ISSN 2541-7592

НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ
СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ

Русский 
English 
    
 


Правила написания
и оформления статей

Правила
рецензирования

Памятка рецензента


Публикационная
этика 








Нашли ошибку на сайте?

Сообщите нам:   







 

Архив выпусков

Выпуск 2 (62), 2021


Интенсифицированный пластинчатый теплообменный аппарат в системах теплоснабжения ЖКХ РФ


Кущев Л. А., Уваров В. А., Саввин Н. Ю., Чуйкин С. В.

 

Кущев Л. А., д-р техн. наук, проф. кафедры теплогазоснабжения и вентиляции, Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, инженерно-строительный институт, Россия, г. Белгород, тел.: +7-910-363-62-09, e-mail: leonidkuskev@gmail.com

Уваров В. А., д-р техн. наук, проф. кафедры теплогазоснабжения и вентиляции, Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, инженерно-строительный институт, Россия, г. Белгород, тел.: +7-910-363-62-09, e-mail: n-savvin@mail.com

Саввин Н. Ю., аспирант кафедры теплогазоснабжения и вентиляции, Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова, инженерно-строительный институт, Россия, г. Белгород, тел.: +7-952-422-25-75, e-mail: n-savvin@mail.ru

Чуйкин С. В., канд техн. наук, доц. кафедры теплогазоснабжения и нефтегазового дела, Воронежский государственный технический университет, Россия, г. Воронеж, тел.: (473)271-53-21, e-mail: ser.chu@mail.ru

 
 
Постановка задачи. Рассматривается задача интенсификации теплообменных процессов в пластинчатом теплообменном аппарате на базе теплообменника НН№ 02 фирмы Ridan. Необходимо выполнить анализ существующих методов интенсификации теплообменных процессов в пластинчатых аппаратах, по результатам анализа выбрать наиболее перспективный метод интенсификации процесса теплообмена и на его основе разработать патентозащищенную конструкцию теплообменной пластины. Выполнить лабораторные испытания интенсифицированного пластинчатого теплообменного аппарата с повышенной турбулизацией теплоносителя. Сравнить результаты теплотехнических испытаний на специализированной лабораторной установке разработанного теплообменника и серийного.
Результаты. Приведены результаты сравнения экспериментальных исследований интенсифицированного пластинчатого теплообменного аппарата с повышенной турбулизацией теплоносителя и серийного пластинчатого теплообменника одинаковой тепловой мощности. Построены графики зависимости коэффициента теплопередачи, являющегося основной характеристикой работы теплообменного оборудования, от среднего температурного напора.
Выводы. В результате лабораторных испытаний в специализированной лаборатории БГТУ им. В. Г. Шухова и исследований в Воронежском государственном техническом университете установлен прирост коэффициента теплопередачи за счет повышенной турбулизации потока теплоносителя, что приводит к снижению металлоемкости и уменьшению стоимости теплообменного оборудования.
 
Ключевые слова: пластинчатый теплообменный аппарат, гофрированная поверхность, экспериментальные исследования, коэффициент теплопередачи, интенсификация теплообменного процесса, турбулизация.


DOI: 10.36622/VSTU.2021.62.2.004

 

