ОСОБЛИВОСТІ ЗАСТОСУВАННЯ ТЕПЛОАКУМУЛЮЮЧИХ ЕЛЕМЕНТІВ З ФАЗОВИМ ПЕРЕХОДОМ В РЕГЕНЕРАТИВНИХ ТЕПЛООБМІННИКАХ СКЛОВАРНИХ ПЕЧЕЙ
DOI:
https://doi.org/10.20998/2078-5364.2022.1.07Ключові слова:
скловарна піч, утилізація теплоти, регенеративні теплообмінники, теплоакумулюючий елемент, фазовий перехід, ефективністьАнотація
Підвищення температури повітря горіння в регенеративних теплообмінниках є одним з найбільш ефективних засобів підвищення ККД скловарних печей та зниження витрати палива в них. Величина втрат із димовими газами в печах залишається доволі високою і становить 25–40 %. Внаслідок цього виникає питання у модернізації утилізаторів димових газів скловарних печей, мета якої – збільшення кількості відібраної теплоти від димових газів без суттєвої зміни габаритних розмірів, а також аеродинамічних характеристик теплообмінників. Одним із таких заходів є використання теплоакумулюючих елементів з фазовим переходом в насадці регенераторів. Особливістю таких матеріалів є наявність «залишкової» теплоти фазового переходу, тобто така насадка буде отримувати та передавати більше теплоти на цю величину в порівнянні з традиційною. Однак при вирішенні цього завдання виникає питання вибору плавкої вставки, яка б задовольняла умовам роботи насадки регенеративних теплообмінників скловарних печей. В роботі проаналізовані теплофізичні властивості деяких неорганічних речовини, характеристики яких дозволяють використовувати їх в якості плавкої вставки для елементів насадки. Однак, на даний момент, практичного використання для високотемпературних установок (регенеративні теплообмінники доменних печей металургійного виробництва) набули неорганічні сполуки сульфату барію BaSO4 та сульфату натрію Na2SO4 в поєднанні із магнезитовими та периклазовими вогнетривами. Такі матеріали показали хорошу температурну стабільність та стійкість при циклічних теплових навантаженнях. Дослідження можливості використання матеріалів з фазовим переходом для теплоакумулюючих елементів насадок пов’язано з необхідністю математичного моделювання складних теплообмінних процесів в робочому просторі регенеративних теплообмінників за умов квазістаціонарного режиму їх роботи. Тому остаточні висновки щодо ефективності модернізації регенеративних теплообмінників шляхом використання насадки з фазовим переходом можливо зробити тільки за результатами додаткових досліджень, в яких буде визначено вплив цілого комплексу різних факторів, що впливають на експлуатаційні характеристики теплоакумулюючих елементів даної конструкції.
Посилання
Koshelnik O.V. Perspektyvni typy nasadok reheneratyvnykh teploobminnykiv sklovarnykh pechei / O.V. Koshelnik, S.B. Hoisan // Intehrovani tekhnolohii ta enerhozberezhennia – 2021. – № 1. – P. 3–10.
Bekman H. Teplovoe akkumulyrovanye эnerhyy / H. Bekman, P. Hylly. – Moskva : Myr, 1987. – 272 p.
Fleischer Amy S. Thermal energy storage using phase change materials. In: Thermal Energy Storage Using Phase Change Materials. SpringerBriefs in Applied Sciences and Technology // Amy S.Fleischer. – Springer, 2015. – P. 1–5.
Rathod M. Thermal stability of phase change materials used in latent heat energy storage systems :a review. // M. Rathod, J. Banerjee. – Renew Sustain Energy. – 2013. –
Rev. 18. – Р. 246–258.
High temperature thermal stability of molten salt materials. Int J Energy // Peng Q, Wei X, Ding J, Yang J, Yang X. – 2008. – Res. 32 – P. 1164–1174.
Yntehryrovannie enerhosberehaiushchye teplotekhnolohyy v stekolnom proyzvodstve : monohrafyia / Tovazhnianskyi L.L., Koshelnyk V.M., Solovei V.V., Koshelnyk A.V. – Kharkov : NTU «KhPY», 2008. – 628 p.
Volkov. A.Y. Bolshoi khymycheskyi spravochnyk // A.Y. Volkov, Y.M. Zharskyi. – Moskva : Sov. shkola, 2005. – 608 p.
Maru H.C. Molten salt thermal energy storage system: salt section. Report C00-2888-1 // Maru, H.C. et al. – US/ERDA Springfield, 1976. – 130 р.
Birchenall Е: Heat storage in alloy transformations. DOE/NASA/3184-2 NASA CR-165355 // E. Birchenall et al. – University of Delavare, 1981. – Р. 73–78.
Nemecek J. Demand sensitive energy storage in molten salts solar energy // Nemecek J.J. et al. // Solar Energy. – 1978. – Vol. 20, № 3. – Р. 213–217.
Kenisarin Murat M. High-temperature phase change materials for thermal energy storage // Murat M. Kenisarin // Renewable and Sustainable Energy. – 2010. – Rev. 14. –
P. 955–970.
Experimental research on a kind of novel high-temperature phase change storage heater // Wang X, Liu J, Zhang Y, Jiang Y. – Energy Convers Manage. – 2006. –
V. 47(15–16). – P. 2211–2222.
