Анотація до роботи:

Арсеньєва О.П. Парові пластинчасті теплообмінники для удосконалення теплотехнологічних процесів промислових підприємств – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.17.08 – процеси й обладнання хімічної технології. – Національний технічний університет „Харківський політехнічний інститут”, Харків, 2004.

Дисертаційна робота присвячена дослідженню процесу конденсації пари на гофрованій поверхні пластин пластинчастого теплообмінного апарату й експлуатаційних характеристик для вибору ПТА, які використовуються у технологічних процесах підприємств хімічної промисловості. Запропоновано позонну методику розрахунку парових пластинчастих теплообмінників, що дозволяє враховувати швидкість пари в теплообмінному апараті. Отримане критеріальне рівняння тепловіддачі для пластин із синусоїдальним профілем гофри, що включає геометричний параметр, який дозволяє проводити варіантні конструкторські розробки. Одержала подальший розвиток теорія конденсації пари на вертикальній гофрованій поверхні при ламінарному режимі руху.

На основі проведених досліджень впроваджено підігрівник сольового розчину CaCl₂ для виробництва рідкого хлористого кальцію та теплообмінні апарати для утилізації залишку тепла хіміко-технологічних процесів. Запропоновано удосконалену методику оцінки надійності систем теплопостачання на основі функціональної надійності теплообмінника, застосування якого забезпечує задану імовірність безвідмовної роботи пластинчастого теплообмінного апарату.

Дисертаційна робота присвячена рішенню науково-практичної задачі підвищення теплових та експлуатаційних характеристик пластинчастих конденсаторів, що дає змогу удосконалити теплотехнологічні процеси підприємств хімічної промисловості.

У результаті проведеного дослідження отримані наступні наукові результати і практичні рекомендації:

1. На основі результатів теоретичного й експериментального досліджень розвинутий підхід до розрахунку пластинчастих конденсаторів, що відрізняється запропонованою методикою позонного розрахунку поверхні теплообміну, що включає зону повільного руху пари, величина якої складає області повної конденсації пари;

2. Одержала подальший розвиток теорія конденсації пари на вертикальній гофрованій поверхні при ламінарному режимі руху. враховуючої особливості плину пари й істотно нерівномірну тепловіддачу уздовж гофри;

3. Отримані вираження для середньої товщини плівки конденсату на «навітряної» і «підвітреної» сторонах гофри вертикальної пластини, в якій зосереджено основний термічний опір процесу теплопередачі;

4. Отримане критеріальне рівняння тепловіддачі для пластин із синусоїдальним профілем гофр, що включає геометричний параметр, який дозволяє проводити варіантні конструкторські пророблення в діапазоні чисел Рейнольдса Re=1300...3000 і діапазоні геометричного параметра гофр ;

5. Встановлено, що зона з низькою швидкістю пари складає довжини пластини, на якій здійснюється повна конденсація пари;

6. Одержала подальший розвиток теорія надійності стосовно до пластинчастих теплообмінників, застосування якої забезпечує задані імовірність безвідмовної роботи теплообмінного апарата (не нижче 0,85) і енерго-ефективність використання теплоти пари;

7. Виявлені методичні аспекти експлуатації ПТА з резервуванням; розроблені графіки обслуговування теплообмінників, що забезпечують задану надійність роботи і рівномірність зносу – утворення шару відкладень;

8. На основі аналізу даних різних авторів та результатів власних досліджень встановлено, що вплив теплофізичних характеристик теплоносія на процес конденсації і конкретно критерію Прандтля вимагають додаткових досліджень;

9. Розроблені теоретичні методи розрахунку пластинчастих теплообмінників-конденсаторів прийняті до впровадження і дають результати розрахунку поверхні теплообміну на нижче, ніж застосовувані дотепер, що забезпечує зниження витрат при застосуванні пластинчатих парових теплообмінників;

10. Упровадження розроблених графіків експлуатації теплообмінників забезпечує енерго-ефективне використання теплоти пари протягом усього часу роботи ПТА.

Експериментальна установка і методика іспитів ПТА втілені у навчальний процес на кафедрі загальної хімічної технології, процесів і апаратів НТУ „ХПІ” при проведенні лабораторних робіт при курсовому проектуванні за курсом «Основні процеси й апарати хімічної технології» для студентів хіміко-технологічних спеціальностей.

