МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ ЗВАРНОГО ПЛАСТИНЧАСТОГО ТЕПЛООБМІННОГО АПАРАТУ ДЛЯ КОЛОНИ СИНТЕЗУ АМІАКУ
DOI:
https://doi.org/10.20998/%25xКлючові слова:
теплообмінники, колони, аміак, математичні моделіАнотація
Пластинчасті теплообмінні апарати (ПТА) широко застосовуються в промисловості, і мають компактну конструкцію. Однак використання стандартних ПТА розбірної конструкції обмежується діапазоном їх застосування по тиску і температурі. Конструкція зварних ПТА (ЗПТА) дозволяє істотно розширювати діапазон їх застосування.
В даній роботі розглядається ЗПТА унікальної конструкції, розробленої для використання при високому тиску (до 32 МПа) і температурі (до 520 °С) в колонці синтезу аміаку. Дослідний ЗПТА складається з пакету круглих гофрованих пластин діаметро 6,26 м, зварених разом для формування каналів для руху холодного та гарячого теплоносія. Багато ходовість обох потоків з організацією проти-руху теплоносіїв забезпечується особливою конструкцією колекторів ЗПТА. В статті представлена математична модель ЗПТА, яка дозволяє виконувати теплове та гідравлічне розрахунки для певних технологічних умов, а також здійснювати розрахунки ЗПТА з певними параметрами його конструкції. Застосовність запропонованих даних та розробленої математичної моделі підтверджується порівнянням з експериментальними даними. Обговорюється можливість використання ЗПТА замість кожухотрубчастого апарату дозволяє скоротити об'єм, зайнятий теплообмінником у колоні синтезу аміаку, і дозволяє збільшити кількість каталізатора. Це призводить до збільшення виробництва аміаку на 15 %.
Посилання
Kapustenko P.A., Kuzin A.K., Makarovskiy E.L., Tovazhnyanskiy L.L., Ulev L.M., Chernaya E.B., (2004). Alternativnaya energetika i energosberezhenie: sovremen-noe sostoyanie i perspektivyi. OOO Izdatelskiy dom «Vokrug tsveta», Harkov, Ukraina.
Tovazhnyanskiy L.L., Anipko O.B., Malyarenko V.A., Abramov Yu.A., Krivtsova V.I., Kapustenko P.A., (2002). Osnovyi energotehnologii promyishlennosti. NTU «HPI», Harkov, Ukraina.
Klemeš J.J.,Arsenyeva O., Kapustenko P., Tovazhnyanskyy L., (2015). Compact Heat Exchangers for Energy Transfer Intensification: Low Grade Heat and Fouling Mitigation. CRC Press. Boca Raton, FL, USA.
Kapustenko P., Boldyryev S., Arsenyeva O., Khavin G. (2009). The use of plate heat exchangers to improve energy efficiency in phosphoric acid production. Journal of Cleaner Production, 17(10), 951–958.
Tovazhnyanskyy L.L., Kapustenko P.O., Perevertaylenko O.Y., Khavin G.L., Arsenyeva O.P., Arsenyev P.Y.,(2016). Heat transfer and pressure drop in cross-flow welded plate heat exchanger for ammonia synthesis column, Chemical Engineering Transactions, 52, 553–558.
Arsenyeva O.P., Tovazhnyanskyy L.L., Kapustenko P.O., Khavin G.L., Yuzbashyan A.P., Arsenyev P.Y., (2015). Two Types of Welded Plate Heat Exchangers for Efficient Heat Recovery in Industry, Applied Thermal Engineering, 105, 763–773.
Kays, W.M., London, A.L., (1984). Compact Heat Exchangers. McGraw-Hill, New York, NY, USA.
Arsenyeva O., Kapustenko P., Tovazhnyanskyy L., Khavin G., (2013). The influence of plate corrugations geometry on plate heat exchanger performance in specified process conditions. Energy, 57, 201–207.
Melnikov E. (1987). Spravochnik azotchika. M.: Himiya.
Shah R. K., Sekulic D. P., (2003). Fundamentals of heat exchanger design. John Wiley & Sons. New Jersey, USA.
