Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук по спеціальності 05.14.06 – Технічна теплофізика та промислова теплоенергетика. Національний технічний університет "ХПІ", Харків, спеціалізована вчена рада Д 08.084.05 при Національній металургійній академії України, Дніпро, 2021.
Дисертаційна робота присвячена вирішенню важливого науково-практичного завдання: оптимізація пластинчастих теплообмінників і вдосконалення методів їх розрахунку і оптимізації. У дисертації запропоновано нову методику автоматичного інтервального розрахунку пластинчастого теплообмінного апарату як комплексу теплообмінних поверхонь з використанням фрактального підходу. Ця методика дозволяє досягти підвищення точності теплового розрахунку до 10%, особливо для теплообмінників з невеликою кількістю пластин. Методика повністю автоматична і може бути використана у програмах оптимізації пластинчастих теплообмінників. Створено програму оптимізації пластинчастого теплообмінного обладнання для різних задач розрахунку, типів пластинчастих теплообмінників, з можливістю використання моделей різної точності. Проведено комплексний оптимізаційний розрахунковий експеримент для маслоохолоджувачів турбін з витратою мастила 10-250 кг/с, теплообмінників системи опалення потужністю 100-2000 кВт, регенераторів понадкритичного СО2 циклу потужністю 1-15 МВт, підігрівачів повітря системи знеліднення газової турбіни потужністю 1-20 МВт. Рекомендовано оптимальні конструктивні та режимні параметри для цього обладнання. Встановлено, що пластинчасті теплообмінники ефективніше кожухотрубних по економічних критеріях для всіх діапазонів потужностей вищезазначених установок. Визначено актуальні щодо сучасного рівня цін на метал та енергоносії швидкості теплоносіїв (води та мастила) в каналах пластинчастих теплообмінників, ці рівні швидкостей значно нижчі, ніж вважалося досі, і становлять 0,2 м/с для води та 0,35 м/с для мастила. Встановлено, як зміняться оптимальні швидкості при зростанні цін на метал або електроенергію. Рекомендоване рівняння для визначення оптимальної швидкості води у залежності від цін на метал та енергію, що може також бути використана для розрахунку оптимальної швидкості при використанні дорогих металів. Проведено ранжування незалежних змінних по впливу на результати
оптимізації і надано рекомендації щодо порядку і кроку перебору їх, що дозволяє зменшити розмірність задачі оптимізації. Вироблено рекомендації щодо необхідності використання уточнених методів розрахунку.
Ключові слова: пластинчасті теплообмінники, оптимізація, моделювання, уточнений інтервальний тепловий розрахунок, маслоохолоджувачі, опалення, понадкритичний СО2 цикл, газотурбінна установка, оптимальна швидкість теплоносія.
