Эксергетический анализ эффективности утилизатора теплоты отходящих газов теплового двигателя когенерационной установки
Для газоводяного теплообменника, входящего в систему утилизации теплоты отходящих газов теплового двигателя когенерационной установки, проводится эксергетический анализ эффективности на основе двух эксергетических методов. Предлагаются эксерго-технологические критерии эффективности, и оценивается эк...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Промышленная теплотехника |
|---|---|
| Datum: | 2007 |
| Hauptverfasser: | , , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут технічної теплофізики НАН України
2007
|
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61313 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Эксергетический анализ эффективности утилизатора теплоты отходящих газов теплового двигателя когенерационной установки / Н.М. Фиалко, Ю.В. Шеренковский, А.И. Степанова, И.С. Долгополов, П.К. Голубинский, Р.А. Навродская, М.А. Новаковский // Промышленная теплотехника. — 2007. — Т. 29, № 7. — С. 13-16. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859673763670392832 |
|---|---|
| author | Фиалко, Н.М. Шеренковский, Ю.В. Степанова, А.И. Долгополов, И.С. Голубинский, П.К. Навродская, Р.А. Новаковский, М.А. |
| author_facet | Фиалко, Н.М. Шеренковский, Ю.В. Степанова, А.И. Долгополов, И.С. Голубинский, П.К. Навродская, Р.А. Новаковский, М.А. |
| citation_txt | Эксергетический анализ эффективности утилизатора теплоты отходящих газов теплового двигателя когенерационной установки / Н.М. Фиалко, Ю.В. Шеренковский, А.И. Степанова, И.С. Долгополов, П.К. Голубинский, Р.А. Навродская, М.А. Новаковский // Промышленная теплотехника. — 2007. — Т. 29, № 7. — С. 13-16. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Промышленная теплотехника |
| description | Для газоводяного теплообменника, входящего в систему утилизации теплоты отходящих газов теплового двигателя когенерационной установки, проводится эксергетический анализ эффективности на основе двух эксергетических методов. Предлагаются эксерго-технологические критерии эффективности, и оценивается эксергетическая эффективность отдельных элементов теплообменника.
Двома ексергетичними методами виконано ексергетичний аналіз ефективності роботи газоводяного теплообмінника, що входить до складу системи утилізації теплоти відхідних газів теплового двигуна когенераційної установки. Запропоновано ексерго-технологічні критерії, та виконано розрахунки ексергетичної ефективності окремих елементів теплообмінника.
The main goal of the paper – is the research of thermodynamic efficiency gaswater heat exchanger which is the part of general system of utilization of the heat created by outgoing gas generated by machine for the cogeneration, using the exergue methods. Exergue and technologic criteria of the efficiency were chosen and exergue usefulness elements of the heat exchanger were calculated.
|
| first_indexed | 2025-11-30T15:09:16Z |
| format | Article |
| fulltext |
Недостаточный уровень использования тепло;
вых вторичных энергоресурсов в таких энергоус;
тановках, как котельные агрегаты, промышлен;
ные печи, тепловые двигатели и т.п., связан, в
основном, либо с недостаточной эффективнос;
тью теплоутилизационного оборудования, либо с
его отсутствием. Потери теплоты с отходящими
газами в таких установках составляют от 16% до
40%. Для Украины как энергодефицитной стра;
ны возможность уменьшения расхода первичных
энергоресурсов за счет внедрения оптимальных
технологий утилизации теплоты чрезвычайно ак;
туальна [1]. Совершенство работы теплоисполь;
зующего оборудования связано с эффективнос;
тью теплообменных аппаратов, входящих в
системы утилизации теплоты. Несмотря на раз;
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7 13
Двома ексергетичними методами
виконано ексергетичний аналіз ефек)
тивності роботи газоводяного тепло)
обмінника, що входить до складу систе)
ми утилізації теплоти відхідних газів
теплового двигуна когенераційної уста)
новки. Запропоновано ексерго)техно)
логічні критерії, та виконано розрахунки
ексергетичної ефективності окремих
елементів теплообмінника.
Для газоводяного теплообменника,
входящего в систему утилизации тепло)
ты отходящих газов теплового двигателя
когенерационной установки, проводит)
ся эксергетический анализ эффектив)
ности на основе двух эксергетических
методов. Предлагаются эксерго)техно)
логические критерии эффективности, и
оценивается эксергетическая эффек)
тивность отдельных элементов теплооб)
менника.
