Physical Feasibility and Synthesis of Heat Exchange Systems According to Thermodynamic Parameters

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

The region of physical feasibility of heat exchange systems in the space of their thermodynamic indicators (heat load, dissipation, and thermal conductivity) is constructed in this work. Criteria of thermodynamic perfection for typical two-flow cells are calculated. A condition of thermodynamic equivalence of heat exchange systems is given, and an algorithm for constructing a multiflow system equivalent to a two-flow heat exchanger is proposed. The cases of variable heat capacity, change of the phase state, and different flow hydrodynamics are considered. The constraints on the temperatures of all or some of the flows at the inlet and outlet of the heat exchange system are taken into account. The synthesis involves the choice of the structure of contacts, the values of free parameters of flows, and the distribution of contact areas and heat loads between two-flow heat exchange cells.

Авторлар туралы

A. Tsirlin

Ailamazyan Institute of Program Systems, Russian Academy of Sciences

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: tsirlin@sarc.botik.ru
152021, Ves’kovo, Pereslavl raion, Yaroslavl oblast, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Островский Г.М., Зиятдинов Н.Н., Емельянов И.И. Синтез оптимальных систем простых ректификационных колонн с рекуперацией тепла // Докл. РАН. 2015. Т. 461. № 2. С. 189–192. Ostrovskii G.M., Ziyatdinov N.N., Emel’yanov I.I. Synthesis of Optimal Systems of Simple Distillation Columns with Heat Recovery // Doklady Chemistry. 2015. V. 461. Part 1. P. 89–92.
  2. Зиятдинов Н.Н., Островский Г.М., Емельянов И.И. Построение системы теплообмена при реконструкции и синтезе оптимальных систем ректификационных колонн // Теоретические основы химической технологии. 2016. Т. 50. № 2. С. 184–193. Ziyatdinov N.N., Ostrovskii G.M., Emel’yanov I.I. Designing a Heat Exchange System upon the Reconstruction and Synthesis of Optimal Systems of Distillation Columns // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2016. V. 50. № 2. P. 178–187.
  3. Kafarov V.V., Meshalkin V.P., Perov V.L. Mathematical foundations of computeraided design of chemical plants. Ximiya. 1979.
  4. Brodjanskiy V.M., Fratsher V., Mikhalek K. Exergy methods and its applications. Moscow: Energoatomizdat, 1988.
  5. Berry R.S., Kasakov V.A., Sieniutycz S., Szwast Z., Tsirlin A.M. Themodynamic. Optimization of Finite Time Processes. Wiley Chichester. 1999.
  6. Tsirlin A.M., Mironova W.A., Amelkin S.A., Kazakov V.A. Finite-time thermodynamics: Conditions of minimal dissipation for thermodynamic processes with given rate. Phys.Rev. E, 58, (1998).
  7. Цирлин А.М. Оптимальное управление необратимыми процессами тепло и массопереноса. Известия АН СССР, Техническая кибернетика, 2, 171–179, 1991. Tsirlin A.M. Optimal control of the irreversible processes of heat and mass transfer, Soviet journal of computer and systems sciences. 1991. V. 2. P. 171–179.
  8. Andresen B., Gordon J.M. Optimal heating and cooling strategies for heat exchangers design. // J. Appl Phys. 1992. V. 1. P. 71–78.
  9. Salamon P., Nitzan A., Andresen B., Berry R.S. Minimum entropy production and the optimization of heat engines // Phys. Rev. 1980. V. 21. P. 2115.
  10. Цирлин А.М., Ахременков А.А., Григоревский И.Н. // Минимальная необратимость, оптимальное распределение поверхности и тепловой нагрузки теплообменных систем // Теоретические основы химической технологии. 2008. № 42. С. 1–8.
  11. Tsirlin A.M. Ideal heat exchange Systems // J. Engineering Physics and Thermophysics, 2017. V. 90. № 5.
  12. Prigogin D. Kondepudi Modern Thermodunamiks. J.Wiley and Sons, 1999.
  13. Цирлин А.М., Ахременков Ан.А. Оптимальный теплообмен при изменении фазового состояния хладагента // Теоретические основы химической технологии. 2018. Т. 52. № 5. С. 1–8.
  14. Петухова Б.С. Справочник по теплообменникам. Москва: Энергоатомиздат, 1987.
  15. Кафаров В.В., Мешалкин В.П., Перов В.Л. Математические основы автоматизированного проектирования химических производств. Москва: Химия, 1979.
  16. Миронова В.А., Амелькин С.А., Цирлин А.М. Математические методы термодинамики при конечном времени. М.: Химия, 2000.
  17. Цирлин А.М. Методы оптимизации в необратимой термодинамике и микроэкономике. М.: Физматлит, 2003.
  18. Цирлин А.М. Оптимальное управление процессами необратимого тепло и массопереноса // Изв. АНСССР. Техническая кибернетика. 1991. № 2. С. 81–86.
  19. Bosnjakovic F. Technical Thermodynamics. Holt R&W: New York, 1965.
  20. Tsirlin A.M., Mironova V.A., Amelkin S.A., Kazakov V.A. Finite-time thermodynamics. Conditions of minimal dissipation for thermodynamics process with given rate // Phys. Rev. E. 1998. V. 58. № 1.
  21. Tsirlin A M. Ideal heat exchange Systems // J. Engineering Physics and Thermophysics. V. 90. № 5. 2017.
  22. Tsirlin A.M., Vasilyev A.V. Thermodynamic entropy balance in the ideal mixing regime // J. Engineering Physics and Thermophysics. V. 92. № 2. 2023
  23. Linnhoff B., Hindmarsh E. The pinch design method for heat exchanger networks // Chemical Engineering Science, 38 (5), 745–763, 1983.
  24. Smith R. Chemical Process: Design and Integration // Chichester, West Sussex, UK: John Wiley and Sons, Ltd., 2005.
  25. Kemp I.C. Pinch Analysis and Process Integration: A User Guide on Process Integration for the Efficient Use of Energy, 2nd edition. Includes spreadsheet software // Butterworth-Heinemann. ISBN 0750682604, 2006. (1st edition: Linnhoff et al., 1982).

© А.М. Цирлин, 2023

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».