автореферат диссертации по энергетике, 05.14.04, диссертация на тему:Совершенствование процессов энергосбережения в условиях использования теплового потенциала горячих промстоков

На правах рукописи

ИЛИЕВ Алексей Георгиевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОВОГО ПОТЕНЦИАЛА ГОРЯЧИХ ПРОМСТОКОВ

Специальность: 05.14.04 - Промышленная теплоэнергетика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003462Э44

Воронеж - 2009

003462944

Работа выполнена в ГОУВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Сыса Анатолий Борисович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Агапов Юрий Николаевич;

кандидат технических наук, доцент Новиков Алексей Петрович

Ведущая организация Воронежское акционерное

самолетостроительное общество (ВАСО)

Защита состоится «19» марта 2009 г. в 1400 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.037.05 ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» по адресу: 394026, г. Воронеж, Московский просп., 14.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет».

Автореферат разослан «1£ » февраля 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Бараков А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Изменение структуры предприятий сервиса в условиях рыночных отношений, повышение стоимости тепловой энергии, неизбежная конкуренция в сфере услуг диктуют необходимость проведения новых научно - технических разработок по рациональному использованию энергетического потенциала технологических сточных вод (промышленных стоков) и совершенствованию энергосберегающего оборудования. Организация энергосберегающей технологической системы, т.е. системы, в которой используется тепловой потенциал промышленных стоков в технологических и инженерных теплоиспользующих сетях в качестве греющего теплоносителя, обусловливает экономию топливно-энергетических ресурсов за счет регенеративного использования энергетического потенциала промышленных стоков в условиях применения дополнительного энергосберегающего оборудования.

Диссертационная работа направлена на решение вопросов энергосбережения в плане использования теплового потенциала промышленных стоков, т.е. тепловых отходов технологических теплоиспользующих процессов предприятий сервиса, в частности, прачечного производства и комплекса уборочно-моечных работ автосервиса. В настоящее время на предприятиях сервиса удельный вес энергозатрат в стоимости и реализации услуг составляет не менее 40 %, поэтому особое место в эксплуатации теплоиспользующего технологического оборудования занимают проблемы энергосбережения.

Результаты анализа современной научно-технической литературы и нормативно-технической документации по теплопотреблению позволяют сделать вывод, что в настоящее время имеется ряд недостаточно исследованных вопросов в плане энергосбережения, таких как тсплоиспользующие технологические процессы, протекающие на теплоемких предприятиях сервиса; способы использования теплового потенциала горячих промстоков при организации теплоэнергосберегающих систем; недостаточно разработан комплекс программного обеспечения по расчету выхода и удельных показателей тепловых вторичных энергоресурсов, определению конструктивных и гидравлических параметров энергосберегающего оборудования; отсутствие оптимальных решений и конкретных рекомендаций по применению дополнительных теплообменных устройств в энергосберегающей технологической системе.

Поэтому задача энергосбережения путем использования теплового потенциала промышленных стоков является актуальной.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с ГБ НИР «Методические аспекты создания и совершенствования энергосберегающего оборудования и технологий для предприятий сервиса Г-27.1 МР», (Гос. регистр. № 01.200.210324) ГОУ ВПО «ЮжноРоссийский государственный университет экономики и сервиса».

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка научно-технических решений по повышению эффективности энергосбережения за счет использования теплового потенциала горячих промышленных сточных вод.

Для достижения указанной цели в работе были поставлены следующие задачи: определить выход теплового потенциала промстоков и возможность его использования в качестве вторичных энергоресурсов (ВЭР);

разработать рекомендации по выбору теплотехнологических параметров энергосберегающего оборудования, обеспечивающих повышение эффективности использования теплового потенциала горячих сточных вод;

разработать методику оптимизации теплообменного тракта, обеспечивающую технико-экономическую эффективность использования энергетического потенциала горячих промстоков в качестве вторичных энергетических ресурсов;

экспериментально исследовать теплотехнические показатели теплообменного тракта в условиях использования теплоты сточных вод в качестве греющего теплоносителя.

Научная новизна результатов исследования. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

разработаны рекомендации по выбору соотношения водяных эквивалентов теплоносителей bw приведенного коэффициента теплопередачи теплообменного тракта К, позволяющих определить рациональное применение способов интенсификации теплообмена, обеспечивающих повышение эффективности использования теплового потенциала промышленных стоков в качестве вторичных энергоресурсов;

сформулирована и решена задача оптимизации энергосберегающего оборудования по критерию экономической целесообразности использования теплового потенциала сточных вод для определения оптимальных теплотехнических параметров теплообменного оборудования;

экспериментально исследована зависимость критерия Стантона от числа Рейнольдса в условиях использования теплового потенциала сточных вод, установлена зависимость коэффициента теплопередачи от температуры и расхода промышленных стоков;

разработана методика определения теплового потенциала промышленных сточных вод предприятий сервиса, позволяющая проанализировать целесообразность использования > теплового потенциала сточных вод на стадии проектирования системы теплотехнологии для предприятий любой сферы, имеющей горячие промстоки. 1

Практическая значимость работы. Разработанные в диссертации рекомендации и методики являются научной базой для определения основных параметров энергосберегающей системы при использовании теплового потенциала промышленных стоков в качестве греющего теплоносителя.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы в проекгно-конструкторских, научно - исследовательских организациях и на предприятиях сервиса для разработки энергосберегающей системы, применение которой позволяет эффективно использовать тепловой потенциал промышленных стоков; разработки нормативной документации по удельным показателям выхода тепловых вторичных энергоресурсов; определения параметров энергосберегающего оборудования, оптимизированного по условиям эффективного использования теплового потенциала сточных вод.

