ДЖЕРЕЛА ТЕПЛА НИЗЬКОГО ПОТЕНЦІАЛУ І ВИМОГИ ДО ТЕПЛООБМІННОГО ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ ЕНЕРГЕТИЧНО ЕФЕКТИВНОЇ УТИЛІЗАЦІЇ ТАКОГО ТЕПЛА
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-5364.2019.4.10Ключові слова:
джерело тепла, низький температурний потенціал, утилізація тепла, енергетична ефективність, пластинчатий теплообмінникАнотація
Наведено аналіз можливих джерел тепла низького потенціалу серед яких визначено потоки після промислових процесів, стічні води та вентиляційне повітря будівель, тепло спалювання промислових та побутових відходів, тепло сонячних колекторів та геотермальне тепло. Утилізація цього тепла дозволяє в значній мірі скоротити потреби в викопних паливах та викиди у навколишнє середовище вуглекислого газу та інших шкідливих речовин, які утворюються при спаленні викопних палив. Сформульовано основні вимоги до теплообмінного обладнання для енергетично ефективної утилізації тепла низького потенціалу. Показано, що цим вимогам у повній мірі задовольняють сучасні компактні теплообмінні апарати, серед яких найбільш перспективними є пластинчаті теплообмінники.
Посилання
IEA. 2019. World Energy Outlook 2019 https://webstore.iea.org/
download/summary/2467?fileName=English-WEO-2019-ES.pdf (Accessed 20th No-vember 2019).
Klemes J.J., Arsenyeva O., Kapustenko P., Tovazhnyanskyy L., 2015, Compact Heat Exchangers for Energy Transfer Intensification: Low Grade Heat and Fouling Mitiga-tion, CRC Press, Boca Raton, FL, USA.
Law R., Harvey A., Reay D. 2013. Opportunities for low-grade heat recovery in the UK food processing industry. Applied Thermal Engineering 53: 188-196.
Kapustenko P.O., Arsenyeva O.P. 2013. Process Integration for Energy Saving in Buildings and Building Complexes. Chapter 31 in Handbook of Process Integration (PI), Edited by Klemeš J.J., Woodhead Publishing Limited, Cambrige, UK: 938-965.ASHRAE. 2013., Handbook Fundamentals. www.ashrae.org. (Accessed 10th April 2014).
Cipolla S.S., Maglionico M. 2014. Heat recovery from urban wastewater: analysis of the variability of flow rate and temperature in the sewer of Bologna, Italy. Energy Pro-cedia 45: 288 – 297.
Frijns, J., Hofman, J., Nederlof, M. 2013. The potential of (waste) water as energy car-rier. Energy Conversion and Management 65: 357–363.
Schmid F., 2009, Sewage water: interesting heat source for heat pumps and chillers, Energy-engineer FH, Swiss Energy Agency for Infrastructure Plants. Zürich, Switzer-land. 10p.
Energy Saver. 2019. Whole house ventilation systems. USDE. https://www.energy.gov/energysaver/weatherize/ ventilation/whole-house-ventilation (Accessed 27th November 2019).
ASHRAE Handbook Fundamentals, 2017, https://www.ashrae.org/technical-resources/ashrae-handbook (accessed 30 November 2019).
Kilkovsky B., Stehlik P., Jegla Z., Tovazhnyanskyy L.L., Arsenyeva O., Kapustenko P.O. 2014. Heat exchangers for energy recovery in waste and biomass to energy tech-nologies–Energy recovery from flue gas. Applied Thermal Engineering 64(1): 213–223.
Doty S., Turner W. C. 2009. Energy management handbook. The Fairmont Press, Inc.,Lilburn, GA, USA.
Selikhov Y.A., Kotsarenko V.A., Klemes J.J., Kapustenko P.O.– 2018. The Perform-ance of Plastic Solar Collector as Part of Two Contours Solar Unit. Chemical Engi-neering Transactions, 70, 2053–2058.
Rezaie B., Rosen M.A. 2012. District heating and cooling: review of technology and potential enhancements. Applied Energy 93: 2–10.
Lund J.W., Freeston D.H., Boyd T.L. (2011), Direct utilization of geothermal energy 2010 worldwide review, Geothermics, 40, 159–180.
