МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ПЛАСТИНЧАТОГО ТЕПЛООБМІННИКА ДЛЯ УТИЛIЗАЦІЇ ТЕПЛА КОНДЕНСAЦIЙНИХ ГАЗОВИХ ПОТОКІВ

The article presents a mathematical model of steam condensation from a mixture with noncondensable gas in the channels of a plate heat exchanger (PHE). The model takes into account the change in the process parameters along the surface of heat transfer and the local features of the processes of heat and mass transfer in the channels of PHEs with plates of various geometric forms of corrugation. It consists of a system of ordinary differential equations with significantly nonlinear right-hand sides. The entire system of differential equations is given in this paper. In the mathematical model, generalized correlations of the coefficient of friction and heat and mass transfer coefficients are used. The software for its solution by the method of finite differences is developed. The adequacy of the model is confirmed by comparison with the experiment on the condensation of the vapor-air mixture in the model of the PHE channel. Divergences of calculated and measured total thermal loads did not exceed ± 2.8% for all tests performed. The data obtained make it possible to draw a conclusion about the satisfactory accuracy of calculations based on the above model of the total thermal capacity of the PHEВ статье представлена математическая модель конденсации пара из смеси с неконденсирующимся газом в каналах пластинчатого теплообменника (ПТО). Модель учитывает изменение параметров процесса вдоль поверхности теплопередачи и локальные особенности процессов тепломассопереноса в каналах ПТО с пластинами различной геометрической формы гофрировки. Она состоит из системы обыкновенных дифференциальных уравнений со значительно нелинейными правыми частями. Разработано программное обеспечение для его решения методом конечных разностей. Адекватность модели подтверждается сравнением с экспериментом по конденсации паровоздушной смеси в модели канала ПТО.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

УЗАГАЛЬНЮЮЧА МОДЕЛЬ ФОРМУВАННЯ ВІДКЛАДЕНЬ НА ПОВЕРХНІ ТЕПЛОПЕРЕДАЧІ У БЕЗРОЗМІРНОЇ ФОРМІ ТА ЇЇ ВПРОВАДЖЕННЯ ДЛЯ РОЗРАХУНКУ ПЛАСТИНЧАСТОГО ТЕПЛООБМІННИКА

A generalized mathematical model of the formation of fouling on the heat transfer surface of a plate heat exchanger has been developed. The model is presented by a system of ordinary differential equations and takes into account the distribution of process parameters along the channel of a plate heat exchanger, which allows predicting the development of contamination in time in different places along the channel length. The model is presented in a dimensionless form, which allows extending the range of its application to a wider class of phenomena of contamination of heat transfer surfaces under conditions where the intensity of the process is controlled by mass transfer in the main flow and the reaction rate at the interface between the liquid and solid phases. The application of the proposed fouling formation model made it possible to develop a mathematical model for the formation of fouling in the channels of a plate heat exchanger, taking into account changes in the main process parameters along the heat transfer surface. To check the obtained model and determine the dimensionless parameters that enter into it, it is planned to carry out calculations for specific conditions and compare it with experimental studies and industrial tests of plate heat exchangers when working with media prone to the formation of fouling on the heat transfer surface.Разработана обобщенная математическая модель формирования загрязнений на поверхности теплопередачи пластинчатого теплообменника. Модель представлена системой обыкновенных дифференциальных уравнений и учитывает распределение параметров процесса вдоль канала пластинчатого теплообменника, что позволяет прогнозировать развитие загрязнения во времени в разных местах вдоль длины канала. Модель представлена в безразмерной форме, что позволяет расширить диапазон ее применения на более широкий класс явлений загрязнения теплопередающих поверхностей в условиях, когда интенсивность процесса контролируется массопереносом в основном потоке и скоростью реакции на границе раздела жидкой и твердой фаз. Применение предложенной модели формирования загрязнений позволило разработать математическую модель формирования загрязнений в каналах пластинчатого теплообменника с учетом изменения основных параметров процесса вдоль поверхности теплопередачи. Для проверки полученной модели и определения входящих в нее безразмерных параметров планируется проведение расчетов для конкретных условий и сравнение с данными экспериментальных исследований и промышленных испытаний пластинчатых теплообменников при работе со средами, склонными к образованию загрязнений на теплопередающей поверхности.Розроблена узагальнена математична модель формування забруднень на поверхні теплопередачі пластинчатого теплообмінника. Модель представлена системою звичайних диференційних рівнянь і враховує розподіл параметрів процесу вздовж каналу пластинчатого теплообмінника, що дозволяє прогнозувати розвиток забруднення у часі в різних місцях продовж довжини каналу. Модель представлена в безрозмірній формі, що дозволяє розширити діапазон її використання на більш широкий клас явищ забруднень теплопередаючих поверхонь в умовах, коли інтенсивність процесу контролюється масопереносом в основному потоці і швидкістю реакції на межі розділу рідкої та твердої фаз. Використання представленої моделі формування забруднень дозволило розробити математичну модель формування забруднень в каналах пластинчатого теплообмінника с урахуванням змін основних параметрів процесу вздовж поверхні теплопередачі. Для перевірки отриманої моделі і визначення присутніх в ній безрозмірних параметрів планується проведення розрахунків для конкретних умов та порівняння з даними експериментальних досліджень в промислових випробуваннях пластинчатих теплообмінників при роботі з середовищами, схильними до утворення забруднень на теплопередаючій поверхні