Внедрение результатов работы. Научно-практические решения диссертационной работы были использованы: при проектировании энергосберегающей системы на предприятии прачечного производства ООО «Лотос-96» г. Шахты, Ростовская область; в методике расчета тепловых потерь с горячими промышленными стоками на предприятии ООО «Авто-Дон» г. Шахты, Ростовская область; при проектировании теплоиспользующего технологического оборудования на предприятии «BOSH - Автосервис» пос. Каменоломни, Ростовская область; в учебном процессе ГОУВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса» для студентов специальности 080502 «Экономика и управление на предприятиях сферы быта и услуг».

Достоверность результатов исследования обеспечивается: использованием апробированных базовых математических моделей, подходов, основанных на фундаментальных законах тепломассопереноса, а также современных методов теоретических исследований.

Апробация работы. Основные положения работы, результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались и обсуждались на следующих конференциях: научно - практической конференции студентов, аспирантов и специалистов (Волгодонск, 2006); ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава ЮРГУЭС (Шахты, 2006, 2007); Международной конференции, посвященной 35-летию кафедры «Машины и приборы» ЮРГУЭС (Шахты, 2007); Всероссийской научной конференции аспирантов и молодых ученых «Вестник МГУС» (Москва, 2007); Всероссийской научной конференции «Наука сервису» (Москва, 2007); Всероссийской научно-практической конференции «Социально-экономические и технико-технологические проблемы развития сферы услуг» (Ростов-на-Дону, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе 3 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 2 зарегистрированных программных средства. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: [2,6] - анализ статистических данных; [3,9,10] - обработка экспериментальных данных, [13,14] - проведение расчетных исследований.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, основных выводов и результатов исследований, списка литературы из 101 наименования, приложений. Основная часть работы изложена на 129 страницах, содержит 19 рисунков и 32 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цели и задачи исследования, раскрыты научная новизна и практическая значимость результатов работы.

В первой главе приводится анализ научно-исследовательских работ и методических разработок в области совершенствования тепловых процессов энергосбережения за счет использования теплового потенциала промышленных сточных вод. Выполнен анализ опубликованных теоретических исследований по использованию вторичных энергоресурсов и организации малоотходных систем энергосбережения.

Во второй главе приводятся анализ теплоиспользующих технологических процессов предприятий сервиса, методика определения выхода тепловых отходов (Оных) и возможного у ровня использования их теплового потенциала

Расход тепла на нагрев воды при осуществлении технологического процесса стирки предприятия прачечного производства (ПП) определяется по формуле

Qmnm = Qu mm + Qomm + Q» mm + Qc mm. кДж/ч; (1)

где Он (пп) - расход тепла на нагрев воды, кДж/ч; Ок(пп> - потери тепла с бельем, кДж/ч;

Qomm ~ потери тепла нагретыми поверхностями машины в окружающую среду, кДж/ч; Оц(ПП)~ потери тепла при испарении жидкости в течение технологического процесса стирки, кДж/ч;

Qcmm - потери теплоты с горячими промстоками, кДж/ч.

Расход тепла на нагрев воды при осуществлении технологического процесса комплекса уборочно-моечных работ (УМР) предприятий автосервиса определяется по формуле

Ом(умп = Оамгумг) +Qo(yMi>)+ <2и(УМГ)+ <2сшг) кДж/ч; (2)

где Ом/умп - расход тепла на нагрев рабочего теплоносителя (воды), кДж/ч;

Oamcvmi') - расход тепла на нагрев омываемой поверхности автомобиля, кДж/ч;

Оам(умр; - расход тепла на нагрев омываемой поверхности автомобиля, кДж/ч;

Яоомр) - потери тепла в окружающую среду (3-5 % от <2м), кДж/ч;

Ои (ук<п - потери тепла при испарении в течение технологического процесса мойки автомобиля (3-5% от ()м), кДж/ч;

{7с(шг■) - потери теплоты с горячими промышленными стоками, кДж/ч.

Определены выход теплового потенциала сточных вод ()вых в зависимости от температуры и расхода промышленных стоков (табл. 1) и зависимость эффективности подогрева и температуры рабочего теплоносителя (водопроводной воды) на выходе из рекуператора горячих сточных вод (РГПС) от температуры стоков »с и соотношения водяных эквивалентов ¿г промышленных стоков и рабочего теплоносителя (табл. 2).

Таблица 1

Теоретические значения теплового потенциала промышленных стоков <2вых(ВЭР) __от температуры стоков и расхода воды_

Теплоемкость промстоков С/т = 3,88 кДж/кг-К Температура стоков /с ,"С

45 50 55 60 65 70

Расход воды, Св дм3/с Выход теплового потенциала промстоков, <2вых, кДж/с

3 275,2 525 577,5 630 682,5 735

4,5 436 840 924 1008 1092 1176

6 599,5 1155 1270,5 386 1501,5 1617

7,5 763 1470 1617 1764 1911 2105

9 926,5 1785 1963,5 2142 2320,5 2499

10,5 1090 2100 2310 2520 2730 2940

Эффективность использования теплового потенциала сточных вод при нагреве холодного теплоносителя рассчитывается по соотношению (3):

п 'с - *к

© = "-—.% (3)

'с 'в

Анализ результатов данных табл. 2 в рамках теплового расчета в схеме противоточкого движения теплоносителей показал, что эффективность использования теплового потенциала промышленных сточных вод зависит от двух безразмерных параметров:

И7

1 - приведенного коэффициента теплопередачи: К =—;

Тс

2 - отношения значений водяных эквивалентов горячего и холодного теплоносите-

- а "с леи: Ь„, = —1—.