Klemeš J., editor, 2013. Handbook of Process Integration (PI): Minimisation of energy and water use, waste and emissions. Woodhead Publishing/Elsevier, Cambridge, UK.
Klemesh J., Kostenko Yu.T. Tovazhnyanskyy L.L., Kapustenko P.A., Ulyev L.M., Perevertajlenko A.Yu., Zulin B.D. (1999). Primenenie metoda pinch-analiza dlya proektirovaniya energosberegayushhikh ustanovok neftepererabotki. Teoret. osnovy` khim. tekhnologii, 33(4), 420–431.
Tovazhnyanskyy L.L, Kapustenko P.A, Ulyev L.M, Boldyrev S.A, Arsenyeva O.P, Tarnovskij M.V., 2009, Integracziya teplovykh proczessov na ustanovke pervichnoj pererabotki nefti AVT A12/2 pri rabote v zimnee vremya. Teoret. osnovy khim. tekhnologii, 43(6), 665–676.
Tovazhnyanskyy L., Kapustenko P., Ulyev L., Boldyryev S., Arsenyeva O. (2010). Process integration of sodium hypophosphite production. Applied thermal engineer-ing, 30(16), 2306–2314.
Nemet A, Varbanov PS, Kapustenko P, Boldyryev S, Klemeš JJ., 2012, Capital cost targeting of total site heat recovery. Chemical Engineering Transactions, 29, 1447–1452.
Boldyryev S, Varbanov P.S, Nemet A, Klemeš J.J, Kapustenko P., 2014, Minimum heat transfer area for Total Site heat recovery. Energy conversion and management. 87, 1093–1097.
Arsenyeva O., Tovazhnyanskyy L., Kapustenko P., Khavin G., 2009.– Mathematical modelling and optimal design of plate-and-frame heat exchangers, Chemical Engineer-ing Transactions. 18, 791–796.
Arsenyeva O., Tovazhnyanskyy L., Kapustenko P., Khavin G., 2011, The generalized correlation for friction factor in crisscross flow channels of plate heat exchangers, Chemical Engineering Transactions, 25, 399–404.
Kapustenko P., Arsenyeva O., Dolgonosova O., 2011, The heat and momentum transfers relation in channels of plate heat exchangers, Chemical Engineering Transactions, 25: 357–362.
Arsenyeva O.P., Tovazhnyanskyy L.L., Kapustenko P.O., Demirskiy O.V., 2014, Generalised semi-empirical correlation for heat transfer in channels of plate heat exchanger. Applied Thermal Engineering, 70(2), 1208–1215.
Gogenko A.L., Anipko O.B., Arsenyeva O.P., Kapustenko P.O., Accounting for fouling in plate heat exchanger design, Chemical Engineering Transactions, 12 (2007) 207–212.
Crittenden B.D., Yang M., Dong L., Hanson R., Jones J., Kundu K., Harris J., Klochok O., Arsenyeva O., Kapustenko P., 2015, Crystallization fouling with enhanced heat transfer surfaces. Heat Transfer Engineering. 36(7-8): 741–749.
Tovazhnyanskyy L.L. and Kapustenko P.A., 1984, Intensification of heat and mass transfer in channels of plate condensers. Chemical Engineering Communications, 31(1–6), 351–366.
Arsenyeva O.P., Čuček L., Tovazhnyanskyy L.L., Kapustenko P.O., Savchenko Y.A., Kusakov S.K., Matsegora O.I., 2016b, Utilisation of waste heat from exhaust gases of drying process. Frontiers of Chemical Science and Engineering. 10(1):131–138.
Tovazhnyanskyy L.L., Kapustenko P.O., Nagorna O.G., Perevertaylenko O.Y. (2004). The simulation of multicomponent mixtures condensation in plate condensers. Heat transfer engineering, 25(5), 16–22.
Arsenyeva O., Tovazhnyanskyy L., Kapustenko P., Perevertaylenko O., Khavin, G. (2011). Investigation of the new corrugation pattern for low pressure plate condensers. Applied Thermal Engineering, 31(13), 2146–2152.
Arsenyeva O.P., Tovazhnyanskyy L.L., Kapustenko P.O., Khavin G.L., Yuzbashyan A.P., Arsenyev P.Y.– 2016, Two types of welded plate heat exchangers for efficient heat recovery in industry. Applied Thermal Engineering, 105, 763–773.