ІННОВАЦІЙНІ НАПРЯМКИ РОЗВИТКУ ХІМІЧНОЇ І ХАРЧОВОЇ ІНЖЕНЕРІЇ

The materials are presented to inform about the XVIII International Scientific and Practical Conference Integrated Technologies and Energy Saving "ITE-2018", Ukraine, in November 2018, which was initiated by representatives of the European Federation of Chemical Engineering (EFCE) and the Ukrainian Association of Chemical and Food Engineering (CFE-UA ) and is dedicated to the 85th anniversary of the establishment of the department of integrated technologies, processes and devices (ITPA) NTU «KhPI». A unique opportunity is provided for companies, organizations, teachers, researchers, members of EFCE and CFE-UA to contribute to the development and solution of modern and progressive scientific and technical issues related to chemical and food technology, as well as chemical engineering, in order to solve global tasks of modernity. The materials of the innovative developments of the department (ITPA) NTU «KhPI» are presented in the form of a unique interactive software package that allows you to design flow diagrams of complex heat exchange systems with energy consumption close to the thermodynamically reasonable minimum. The use of the developed methods also makes it possible to estimate the energy-saving potential and the potential to reduce harmful emissions not only from enterprises, but also from large industrial complexes.В статье приведена информация о ХVIII международной научно-практической конференции Интегрированные технологии и энергосбережение «ИТЭ-2018», Украина, в ноябре 2018, которая проведена по инициативе представителей Европейской федерации химической инженерии (EFCE) и Украинской ассоциации химической и пищевой инженерии (CFE -UA) и посвящена 85 годовщине со дня образования кафедры интегрированных технологий, процессов и аппаратов (ИТПА) НТУ «ХПИ». Предоставлена уникальная возможность для компаний, организаций, преподавателей, научных сотрудников, членов EFCE и CFE -UA внести свой вклад в развитие и решение современных и прогрессивных научных и технических вопросов, связанных с химической и пищевой технологии, а также химическим машиностроением, с целью решения глобальных задач современности. Представлены материалы инновационных разработок кафедры (ИТПА) НТУ «ХПИ» в виде уникального пакета интерактивного математического обеспечения, который позволяет проектировать технологические схемы сложных теплообменных систем с потреблением энергии, близкой к термодинамически обоснованному минимуму.У статті наведено інформацію про ХVIII міжнародну науково-практичну конференцію Інтегровані технології та енергозбереження «ІТЕ-2018», Україна, в листопаді 2018 року, яка проведена за ініціативою представників Європейської федерації хімічної інженерії (EFCE) і Української асоціації хімічної та харчової інженерії (CFE-UA) та присвячена 85 річниці з дня утворення кафедри інтегрованих технологій, процесів та апаратів (ІТПА) НТУ «ХПІ». Надана унікальна можливість для компаній, організацій, викладачів, науковців, членів EFCE  та CFE -UA внести свій вклад в розвиток і рішення сучасних і прогресивних наукових та технічних питань, пов'язаних з хімічною та харчовою технологіями, а також хімічним машинобудуванням, з метою вирішення глобальних завдань сьогодення. Представлено матеріали інноваційних розробок кафедри (ІТПА) НТУ «ХПІ» у вигляді унікального пакету інтерактивного математичного забезпечення, який дозволяє проектувати технологічні схеми складних теплообмінних систем зі споживанням енергії, що близька до термодинамічно-обґрунтованого мінімуму

ДОСЛІДЖЕННЯ ТЕПЛОВІДДАЧІ ТА ГІДРАВЛІЧНОГО ОПОРУ У СТРІЧКОВО-ПОТОЧНИХ КАНАЛАХ ПАНЕЛЬНИХ ПЛАСТИНЧАСТИХ ТЕПЛООБМІННИКІВ

The results of experimental investigation of heat transfer and pressure drop in waved-form channels of panel-plate heat exchangers are presented. The experimental pattern of panel-plate heat exchanger and experimental unit is described. The basic equations for film heat transfer and friction coefficient were obtained in dimensionless form. It is underlined that proposed construction of panel-plate heat exchanger is optimal for waste gaseous flows heat recuperation when another flow is liquid, for example, water flow. The original waved-form channel for gaseous flow is proposed. Such panel-plate heat exchangers will be an effective tool for use of high temperature waste heat integration in a number of processes and then for polluting emission decrease.Приведены результаты исследования теплоотдачи и гидравлического сопротивления в ленточно-поточных каналах панельных пластинчатых теплообменников Получены базовые зависимости в критериальной форме для расчета теплоотдачи и коэффициента гидравлического сопротивления единицы длины канала. Описана экспериментальная модель и экспериментальная установка. Отмечена важная роль пластинчато-панельных теплообменников в рекуперации тепла сбросных газовых потоков.Приведені результати дослідження тепловіддачі та гідравлічного опору у стрічково-поточних каналах панельних пластинчастих теплообмінників. Отримані базові рівняння у критеріальній формі для розрахунку тепловіддачі та коефіцієнту гідравлічного опору одиниці довжини каналу. Описана експериментальна модель та експериментальна установка. Відмічена важлива роль пластинчато-панельних теплообмінників у рекуперації тепла викидних газів