Г.

Степень подогрева рабочего теплоносителя в зависимости от этих параметров имеет вид (4):

' = Ос-!в)Ь№ 2(Ь№, К')+1В. (41

Таблица 2

Зависимость эффективности использования теплоты стоков <9 и температуры рабочего теплоносителя (водопроводной воды) / от температуры /с и соотношения водяных эквивалентов ¿ж промышленных стоков и рабочего теплоносителя для типичных условий технологических процессов предприятий сервиса

1к ~ 20°С (const) Ьяг, Отношение водяных эквивалентов теплоносителей

/8=15"С (const) 0,5 0,65 0,75 0,85 0,95 1

ic, С <9,% Температура рабочего теплоносителя (водопроводной воды) на выходе из РГПС,°С

45 83 27,5 31,2 33,7 36,2 38,7 40

50 85 30 34,5 37,5 40,5 43,5 45

55 87 32,5 37,5 41,2 44,7 48,2 50

60 88 35 41 45 49 53 55

65 90 37,5 44,2 48,7 53,2 57,7 60

70 91 40 47,5 52,5 57,5 62,5 65

Определена степень влияния теплотехнических параметров на эффективность использования теплового потенциала промышленных стоков от значений при различных величинах приведенного коэффициента теплопередачи теплообменного тракта К* энергосберегающего оборудования в условиях использования теплового потенциала промышленных стоков. Для расчета использовались значения температуры к- из табл. 2, различные линии на графиках соответствуют различным значениям /с.

На рис. 1 показана эффективность подогрева рабочего теплоносителя от теплотехнических параметров оборудования для различных значений приведенного коэффициента теплопередачи К и значений соотношения водяных эквивалентов Ьк горячего и холодного теплоносителей.

а)

б)

Рис. 1. Зависимость подогрева рабочего теплоносителя I от соотношения водяных эквивалентов Ьц- теплоносителей для различных значений приведенного коэффициента теплопередачи К : а) при К ~ 2; б) при К = 5

Рассмотрено влияние управляющих параметров К' и Ьк на теплообменные процессы между теплоносителями для таких показателей, как:

- эффективность нагрева водопроводной воды за счет теплового потенциала промышленных стоков (рис. 2, а).

- эффективность использования теплового потенциала промышленных стоков (рис. 2,

б> 5

а) б)

Рис. 2. Зависимости: а) эффективность нагрева водопроводной воды за счет теплового потенциала промышленных стоков", б) эффективность использования теплового потенциала промышленных стоков

При увеличении значения bw увеличивается степень нагрева водопроводной воды, причем при Ьг > I возможно достижение максимальной эффективности нагрева, приближающейся к 100 % (рис. 2, а). Однако в этой области резко падает эффективность использования теплового потенциала промышленных стоков (рис. 2, б). Поэтому область bw>l непригодна в задачах энергосбережения, но может быть использована для других частных задач, например, максимального разогрева небольших объемов воды.

На основе анализа полученных данных по критерию эффективного использования теплового потенциала горячих промстоков установлено, что рациональные значения теплотехнических параметров оборудования составляют К' ~ (1+5), bw< 0,7. Нижняя граница значений bw определяется условием турбулизации потока. При меньших значениях А" использование теплового потенциала сточных вод экономически неэффективно, а при больших значениях К, нецелесообразно из-за возрастающих расходов на интенсификацию теплообмена.

Анализ структуры коэффициента теплопередачи (5) при рекомендованных параметрах позволил сделать вывод о целесообразности использования компланарных турбулизирую-щих каналов для трубопровода промышленных стоков при гладком канале для трубопровода водопроводной воды:

acFc " a„Fe

Основным критерием использования теплового потенциала промышленных стоков является экономическая целесообразность, для достижения которой сформулирована задача оптимизации энергосберегающего оборудования по критерию приведенных затрат П. В зависимости от технических параметров теплообмена (м> — скорость движения теплоносителей и d — диаметр теплообменного тракта) постановка задачи оптимизации имеет вид

П(w,d) -> min d ä dmm *>d >v Re m,„ П(w,d)< Э

где П (w,d) - величина приведенных затрат, включающая затраты на теплообменный аппарат, (в том числе нагнетатель сточных вод) электроэнергию, оборудование, организацию локальной системы использования теплоты сточных вод, при создании рациональных условий теплопередачи (скорость движения теплоносителя, диаметр теплообменного тракта); первое

ограничение задачи оптимизации обусловлено минимальным технологическим значением диаметра теплообменного тракта (d„m = 2иы)\ второе Офаничение обеспечивает теплообмен при развитом турбулентном режиме движения теплоносителей (Re > Rem,„„ Re„,„ = 3-=-5-103); третье ограничение вводит критерий экономической целесообразности использования теплового потенциала промышленных стоков в качестве ВЭР: величина приведенных затрат П должна быть меньше величины сэкономленных ресурсов Э за счет использования теплового потенциала сточных вод в качестве греющего теплоносителя.

Сформулированная задача является нелинейной, возможность ее решения обеспечивается достаточной гладкостью функции П (w,d)-

С использованием методики расчета приведенных затрат на организацию энергосберегающей системы найдено решение для определения оптимальных значений параметров системы теплообмена:

а)скорость теплоносителей

At

•4,6 • 10'3 -Ст b„ О.

