Гарнышова Елена Владимировна – аспиран
г. Казань
Elena V. Garnyshova
Kazan
Измайлова Евгения Вячеславовна – канд. техн. наук, доцент кафедры «Промышленная теплоэнергетика и системы теплоснабжения» (ПТЭ)
г. Казань
Evgeniya V. Izmaylova
Kazan
АКТУАЛЬНОСТЬ. На предприятиях в эксплуатации находится большое количество теплообменников, которые работают в различных температурных условиях. В качестве греющего агента применяется пар, горячая вода, нагретые продукты нефтепереработки и других производств, в которых могут присутствовать окислы железа, алюминия, сульфат кальция, силикаты и др. От состояния поверхностей нагрева теплообменного оборудования зависит эффективность его работы. Загрязнения этих поверхностей различными отложениями резко снижают коэффициент теплопередачи, что приводит к значительному увеличению расхода тепла. Характер отложений зависит от свойств греющего агента и нагреваемой среды.
ЦЕЛЬ. Цель заключается в оценке возможности контроля отложений на поверхностях теплообменного оборудования методом свободных колебаний. Наличие отложений изменяет массу конструкций и, следовательно, собственные частоты колебаний, по анализу которых можно определить не только наличие и толщину отложений, а также их вид.
МЕТОДЫ. В работе показаны результаты экспериментальных исследований, проведенных с помощью аппаратно-программного комплекса, и расчетов собственных колебаний поверхностей теплообменного оборудования в программном комплексе ANSYS для выявления зависимости их от толщины и плотности отложений. В качестве поверхностей теплообмена были смоделированы пластина, труба, также труба под давлением.
РЕЗУЛЬТАТЫ. Результаты, полученные экспериментальным и расчетным путем, совпали, и был сделан вывод, что метод свободных колебаний позволяет определять не только наличие отложений на теплообменных поверхностях, но их толщину и вид.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Методом свободных колебаний можно своевременно обнаруживать отложения и контролировать их состояние, что в свою очередь позволит сократить общие эксплуатационные затраты, повысить энергоэффективность и продлить срок службы.
RELEVANCE. There are a large number of heat exchangers in operation enterprises that operate under various temperature conditions. Steam, hot water, heated products of oil refining and other industries, which may contain oxides of iron, aluminum, calcium sulfate silicates, etc., are used as a heating agent. The efficiency of the heat exchange equipment depends on the condition of the heating surfaces. Contamination of these surfaces with various deposits dramatically reduces the heat transfer coefficient, which leads to a significant increase in heat consumption. The nature of the deposits depends on the properties of the heating agent and the heated medium.
THE PURPOSE. The purpose is to assess the possibility of controlling deposits on the surfaces of heat exchange equipment by the free oscillation method. The presence of deposits changes the mass of structures and, consequently, the natural frequencies of vibrations, the analysis of which can determine not only the presence and thickness of deposits, as well as their appearance.
METHODS. The paper shows the results of experimental studies conducted using a hardware and software package and calculations of natural vibrations of the surfaces of heat exchange equipment in the ANSYS software package to identify their dependence on the thickness and density of deposits. A plate, a pipe, and a pressurized pipe were modeled as heat transfer surfaces.
RESULTS. The results obtained experimentally and computationally coincided, and it was concluded that the free oscillation method makes it possible to determine not only the presence of deposits on heat exchange surfaces, but their thickness and appearance.
CONCLUSION. The free oscillation method can detect deposits in a timely manner and monitor their condition, which in turn will, reduce overall operating costs, increase energy efficiency and extend service life.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.