Локалізація ексергетичних втрат в утилізаторі теплоти відхідних газів газоспоживальних теплових установок

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
  • S. Shevchuk Інститут технічної теплофізики НАН України image/svg+xml

DOI:

https://doi.org/10.31548/energiya2020.03.005

Анотація

Наведено методики та результати дослідження ефективності утилізатора теплоти відхідних газів теплового двигуна когенераційної установки. При виборі методики для аналізу ефективності цього теплоутилізатора особлива увага приділяється можливості диференціювання в рамках обраної методики ексергетичних втрат в модулях теплоутилізатора і визначення області їх локалізації. Цим вимогам відповідають комплексна методика, що використовує ексерго-дисипативні функції, і дискретно-модульний принцип аналізу. Відзначається той факт, що зазначена методика дозволяє виконати аналіз локалізації ексергетичних втрат в окремих модулях теплоутилізатора і диференціювати втрати ексергії, пов'язані з нерівноважним теплообміном між теплоносіями і стінкою, теплопровідністю, а також рухом теплоносіїв. Наведено результати розрахунку ексерго-дисипативних функцій кожного з восьми модулів теплоутилізатора, результати аналізу локалізації ексергетичних втрат в модулях теплоутилізатора і локалізації максимальних втрат ексергії. Проаналізовано результати дослідження відносного вкладу ексергетичних втрат різного типу в загальні втрати ексергії. Вказано, що для визначення втрат ексергії внаслідок нерівноважного теплообміну між теплоносіями, а також втрат ексергії внаслідок руху теплоносіїв використано диференціальне рівняння ексергії, рівняння для щільності теплового потоку між теплоносіями і стінкою, рівняння для щільності теплового потоку, обумовленого теплопровідністю через стінку, і рівняння руху. Встановлено, що локалізація максимальних ексергетичних втрат у всіх модулях теплоутилізатора пов'язана з втратами внаслідок тепловіддачі від димових газів до стінки. Ці втрати значно перевищують ексергетичні втрати внаслідок тепловіддачі від стінки до води, внаслідок теплопровідності та внаслідок руху теплоносіїв. Визначено, які саме модулі теплоутилізатора потребують оптимізації або конструктивного доопрацювання.

Ключові слова: ексергетичні втрати, комплексні методики, ексерго-дисипативні функції, ексергетична ефективність

Посилання

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

https://doi.org/10.3390/e18100356

Taner, T. (2018). Energy and exergy analyze of PEM fuel cell: A case study of modeling and simulations. Energy, 143, 284-294.

https://doi.org/10.1016/j.energy.2017.10.102

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. [Link] [doi:10.1016/j.enconman.2017.09.028].

https://doi.org/10.1016/j.enconman.2017.09.028

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 (96), 43-48. DOI: 10.15587/1729-4061.2018.147526.

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.147526

Fialko, N. M., Stepanova, A. I., Presich, G. A., Gnedash, G. A. (2015). Analysis of the efficiency of a heat recovery unit for heating and humidifying the blast air of the boiler. Industrial heat engineering, 37(4), 71-79.

https://doi.org/10.31472/ihe.4.2015.08

Fialko, N. M., Stepanova, A. I., Presich, G. A., Navrodska, R. A., Sherenkovskiy, Ju.V., Maletskaya, O. E., Gnedash, G. A. (2012). Thermodynamic optimization and analysis of the efficiency of heat recovery systems of boiler units. Industrial Heat Engineering, 34(2), 59 -66.

Fialko, N. M., Stepanova, A.I., Navrodska, R. A., Sherenkovskiy, Ju. V. (2014). Efficiency of heat recovery installation for boiler rooms, optimized by different methods. Industrial Heat Engineering, 36 (1), 41-46.

Stepanova, A. I. (2016). Analysis of the efficiency of the installation with a combined heat recovery system for heating water and blast air of the boiler. Industrial Heat Engineering, 38 (4), 38-45.

https://doi.org/10.31472/ihe.4.2016.06

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.

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.

Завантаження

Опубліковано

2020-11-12

Номер

Розділ

Статті