-Г-

(6)

где ф =

тракта

П-К,

¡KS,

<Р

■; для рекомендованной конструкции оборудования из (6) получены:

скорость рабочего теплоносителя (водопроводной воды) внутри теплообменного

w = 2,64-10-

_ a d0

■С г

п

■ф

,м/ с;

- скорость промышленных стоков в трубопроводе с компланарными каналами

w = 2,2-10s\ SH ■ — ■ —

' " At 0,6Q

Ст

Ф

(7)

(8)

б)диаметр трубопровода

d =

At

b„ ■ L

_£„-ф а 9,2-1013-(1-дг) Из решений (6) и (8) вытекает следующее явное выражение для диаметра:

d = -

м

(9)

(10)

где 1 =

(3,-1)

2(1 -х)

При найденных оптимальных значениях параметров системы теплообмена критерий экономической целесообразности использования теплового потенциала горячих сточных вод определяется формулой (11)

(х-2 )БЛФ

jl-X

aonr

О;

(П)

. S„ ■ rTO -tPm-Q

где S„ = то

" b„- At

В третьей главе представлено описание экспериментального стенда, моделей, разработанных и изготовленных в соответствии с требованиями поставленных задач; приведены методики проведения экспериментальных исследований, обработки результатов измерений, представлены схемы установок для экспериментальных исследований (рис. 4,6).

Порядок проведения экспериментальных исследований приведен в методиках комплексных исследований зависимостей выхода тепловых вторичных энергоресурсов от расходов и параметров отработавших в технологическом оборудовании теплоносителей и конечных точек их использования.

Экспериментальные исследования проводились в двух вариантах:

- экспериментальная установка работает без рекуператора горячих промышленных стоков;

- экспериментальная установка работает с применением рекуператора горячих промышленных стоков.

Выходные параметры: значение выхода тепловых ВЭР ()вых, кДж/с при осуществлении основных теплоиспользуюших технологических процессов; температура подогрева воды горячими промстоками в дополнительном рекуператоре I, °С.

Схема проведения экспериментальных исследований для предприятий прачечного производства

Для проведения исследований малоотходной системы теплотехнологий (МСТТ) с использованием промстоков в качестве ВЭР на предприятиях прачечного производства разработана структурная схема тепловой подготовки рабочего теплоносителя (рис. 3), (узел химической очистки воды - паровой котел - стиральная машина - рекуператор), которая дает общее описание системы теплопотребления и использования ВЭР. Температура рабочего теплоносителя, подготовленного в данной системе, является главным определяющим параметром экономической эффективности использования тепловых ВЭР.

К факторам, определяющим процесс относятся: расход промышленных стоков Ос, теплоемкость Срс, температура промышленных стоков ¡с- Данные параметры, характеризуют теплоиспользующий технологический процесс стирки и выбираются в зависимости от производительности предприятия N.

Принятые значения факторов: расходы промстоков Сс - 2,5-5 дм3/с; теплоемкость С ¡-с - 3,88 кДж/кг-К; температура промстоков 1с - 45 - 70 °С с интервалом 5 °С в соответствии с производительностью прачечных Л' = 250 - 1 ООО кг/ч стирки белья.

Эксперименты проводились по двум схемам.

Первый вариант: при открытом вентиле 7 и закрытом 8 рабочий теплоноситель (водопроводная вода) поступает по первичному трубопроводу 1 в комплексный узел для химической очистки воды (ХВО) 6, после этого в пароводяной теплообменник (ПК) 3, где происходит нагревание воды до необходимой температуры /. Далее вода подается в теплоисполь-зующее технологическое оборудование - стиральную машину (СМ) 4 и поступает в коллектор сточных вод 9, далее, пройдя систему магнитных фильтров для очистки стоков 10, попадает в отстойник 11, потом в рекуператор горячих промышленных стоков (РГПС) 5, наполняя его, далее по трубопроводу 13 промстоки сбрасываются в канализацию.

Св. 'в

Узел хим. 'ов Паровой

очистки котел

воды (ПК), 15

(ХВО)

1

Рис. 3. Структурная схема использования ВЭР для тепловой подготовки рабочего теплоносителя на предприятиях прачечного производства

1 - первичный трубопровод;

2- вторичный трубопровод;

3- паровой котел (ПК);

4 - теплоиспользующее

технологическое оборуд-

ование, стиральная машина

, (СМ); 5-рекуператор горячих

промышленных стоков, дополнительный тепло-

обменник (РГПС); 6-• комплексный узел для

химической очистки воды (ХВО); 7,8,9,10 - вентили;

11- насос (нагнетатель); 12 -коллектор сточных вод; 13-система магнитных фильтров

для очистки стоков;14- отстойник сточных вод; 15 - изолированный водопровод; 16 -трубопровод для сброса стоков в канализацию; 17 - узел учета тепловой энергии; 18,19,20,21,22 - датчики температуры, 23,24 - расходомеры; 25 - теплосчетчик; 26 - манометр.

Рис. 4. Схема экспериментальной установки для определения зависимостей Овых^/('с,1в,1п..'я1к.'ив.(, И^ойц) на предприятиях прачечного производства

Второй вариант: вентиль 7 перекрывается, открывается вентиль 8, водопроводная вода по вторичному трубопроводу 2 поступает непосредственно в дополнительный рекуператор сточных вод (РГПС) 5, где происходит нагрев водопроводной воды тепловым потенциалом промышленных стоков внутри рекуператора. Далее подогретый первичный теплоноситель поступает в узел для химической очистки воды (ХВО) 6 либо по изолированному трубопроводу 15 непосредственно в стиральную машину (в зависимости от температурного режима технологического процесса), далее в паровой котел (ПК) 3, потом в стиральную машину (СМ) 4, экспериментальный цикл завершается. Для обеспечения циркуляции промышленных стоков от рекуператора горячих промышленных стоков к узлу химической очистки воды применяется насос технической воды 11.