The main goal of the paper – is the
research of thermodynamic efficiency gas)
water heat exchanger which is the part of
general system of utilization of the heat
created by outgoing gas generated by
machine for the cogeneration, using the
exergue methods. Exergue and technologic
criteria of the efficiency were chosen and
exergue usefulness elements of the heat
exchanger were calculated.
УДК 621.036.7
ФИАЛКО Н.М., ШЕРЕНКОВСКИЙ Ю.В.,
СТЕПАНОВА А.И., ДОЛГОПОЛОВ И.С.,
ГОЛУБИНСКИЙ П.К., НАВРОДСКАЯ Р.А., НОВАКОВСКИЙ М.А.
Институт технической теплофизики НАН Украины
ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ
УТИЛИЗАТОРА ТЕПЛОТЫ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ ТЕПЛОВОГО
ДВИГАТЕЛЯ КОГЕНЕРАЦИОННОЙ УСТАНОВКИ
E – эксергетическая мощность;
e – удельная эксергия;
F – поверхность теплообмена;
f – площадь поперечного сечения тракта;
G – массовый расход;
m – масса тепловой части;
p – давление;
Pαβ – тензор вязких напряжений;
Q – тепловая мощность;
q – тепловой поток;
T – температура;
t – время;
u – скорость;
x – координата;
α – коэффициент теплоотдачи;
Δ – изменение параметра;
δ – толщина стенки;
ηex – эксергетический КПД;
λ – коэффициент теплопроводности;
ξ – коэффициент гидродинамического сопро;
тивления;
ρ – плотность;
τ – эксергетическая температурная функция.
Индексы верхние:
д.г; в. – дымовые газы; вода;
б, э – балансовый, энтропийный ;
ид – идеальный теплообменник;
тепл.,гидр. – тепловой,гидродинамический.
Индексы нижние:
ст – стенка;
пот – потери;
о – окружающая среда.
нообразие применяемых в настоящее время кри;
териев оценки эффективности [2,3], они не дают
достаточно полной информации, необходимой
для выбора оптимальной конструкции теплооб;
менного устройства. Вышесказанное определяет
целесообразность применения критериев, для
которых общий принцип построения можно
сформулировать следующим образом: критерий
должен включать характерные общие параметры,
позволяющие описать теплообменник с различ;
ных позиций: термодинамической, теплотехни;
ческой, технологической. Так, использование
для оценки термодинамической эффективности
теплообменных аппаратов современных методов
эксергетического анализа [4,5], в частности, та;
кой характеристики, как потери эксергетической
мощности, дает возможность рассматривать теп;
лообмен и гидродинамические потери с единой
позиции, а именно с позиции анализа термоди;
намической необратимости. Один из основных
параметров теплообменных аппаратов, который
позволяет оценить эффективность теплообмен;
ника с теплотехнической позиции – передавае;
мая тепловая мощность. С технологической по;
зиции достаточно важная характеристика
теплообменника – масса тепловой части, позво;
ляющая учесть не только величину, но и характер
теплопередающей поверхности. Предложены эк;
серго;технологические критерии эффективности
теплообменных аппаратов, входящих в системы
утилизации теплоты, включающие указанные ха;
рактеристики:
; ; .
Целью данной работы является исследование
эффективности утилизационного трубчатого га;
зоводяного теплообменника, входящего в систе;
му утилизации теплоты отходящих газов теплово;
го двигателя когерационной установки, на основе
применения двух эксергетических методов раз;
личного типа: интегрального балансового и мето;
да, использующего диссипативные функции.
Рассматриваемый утилизационный теплооб;
менник представляет собой трубчатый газоводя;
ной теплообменник, состоящий из гладких труб с
шахматной компоновкой в пучке. Теплообмен;
ник моделировался в виде восьми последователь;
но соединенных дискретных элементов. В случае
использования интегрального балансового эк;
сергетического метода составлялись уравнения
эксергетического баланса для отдельных элемен;
тов теплообменника, при этом в качестве исход;
ных термодинамических параметров использова;
лись температура теплоносителей, давление,
массовый расход и изобарная теплоемкость. Ма;
териальное и энергетическое взаимодействие
элементов теплообменника осуществлялось по
принципу “вход;выход” черного ящика. Резуль;
таты расчета представлены в табл. 1.
Для применения эксергетического метода, ис;
пользующего диссипативные функции, получено
дифференциальное уравнение эксергии, харак;
ex
e x ид
ex
k
η
=
η
пот
E
Q
ε =Т пот
ex
Е m
k
Q
=
14 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7
Та б л . 1 . Эксергетические характеристики, рассчитанные интегральным балансовым методом
теризующее изменение удельной эксергии, свя;
занное с изменением энтальпии вещества.