Библиографический список

1. Грабежная, В. А. Теплообмен при сверхкритических давлениях границы ухудшения теплообмена / В. А. Грабежная, П. Л. Кириллов // Теплоэнергетика. — 2006. — № 4. — С. 46—51.
2. Зегжда, А. П. Гидравлические потери в каналах и трубопроводах / Алексей Петрович Зегжда. — М.: Госстройиздат, 1957. — 503 с.
3. Кущев, Л. А. Интенсификация тепловых процессов в кожухотрубном теплообменном аппарате / Л. А. Кущев, Н. Ю. Никулин, А. Ю. Феоктистов, Е. А. Яковлев // Научный вестник Воронежского ГАСУ. Строительство и архитектура. — 2016. — № 3. — С. 9—17.
4. Кущев, Л. А. Применение теплообменных аппаратов в промышленности / Л. А. Кущев, Н. Ю. Никулин // Техносферная безопасность, надежность, качество, энерго- и ресурсосбережение: материалы междунар. науч.-практ. конф. — Ростов-н/Д: Изд-во РГСУ, 2015. — Вып. XVII, т. 1. — С. 204—210.
5. Лобанов, И. Е. Моделирование теплообмена при турбулентном течении в плоских каналах с симметричными турбулизаторами на обеих сторонах / И. Е. Лобанов // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. — 2019. — № 1. — С. 53—65.
6. Марксисько, О. Р. Экономическая эффективность интенсификации теплообмена при использовании поверхностно-активных веществ / О. Р. Марксисько // Научный вестник ЛНУВМБТ им. С. З. Ґжицького. — 2015. — № 1. — С. 60—65.
7. Маскинская, А. Ю. Экспериментальные и расчетные исследования в канале с лунками на нижней стенке / А. Ю. Маскинская // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: тез. докладов 10-й междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов. — М., 2004. — С. 348—349.
8. Ното, К. Турбулентный перенос тепла при свободной конвекции вдоль изотермической вертикальной плоской поверхности / К Ното, Р. Матсумото // Теплопередача. — 1975. — № 4. — 139 c.
9. Пат. № 199344 Российская Федерация МПК7 F28F 3/00. Пластина теплообменника / Кущев Л. А., Саввин Н. Ю., Феоктистов А. Ю.; заявитель и патентообладатель Белгород. гос. технолог. ун-т им. В. Г. Шухова. — № 2020114112; заявл. 03.04.2020; опубл. 28.08.2020, Бюл. № 25. 5 с.
10. Романенко, В. А. Изменения климата в России. Причины и последствия / В. А. Романенко // Молодой ученый. — 2019. — № 7. — С. 1—5.
11. Рудской, А. И. Математическое моделирование гидродинамики и теплообмена в движущихся жидкостях / А. И. Рудской, В. А. Лунев. — СПб.: Лань, 2015. — 208 c.
12. Саввин, Н. Ю. Высокоэффективный теплообменный аппарат для системы жилищно-коммунального хозяйства / Н. Ю. Саввин, Н. Ю. Никулин // Наука. Технологии. Инновации: сб. науч. тр. в 9 ч. — Новосибирск: НГТУ, 2019. — С. 256—262.
13. Саввин, Н. Ю. Совершенствование конструкции пластинчатого теплообменного аппарата / Н. Ю. Саввин // Междунар. науч.-техн. конф. молодых ученых. — Белгород: БГТУ им. В. Г. Шухова, 2020. — С. 2240—2244.
14. Цыганков, А. С. Расчеты теплообменных аппаратов / А. С. Цыганков. — СПб.: СУДПРОМГИЗ, 1956. — 135 с.
15. Яковлев, Б. В. Повышение эффективности систем теплофикации и теплоснабжения / Б. В. Яковлев. — М.: Новости теплоснабжения, 2013. — 448 c.
16. Gulenoglu. C. Experimental comparison of performances of three different plates for gasketed plate heat exchangers / F. Akturk, S. Aradag, N. Sezer Uzol, S. Kakac // International Journal of Thermal Sciences. — 2014. — № 75. — P. 249—256.
17. Gupta, A. K. Performance measurement of plate fin heat exchanger by exploration: ANN, ANFIS, GA, and SA / P. Kumar, R. K. Sahoo, A. K. Sahu, S. K. Sarangi // Journal of Computational Design and Engineering. — 2016. — № 4. — P. 60—68.
18. Huikun, C. Numerical and experimental study on the influence of top bypass flow on the performance of plate fin heat exchanger / S. Lijun, L. Yidai, W. Zeju // Applied Thermal Engineering. — 2018. — № 146. — P. 356—363.
19. Kexin, X.. Design and optimization of plate heat exchanger networks / S. Robin, Z. Nan // Computer Aided Chemical Engineering. — 2017. — № 40. — P. 1819—1824.
20. Khujaev, P. S. Radiative heat transfer in the furnace space with variable volume / P. S. Khujaev, R. G. Abdullaev, A. J. Rahmonzoda // Polytechnic bulletin. Series: Engineering research. — 2019. — № 1 (45). — P. 223—227.
21. Kolesnikov, I. P. Modelling of thermoelastic transient contact interaction for binary bearing taking into account convection / I. P. Kolesnikov, S. E. Danilchenko // Transport Problems. — 2016. — № 4. — Р. 73—81
22. Kushchev, L. A. Intensity enhancement of heat exchange in shell-tube heat exchangers with smooth pipes / L. A. Kushchev, N. Yu. Nikulin, A. I. Alifanova, A. Yu. Feoktistov // Advances in Engineering Research. — 2017. — № 133. — P. 390—395.
23. Moretti, R. Effect of the perforation design on the fluid flow and heat transfer characteristics of a plate fin heat exchanger / R. Moretti, M. Errera, V. Couaillier, F. Feyel // International Journal of Thermal Sciences. — 2018. — № 126. — P. 172—180.
24. Vasil’ev, E. N. Calculation of heat transfer characteristics of a finned wall / E. N. Vasil’ev // Siberian Journal of Science and Technology. — 2020. — № 2. — Р. 226—232.
25. Wang, J. Experimental study on the turbulent boundary layer flow over riblets surface /. J. Wang, S. Lan, G. Chen // Fluid Dyn. Res. — 2000. — № 4. — P. 27.
26. Wagh, Р. Optimization of a Shell and Tube Condenser using Numerical Method / Р. Wagh, M. U. Pople // Int. Journal of Engineering Research and Applications. — 2015. — Vol. 7. — Р. 9—15.