Схема проведения экспериментальных исследований для участков уборочно-моечных работ автосервиса

Для проведения исследований МСТТ на участках УМР предприятий автосервиса разработана структурная схема использования ВЭР для тепловой подготовки рабочего теп-

лоносителя (рис. 5) (рекуператор горячих промышленных стоков - генератор тепловой энергии - теплоиспользующее технологические оборудование). Структурная схема дает описание методов использования теплового потенциала промышленных стоков в качестве ВЭР. Температура рабочего теплоносителя, подготовленного в локальной системе РГПС-ГТЭ-ТТО, является главным определяющим параметром экономической эффективности использования тепловых ВЭР.

Рис. 5. Структурная схема использования ВЭР для тепловой подготовки рабочего теплоносителя на предприятиях автосервиса (участках УМР)

1 - водопровод; 2,3 -расходомеры; 4,5 - вентили, 6 - рекуператор горячих промышленных стоков, дополнительный теплообменник (РГПС); 7 -генератор тепловой энергии, основной теплообменник (ГТЭ),8- теплоиспользующее технологическое оборудование, автомобиль (ТТО); 9 — манометр, 10 — насос (нагнетатель); И, 12 -фильтры для очистки промстоков; 13 - отстойник сточных вод;14 - коллектор сточных вод; 15 - контрольно-измерительная аппаратура, (узел учета тепловой энергии), регистрирует и обрабатывает данные рабочих параметров теплоносителей; 16,17,18,19,20 - датчики температуры; 21 - трубопровод для сброса стоков в канализацию.

Рис. 6. Схема экспериментальной установки для определения зависимостей Qblix =f(tc,tB,tK.ir.Us, Wc.Gb) на участках уборочно-моечных работ

Факторы, определяющие процесс: отношение водяных эквивалентов теплоносителей bw = WcfWs, начальная температура стоков на входе в рекуператор /с, конечная температура стоков 1к, начальная температура воды /я. Данные параметры характеризуют интенсивность подогрева водопроводной воды в рекуператоре.

Принятые значения факторов: начальная температура водопроводной воды tB = 15 °С (const); отношение водяных эквивалентов воды и промстоков bw = принимаются от

0,5 до 1; температура стоков на входе из ДТО /с принимается 45-70 °С, с интервалом 5 °С.

[Г

> Основными элементами установки являются: дополнительный рекуперативный теп! лообменник 6 (РГПС), основной теплообменник 7 (ГТЭ), теплоиспользуюшее технологическое оборудование 8 (ТТО), а также аккумуляторная емкость горячих промстоков (отстойник сточных вод) 13 с фильтрами 11, 12 для улавливания взвешенных веществ из промстоков, поступающих по коллектору сточных вод 14, регулировочные вентили 4,5. Сброс стоков в канализацию после теплообмена между первичным и вторичным теплоносителями осуществляется по трубопроводу 17. Установка позволяет проводить исследование с использованием ■ промышленных стоков в качестве теплоносителя.

Эксперимент проводился следующим образом.

В первой стадии эксперимента рабочий теплоноситель (водопроводная вода) при открытом вентиле 5 и закрытом вентиле 4 поступает в основной теплообменник (ГТЭ), где происходит нагревание за счет сгорания горючего внутри основного теплообменника по полной программе до необходимой температуры I.

Во второй стадии эксперимента при открытом вентиле 4 и закрытом вентиле 5 рабочий теплоноситель поступает на первую ступень подогрева, т.е. в дополнительный теплообменник (РГПС), где происходит процесс теплопередачи от тепловых отходов (горячих промстоков) к рабочему теплоносителю (воде). Затем по изолированному трубопроводу подогретая вода подается в генератор тепловой энергии (ГТЭ), где осуществляется её догревание, но с меньшими затратами горючего, так как вода уже обладает определенным тепловым потенциалом, полученным от промышленных стоков. В дальнейшем из РГПС стоки сбрасываются в канализацию по водопроводу 17. Для того чтобы доставлять промстоки к РГПС, применяется насос технической воды Н (Э) 10.

Экспериментальные исследования проводились аналогично программе теоретических исследований по повышению эффективности использования теплового потенциала стоков в двух направлениях:

- определение теплового потенциала промстоков и целесообразности его использования;

- определение эффективности подогрева холодного теплоносителя горячими промстоками при использовании дополнительного рекуперативного теплообменника;

- определение теплотехнических параметров применяемого оборудования.

При проведении экспериментальных исследований было проведено 9 серий опытов по 11 экспериментов в каждой. Данные, полученные при проведении экспериментальных исследований и усредненные по серии, приводятся в табл. 3,4.

В соответствии с моделью теплообмена при противотоке коэффициент теплопередачи определялся по формуле (12):

1 -ъж 1-г

где 2 = ———. Этот способ удобен в том отношении, что полученные коэффициенты теплопередачи могут быть использованы в других инженерных расчетах в рамках той же модели.

