Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Расчётное исследование переменных режимов работы кожухотрубного теплообменного аппарата

А. В. Сенецкий, В. Г. Нестеров, Д. О. Сенецкая

Аннотация


Выявлены факторы, оказывающие воздействие на процессы переноса тепловой энергии и изменение эффективности работы кожухотрубных теплообменных аппаратов. Определено, что для обеспечения надёжной эксплуатации оборудования и снабжения потребителя теплом в полном объёме и с необходимыми параметрами, требуется детальное исследование влияния изменения проходного сечения теплообменника в процессе работы на гидродинамические и тепловые характеристики теплоносителя. Для проведения исследований выбран типовой температурный график горячего водоснабжения с теплоносителями «вода-вода». Под заданные параметры проведён предварительный одномерный расчёт кожухотрубного теплообменного аппарата. В некоторых случаях, при эксплуатации кожухотрубных теплообменных аппаратов заглушка 20 % трубок и более является вынужденной мерой, что говорит о необходимости проведенная исследований для таких режимов эксплуатации. Получено, что с учётом запаса по тепловой мощности на уровне 17 % сохранить тепловую производительность теплообменника можно за счёт увеличения скорости теплоносителя на 25 % от первоначально рассчитанной. Результаты одномерного расчёта послужили исходными данными для дальнейшего построения трёхмерной модели теплообменного аппарата. В результате трёхмерное моделирование подтвердило, что дальнейший вывод из строя трубок влечёт значительное ухудшение теплообмена и рост гидравлических потерь в пространстве кожухотрубных теплообменных аппаратов. Получено, что при заглушке 25 % трубок скорость потока и перепад давления увеличиваются на 32 и 77 % соответственно. Проведённое исследование свидетельствует о важном значении систематизации подхода при эксплуатации кожухотрубных теплообменных аппаратов. Результаты могут использоваться при формировании рекомендаций для обслуживания кожухотрубных теплообменных аппаратов.

 DOI: 10.71527/EP.EN.2026.10.004

 EDN: FDFAAN


Ключевые слова


кожухотрубный теплообменник, эффективность эксплуатации, скорость потока, расчётное моделирование, частичный режим нагрузки, температурное поле, заглушка трубок

Полный текст:

PDF

Литература


СТО ИНТИ S.40.3-2022. Теплообменники кожухотрубчатые. Общие технические условия // АНО «Институт нефтегазовых технологических инициатив». – URL: https://inti.expert/docs/mashiny_i_oborudovanie/sto-inti-s-40-3-2022/.

ГОСТ 31842-2012 (ISO 16812:2007). Нефтяная и газовая промышленность. Теплообменники кожухотрубчатые. Технические требования. – М.: Стандарстинформ, 2013. – 32 с.

Кожухотрубные теплообменники: конструкции и обслуживание // Компания Иннер Инжиниринг. – URL: https://inner.su/articles/kozhukhotrubnye-teploobmenniki-konstruktsii-i-obsluzhivanie/.

РД 34.40.508-85. Методические указания по эксплуатации поверхностных подогревателей турбоустановок ТЭС и АЭС. – М.: ВТИ им. Ф.Э. Дзержинского, 1989. – 62 с.

Пошаговое руководство по очистке кожухотрубных теплообменников в системах HVAC: методы, оборудование и безопасность // Российское сообщество торговли и производства. – URL: https://rosstip.ru/news/8251-poshagovoe-rukovodstvo-po-ochistke-kozhukhotrubnykh-teploobmennikov-v-sistemakh-hvac-metody-oborudovanie-i-bezopasnost.

Ремонт трубной доски теплообменника по технологии Belzona HEX1 // ООО «Техносервис-РСА М». – URL: https://rca-m.ru/tekhnologii-remontov-materialami-belzona/remont-i-zashchita-teploobmennikov/remont-trubnoj-doski-teploobmennika.

