DOI: https://doi.org/10.20998/2078-774X.2016.10.04

Heat Recovery System with the Embedded Thermosiphon-Type Heat-Exchange Apparatus

Aleksandr Vyacheslavovich Yefimov, Aleksandr Leonidovich Goncharenko

Анотація


It is proposed to use the heat-exchange apparatus whose surface was formed by two-phase siphons of a closed type for the system of deep recovery of the heat of escaping gases of the boiler with the steam capacity of 0.278 kg/s. To protect the gas escape channel from the damage the by-pass was arranged for the portion of combustion gases passing by the heat-exchange apparatus that allows us to raise the temperature of escaping gases above the dew-point temperature. Due to the fact that the heat-exchange apparatus uses the physical heat of gases and also the heat released during the condensation of water steam from the combustion products of natural gas its surface is subdivided in two stages that use different liquids as an intermediate heat carrier for the thermosiphons, in particular the stage without the steam condensation uses water and the stage with the steam condensation uses the water-ammonia mixture. This required some improvement of the known methods of heat calculation for the thermosiphon-type heat exchange apparatus. Computing studies were carried out using the software developed by the authors. The investigation allowed us to establish that in the case of maintenance of the fuel rate at a fixed level the heat recovery system allows us to provide the steam production at a capacity of 0.278 kg/s and also to additionally heat 0,5049 kg/s of the heating system water in the hot water supply system in the range of 10 °C to 65 °C and also to generate the condensate at a capacity of 0.0247 kg/s. The comparison of heat-exchange apparatuses of a thermosiphon type and coil type showed that their structures are comparable with regard to heat engineering and overall indicators.


Повний текст:

PDF (English)

Посилання


(2013), “Energetichna strategija' Ukrai'ny na period do 2030 roku : Rozporjadzhennja KM Ukrai'ny vid 24.07.2013, №1071”, available at: http://npgu.net/Strategiya.doc (Accessed 25 December 2015).

Dolinskiy, A. A., et al. (2009), “Osnovni polozhennja koncepcii' Nacional'noi' strategii' teplozabezpechennja naselenyhpunktiv Ukrai'ny [The main provisions of the concept of National strategy of heat supply of settlements of Ukraine]”, Promyshlennaja teplotehnika, vol. 31, no. 4, pp. 68–77, ISSN 0204-3602.

Aronov, I. Z. (1990), Kontaktnyj nagrev vody produktami sgoranija prirodnogo gaza [Contact heating water by products of combustion of natural gas], Nedra (Leningradskoe otdelenie), Leningrad, Russia.

Sulliven, R. E. (1985), “The Timken Company's Canton plant utilizes a condensing heat exchanger to recover boiler stack heat to preheat makeup water”, II ASHRAE J, vol. 27, no. 3, pp. 73–75.

Fialko, N. M., et al. (2008), “Jeffektivnost' sistem utilizacii teploty othodjashhih gazov jenergeticheskih ustanovok razlichnogo tipa [The efficiency of heat recovery systems flue gases of power plants of various types]”. Promyshlennaja teplotehnika, no. 3, pp. 68–76.

Garjaev, A. B. (2010), “Sovershenstvovanie metodov rascheta apparatov i ustanovok dlja glubokoj utilizacii teploty vlazhnyh gazov i razrabotka mer po povysheniju jeffektivnosti ee ispol'zovanija [Improving methods of calculating machines and installations for deep wet gas heat recovery and the development of measures to improve the efficiency of its use]”, Abstract of D. Sc. dissertation, Moscow, Russia.

Efimov, A. V. and Goncharenko, A. L. (2010), “Matematicheskaja model' sistemy “kotel–teploutilizator”. [Mathematical model of the system “boiler-heat exchanger”]”, Bulletin of NTU “KhPI”, vol. 21, pp. 76–87.

Efimov, A. V., Goncharenko, A. L. and Goncharenko, L. V. (2009), “Sovershenstvovanie metoda teplovogo rascheta kondensatsionnogo teploutilizacionnogo apparata poverhnostnogo tipa, ustanavlivajemogo za kotelnoi' ustanovkoi' [Improvement in the method of calculating the heat of condensation heat recovery unit of the surface type of the boiler system installed]”, Energetika, no. 1, pp. 64–73.

Bezrodnyj, M. K., Pioro, I. L. and Kostuꞌk, T. O. (2003), Processy perenosa v dvohfaznyh termosifonnyh sistemah [Transport processes in two-phase thermosiphon systems], Fakt, Kiev.

Bezrodnyj, M. K., Volkov, S. S. and Podgoreckiy, V. M. (1987), “K optimizacii termosifonnyh utilizatorov teploty [By optimizing the thermosiphon heat recovery boilers]”, Promyshlennaja energetika, no. 4, pp. 46–48.

Pioro, I. L. (1991), Effektivnye teploobmenniki s dvuhfaznymi termosifonnami [Efficient heat exchangers with two-phase thermosyphon], Naukova dumka, Kiev, Russia.