Значение критерия Рейнольдса для канала сточных вод определяется выражением Яе = / г , где (1э - эквивалентный диаметр канала сточных вод, у- кинематическая вязкость, которая бралась при температуре >с■ Учитывая соотношения » = Сг / р5, = 45 / р, получим расчетную формулу (13):

Таблица 3

Данные экспериментальных исследований на участках уборочно-моечных работ

№ серии опытов Сс, кг/с Ь„, = — IV „ »'с, кВт/°С (с, "С Яе-Ю"4 К, кВтм2/°С

1 2,4 0,5 11,6 44,8 0,639 22,9

2 4,4 0,7 18,0 55,4 1,383 16,8

3 5,3 0,9 22,6 65,4 2,003 9,7

4 4,4 0,7 18,1 44,8 1,166 19,8

5 5,3 0,9 22,7 44,8 1,379 14,2

6 2,4 0,5 11,7 55,4 0,761 16,3

7 5,3 0,9 22,6 55,4 1,635 11

8 2,4 0,5 11,7 65,4 0,932 15,3

9 4,4 0,7 18,1 65,4 1,694 15,6

Таблица 4

Данные экспериментальных исследований для предприятий прачечного производства

№ серии опытов Сс, кг/с ¡У 3 \УС, кВт/°С 1с, "С Яе-Ю4 к, кВтм2/°С

1 3,5 0,6 15 70 1,513 16,4

2 4,4 0,8 18,4 70 1,91 16,9

3 5,3 0,9 22,6 70,1 2,264 16,2

4 3,5 0,6 15 59,8 1,2 19,5

5 4,5 0,8 18,4 59,9 1,527 20,2

6 5,4 0,9 22,6 60,4 1,861 20,5

7 3,5 0,6 15 50,3 1,011 23,2

8 4,5 0,8 18,7 50,3 1,011 25,9

9 5,3 0,9 21,8 50,3 1,508 27,4

рру

(13)

(14)

гдер - смоченный периметр сечения канала сточных вод. Критерий Стантона определяется по формуле (14):

X

где х - геометрический симплекс (отношение эквивалентного диаметра канала теплообмен-ного тракта к его длине, с{/41).

Графическое изображение зависимостей критерия Стантона от числа Рейнольдса, рассчитанных по формулам (13),(14) и данным табл. 3, 4, представлено на рис. 7.

В четвёртой главе представлены результаты по определению тепловых балансов основных теплоиспользующих технологических предприятий сервиса. Обосновано применение теплового потенциала сточных вод в качестве греющего теплоносителя на предприятиях

Сервиса. Разработана методика расчета тепловых потерь с горячими промышленными стопками на предприятиях сервиса.

а) б)

Рис. 7. Зависимости: а) значений критерия Стантона от режима движения горячего теплоносителя в теплообменном тракте для предприятий уборочно-моечных работ автосервиса; б) значений критерия Стантона от режима движения горячего теплоносителя в тепло-обменном тракте для предприятий прачечного производства

Установлено, что использование теплового потенциала сточных вод в качестве вторичных энергоресурсов способствует стабилизации параметров теплоносителей, как следствие, повышению эффективности осуществления основных теплоиспользующих технологических процессов.

Рис. 8. Структурная схема расчета основных параметров малоотходной теплоэнергосберегающей системы при внедрении на предприятиях сервиса

Разработаны рекомендации по определению основных параметров малоотходной системы технологического теплопотребления для предприятий сервиса и применению энерго-

сберегающего оборудования с учетом типовых решений рационального тепло- и водопо-требления (рис.8).

Расчет производится исходя из следующих данных: температуры первичного и конечного теплоносителей, производительности предприятия, параметров промстоков. В результате расчета определяются следующие параметры:

- тепловой потенциал, удельный расход и скорость течения промышленных сточных

вод;

- эффективные условия теплообмена в условиях использования теплового потенциала промышленных стоков, площадь поверхности теплообмена рекуператора горячих сточных вод, диаметр и длина теплообменного тракта;

Экспериментальные исследования, проведенные в научно-исследовательских лабораториях кафедры «Энергетика и безопасность жизнедеятельности» ЮРГУЭС, на предприятии прачечного производства «ООО Лотос-96» г. Шахты, на предприятиях технического обслуживания автомобилей оборудованных участками уборочно-моечных работ «В05Н-Автосервис», ООО «АвтоДон» г. Шахты, показали, что внедрение разработанных научно-практических и методических рекомендаций подтвердило экономическую эффективность предлагаемых научно-технических решений.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ РАБОТЫ

1. Сформулирована и решена задача оптимизации энергосберегающего оборудования по критерию экономической целесообразности утилизации теплового потенциала сточных вод, позволяющая определить оптимальные теплотехнические параметры теплообменного оборудования - диаметра трубопроводов и скоростей потоков теплоносителей. Определен критерий экономической целесообразности использования теплового потенциала горячих промышленных стоков в качестве греющего теплоносителя

2. Исследовано влияние теплотехнических параметров на эффективность использова- : ния теплового потенциала промышленных стоков, на основе которого выработаны рекомендации по выбору рациональных значений параметров энергосберегающего оборудования и 1 способа интенсификации теплообмена.

3. Разработана инженерная методика определения теплового потенциала промышленных сточных вод предприятий сервиса, удельных показателей по выходу тепловых ВЭР, по-_ зволяющая повысить эффективность использования теплового потенциала сточных вод на стадии проектирования малоотходной энергосберегающей системы.

4. Экспериментально исследованы теплотехнические параметры рекомендуемого энергосберегающего оборудования. Для технологически важного диапазона определены зависимости критерия Стентона от числа Рейнольдса в условиях использования теплового потенциала сточных вод, установлена зависимость коэффициента теплопередачи от температуры и расхода промышленных стоков;

5. Результаты внедрены и использовались при проектировании малоотходной энергосберегающей системы на предприятии прачечного производства для стиральных машин промышленного типа на ООО «Лотос-96» г. Шахты с годовой экономической эффективностью 240000 руб.

