Shell and tube heat exchangers are fundamental components in the chemical industry, responsible for efficient heat transfer processes critical for various manufacturing operations. As the chemical industry continues to evolve and strive for increased efficiency and sustainability, the integration of artificial intelligence (AI) technologies has emerged as a promising avenue to optimize the operation and performance of these heat exchangers. This paper explores the current state of shell and tube heat exchangers in the chemical industry and investigates the pivotal role that AI plays in improving their efficiency, reliability, and overall effectiveness. We delve into the applications of AI in the design, monitoring, and control of heat exchangers, highlighting key benefits and challenges associated with its implementation.
В статье исследован мировой прогноз развития теплоэнергетической отрасли по выработке тепловой электрической энергии. Отмечено, что увеличение производства видов энергии связано, не только с ростом потребления органического топлива, но и с ухудшением экологической ситуации. Учитывая зарубежный опыт использования солнечных установок, производящих тепловую энергию и благоприятные климатические условия Республики Узбекистан, обсуждены перспективы использования солнечных воздухонагревателей для отопления существующих жилых зданий, обеспечивающих тепловой энергией жилые дома и сушильные установки, без дорогостоящих конструктивно – технологических решений, а также осуществляющие быстрый прогрев помещений. Такой коллектор несмотря на то, что воздух имеет более низкую теплоемкость, может обеспечить равномерное распределение тепла, хорошо регулируется как по температуре, так и по количеству подаваемого воздуха. Кроме того, коллекторы, работающие в условиях естественной конвекции, могут удачно сочетаться с традиционной системой отопления.
Вместе с тем, в статье также показан положительный опыт по применению воздухонагревателей в технологии сушки. В частности, использован промышленный образец солнечного воздухонагревателя для сушки обмоток трансформаторов, использующихся в насосных станциях систем ирригации водного хозяйства республики. Аргументировано, что применение воздухонагревателей позволяет сэкономить не только значительные топливно–энергетические и денежные ресурсы, но и укрепить энергобезопасность Республики Узбекистан.
Целью исследования является разработка новой конструкции саморегулируемого водяного аккумулятора теплоты с температурной стратификацией воды, исключающей перемешивание греющего и нагреваемого теплоносителей, поступающих в аккумулятор из контуров зарядки и разрядки на основе естественного расслоения воды в баке под влиянием объемных (архимедовых) сил в условиях принудительной циркуляции теплоносителя.
На основе анализа мирового опыта разработки конструкций водяных аккумуляторов теплоты с температурной стратификацией воды и устойчивости стратифицированного (расслоенного) течения теплоносителя в объёме аккумулятора предложена новая конструкция саморегулируемого водяного аккумулятора.
Рассмотрены преимущества использования саморегулирующихся стратификационных водяных тепловых аккумуляторов в системах солнечного теплоснабжения. Показано, что использование стратификации для кратковременного и долгосрочного накопления тепла приводит к увеличению использования солнечного тепла на 15-20% по сравнению с полностью перемешивающимися аккумуляторами. В системах горячего водоснабжения эти аккумуляторы могут обеспечить более раннюю подготовку горячей воды с требуемой температурой для потребителей.
Clothing insulation is one of the important factors of human thermal comfort assessment. Thermal insulation is the reduction of heat transfer (i.e., the transfer of thermal energy between objects of differing temperature) between objects in thermal contact or in range of radioactive influence. Thermal insulation can be achieved with specially engineered methods or processes, as well as with suitable object shapes and materials. Heat flow is an inevitable consequence of contact between objects of different temperature. Thermal insulation provides a region of insulation in which thermal conduction is reduced or thermal radiation is reflected rather than absorbed by the lower-temperature body. The term thermal insulation can refer to materials used to reduce the rate of heat transfer, or the methods and processes used to reduce heat transfer. Heat energy can be transferred by conduction, convection, radiation or when undergoing a phase change. For the purposes of this discussion only the first three mechanisms need to be considered. The flow of heat can be delayed by addressing one or more of these mechanisms and is dependent on the physical properties of the material employed to do this. Predicting the pattern of clothing adjustment to climate change can provide important basis for thermal comfort and energy consumption analysis. To achieve reliable results, it is necessary to provide precise inputs, such as clothing thermal parameters. These values are usually presented in a standing body position and scarcely reported locally for individual body parts. Moreover, as an air gap distribution is both highly affected by a given body position and critical for clothing insulation, this needs to be taken into account.