Vasilꞌev, L. L. (1981), Teploobmenniki na teplovyh trubah [Heat exchangers in the heat pipes], Nauka i tehnika, Minsk, Belarus.

Jouhara, H. and Robinson A. J. (2010), “Experimental investigation of small diameter twophase closed thermosyphons charged with water, FC-84, FC-77 and FC-3283”, Applied Thermal Engineering, vol. 30, pp. 201–211.

Gavrilov, A. F. (1966), Raschet vozduhopodogrevatelja s promezhutochnym teplonositelem [Calculation of the air heater with intermediate heat carrier]. Teploenergetika, no.8, pp. 92−93.

Mochan, S. I. (ed.) (1998), Teplovoj raschet kotlov (normativnyj metod) [Thermal design of boilers (standard method)], St. Petersburg, Russia.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1    Енергетична стратегія України на період до 2030 року [Электронный ресурс]: Розпорядження КМ України від 24.07.2013, №1071. – 158 с. – Режим доступа: http://npgu.net/Strategiya.doc. – Название с экрана. – 25.12.2015.

 

2    Долінський, А. А. Основні положення концепції Національної стратегії теплозабезпечення населених пунктів України [Текст] / А. А. Долінський, Б. І. Басок, Є. Т. Базеев, Г. П. Кучин // Промышленная теплотехника. – 2009. – Т. 31, № 4. – С. 68–77. – ISSN 0204-3602.

 

3    Аронов, И. З. Контактный нагрев воды продуктами сгорания природного газа [Текст] / И. З. Аронов. – Ленинград Недра (Ленинградское отделение). – 1990. – 280 с.

 

4    Sulliven, RE. The Timken Company's Canton plant utilizes a condensing heat exchanger to recover boiler stack heat to preheat makeup water [Текст] / R. E. Sulliven // II ASHRAE J. – 1985. – V. 27, № 3. – P. 73–75.

 

5    Фиалко, Н. М. Эффективность систем утилизации теплоты отходящих газов энергетических установок различного типа [Текст] / Н. М. Фиалко, Ю. В. Шеренковский, А. И. Степанова, Р. А. Навродская, П. К. Голубинский, М. А. Новаковский // Промышленная теплотехника. – 2008. – № 3. – С. 68–76.

 

6    Гаряев, А. Б. Совершенствование методов расчета аппаратов и установок для глубокой утилизации теплоты влажных газов, и разработка мер по повышению эффективности ее использования [Текст] : автореф. дис. … д-ра техн. наук: 05.14.04 / Гаряев Андрей Борисович. – М. : 2010. – 40 с.

 

7    Ефимов, А. В. Система глубокой утилизации теплоты газов, уходящих из котельных агрегатов [Текст] / А. В. Ефимов, А. Л. Гончаренко, Л. В. Гончаренко // Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Енергетичні та теплотехнічні процеси й устаткування. – Харків : НТУ «ХПІ», 2013. – № 13(987). – С. 73–80. – Бібліогр. : 12 назв. – ISSN 2078-774Х.

 

8    ЕфимовА. В. Совершенствование метода теплового расчёта конденсационного теплоутилизационного аппарата поверхностного типа, устанавливаемого за котельной установкой [Текст] / А. В. Ефимов, А. Л. Гончаренко, Л. В. Гончаренко // Енергетика. – Київ : НТУУ «КПІ», 2009. – № 1. – С. 64–73.

 

9    Безродный, М. К. Процессы переноса в двухфазных термосифонных системах [Текст] / М. К. Безродный, И. Л. Пиоро, Т. О. Костюк. – Киев : Факт, 2003. – 480 с.

 

10  Безродный, М. К. К оптимизации термосифонных утилизаторов теплоты [Текст] / М. К. Безродный, С. С. Волков, В. М. Подгорецкий // Промышленная энергетика. – 1987. – № 4. – С. 46–48.

 

11  Пиоро, И. Л. Эффективные теплообменники с двухфазными термосифонами [Текст] / И. Л. Пиоро. – Киев : Наукова думка, 1991. – 244 с.

 

12  Васильев, JI. Л. Теплообменники на тепловых трубах [Текст] / Л. Л. Васильев. – Минск : Наука и техника. – 1981. – 143 с.

 

13  Jouhara, H. Experimental investigation of small diameter twophase closed thermosyphons charged with water, FC-84, FC-77 and FC-3283 [Text] / H. Jouhara, A. J. Robinson // Applied Thermal Engineering. – 2010. –V. 30. – P. 201–211.

 

14  Гаврилов, А. Ф. Расчёт воздухоподогревателя с промежуточным теплоносителем [Текст] / А. Ф. Гаврилов // Теплоэнергетика. – 1966. − № 8. – С. 92−93.

 

15  Тепловой расчёт котлов (нормативный метод) [Текст] / Под ред. С. И. Мочана. – 3-е изд., перераб. и дополн. – Санкт-Петербург, 1998. – 257 с.