МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМІННИКА ДЛЯ УТИЛIЗАЦІЇ ТЕПЛА КОНДЕНСAЦIЙНИХ ГАЗОВИХ ПОТОКІВ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2220-4784.2018.18.05Ключові слова:
інтегровані технології, математична модель, теплообмінні апарати, утилізація тепла, енергозбереження, розрахунок теплообмінників, конденсація газу, парАнотація
У статті представлена математична модель конденсації пари з суміші з неконденсованым газом в каналах пластинчастого теплообмінника (ПТО). Модель враховує зміну параметрів процесу уздовж поверхні теплопередачі і локальні особливості процесів тепломасопереносу в каналах ПТО з пластинами різної геометричної форми гофрування. Вона складається з системи звичайних диференціальних рівнянь з значно нелінійними правими частинами. Розроблено програмне забезпечення для його вирішення методом кінцевих різниць. Адекватність моделі підтверджується порівнянням з експериментом по конденсації пароповітряної суміші в моделі каналу ПТО.Посилання
Kapustenko P.O., Kuzin А. К., Маkarovskiy Е. L., Tovazhnyanskyy L.L., Ulyev L. М., Chernaya Е. B., 2004. Alternativnaya energetika I energosberezhenie: sovremennnoe sostoyanie i perspektiyi. ООО Izdatelskiy dom «Vokrug tsveta».
Tovazhnyanskyy L.L., Kapustenko P.O., Khavin G. L., Arsenyeva O. P., 2004. Plastinchatyie teploobmenniki v promyishlennosti. Harkov: NTU HPI.
Arsenyeva O.P., Čuček L., Tovazhnyanskyy L.L., Kapustenko P.O., Savchenko Y.A., Kusakov S.K., Matsegora O.I., 2016. Utilisation of waste heat from exhaust gases of drying process, Front. Chem. Sci. Eng. 10 (1) (2016) 131–138.
Arsenyeva O.P., Tovazhnyanskyy L.L., Kapustenko P.O., Demirskiy, O.V., 2012. Heat transfer and friction factor in criss-cross flow channels of plate-and-frame heat exchangers. Theoretical Foundations of Chemical Engineering, 46(6), 634-641.
Arsenyeva O., Tovazhnyansky L., Kapustenko P., Perevertaylenko O., Khavin, G., 2011. Investigation of the new corrugation pattern for low pressure plate condensers. Applied Thermal Engineering, 31(13), 2146-2152.
Eldeeb R., Aute,V., Radermacher R., 2016. A survey of correlations for heat transfer and pressure drop for evaporation and condensation in plate heat exchangers. International Journal of Refrigeration, 65, 12-26.
Famileh, I.Z. and Esfahani, J.A., 2017. Experimental investigation of wet flue gas condensation using twisted tape insert. International Journal of Heat and Mass Transfer, 108, pp.1466-1480.
Huang J., Zhang J. and Wang L., 2015. Review of vapor condensation heat and mass transfer in the presence of non-condensable gas. Applied thermal engineering, 89, 469-484.
Kapustenko P., Arsenyeva O., Dolgonosova O., 2011. The heat and momentum transfers relation in channels of plate heat exchangers, Chemical Engineering Transactions. 25, 357-362.
Kharangate C.R., Mudawar, I., 2017. Review of computational studies on boiling and condensation. International Journal of Heat and Mass Transfer, 108, 1164-1196.
Klemeš J. J., Arsenyeva O., Kapustenko P., Tovazhnyanskyy L., 2015. Compact Heat Exchangers for Energy Transfer Intensification: Low Grade Heat and Fouling Mitigation. CRC Press, Boca Raton, FL, USA.
Tovazhnyansky L.L., Kapustenko P.O., Nagorna O.G., Perevertaylenko O.Y., 2004. The simulation of multicomponent mixtures condensation in plate condensers. Heat transfer engineering, 25(5), 16-22.
Tovazhnyansky L.L., Kapustenko P.O., 1989, Theoretical foundations for design and development of welded plate cold exchangers for ammonia synthesis units. Chemical Industry (Khimicheskaya promyshlennost), 8, 17-22. (In Russian).
Wang L.K., Sunden B., Yang Q.S., 1999. Pressure drop analysis of steam condensation in a plate heat exchanger. Heat Transfer Engineering, 20(1), 71-77. 14. Wang L.K., Sunden B., Yang Q.S., 1999. Pressure drop analysis of steam condensation in a plate heat exchanger. Heat Transfer Engineering, 20(1), 71-77.
Boldyryev, S., Varbanov, P.S., Nemet, A., Klemeš, J.J. and Kapustenko, P., 2014. Minimum heat transfer area for Total Site heat recovery. Energy conversion and management, 87, 1093-1097.
Gogenko, A.L., Anipko, O.B., Arsenyeva, O.P. and Kapustenko, P.O., 2007. Accounting for fouling in plate heat exchanger design. Chemical Engineering Transactions. 12, 207-212.
Nemet, A., Boldyryev, S., Varbanov, P.S., Kapustenko, P.O. and Klemeš, J.J., 2012. Capital cost targeting of total site heat recovery. Chemical Engineering Transactions, 29, 1447-1452.
Arsenyeva, O.P., Tovazhnyanskyy, L.L., Kapustenko, P.O. and Khavin, G.L., 2009. Mathematical modelling and optimal design of plate-and-frame heat exchangers. Chemical Engineering Transactions, 18, 791-796.
Arsenyeva, O.P., Tovazhnyanskyy, L.L., Kapustenko, P.O. and Khavin, G.L., 2011b. The Generalized Correlation for Friction Factor in Criss-cross Flow Channels of Plate Heat Exchangers. Chemical Engineering Transactions, 25, 399-404.
Kapustenko, P., Boldyryev, S., Arsenyeva, O. and Khavin, G., 2009. The use of plate heat exchangers to improve energy efficiency in phosphoric acid production. Journal of Cleaner Production, 17(10), 951-958.
Klemes, J., Kostenko, Y.T., Tovazhnyanskii, L.L., Kapustenko, P.A., Ul'ev, L.M., Perevertaylenko, A. and Zulin, B.D., 1999. The Pinch Design Method for Energy-Saving Oil-Refining Plants. Theoretical foundations of chemical engineering, 33(4), pp.379-390.
