MODELING OF THE TEMPERATURE DISTRIBUTION ON THE SURFACE OF THE HEAT EXCHANGER IN THE PACKAGE OF APPLIED PROGRAM ANSYS

Authors: 
Receipt date: 
18.08.2017
Year: 
2017
Journal number: 
УДК: 
622.23.05+67.05
Article File: 
Pages: 
121
126
Abstract: 

This paper describes modelling of the temperature distribution on the surface of the heat exchanger in the package of applied programs ANSYS. In the part of RTD projects devoted to the development of a device for converting heat into electrical energy the model of experimental heat exchanger is established, comprising a numerical model to calculate three-dimensional distributions of the gas flow rate, temperature fields, intensity of turbulence and static pressure. The initial evaluation of performance of the heat exchanger is carried out and the following projections at the flow and temperature of gases at the inlet corresponding to the TK data are made. The combined analysis of the simulation results allows to determine the zone for the most efficient installation of converters of heat into electricity: the elements of TEP on the side surfaces of the cone. In this paper we developed and manufactured a prototype of TEP, the study of thermoelectric conversion was conducted. The paper also carried out the initial assessment after the launch of the prototype of the high current electrolysers experimental plot of RA-550, namely the measurement of material balance of emission through the housing light (outlet) and forced ventilation (inlet). All stages tasks, solved in full, goals achieved, results of planned activites ar obtained.

Financing: 

Статья подготовлена с использованием результатов работ, выполненных в ходе проекта 02.G25.31.0181 «Разработка сверхмощной энергоэффективной технологии получения алюминия РА-550» в рамках Программы реализации комплексных проектов по созданию высокотехнологичного производства, утвержденной постановлением Правительства РФ № 218 от 9 апреля 2010 г.