В статье рассматривается графический метод решения модульного уравнения зависящихся от трех параметров. Определяются функции правой и левой части уравнения. Используя ограниченные и неограниченные свойства определенных функций, показаны условия существования и количество решений модульного уравнения с параметрами. Кроме того, полностью даны ответы на вопросы о том, при каких значений параметров рассматриваемого модульного уравнения имеют решения, и в каких квадрантах расположены графики определяемых функций.
В статье обсуждены перспективы развития теплоэнергетической отрасли в республике Узбекистан. Отмечено, что согласно концепции развития Республики Узбекистан до 2035 года ожидаемый рост потребления электрической энергии в Республике составит примерно с 2000 до 3156 квтч/чел. Такой рост производства электроэнергии планируется достичь благодаря увеличению производства возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в структуре генерирующих мощностей с 12,7% до 19,7%, до 2025 года, модернизации существующих станций, строительства новых парогазовых установок (ПГУ) и в дальнейшем строительства атомной электрической станции (АЭС).
Учитывая то, что в ближайшие годы до 85% всей тепловой и электрической энергии в Республике будет выработано на тепловых электрических станциях, которые используют природные топливно – энергетические ресурсы такие, природный газ, уголь и мазут, а также учитывая большую изношенность оборудования станций и вследствие этого их низкий к.п.д., авторами статьи подчёркивается важность использования для выработки указанных видов энергии современных парогазовых технологий.
Указано, что в настоящее время в мире существует широкая техническая и производственная кооперация основных зарубежных фирм – производителей газовых турбин. В мире основными производителями такого оборудования являются три компании – General Electric (США), Siemens – Westinghouse (Германия - США) и Alstom (Франция, Швейцария, Швеция).
Разработаны варианты комбинированных паро и газотурбинных установок (ГТУ). В результате работы ГТУ отработанные в установке газы было предложено использовать в паросиловом цикле.
Преимущества ПГУ: парогазовые установки позволяют достичь электрического к.п.д. более 60 %. Для сравнения, у работающих отдельно паросиловых установок к.п.д. обычно находится в пределах 33-4 %, для газотурбинных установок — в диапазоне 28-42 %; низкая стоимость единицы установленной мощности; парогазовые установки потребляют существенно меньше воды на единицу вырабатываемой электроэнергии по сравнению с паросиловыми установками; короткие сроки возведения (9-12 мес.); нет необходимости в постоянном подвозе топлива ж/д или морским транспортом; компактные размеры позволяют возводить непосредственно у потребителя (завода или внутри города), что сокращает затраты на линии электропередач и транспортировку электрической энергии; более экологически чистые по сравнению с паросиловыми установками.
К недостаткам ПГУ относят: необходимость осуществлять фильтрацию воздуха, используемого для сжигания топлива; ограничения на типы используемого топлива. Как правило в качестве основного топлива используется природный газ, а резервного — дизельное топливо. Применение угля в качестве топлива возможно только в установках с внутрицикловой газификацией угля, что сильно удорожает строительство таких электростанций. Отсюда вытекает необходимость строительства недешевых коммуникаций транспортировки топлива — трубопроводов; сезонные ограничения мощности. максимальная производительность в зимнее время.
Однако, несмотря на перечисленные недостатки ПГУ, на данном этапе развитии Республики парогазовые установки могут с большим к.п.д. производить электроэнергию, тем самым значительно сэкономить природный газ. Приблизительные расчеты показывают, что техническое перевооружение отечественной теплоэнергетики с использованием освоенных в мире газотурбинных и парогазовых технологий и природоохранного оборудования позволит обеспечить экономию природного газа ежегодно приблизительно в количестве 1010 м3, что в денежном эквиваленте составит 3 трлн. сум. В целом сделан вывод о том, что
1.Для решения энергетических задач страны необходимо ускорить внедрение ВЭИ, технически перевооружить отечественную теплоэнергетическую отрасль с использованием освоенных в мире газотурбинных и парогазовых технологий.
2.На электростанциях, в топливном балансе которых велика доля мазута или угля, но имеется и природный газ, в количестве, достаточном для питания ГТУ, могут оказаться целесообразными термодинамически более эффективные газотурбинные надстройки.
3.Для реализации задач по модернизации и реконструкции привлечь в энергетическую отрасль частный сектор на основе государственно-частного партнерства. Создать необходимую для этого нормативно-правовую базу и техническую инфраструктуру
В данной работе доказана однозначная разрешимость локальной краевой задачи с условием Франкля для вырождающегося уравнения смешанного типа с дробной производной
В данной работе исследовано существование и единственность решения нелокальной краевой задачи с условием непрерывной связности для нагруженного параболо-гиперболического уравнения, включающего дробную производную Римана-Лиувилля. Единственность решения доказывается методом интегральной энергии, а его существование доказывается методом интегральных уравнений.