МЕТОДИ ІНТЕНСИФІКАЦІЇ ТЕПЛООБМІНУ В БІОГАЗОВИХ РЕАКТОРАХ

Анотація

Розглянуто методи інтенсифікації теплообміну в біогазових реакторах при використанні альтернативних джерел енергії. Запропоновано розподіл за класами активних і пасивних методів інтенсифікації теплообміну. Виділено три найефективніших методи інтенсифікації теплообміну: метод турбулізації потоку в пристінних зонах, заснований на цілеспрямованому штучному створенні невеликих вихрових пристінкових зон, що є джерелом додаткової турбулізації потоку; метод закрутки потоку всередині витих овальних труб і при продольному та поперечному обтіканні щільно упакованих пучків витих труб і стержнів; метод керованого відриву прикордонного шару при поперечному обтіканні пучків труб за допомогою створення на них турбулізаторів. Визначено, що на практиці найбільш ефективним є використання комбінованих методів інтенсифікації. Важливими умовами при виборі методу інтенсифікації теплообміну є: величина допустимих енергозатрат на інтенсифікацію теплообміну і вид наявної для цього енергії; конкретизація задачі інтенсифікації теплообміну в конкретному класі обладнання; технологічність виготовлення обладнання з інтенсифікацією теплообміну, доступність при закупівлі та довговічність в експлуатації обладнання; характер розподілу, структура теплових потоків і температурних полів, в яких виникає потреба інтенсифікації теплообміну. Запропоновано основний економічний показник інтенсифікації процесу теплообміну в обладнанні – економічна ефективність процесу, тобто процес повинен бути економічно вигідним. З вищесказаного випливає, що не може розглядатися інтенсифікація теплообміну ізольовано від необхідних витрат енергії. Визначальним критерієм оптимізації прийнято ефективність процесу теплообміну при заданому рівні енерговитрат на перекачування робочого середовища через обладнання. Особливе значення має інтенсифікація теплообміну під час використання газоподібних робочих середовищ, для яких характерні зниження інтенсивності процесів теплообміну та високі витрати енергії на подолання опорів при перекачуванні газів. Завдання інтенсифікації теплообміну зазвичай зводяться: до зменшення габаритів та маси теплообмінних пристроїв; до зниження температурного тиску, тобто до зниження температури стінок при заданій температурі теплоносія або до підвищення температури теплоносія при заданій температурі стін. Зменшення товщини тепло передаючої стінки і підвищення її теплопровідності, а також запобігання відкладень забруднення на стінці є очевидними ознаками інтенсифікації теплообміну.