Факторы, влияющие на скорость засорения теплообменного аппарата // ООО «Эл Эйч Инжиниринг». – URL: http://www.lhengineering.ru/library/statji/ faktory_vlijajushhie_na_zasorenie_teploobmennyh_apparatov/.

Егоров М.Ю. Влияние отложений на эффективность теплообменника типа «Труба в трубе» / М.Ю. Егоров, Э.С. Жиляев, Н.А. Смирнов, Т.Р. Низамиев // Энергетические системы. 2025. Т. 10. № 1. С. 58 – 63. DOI: 10.34031/ES.2025.2.07.

Татаринцев В.А. Повышение эффективности работы теплообменных аппаратов с внутритрубными отложениями // Вестник ЮУрГУ. Сер. «Энергетика». 2021. Т. 21. № 3. С. 5 – 13. DOI: 10.14529/power210301.

Кущёв Л.А. Современные способы интенсификации работы кожухотрубных теплообменных аппаратов систем теплоснабжения / Л.А. Кущёв, Н.Ю. Никулин, Ю.Г. Овсянников, А.И. Алифанова // Известия вузов. Сер. «Инвестиции. Строительство. Недвижимость». 2018. № 2 (25). С. 130 – 140.

Цветков Ф.Ф., Керимов Р.В., Величко В.И. Задачник по тепломассообмену. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 196 с.

Гаряев А.Б. Расчёт кожухотрубных теплообменных аппаратов: учеб. пособие по курсу «Тепломассообменное оборудование предприятий» по направлению 13.03.01 «Теплоэнергетика и теплотехника» / А.Б. Гаряев, Е.П. Валуева, А.Ю. Маскинская, О.Е. Прун. – М.: Изд-во МЭИ, 2019. – 81 с.

Борисов Б.Г., Борисов К.Б., Бродянский В.М. Теплоэнергетика и теплотехника. Кн. 4. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника: справочник. – М.: Изд-во МЭИ, 2022. – 631 с.

Зиновьев Д.В. Основы моделирования в SolidWorks. Практическое руководство по освоению программы в кратчайшие сроки. – М.: ДМК Пресс, 2017. – 240 с.

Лепеш Г.В., Лунева С.К. Повышение эффективности теплообменных аппаратов // Технико-технологические проблемы сервиса. 2017. № 1 (39). С. 42 – 57.

Портянихин В.А. Модифицированный метод эффективность-NTU (m-ε-NTU) для расчёта воздухоохладителей в режиме с влаговыпадением или инеевыпадением. Часть II // Холодильная техника. 2021. Т. 110. № 2. С. 71 – 76. DOI: 10.17816/RF108666.

Рафальская Т.А., Рудяк В.Я. Влияние расходов теплоносителей на параметр теплообменника при переменных режимах его работы // Вестник МГСУ. 2019. Т. 14. Вып. 5 (128). С. 621 – 633. DOI: 10.22227/1997-0935.2019.5.621-633.

Хайрулин В.Т. Анализ влияния низких чисел Рейнольдса на потери в решетке турбины низкого давления / В.Т. Хайрулин , С.В. Бажин , А.А. Швырев, А.С. Тихонов, А.В. Гаскаров, Н.Ю. Самохвалов // Электронный журнал «Труды МАИ». 2014. № 73. – URL: https://mai.ru/upload/iblock/e22/e22252ddcf34c5e5a80ccce71e4e0732.pdf.

Johnson M.K., Brown R.T. Heat Exchanger Performance Under Partial Blockage Conditions // International Journal of Thermal Sciences. 2023. Vol. 185. P. 107427.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


  998 – 2025 НТФ «Энергопрогресс»

Адрес редакции:
129090, г. Москва, ул. Щепкина, д. 8
Телефон: +7 495 234-74-21
E-mail: energetick@mail.ru, energetik@energy-journals.ru

 

Наши партнеры

          

Выставки: