Сайт ВКТУ им. Д. Серикбаева

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ В АППАРАТЕ С ТРУБЧАТОЙ НАСАДКОЙ ИЗ НЕПРЕРЫВНО СОЕДИНЕННЫХ ТРУБ

Авторы

Name Affiliation
Динмухаммед Камалбек

Южно-Казахстанский университет имени М.Ауэзова

Леонид Ульев

Томский политехнический университет

Александр Волненко

Южно-Казахстанский университет имени М.Ауэзова

Даулет Жумадуллаев

Южно-Казахстанский университет имени М.Ауэзова

Абай Абжапбаров

Южно-Казахстанский университет имени М.Ауэзова

Выпуск:

Том 1, № 2, 2026

Страницы:

80-92

Просмотров:

6

Ключевые слова:

тепломассообменный аппарат, регулярная трубчатая насадка, теплопередача, отводы, коэффициент теплоотдачи, математическая модель, тепловая нагрузка, тепловой баланс

Аннотация

Для проведения экспериментальных исследований и численных экспериментов процесса теплопередачи, исходя из анализа конструкции аппаратов с трубчатой насадкой регулярной структуры с внешним и внутренним расположением коллекторов создан аппарат с регулярной насадкой выполненной в виде системы непрерывно и последовательно соединенных труб одного диаметра внутри корпуса аппарата. Предложена простая зонная схема, которая позволяет получить систему линейных уравнений для температур теплоносителей в выбранных зонах аппарата. Решение полученной системы уравнений удовлетворяет тепловым балансам в аппарате. Распределение температур теплоносителей вдоль аппарата показывает, что лимитирующей стадией процесса теплообмена является теплообмен со стороны газа к поверхности теплообмена. Для исключения этой лимитирующей стадии необходимо чтобы площадь поверхности теплообмена со стороны газового теплоносителя была больше площади теплообмена со стороны жидкости во столько раз во сколько раз коэффициент теплопередачи со стороны газового теплоносителя h_gменьше коэффициента теплопередачи жидкого теплоносителя h_l к внутренней поверхности трубы.