Последнее слагаемое определяет удельные эк;
сергетические потери при необратимом теплооб;
мене. Для определения полных потерь эксерге;
тической мощности выполнено интегрирование
по объему и получены диссипативные функции,
определяющие процессы теплообмена между ды;
мовыми газами и стенкой, теплопроводности в
стенке и теплообмена между стенкой и водой:
, ,
.
При расчете потерь эксергетической мощнос;
ти, связанных с гидравлическими сопротивлени;
ями, конвективный перенос газа и жидкости рас;
сматривался в одномерном движение вдоль
поверхности теплообмена. В такой модели поте;
ри эксергетической мощности на преодоление
гидравлических сопротивлений, возникающих
на участке между входом и выходом теплообмен;
ника, определяются по формулам:
, .
Результаты расчета эксергетических характерис;
тик представлены в табл. 2.
Количество исходных данных для расчета по;
терь эксергетической мощности определяется
приведенными формулами. Расхождение между
значениями общих потерь эксергетической мощ;
ности, рассчитанных рассмотренными способа;
ми, составляет, в среднем, 1,6%, а между значе;
ниями эксерго;технологических критериев –
1,2%. С помощью , определяющего степень
реализации поставленной цели, т.е. показываю;
щего долю полезной эксергии, полученной во;
дой от дымовых газов, определены элементы теп;
лообменника, нуждающиеся в конструктивной
доработке – третий, пятый и шестой.
Таким образом, сравнительная оценка эксер;
гетических характеристик отдельных элементов
теплообменника, входящего в систему утилиза;
ции теплоты отходящих газов теплового двига;
теля когенерационной установки, на основе
двух методов эксергетического анализа позво;
ляет в каждом конкретном случае проведения
эксергетического анализа теплообменников
выбрать приоритетный метод, с помощью кото;
рого возможно определить его отдельные эле;
менты, нуждающиеся в конструктивной дора;
ботке.
ЛИТЕРАТУРА
1. Долинский А.А., Драганов Б.Х., Дубровин В.А.
Оптимизация технических систем методами эк;
сергоэкономики // Промышленная теплотехни;
ка. – 2003. – Т.25, №5. – С.57;60.
б
ex
η
3
2 22
2
в в
o
г в в в
T G
R
Т f
ξ
=
ρ
3
2 2
. .
1 . . .
2
д г д г
о
г д г д г д г
Т G
R
Т f
ξ
=
ρ
2
0
1 2
( / )
ст ст ст
T q F
R
T T
λ =
λ δ
2
0
2
2 2
в
ст
T q F
R
T T
α =
α
2
0
1 .
1 1
д г
ст
T q F
R
T T
α =
α
( )
2
.grad
div ( )i o
o
de u q T
q P T
dt x T
α
αβ
β
∂
ρ = − τ + τ +
∂
ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7 15
Та б л . 2 . Характеристики, рассчитанные с помощью диссипативных функций
2. Fabbi G. Heat Transfer Optimisation in
Internally Finned Tubes under Laminar Flow
Condition// Int. J. Heat Mass Transfer. – 1998. –
Vol.41. – P.1243–1253.
3. Конюхов Г.В., Петров А.И. К определению
эффективности теплообменных поверхностей в
условиях конвективного теплообмена // Изв. АН
СССР, Энергетика и транспорт. – 1990. – №3. –
С.168–172.
4. Бродянский В.М., Фратшер В., Михалек К.
Эксергетический метод и его приложение. – М.:
Энергоатомиздат, 1988. – 388с.
5. Шаргут Я., Петела Р., Эксергия. – М.:
Энергия, 1968. – 277с.
