigerating machine based on the exergy cost theory. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. Vol. 5, № 8 (89), 30–38. doi:10.15587/1729-4061.2017.112113.

Sayadi S., Tsatsaronis G., Morosuk T. (2020). Splitting the dynamic exergy destruction within a building energy system in-to endogenous and exogenous parts using measured data from the building automation system”, Int. J. Energy Res., 44 (6), 4395–4410, doi: 10.1002/er.5213.

Bejan A., Tsatsaronis G. (2021). Purpose in Thermodynamics. Energies. 14, 408. doi: 10.3390/ en14020408.

N. Fialko, A. Stepanova, R. Navrodska, N. Meranova, J. Sherenkovskii (2018). Efficiency of the air heater in a heat recovery system at different thermophysical parameters and operational modes of the boiler. East European Advanced Technology Journal, 6/8 (96), 43-48.

Fialko N., Stepanova A., Navrodskaya R. (2019). Study of the efficiency of a combined heat utilization system using the graph theory methods. International scientific journal "Internauka", №15(1), 61-63.

Fialko N., Stepanova A., Navrodskaya R., Presich G. (2019). Localization of exergy losses in the air heater of the heat-recovery system under different boiler operating modes. "International scientific journal "Internauka", №12(74), 30-33.

Stepanova, A. (2016). Analiz rabotosposobnosti ustanovki s kombinirovannoy teploutilizatsionnoy sistemoy dlia podogreva vody i dutevogo vozdukha kotloagregata [Analysis of the application combined heat recovery systems for water heating and blast air of the boiler unit]. Industrial Heat Engineering, 38(4), 38-46. DOI: https://doi.org/10.31472/ihe.4.2016.06.

Fialko N., Stepanova A., Navrodska R., Shevchuk S. (2021). Comparative analysis of exergetic efficiency of methods of protection of gas exhaust tracks of boiler installations Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 3/8 (111), 42-49. Doi 1015587/1729. 4061.2021/234026 ISSN 1729-3774 4061.2021/234026.

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. 2021.17(4), 11-18. Doi.org/ 10.15407/scine17.04.011 ISSN 1815-2066.

Завантаження

Опубліковано

2024-08-10

Номер

№ 2 (2024)

Розділ

Статті

Ліцензія

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).