License

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Использованные источники

  1. Couper, J.R., Penney, W.R., Fair, J.R., & Walas, S.M. (2010). Chemical process equipment: Selection and design (3rd ed.). Butterworth-Heinemann. https://doi.org/10.1016/C2011-0-08248-0
  2. Hall, S.M. (2018). Rules of thumb for chemical engineers (6th ed.). Elsevier. https://doi.org/10.1016/C2016-0-00182-1
  3. Towler, G., & Sinnott, R. (2021). Chemical engineering design: Principles, practice and economics of plant and process design (3rd ed.). Butterworth-Heinemann. https://doi.org/10.1016/C2019-0-02025-0
  4. Айнштейн, В.Г., Захаров, М.К., Носов, Г.А., и др. (2003). Общий курс процессов и аппаратов химической технологии: Учебник: В 2 кн. Кн. 2. Логос; Высшая школа // Aynshteyn, V.G., Zakharov, M.K., Nosov, G.A., et al. (2003). Obshchiy kurs protsessov i apparatov khimicheskoy tekhnologii: Uchebnik: V 2 kn. Kn. 2 [General course of processes and apparatuses of chemical technology: Textbook: In 2 books. Book 2]. Logos; Vysshaya shkola. (In Russ.)
  5. Балабеков, О. С. (1984). Расчет и конструирование аппаратов с подвижной насадкой. Алма-Ата. // Balabekov, O. S. (1984). Raschet i konstruirovanie apparatov s podvizhnoy nasadkoy [Calculation and design of apparatuses with moving packing]. Alma-Ata. (In Russ.)
  6. Балабеков, О. С., & Волненко, А. А. (2015). Расчет и конструирование тепломассообменных и пылеулавливающих аппаратов с подвижной и регулярной насадкой. Шымкент. // Balabekov, O. S., & Volnenko, A. A. (2015). Raschet i konstruirovanie teplomassoobmennykh i pyleulavlivayushchikh apparatov s podvizhnoy i regulyarnoy nasadkoy [Calculation and design of heat and mass transfer and dust-collecting apparatuses with moving and regular packing]. Shymkent. (In Russ.)
  7. Бишимбаев, В.К., Волненко, А.А., Ескендиров, М.З., Протопопов, А.В., Жантасов, К.Т., & Анарбаев, А. А. (2017). Аппарат с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания (Патент Республики Казахстан на полезную модель № 2092) // Bishimbayev, V.K., Volnenko, A.A., Eskendirov, M.Z., Protopopov, A.V., Zhantasov, K.T., & Anarbayev, A.A. (2017). Apparat s nasadkoy dlya teplomassoobmena i pyleulavlivaniya [Packed apparatus for heat and mass transfer and dust collection] (Republic of Kazakhstan Utility Model Patent No. 2092). (In Russ.)
  8. Волненко, А.А., Абжапбаров, А.А., Камалбек, Д.К., Корганбаев, Б.Н., Жумадуллаев, Д.К., & Бажибаев, Т.Р. (2023). Аппарат с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания (Патент Республики Казахстан на изобретение № 36157) // Volnenko, A.A., Abzhapbarov, A.A., Kamalbek, D.K., Korganbayev, B.N., Zhumadullayev, D.K., & Bazhibayev, T.R. (2023). Apparat s nasadkoy dlya teplomassoobmena i pyleulavlivaniya [Packed apparatus for heat and mass transfer and dust collection] (Republic of Kazakhstan Invention Patent No. 36157). (In Russ.)
  9. Волненко, А.А., Абжапбаров, А.А., Корганбаев, Б.Н., Хусанов, Ж.Е., Жумадуллаев, Д.К., Камалбек, Д.К., & Бажибаев, Т.Р. (2022). Аппарат с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания (Патент Республики Казахстан на изобретение № 35809) // Volnenko, A.A., Abzhapbarov, A.A., Korganbayev, B.N., Khusanov, Zh.E., Zhumadullayev, D.K., Kamalbek, D.K., & Bazhibayev, T.R. (2022). Apparat s nasadkoy dlya teplomassoobmena i pyleulavlivaniya [Packed apparatus for heat and mass transfer and dust collection] (Republic of Kazakhstan Invention Patent No. 35809). (In Russ.)
  10. Волненко, А.А., Балабеков, О.С., Корганбаев, Б.Н., Ескендиров, М.З., Жумадуллаев, Д.К., Ешжанов, А.А., Байгутов, Н.Т., & Абжапбаров, А.А. (2020). Аппарат с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания (Патент Республики Казахстан на изобретение № 34418) // Volnenko, A.A., Balabekov, O. S., Korganbayev, B.N., Eskendirov, M.Z., Zhumadullayev, D.K., Yeshzhanov, A.A., Baygutov, N.T., & Abzhapbarov, A.A. (2020). Apparat s nasadkoy dlya teplomassoobmena i pyleulavlivaniya [Packed apparatus for heat and mass transfer and dust collection] (Republic of Kazakhstan Invention Patent No. 34418). (In Russ.)