6. Разработан комплекс программного обеспечения для расчета выхода тепловых вторичных энергоресурсов и их удельных показателей на предприятиях сервиса; расчета тепло-

Í вой нагрузки, удельных расходов тепловой энергии и топлива с учетом использования теп! ловых вторичных энергоресурсов на предприятиях сервиса.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах: Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Илиев А.Г. Проблемные аспекты использования теплового потенциала промстоков автомоек автотранспортных предприятий/ А.Г. Илиев// Вестник Воронежского государственного технического университета 2008. Т. 4. № II. С. 147-149.

2. Илиев А.Г. Энергосбережение на предприятиях социальной сферы/ А.Г. Илиев, А.Б. Сыса// Вестник Воронежского государственного технического университета. 2008. Т. 4.№ U.C. 167-169.

3. Илиев А.Г. Применение теплового потенциала промышленных стоков на предприятиях прачечного производства / А.Г. Илиев, В.И. Тимченко// Вестник Воронежского государственного технического университета. 2008. Т. 4. № 12. С. 80-81.

Программные средства

4. Илиев А.Г. Программное обеспечение для расчета выхода и удельных показателей вторичных энергоресурсов / РФ №2008611331; заявл. 2008610391; дата поступления: 04.02.08; регистрация в реестре: 17.03.2008.

5. Илиев А.Г. Программное обеспечение расчета тепловой нагрузки, удельных , расходов тепловой энергии и топлива учетом использования тепловых вторичных энергоресурсов на предприятиях сервиса / РФ №2008613788; заявл. 2008612849; дата поступления: 24.06.08; регистрация в реестре: 07.08.2008.

Статьи и материалы конференций

6. Тимченко В.И. Энергетический потенциал промстоков автомойки/ В.И. Тимченко, А.Г. Илиев// Проблемы машиностроения и технического обслуживания в сфере сервиса: межвуз. сб. науч. тр. Шахты: ЮРГУЭС, 2006. С. 29-31.

7. Илиев А.Г. Проблемные аспекты энергосбережения в условиях безнапорного движения горячих промстоков / А.Г. Илиев //Актуальные проблемы техники и технологии: межвуз. сб. науч. тр. Шахты: ЮРГУЭС, 2007. С. 27-29.

8. Илиев А.Г. Использование энергетического потенциала промстоков на фабриках-прачечных/ А.Г. Илиев //Современные проблемы сервиса и туризма: материалы Всерос. науч. конф. аспирантов и молодых ученых. М.: ГОУВПО «МГУС», 2007. С. 50-52.

9. Илиев А.Г. Проблемные аспекты применения рекуперативных теплообменников в процессах утилизации горячих промышленных стоков / А.Г. Илиев, В.И Тимченко, Ф.В. Пелевин // Вестник МГУС . 2007. № 3 (3). С. 90-93.

10. Сыса А.Б. Алгоритм расчета эффективности использования теплоты промышленных стоков на предприятиях жилищно-коммунального хозяйства/А.Б. Сыса, А.Г. Илиев // Бытовая техника, технология и техническое оборудование предприятий сервиса: юбилейный междунар. сб. науч. тр. Шахты: ЮРГУЭС, 2007. С. 49-51.

11. Илиев А.Г. К вопросу энергосбережения на предприятиях коммунального хозяйства / А. Г. Илиев // Известия высших учебных заведений (Северо-Кавказский регион) 2008.№ 2 (144). С. 99-101.

12. Илиев А.Г. Организация малоотходной системы теплотехнологии на фабриках-прачечных / А.Г. Илиев; Институт научной и технической информации РАН М., 2008. 0,37 п.л. Деп. ВИНИТИ № 95-В. 2008.

13. Илиев А.Г. Использование теплоты промстоков в технологических процессах стирки белья / А. Г. Илиев, В.И. Тимченко//Известия высших учебных заведений (СевероКавказский регион) 2008. №3 (145). С. 146-147.

14. Сыса А.Б. Определение удельных показателей по тепловым вторичным энергоресурсам на предприятиях сервиса/ А.Б. Сыса, А.Г. Илиев, О.В. Чефранова // Социально-экономические и технико-технологические проблемы сферы услуг: сб. науч. тр. Ростов н/Д: Изд-во РАС ЮРГУЭС, 2008. Вып. 7. Ч. 2. С. 90-94.