List of references: 
  1. Шахрай С.Г., Кондратьев В.В., Белянин А.В. Энерго- и ресурсосбережение в производстве алюминия. Иркутск : Изд-тво ИрГТУ. 2014. 146с.
  2.  Исследования параметров термоэлектрических генераторов изготовленных по толстопленочной технологии / И.Ю. Шелехов и др. // Металлургия: технологии, инновации, качество. Новокузнецк, 2015. С. 373–377.
  3. Кондратьев В.В., Ржечицкий Э.П. Пути решения проблемы отложений в аппаратах глиноземного производства // Вестник ИрГТУ. 2011. № 5 (52). С. 120–125.
  4. Охлаждение анодных газов алюминиевых электролизеров в теплообменниках нагрева глинозема / С.Г. Шахрай  и др. // Металлург. 2015. № 2. С. 29–32.
  5. Дошлов О.И., Кондратьев В.В., Угапьев А.А. Применение тяжелой смолы пиролиза в качестве компонента связующего для производства анодной массы // Металлург. 2015. № 5. С. 72–77.
  6. Предварительный нагрев обожженного анода / В.В. Кондратьев и др. // Цветные металлы. 2015. № 1 (865). С. 54–56.
  7. Снижение энергозатрат в системах газоудаления и газоочистки алюминиевых электролизеров с обожженными анодами / В.В. Кондратьев и др. // Современное состояние и перспективы улучшения экологии и безопасности жизнедеятельности Байкальского региона "Белые ночи-2016" : сб. ст. Междунар. науч.-техн. конф. Иркутск, 2016. С. 209–218.
  8. Белянин А.В., Карлина А.И. Некоторые прикладные аспекты повышения энергетической эффективности алюминиевых электролизеров // Проспект Свободный-2016. Красноярск, 2016. С. 4–9.
  9. Разработка мероприятий охлаждения газоходных сетей корпусов электролиза / А.В. Белянин и др. // Проспект Свободный-2016. Красноярск, 2016. С. 10–14.
  10. Компаундирование как перспективная технология производства альтернативных связующих материалов для производства анодной массы / О.И. Дошлов и др. // Кокс и химия. 2015. № 1. С. 34–41.
  11. Повышение энергетической эффективности производства алюминия снижением газонапыленности электролита / С.Г. Шахрай // Системы. Методы. Технологии. 2015. № 1 (25). С. 103–107.
  12. Повышение эффективности газоулавливания в рабочей зоне электролизеров с предварительно обожженными анодами с силой тока свыше 300 КА / В.В. Кондратьев и др. // Экология и промышленность России. 2012. № 7. С. 8–11.
  13. Kondrat'ev V.V., Ershov V.A., Shakhrai S.G., Ivanov N.A., Karlina A.I. Formation and utilization of nanostructures based on carbon during primary aluminum production // Metallurgist. 2016. Т. 60. № 7-8. С. 877–882.
  14. Исследование проблемы образования отложений в аппаратах глиноземного производства и пути ее решения / М.Д. Николаев и др. // Транспортная инфраструктура Сибирского региона. 2015. Т. 1. С. 198–208.
  15. Кузьмин М.П., Бегунов А.И. Приближённые расчёты термодинамических характеристик интерметаллических соединений на основе алюминия // Вестник ИрГТУ. 2013. № 1 (72). С. 98–102.
  16. Кузьмин М.П., Кузьмина М.Ю. Повышение эффективности деятельности Иркутского алюминиевого завода за счёт увеличения производства ронделей // Вестник ИрГТУ. 2013. № 2 (73). С. 193–197.
  17. Кузьмин М.П. Определение устойчивости интерметаллидов в техническом алюминии // Вестник ИрГТУ. 2013. № 8 (79). С. 138–143.
  18. Kuz’min M.P., Begunov A.I. Thermodynamic stability of intermetallic compounds in technical aluminum  // Журнал Сибир. федерал. ун-та. Сер.: Техника и технологии. 2014. Т. 7. № 2. С. 132–137.
  19. Инновационное развитие металлургического комплекса Иркутской области / М.П. Кузьмин и др. // Вестник ИрГТУ. 2015. № 5 (100). С. 236–240.
  20. Николаев В.Н., Кондратьев В.В. Технологическое решение интенсификации процессов газоудаления и газоочистки алюминиевого производства // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2012. № 7 (66). С. 142–147.
  21. Утилизация теплоты анодных газов алюминиевого электролизера / С.Г. Шахрай и др. // Цветные металлы. 2016. № 2 (878). С. 52–56.
  22. Анализ влияния повышения силы и плотности анодного тока на показатели работы электролизера Содерберга / С.Г. Шахрай и др. // Цветные металлы -2011. Красноярск, 2011. С. 185–192.
  23. Ржечицкий Э.П., Кондратьев В.В., Тенигин А.Ю. Технологические решения по охране окружающей среды при производстве алюминия. Иркутск : Изд-во ИрГТУ. 2013. 159 с.
  24. Шахрай С.Г., Коростовенко В.В., Ребрик И.И. Совершенствование систем колокольного газоотсоса на мощных электролизерах Содерберга. Красноярск : ИПК СФУ, 2010. 146 с.
  25. Технико-экологические и правовые аспекты производства алюминия / В.В. Кондратьев и др. СПб. : Изд-во МАНЭБ, 2011. 224 с.
  26. Влияние коэффициентов фильтрации на достоверность прогноза изменения напряжения алюминиевого электролизера / В.А. Ершов и др. // Вестник ИрГТУ. 2010. № 5 (45). С. 184–187.
  27. Определение эффективности работы алюминиевых электролизеров при использовании укрупненного глинозема марки Г-00К / Н.В. Евсеев и др. // Цветные металлы. 2006. № 12. С. 51–54.
  28. Ершов В.А. Автоматическая подача глинозема на электролизерах с боковым токопроводом // Системы. Методы. Технологии. 2014. № 4 (24). С. 99–102.
  29. Справочник металлурга. Производство алюминия и сплавов на его основе. Иркутск : Изд-во ИрГТУ. 2015. 764 с.
  30. Наноструктуры и алюминиевая промышленность / В.В. Кондратьев и др.  // Вестник ИрГТУ. 2015. № 8. С. 77–85.
  31. Обоснование возможности нагрева глинозема теплом анодных газов алюминиевого электролизера / В.А. Ершов и др. // Вестник ИрГТУ. 2016. № 3 (110). С. 131–138.
  32. Радионов Е.Ю., Ершов В.А. Особенности магнитной гидродинамики электролизёров ОА-300 5-ой серии Иркутского алюминиевого завода // Вестник ИрГТУ. 2009. № 4 (40). С. 210–213.
  33. Кондратьев В.В., Николаев В.Н., Карлина А.И. Моделирование и лабораторные испытания высокоэффективного теплообменника с низким статистическим сопротивлением // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2015. № 2 (46). С. 80–83.
  34. Kondrat'ev V., Govorkov A., Lavrent'eva M., Sysoev I., Karlina A.I. Description of the heat exchanger unit construction, created in IRNITU // International Journal of Applied Engineering Research. 2016. Т. 11. № 19. С. 9979–9983.
  35. Сысоев И.А., Кондратьев В.В., Шахрай С.Г., Карлина А.И. Разработка способа управления энергетическим режимом электролизеров для производства алюминия // Цветные металлы. 2016. № 5 (881). С. 38–43.