Науковий вісник НЛТУ України (Jun 2020)
Ексергетична ефективність теплоутилізаторів різного типу для скловарних печей
Abstract
Забезпечення високої ефективності роботи систем утилізації теплоти відхідних газів скловарних печей потребує дослідження ексергетичної ефективності теплообмінного устаткування, що входить до цих систем. У роботі проаналізовано ексергетичну ефективність теплоутилізаційного устаткування різного типу для зазначених систем. Наведено результати досліджень ексергетичних показників теплоутилізаторів з використанням двох нагріваних теплоносіїв – води та повітря. Наведено конструкційні особливості зазначених теплоутилізаторів та їхній модульний принцип виконання. За конструкціями теплоутилізаторів визначено можливість використання структурно-модульного принципу під час аналізу ефективності теплоутилізаторів. Ексергетичні властивості, що відображають сутність ексергетичних методів – універсальність і адитивність, дали змогу під час аналізу ефективності використовувати комплексний підхід на підставі методів ексергетичного аналізу. Оптимізаційні задачі для досліджуваних теплоутилізаторів розв'язано за допомогою зазначених методів у поєднанні зі статистичними методами теорії планування експерименту. Розрахунок ексергетичних втрат для окремих частин (модулів) теплоутилізаторів і для теплоутилізаторів загалом виконано за допомогою інтегрального балансового методу ексергетичного аналізу. Цільовими функціями оптимізації слугували тепло-ексергетичний та ексерго-технологічний критерії ефективності. За результатами досліджень показано, що як ексерго-технологічна, так і тепло-ексергетична ефективність для водогрійного теплоутилизатора в 1,1…1,2 раза менша, ніж для повітрогрійного. Це свідчить про вищу ексергетичну ефективність водогрійного устаткування систем теплоутилізації порівняно з повітрогрійним. При цьому водогрійні теплоутилізатори дають змогу підвищити коефіцієнт використання теплоти палива печі на 15…25 %, а повітрогрійні ̶ тільки на 10…15 %. Незважаючи на нижчу теплову та ексергетичну ефективність повітрогрійних теплоутилізаторів, багато важливих факторів може визначати їх конкурентоспроможність у теплоутилізаційних технологіях скловарних печей. Доцільність використання водо- чи повітрогрійного устаткування в теплоутилізаційних технологіях визначається багатьма факторами, головними з яких є потреба склоробного підприємства в теплоенергії, що надходить з відповідним теплоносієм, сезонність використання цього теплоносія, технічна можливість та економічна ефективність спорудження системи теплоутилізації. Отримані результати досліджень ексергетичної ефективністі водо- та повітрогрійних теплоутилізаторів можуть бути використанні під час проектування теплоутилізаційних технологій, призначених для нагрівання води та повітря для різних потреб.
Keywords