 
 

Ссылка для цитирования

Кущев, Л. А. Интенсифицированный пластинчатый теплообменный аппарат в системах теплоснабжения ЖКХ РФ / Л. А. Кущев, В. А. Уваров, Н. Ю. Саввин, С. В. Чуйкин // Научный журнал строительства и архитектуры. - 2021. - № 2 (62). - С. 60-69. - DOI: 10.36622/VSTU.2021.62.2.004.

 
 
 
 

English version 

 

Intensified Plate Heat Exchange Device in Heat Supply Systems of the Housing and Communal Services of the Russian Federation

Kushchev L. A., Uvarov V. A., Savvin N. Yu., Chuikin S. V.
 
 

Kushchev L. A., D. Sc. in Engineering, Prof. of the Dept. of Heat and Gas Supply and Ventilation, Belgorod State Technological University Named after V. G. Shukhov, Civil Engineering Institute, Russia, Belgorod, tel.: + 7-910-363-62-09, e-mail: leonidkuskev@gmail.com

Uvarov V. A., D. Sc. in Engineering, Prof. of the Dept. of Heat and Gas Supply and Ventilation, Belgorod State Technological University Named after V. G. Shukhov, Civil Engineering Institute, Russia, Belgorod, tel.: + 7-910-363-62-09, e-mail: n-savvin@mail.com

Savvin N. Yu., PhD student of the Dept. of Heat and Gas Supply and Ventilation, Belgorod State Technological University Named after V. G. Shukhov, Civil Engineering Institute, Russia, Belgorod, tel.: + 7-952-422-25-75, e-mail: n-savvin@mail.ru

Chuikin S. V., PhD in Engineering, Assoc. Prof. of the Dept. of Heat and Gas Supply and Oil and Gas, Voronezh State Technical University, Russia, Voronezh, tel.: (473) 271-53-21, e-mail: ser.chu@mail.ru


 
Statement of the problem. The problem of intensification of heat exchange processes in a plate heat exchanger on the basis of the HH№ 02 heat exchanger of the Ridan company is discussed. It is essential to carry out an analysis of the existing methods of intensification of heat exchange processes in plate devices according to the results of the analysis to choose the most promising method of intensification of heat exchange process and based on it to develop a patent-protected design of a heat exchange plate. Laboratory tests of the intensified plate heat exchanger with increased turbulence of the coolant are performed. The results of thermal tests on a specialized laboratory installation of the resulting and the serial heat exchanger are presented.
Results. The results of the comparison of experimental studies of the intensified plate heat exchanger with the increased turbulence of the heat carrier and the serial plate heat exchanger of identical heat power are shown. The graphs of dependence of the heat transfer coefficient, which is the major characteristic of the operation of heat exchange equipment, on the average temperature pressure are designed.
Conclusions. As a result of the laboratory tests in the specialized laboratory of BSTU named after V. G. Shukhov and research at the Voronezh State Technical University established a rise in the heat transfer coefficient due to the increased turbulence of the coolant flow, which causes a decrease in metal consumption and reduces the cost of heat exchange equipment.
 