  11. Волненко, А.А., Балабеков, О.С., Корганбаев, Б.Н., Хусанов, Ж.Е., & Бекибаев, Н.С. (2013). Аппарат с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания (Инновационный патент Республики Казахстан № 27719). // Volnenko, A.A., Balabekov, O.S., Korganbayev, B.N., Khusanov, Zh.E., & Bekibayev, N.S. (2013). Apparat s nasadkoy dlya teplomassoobmena i pyleulavlivaniya [Packed apparatus for heat and mass transfer and dust collection] (Republic of Kazakhstan Innovative Patent No. 27719). (In Russ.)
  12. Волненко, А.А., Балабеков, О.С., Сарсенбекулы, Д., Жумадуллаев, Д.К., & Корганбаев, Б.Н. (2015). Аппарат с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания (Инновационный патент Республики Казахстан № 30217) // Volnenko, A.A., Balabekov, O.S., Sarsenbekuly, D., Zhumadullayev, D.K., & Korganbayev, B.N. (2015). Apparat s nasadkoy dlya teplomassoobmena i pyleulavlivaniya [Packed apparatus for heat and mass transfer and dust collection] (Republic of Kazakhstan Innovative Patent No. 30217). (In Russ.)
  13. Волненко, А.А., Голубев, В.Г., Балабеков, О.С., Бажиров, Т.С., Хусанов, Ж.Е., & Жумадуллаев, Д.К. (2014). Теплообменная труба (Инновационный патент Республики Казахстан № 28151) // Volnenko, A.A., Golubev, V.G., Balabekov, O.S., Bazhirov, T.S., Khusanov, Zh.E., & Zhumadullayev, D.K. (2014). Teploobmennaya truba [Heat exchange tube] (Republic of Kazakhstan Innovative Patent No. 28151). (In Russ.)
  14. Волненко, А.А., Ешжанов, А.А., Абжапбаров, А.А., Ескендиров, М.З., & Жумадуллаев, Д.К. (2019). Аппарат с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания (Патент Республики Казахстан на полезную модель № 3656). // Volnenko, A.A., Yeshzhanov, A.A., Abzhapbarov, A.A., Eskendirov, M.Z., & Zhumadullayev, D.K. (2019). Apparat s nasadkoy dlya teplomassoobmena i pyleulavlivaniya [Packed apparatus for heat and mass transfer and dust collection] (Republic of Kazakhstan Utility Model Patent No. 3656). (In Russ.)
  15. Волненко, А.А., Жумадуллаев, Д.К., Корганбаев, Б.Н., Сарсенбекулы, Д., Ешжанов, А.А., & Абжапбаров, А.А. (2023). Тепломассообменные и пылеулавливающие аппараты с регулярной структурой трубчатой насадки. Южно-Казахстанский университет им. М.О. Ауэзова // Volnenko, A.A., Zhumadullayev, D.K., Korganbayev, B.N., Sarsenbekuly, D., Yeshzhanov, A.A., & Abzhapbarov, A.A. (2023). Teplomassoobmennye i pyleulavlivayushchie apparaty s regulyarnoy strukturoy trubchatoy nasadki [Heat and mass transfer and dust-collecting apparatuses with a regular structure of tubular packing]. South Kazakhstan University named after M. O. Auezov. (In Russ.)
  16. Волненко, А.А., Корганбаев, Б.Н., Исаева, А.Н., Джакипбекова, Н.О., Жумадуллаев, Д.К., Абжапбаров, А.А., & Камалбек, Д.К. (2021). Аппарат с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания (Патент Республики Казахстан на полезную модель № 5919). // Volnenko, A.A., Korganbayev, B.N., Isayeva, A.N., Dzhakipbekova, N.O., Zhumadullayev, D.K., Abzhapbarov, A.A., & Kamalbek, D.K. (2021). Apparat s nasadkoy dlya teplomassoobmena i pyleulavlivaniya [Packed apparatus for heat and mass transfer and dust collection] (Republic of Kazakhstan Utility Model Patent No. 5919). (In Russ.)
  17. Волненко, А.А., Шамбилова, А.С., Исмаилов, Б.Р., Абжапбаров, А.А., Корганбаев, Б.Н., & Нурымбетов, Р.А. (2024). Аппарат с насадкой для тепломассообмена и пылеулавливания (Патент Республики Казахстан на изобретение№ 36995). // Volnenko, A.A., Shambilova, A.S., Ismailov, B.R., Abzhapbarov, A.A., Korganbayev, B.N., & Nurymbetov, R.A. (2024). Apparat s nasadkoy dlya teplomassoobmena i pyleulavlivaniya [Packed apparatus for heat and mass transfer and dust collection] (Republic of Kazakhstan Invention Patent No. 36995). (In Russ.)

Том 1, № 2, 2026

Kamalbek, D., Ulyev, L., Volnenko, А., Zhumadullayev, D., & Abzhapbarov, А. (2026). MODELING THE HEAT TRANSFER PROCESS IN A DEVICE WITH A TUBULAR PACKING OF CONTINUOUSLY CONNECTED PIPES. EKTU Journal of Engineering Sciences, 1(2), 80-92. https://doi.org/10.51885/3134-8009_JES_2026_2_6