Optimizing utilization efficiency of heat developed by air-to-air recuperator | Оптимизация эффективности утилизации теплоты воздухо-воздушного рекуператора

Английский. The paper provides an example of the optimization of parameters of a recuperative heat exchanger with account of current economic conditions and specific features of an object. The problem of optimization is exemplified by the fattening section of a pig-breeding farm with a closed production cycle. The fattening accommodation is intended for keeping 280 pig heads in weight values ranging from 30 to 110 kg. The fattening section is equipped with three recuperators: two UT-6000S models and one UT-3000 model. The total capacity of the recuperators is approximately 15,000 m3/h. Thermo-technical and aerodynamic calculations of the recuperator parameters have been carried out in order to determine the effect of the heat exchange surface area on the efficiency factor of heat utilization and the aerodynamic resistance of the device. The calculated hydraulic resistance has amounted to 127.4 Pa (with a heat exchanger length of 1.71 m). Basing on the calculation results, the author determined requirements for thermal energy for the considered fattening section and the dependence of the payback period and profit on the heat exchanger length (that determines the area and the size). It has been calculated that the payback period of heat recuperators is reduced to the value of the heat recovery efficiency coefficient of 24.18%, and after reaching that value it grows rapidly to 28.25% and then slightly changes. This can be explained by the dependence of the hydraulic resistance on the heat exchanger length. When the recuperator length increases, its cost increases too, while its capacity decreases. According to the recoupment criterion, it is advisable to use recuperators with a small coefficient of heat utilization and a length of about 1 m. In order to obtain maximum profit, it has been proved expedient to use recuperators with a more long heat exchanger.

Русский. Рассматривается пример оптимизации параметров рекуперативного теплообменника с учетом текущих экономических условий и особенностей объекта. Задача оптимизации рассмотрена на примере секции откорма свиноводческой фермы с замкнутым циклом производства. Помещение предназначено для выращивания 280 голов свиней на откорме массой от 30 до 110 кг. Секция откорма оборудована тремя рекуператорами: два аппарата УТ-6000С и один УТ-3000. Суммарная производительность рекуператоров составляет приближенно 15000 м3/ч. Проведены теплотехнические и аэродинамические расчеты рекуператора с целью определения влияния площади теплообменной поверхности на коэффициент эффективности утилизации теплоты и аэродинамическое сопротивление аппарата. Расчетное гидравлическое сопротивление составило 127,4 Па (длина теплообменника 1,71 м). На основании расчетов определены потребности в тепловой энергии для рассматриваемой секции откорма и зависимость срока окупаемости и прибыли от длины теплообменника (определяющей площадь, размер). Рассчитано, что срок окупаемости рекуператоров тепла уменьшается до значения коэффициента эффективности утилизации теплоты 24,18%, а после этого значения скачкообразно увеличивается до 28,25% и далее незначительно изменяется. Это объясняется зависимостью гидравлического сопротивления от длины теплообменника. С увеличением длины рекуператора повышается его стоимость, а производительность – снижается. По критерию окупаемости целесообразно применять рекуператоры с небольшим коэффициентом утилизации теплоты и длиной около 1 м. С целью же получения максимальной прибыли подтверждена целесообразность применения рекуператоров с большей длиной теплообменника.