16 ISSN 0204�3602. Пром. теплотехника, 2007, т. 29, № 7
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61313 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3602 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T15:09:16Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут технічної теплофізики НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Фиалко, Н.М. Шеренковский, Ю.В. Степанова, А.И. Долгополов, И.С. Голубинский, П.К. Навродская, Р.А. Новаковский, М.А. 2014-04-30T15:40:42Z 2014-04-30T15:40:42Z 2007 Эксергетический анализ эффективности утилизатора теплоты отходящих газов теплового двигателя когенерационной установки / Н.М. Фиалко, Ю.В. Шеренковский, А.И. Степанова, И.С. Долгополов, П.К. Голубинский, Р.А. Навродская, М.А. Новаковский // Промышленная теплотехника. — 2007. — Т. 29, № 7. — С. 13-16. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0204-3602 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61313 621.036.7 Для газоводяного теплообменника, входящего в систему утилизации теплоты отходящих газов теплового двигателя когенерационной установки, проводится эксергетический анализ эффективности на основе двух эксергетических методов. Предлагаются эксерго-технологические критерии эффективности, и оценивается эксергетическая эффективность отдельных элементов теплообменника. Двома ексергетичними методами виконано ексергетичний аналіз ефективності роботи газоводяного теплообмінника, що входить до складу системи утилізації теплоти відхідних газів теплового двигуна когенераційної установки. Запропоновано ексерго-технологічні критерії, та виконано розрахунки ексергетичної ефективності окремих елементів теплообмінника. The main goal of the paper – is the research of thermodynamic efficiency gaswater heat exchanger which is the part of general system of utilization of the heat created by outgoing gas generated by machine for the cogeneration, using the exergue methods. Exergue and technologic criteria of the efficiency were chosen and exergue usefulness elements of the heat exchanger were calculated. ru Інститут технічної теплофізики НАН України Промышленная теплотехника Эксергетический анализ эффективности утилизатора теплоты отходящих газов теплового двигателя когенерационной установки Exergue analysis of the efficiency utilize for the heat of effluent gas of heat-engine of induced by machine for the cogeneration Article published earlier |
| spellingShingle | Эксергетический анализ эффективности утилизатора теплоты отходящих газов теплового двигателя когенерационной установки Фиалко, Н.М. Шеренковский, Ю.В. Степанова, А.И. Долгополов, И.С. Голубинский, П.К. Навродская, Р.А. Новаковский, М.А. |
| title | Эксергетический анализ эффективности утилизатора теплоты отходящих газов теплового двигателя когенерационной установки |
| title_alt | Exergue analysis of the efficiency utilize for the heat of effluent gas of heat-engine of induced by machine for the cogeneration |
| title_full | Эксергетический анализ эффективности утилизатора теплоты отходящих газов теплового двигателя когенерационной установки |
| title_fullStr | Эксергетический анализ эффективности утилизатора теплоты отходящих газов теплового двигателя когенерационной установки |
| title_full_unstemmed | Эксергетический анализ эффективности утилизатора теплоты отходящих газов теплового двигателя когенерационной установки |
| title_short | Эксергетический анализ эффективности утилизатора теплоты отходящих газов теплового двигателя когенерационной установки |
| title_sort | эксергетический анализ эффективности утилизатора теплоты отходящих газов теплового двигателя когенерационной установки |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61313 |
| work_keys_str_mv | AT fialkonm éksergetičeskiianalizéffektivnostiutilizatorateplotyothodâŝihgazovteplovogodvigatelâkogeneracionnoiustanovki AT šerenkovskiiûv éksergetičeskiianalizéffektivnostiutilizatorateplotyothodâŝihgazovteplovogodvigatelâkogeneracionnoiustanovki AT stepanovaai éksergetičeskiianalizéffektivnostiutilizatorateplotyothodâŝihgazovteplovogodvigatelâkogeneracionnoiustanovki AT dolgopolovis éksergetičeskiianalizéffektivnostiutilizatorateplotyothodâŝihgazovteplovogodvigatelâkogeneracionnoiustanovki AT golubinskiipk éksergetičeskiianalizéffektivnostiutilizatorateplotyothodâŝihgazovteplovogodvigatelâkogeneracionnoiustanovki AT navrodskaâra éksergetičeskiianalizéffektivnostiutilizatorateplotyothodâŝihgazovteplovogodvigatelâkogeneracionnoiustanovki AT novakovskiima éksergetičeskiianalizéffektivnostiutilizatorateplotyothodâŝihgazovteplovogodvigatelâkogeneracionnoiustanovki AT fialkonm exergueanalysisoftheefficiencyutilizefortheheatofeffluentgasofheatengineofinducedbymachineforthecogeneration AT šerenkovskiiûv exergueanalysisoftheefficiencyutilizefortheheatofeffluentgasofheatengineofinducedbymachineforthecogeneration AT stepanovaai exergueanalysisoftheefficiencyutilizefortheheatofeffluentgasofheatengineofinducedbymachineforthecogeneration AT dolgopolovis exergueanalysisoftheefficiencyutilizefortheheatofeffluentgasofheatengineofinducedbymachineforthecogeneration AT golubinskiipk exergueanalysisoftheefficiencyutilizefortheheatofeffluentgasofheatengineofinducedbymachineforthecogeneration AT navrodskaâra exergueanalysisoftheefficiencyutilizefortheheatofeffluentgasofheatengineofinducedbymachineforthecogeneration AT novakovskiima exergueanalysisoftheefficiencyutilizefortheheatofeffluentgasofheatengineofinducedbymachineforthecogeneration |