Keywords: plate heat exchanger, corrugated surface, experimental studies, heat transfer coefficient, intensification of heat exchange process, turbulence. 


DOI: 10.36622/VSTU.2021.62.2.004

References

1. Grabezhnaya, V. A. Teploobmen pri sverkhkriticheskikh davleniyakh granitsy ukhudsheniya teploobmena / V. A. Grabezhnaya, P. L. Kirillov // Teploenergetika. — 2006. — № 4. — S. 46—51.
2. Zegzhda, A. P. Gidravlicheskie poteri v kanalakh i truboprovodakh / Aleksei Petrovich Zegzhda. — M.: Gosstroiizdat, 1957. — 503 s.
3. Kushchev, L. A. Intensifikatsiya teplovykh protsessov v kozhukhotrubnom teploobmennom apparate / L. A. Kushchev, N. Yu. Nikulin, A. Yu. Feoktistov, E. A. Yakovlev // Nauchnyi vestnik Voronezhskogo GASU. Stroitel'stvo i arkhitektura. — 2016. — № 3. — S. 9—17.
4. Kushchev, L. A. Primenenie teploobmennykh apparatov v promyshlennosti / L. A. Kushchev, N. Yu. Nikulin // Tekhnosfernaya bezopasnost', nadezhnost', kachestvo, energo- i resursosberezhenie: materialy mezhdunar. nauch.-prakt. konf. — Rostov-n/D: Izd-vo RGSU, 2015. — Vyp. XVII, t. 1. — S. 204—210.
5. Lobanov, I. E. Modelirovanie teploobmena pri turbulentnom techenii v ploskikh kanalakh s simmetrichnymi turbulizatorami na obeikh storonakh / I. E. Lobanov // Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Tekhnicheskie nauki. — 2019. — № 1. — S. 53—65.
6. Marksis'ko, O. R. Ekonomicheskaya effektivnost' intensifikatsii teploobmena pri ispol'zovanii poverkhnostno-aktivnykh veshchestv / O. R. Marksis'ko // Nauchnyi vestnik LNUVMBT im. S. Z. Ґzhits'kogo. — 2015. — № 1. — S. 60—65.
7. Maskinskaya, A. Yu. Eksperimental'nye i raschetnye issledovaniya v kanale s lunkami na nizhnei stenke / A. Yu. Maskinskaya // Radioelektronika, elektrotekhnika i energetika: tez. dokladov 10-i mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. studentov i aspirantov. — M., 2004. — S. 348—349.
8. Noto, K. Turbulentnyi perenos tepla pri svobodnoi konvektsii vdol' izotermicheskoi vertikal'noi ploskoi poverkhnosti / K Noto, R. Matsumoto // Teploperedacha. — 1975. — № 4. — 139 c.
9. Pat. № 199344 Rossiiskaya Federatsiya MPK7 F28F 3/00. Plastina teploobmennika / Kushchev L. A., Savvin N. Yu., Feoktistov A. Yu.; zayavitel' i patentoobladatel' Belgorod. gos. tekhnolog. un-t im. V. G. Shukhova. — № 2020114112; zayavl. 03.04.2020; opubl. 28.08.2020, Byul. № 25. 5 s.
10. Romanenko, V. A. Izmeneniya klimata v Rossii. Prichiny i posledstviya / V. A. Romanenko // Molodoi uchenyi. — 2019. — № 7. — S. 1—5.
11. Rudskoi, A. I. Matematicheskoe modelirovanie gidrodinamiki i teploobmena v dvizhushchikhsya zhidkostyakh / A. I. Rudskoi, V. A. Lunev. — SPb.: Lan', 2015. — 208 c.
12. Savvin, N. Yu. Vysokoeffektivnyi teploobmennyi apparat dlya sistemy zhilishchno-kommunal'nogo khozyaistva / N. Yu. Savvin, N. Yu. Nikulin // Nauka. Tekhnologii. Innovatsii: sb. nauch. tr. v 9 ch. — Novosibirsk: NGTU, 2019. — S. 256—262.