Публікації автора:

1. Арсеньева О.П. Модель теплопередачи при конденсации пара в пластинчатом теплообменнике // „Інтегровані технології та енергозбереження”. – Харків: НТУ”ХПІ”. – 2003. – №2. – С. 58-62

   Анипко О.Б., Арсеньева О.П. Надежность пластинчатых теплообменных аппаратов систем отопления и горячего водоснабжения с учетом образования загрязнений на теплопередающей поверхности // „Інтегровані технології та енергозбереження”. – Харків: НТУ”ХПІ”. – 2003. – №4. – С. 9-13.

   Здобувач розробив підхід до оцінки надійності пластинчастих теплообмінних апаратів, застосування якого забезпечує задану ймовірність безвідмовної роботи пластинчастого теплообмінного аппарату, запропонував графіки експлуатації ПТА з резервуванням.

   3. Арсеньева О.П. Экспериментальная установка для тепловых и гидравлических испытаний пластинчатых теплообменных аппаратов // «Труды Одесской национальной академии пищевых технологий». – Одесса: ОНАПТ. – 2003. – № 25. – С. 30-34

   4. Товажнянский Л.Л., Бабак Т.Г., Хавин Г.Л., Арсеньева О.П. Применение оптимальной компоновки пластинчатых теплообменников в системах теплоснабжения // „Інтегровані технології та енергозбереження”. – Харків: НТУ”ХПІ”. – 2001. – №4. – С. 3-7.

   Здобувач розвинув підхід щодо методики розрахунку пластинчастих теплообмінних апаратів, яка дозволяє брати до уваги швидкість руху пари на теплопередаючій поверхні ПТА, розробив математичне забезпечення, яке було реалізоване у виді прикладних програм для вибору ПТА в умовах конденсаційних процесів.

   5. Хавин Г.Л., Анипко О.Б., Демирский С.В., Арсеньева О.П. Паровые пластинчатые теплообменники для реконструкции систем отопления и горячего водоснабжения // „Коммунальное хазяйство городов”, научно-технический сборник. – Киев „Техніка”. – 2003. – № 49. – С. 34-38.

   Здобувач отримав критеріальне рівняння тепловіддачі для пластин із синусоїдальним профілем гофри, що включає геометричний параметр, що дозволяє проводити варіантні конструкторські пророблення, розробив математичне забезпечення для розрахунку парових пластинчатих теплообмінників, за допомогою якого на Хлібозаводі № 2, м. Вінниця була зроблена модернізація системи опалення і ГВП.

   6. Товажнянский Л.Л., Бабак Т.Г., Хавин Г.Л., Арсеньева О.П. Применение пластинчатых теплообменников оптимальной компоновки в системах теплоснабжения // „Інтегровані технології та енергозбереження”. – Харків: НТУ”ХПІ”. – 2003. – №3. – С. 66-74.

   Здобувач розробив позонну методику розрахунку пластинчастих теплообмінних апаратів та математичне забезпечення, яке було реалізоване у виді прикладних програм для вибору ПТА у системах тепло забезпечення.

   7. Tovazhnyansky L.L., Babak T.G., Havin G.L., Arsenyeva O.P. The using of Plate Heat Exchangers with Optimal Grouping for District Heating Systems. // 15th International Conference CHISA 2002. – Prague. – 2002.– Т.2. – С. 94-102.

   Здобувач разробив рекомендації щодо реконструкції теплових пунктів та вибору теплообмінних апаратів.

   8. Tovazhnyanskyy L.L., Kapustenko P.A., Havin G.L., Arsenyeva O.P. Computer Design of Steam Plate Heat Exchangers // IChiaP’2003. – Pisa. – 2003.– Т.1. – С. 70-76.

   На основі розробленої позонної методики вибору ПТА здобувач запропонував три теплообмінних апарати для підігріву рідкого соку перед випарюванням для технологічного процесу виробництва цукру.

   9. Tovazhnyanskyy L.L., Kapustenko P.A., Havin G.L., Arsenyeva O.P. Computer Design and Application of Plate Heat Condensers for Retrofitting of Food Production Enterprises // 53^d Canadian Chemical Engineering Conference CSCh’2003. – PRES. – 2003. – С. 115-121.

   Здобувачем запропоновано використання низкопотенційної вторинної пари на підприємствах харчової промисловості та проведено вибір теплообмінних апаратів, які використовуються у технологічному процесі виробництва цукру, та для хлібзаводу, де вторинна пара використовується для потреб опалення.

   10. Пластинчатые теплообменники в промышленности: Учеб. пособие / Под общ. ред. Л.Л. Товажнянского – Харків: НТУ «ХПИ», 2004. – 232 с.

   Здобувачем надано основи вибору пластинчастих теплообмінників, одним із теплоносіїв в яких є водяний пар. Надано методику розрахунку парових нагрівачів та конденсаторів на базі ПТА.