Юзбашьян А. П. Інтенсифікація теплообмінних процесів в технологіях переробки вуглеводнів з використанням нерозбірних пластинчастих теплообмінників

Об’єктом дослідження є процеси гідродинаміки, теплопередачі та утворення забруднень в каналах пластинчастих теплообмінних апаратів нерозбірної конструкції. Метою роботи є інтенсифікація теплообмінних процесів в технологіях переробки вуглеводнів шляхом розробки метода визначення оптимальної конструкції пластинчастих теплообмінних апаратів нерозбірної конструкції для рекуперації та утилізації тепла нафтохімічних комплексів. Методи дослідження: теоретичні методи та експериментальні дані відомих вчених опублікованих в авторитетних вітчизняних і зарубіжних тематичних виданнях; для узагальнення результатів дослідження використано методи математичного моделювання та математичної статистики, основні положення теорії теплообміну, гідродинаміки; отримання співвідношення для термічного опору забруднень поверхні теплообміну базується на методі визначення рівня утворення відкладень Епштейна; визначення тепловіддачі в каналах ПТА базується на аналогії переносу тепла та імпульсу для турбулентного потоку в каналах ПТА; енергозберігаюча реконструкція теплообмінної мережі для утилізації зайвого тепла проводилася із застосуванням програмного забезпечення HENSYN, створеного у межах робіт по проекту EFENIS; обробку даних проведено за допомогою комп'ютерної техніки і прикладних програмних пакетів. Теоретичні та практичні результати: запропоновано метод розрахунку пластинчастих теплообмінних апаратів з урахуванням динаміки забруднення поверхні теплопередачі дозволить, ще на етапі проектування, вдосконалити систему теплообміну і розробити графік очищення апаратів; на основі розрахунків двох типів нерозбірних пластинчастих теплообмінних апаратів і порівняння їх з традиційними кожухотрубчастими апаратами, доведено, що використання перших є перспективним для позиції підігріву нафти в блоку первинного підігріву нафти на нафтопереробному заводі; розроблена схема приєднання теплообмінників, що дає можливість використовувати зайве тепло нафтохімічного комплексу для теплопостачання прилеглого міста. Наукова новизна: вперше отримано залежність теплопередачі та гідравлічного опору в пластинчастих теплообмінних апаратах нерозбірної конструкції зі спеціально гофрованими квадратними та заокругленими пластинами від геометричних параметрів гофрування пластин з урахуванням гідравлічного опору в зонах розподілу потоку на основі аналогії переносу тепла та імпульсу, що дозволило створити метод розрахунку цих теплообмінних апаратів; вперше отримано співвідношення для визначення тепловіддачі турбулентного потоку в залежності від числа Прандтля та режиму руху рідини в каналах зварних пластинчастих теплообмінних апаратів, яке придатне для чисел Рейнольдса від 100 до 20000 та Прандтля від 3 до 500, що дозволило розраховувати нерозбірні пластинчасті теплообмінні апарати для вуглеводнів в усьому діапазоні їх використання; вперше запропоновано та розроблено метод, який дозволяє встановити порогові значення термічного опору забруднень поверхні теплопередачі та зміну забруднення в часі в залежності від геометричних параметрів гофрування пластин та теплофізичних властивостей теплоносія, що дозволило прогнозувати тепло-гідравлічні параметри нерозбірних пластинчастих теплообмінних апаратів; одержав подальший розвиток метод розрахунку пластинчастих теплообмінних апаратів, що дозволив розраховувати одноходові нерозбірні пластинчасті теплообмінні апарати з заокругленими пластинами та багатоходові пластинчасті теплообмінні апарати з квадратними пластинами з мінімальною площею теплопередачі. Ступінь впровадження: результати роботи впроваджені на нафтопереробному заводі IPLOM (м. Бузалла, Італія) за проектом EFENIS та АТ «Співдружність-Т»; рекомендації з основних параметрів покладенні в основу нормативно-технічної документації по розрахункам теплообмінників на машинобудівельному підприємстві ПНВФ «Анкор-Теплоенерго»; результати дисертаційної роботи використовуються в навчальному процесі кафедри інтегрованих технологій, процесів та апаратів НТУ «ХПІ» при викладанні дисциплін «Процеси та апарати хімічних виробництв», «Основи енерго- та ресурсозбереження». Сфера використання: хімічна, нафтопереробна та суміжні галузі.