Ежов Владимир Сергеевич, доктор технических наук, профессор кафедры инфраструктурных теплоэнергетических систем
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
ScopusID: P-4377-2015
Vladimir S. Yezhov, Dr. of Sci. (Engineering), Professor of the Infrastructure Energy Systems Department
ScopusID: P-4377-2015
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Бурцев Алексей Петрович, кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры инфраструктурных энергетических систем
ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040
ScopusID: 57090197100
Alexey P. Burtsev, Cand. of Sci. (Engineering), Senior Lecturer of the Infrastructure Energy Systems Department
ScopusID: 57090197100
50 Let Oktyabrya str. 94, Kursk 305040
Цель исследования. В статье приводится математическое описание процесса теплопередачи при комбинированной утилизации низкопотенциальной теплоты сбросных газов и вентиляционных выбросов в каналах многослойного пластинчатого рекуператора.
Методы. Провести сравнительный анализ критериев Эйлера на основе теории подобия в горячем канале для различных конфигураций турбулизаторов в комбинированных системах утилизации низкопотенциальной теплоты, определить, как скоростные режимы воздушных потоков влияют на коэффициент теплопередачи, а также тепловую и электрическую эффективности в процессах утилизации вторичных и возобновляемых энергоресурсов с попутной генерацией термоэлектричества.
Результаты. Установлено преимущество шахматной конфигурации цилиндрических турбулизаторов в исследуемом рекуператоре по сравнению с коридорной и реберной схемами их расположения, для чего был использован сравнительный анализ критериев Эйлера на основе теории подобия. Создана математическая модель тепловых процессов с разливным расположением цилиндрических турбулизаторов (шахматным, коридорным), в пластинчатом рекуператоре в квазистационарном тепловом режиме. Предложена методика определения коэффициентов теплоотдачи и теплопередачи комплексного многослойного пластинчатого рекуператора с повышенной турбулизацией теплоносителей.
Заключение. Исследование показало, что шахматная конфигурация цилиндрических турбулизаторов значительно повышает эффективность теплопередачи по сравнению с другими схемами, что делает ее предпочтительной для использования в горячих каналах пластинчатых рекуператоров систем комбинированной утилизации низкопотенциальной теплоты. Разработанная математическая модель позволяет прогнозировать и оптимизировать тепловые процессы, учитывая влияние турбулизаторов. Методика определения коэффициентов теплоотдачи обеспечивает высокую точность расчетов, а сравнительный анализ критериев Эйлера на основе теории подобия подтвердил преимущество шахматной схемы. Были также определены области режимных параметров и влияния геометрических характеристик турбулизаторов на эффективность процесса рекуперации тепла, что подчеркивает важность их оптимизации.
Purpose of research. The article provides a mathematical description of the heat transfer process during the combined utilization of low-potential waste heat and ventilation emissions in the channels of a multilayer plate heat exchanger.
Methods. To carry out a comparative analysis of the Eulerian criteria based on the theory of similarity in a hot channel for various configurations of turbulators in combined low-potential heat recovery systems, to determine how high-speed modes of air flows affect the heat transfer coefficient, as well as thermal and electrical efficiency in the processes of recycling secondary and renewable energy resources with associated thermoelectric generation.
Results. The advantage of the staggered configuration of cylindrical turbulators in the recuperator under study is established in comparison with the corridor and rib schemes of their arrangement, for which a comparative analysis of Euler criteria based on similarity theory was used. A mathematical model of thermal processes with a filling arrangement of cylindrical turbulators (checkerboard, corridor) in a plate heat exchanger in a quasi-stationary thermal regime has been created. A method for determining the coefficients of heat transfer and heat transfer of a complex multilayer plate heat exchanger with increased turbulence of heat carriers is proposed.
Conclusion. The study showed that the staggered configuration of cylindrical turbulators significantly increases the efficiency of heat transfer compared to other schemes, which makes it preferable for use in hot channels of plate heat recuperators of combined low-potential heat recovery systems. The developed mathematical model makes it possible to predict and optimize thermal processes, taking into account the influence of turbulators. The method of determining heat transfer coefficients ensures high accuracy of calculations, and a comparative analysis of Euler criteria based on similarity theory has confirmed the advantage of the chess scheme. The areas of operating parameters and the influence of the geometric characteristics of the turbulators on the efficiency of the heat recovery process were also determined, which underlines the importance of their optimization.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.