13. Savvin, N. Yu. Sovershenstvovanie konstruktsii plastinchatogo teploobmennogo apparata / N. Yu. Savvin // Mezhdunar. nauch.-tekhn. konf. molodykh uchenykh. — Belgorod: BGTU im. V. G. Shukhova, 2020. — S. 2240—2244.
14. Tsygankov, A. S. Raschety teploobmennykh apparatov / A. S. Tsygankov. — SPb.: SUDPROMGIZ, 1956. — 135 s.
15. Yakovlev, B. V. Povyshenie effektivnosti sistem teplofikatsii i teplosnabzheniya / B. V. Yakovlev. — M.: Novosti teplosnabzheniya, 2013. — 448 c.
16. Gulenoglu. C. Experimental comparison of performances of three different plates for gasketed plate heat exchangers / F. Akturk, S. Aradag, N. Sezer Uzol, S. Kakac // International Journal of Thermal Sciences. — 2014. — № 75. — P. 249—256.
17. Gupta, A. K. Performance measurement of plate fin heat exchanger by exploration: ANN, ANFIS, GA, and SA / P. Kumar, R. K. Sahoo, A. K. Sahu, S. K. Sarangi // Journal of Computational Design and Engineering. — 2016. — № 4. — P. 60—68.
18. Huikun, C. Numerical and experimental study on the influence of top bypass flow on the performance of plate fin heat exchanger / S. Lijun, L. Yidai, W. Zeju // Applied Thermal Engineering. — 2018. — № 146. — P. 356—363.
19. Kexin, X.. Design and optimization of plate heat exchanger networks / S. Robin, Z. Nan // Computer Aided Chemical Engineering. — 2017. — № 40. — P. 1819—1824.
20. Khujaev, P. S. Radiative heat transfer in the furnace space with variable volume / P. S. Khujaev, R. G. Abdullaev, A. J. Rahmonzoda // Polytechnic bulletin. Series: Engineering research. — 2019. — № 1 (45). — P. 223—227.
21. Kolesnikov, I. P. Modelling of thermoelastic transient contact interaction for binary bearing taking into account convection / I. P. Kolesnikov, S. E. Danilchenko // Transport Problems. — 2016. — № 4. — Р. 73—81
22. Kushchev, L. A. Intensity enhancement of heat exchange in shell-tube heat exchangers with smooth pipes / L. A. Kushchev, N. Yu. Nikulin, A. I. Alifanova, A. Yu. Feoktistov // Advances in Engineering Research. — 2017. — № 133. — P. 390—395.
23. Moretti, R. Effect of the perforation design on the fluid flow and heat transfer characteristics of a plate fin heat exchanger / R. Moretti, M. Errera, V. Couaillier, F. Feyel // International Journal of Thermal Sciences. — 2018. — № 126. — P. 172—180.
24. Vasil’ev, E. N. Calculation of heat transfer characteristics of a finned wall / E. N. Vasil’ev // Siberian Journal of Science and Technology. — 2020. — № 2. — Р. 226—232.
25. Wang, J. Experimental study on the turbulent boundary layer flow over riblets surface /. J. Wang, S. Lan, G. Chen // Fluid Dyn. Res. — 2000. — № 4. — P. 27.
26. Wagh, Р. Optimization of a Shell and Tube Condenser using Numerical Method / Р. Wagh, M. U. Pople // Int. Journal of Engineering Research and Applications. — 2015. — Vol. 7. — Р. 9—15.

 


 
Контакты · Поиск · Карта сайта
Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура, все права защищены.
Работает на: Amiro CMS