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ te - температура горячего теплоносителя (промышленных стоков), К; t¡ - температура холодного теплоносителя (водопроводной воды), К; t - температура теплоносителя на выходе из рекуператора горячих промышленных стоков, К; tu - конечная температура теплоносителя,К; (/ - температура теплоносителя, направляемого на ТТО, К; /.у - температура рабочего тела в ГТЭ, К; t¡j - температура пара, К; ¡ов - начальная температура водопроводной воды, после ХВО, К; t¡— температура поверхности кузова и других частей автомобиля, К; F - площадь поверхности теплообмена, м2; а - коэффициент теплоотдачи, Вт/м2; ас- - коэффициент теплопередачи от промышленных стоков к стенке, Вт/м2К; ац- коэффициент теплопередачи от промышленных стоков к водопроводной воде, Вт/м2К; Я - коэффициент теплопроводности, Вт/м °С; w - скорость, м/с; <5 - толщина стенки теплообменника, м2; St- разность между температурами теплоносителя на выходе и входе из теплообменника, К; At - температурный напор, К; v - коэффициент кинематической вязкости м2/с; р - плотность, кг/м3; /л - коэффициент динамической вязкости, кг/(мс); а - коэффициент температуропроводности, м2/с г -термическое сопротивление стенки Вт/°С; f - коэффициент запаса; в - эффективность использования теплового потенциала промышленных сточных вод, %, W - водяной эквивалент теплоносителя; bw,- отношение водяных эквивалентов теплоносителей; К- коэффициент теплопередачи, Вт/м2-К; F - площадь поверхности теплообмена, м ; С/> - теплоемкость кДж/кг-К; Ge - расход промышленных стоков, л/с; L - длина пути потока, м; 4 - коэффициент сопротивления трения; С - сумма местных сопротивлений; н>- скорость потока, м/ч; Ут ~ Рт$ ~ удельный вес теплоносителя, Н/м3; Q - коэффициент гидравлического сопротивления системы; St - критерий Стантона, Re - критерий Рейнольдса; х - степень в критери- t альном уравнении зависимости значения Стантона от Рейнолльдса; Su, Яд, Ф, Сг - стоимост- -ные параметры энергосберегающего оборудования; г<т - термическое сопротивление стенки теплообменника Вт/К; П - значение приведенных затрат; ТЭР - тепловые энергетические ресурсы, ВЭР - вторичные энергетические ресурсы; МСТТ - малоотходная система теплотех-нологии; ГТЭ - генератор тепловой энергии; РГПС - рекуператор горячих промышленных стоков; РТА - рекуперативный теплообменный аппарат; КИП - контрольно - измерительные приборы; СМ - стиральная машина; ХВО - узел химической очистки воды; ТТО - теплоис-пользующее технологическое оборудование; ПК - паровой котел.

Подписано в печать 13.02.2009. Формат 60 х84/16. Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л .1,0. Тираж 85 экз. Зак.

ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет» 394026 Воронеж, Московский просп., 14

Перечень сокращений, условных обозначений, символов, единиц и терминов.

Введение.

1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ.!.

1.1 Состояние и прогнозы использования тепловых потерь на предприятиях сервиса.

1.2 Анализ использования теплового потенциала промышленных стоков на предприятиях прачечного производств.

1.3 Организация малоотходной системы теплотехнологии при проведении комплекса уборочно - моечных работ на предприятиях автосервиса.

1.4 Пути оптимизации теплоиспользующих технологических процессов по условиям эффективного использования вторичных энергоресурсов.

1.5 Опыт создания энергосберегающего оборудования по использованию тепловых вторичных энергоресурсов.

1.6 Направления и методы исследований по организации систем малоотходной теплотехнологии на предприятиях сервиса.

1.7 Выводы по главе, цели и задачи исследований.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ ПО УСЛОВИЯМ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ.

2.1 Анализ теплоиспользующих технологических процессов стирки белья.

2.2 Анализ теплоиспользующих технологических процессов мойки автомобилей.

2.3 Анализ тепловых потерь в процессе теплопотребления при стирке белья.

2.4 Анализ тепловых потерь в процессе теплопотребления при мойке автомобиля.

2.5 Математическая модель выхода и удельных показателей тепловых вторичных энергоресурсов.

2.6 Определение конечных температур горячего (промышленных стоков) и холодного (водопроводной воды) теплоносителей.

2.7 Определение гидравлических и конструктивных параметров рекуперативного теплообменника горячих промстоков методом приведенных затрат.

2.8 Выводы по главе.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ТЕПЛОВОГО ПОТЕНЦИАЛА ПРОМСТОКОВ.

3.1 Цель экспериментальных исследований.

3.2 Описание экспериментальной установки для проведения исследований эффективности применения малоотходной системы теплотехнологии на предприятиях прачечного производства.

3.3 Методика проведения экспериментальных исследований при использовании теплового потенциала промстоков в качестве вторичных энергоресурсов на предприятиях прачечного производства.

3.4 Описание установки для проведения экспериментальных исследований в условиях технологических процессов уборочно-моечных работ.

3.5 Методика проведения экспериментальных исследований по рациональному использованию теплоты промстоков в технологических процессах уборочно-моечных работ.

3.6 Обработка экспериментальных данных.

3.7 Выводы по главе.

4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1 Инженерная методика расчёта тепловых потерь с горячими промстоками.

4.1.1 Общие положения.

4.1.2 Расчёт тепловых потерь при стирке белья.

4.1.3 Расчёт тепловых потерь при осуществлении комплекса уборочно-моечных работ.

4.2 Выбор и расчет энергосберегающего оборудования для малоотходной системы теплотехнологии.

4.3 Исходные данные для программного обеспечения расчёта затрат на организацию малоотходной системы теплотехнологии и экономического эффекта её использования.

4.4 Программное обеспечение, применяемое при расчете параметров малоотходной системы теплотехнологии на предприятиях сервиса.

4.5 Выводы по главе.

Актуальность темы. Изменение структуры предприятий сервиса в условиях рыночных отношений, повышение стоимости тепловой энергии, неизбежная конкуренция в сфере услуг диктуют необходимость проведения новых научно - технических разработок по рациональному использованию энергетического потенциала технологических сточных вод (промышленных стоков) и совершенствованию энергосберегающего оборудования. Организация энергосберегающей технологической системы, т.е. системы, в которой используется тепловой потенциал промышленных стоков в технологических и инженерных теплоиспользующих сетях в качестве греющего теплоносителя, обусловливает экономию топливно-энергетических ресурсов за счет регенеративного использования энергетического потенциала промышленных стоков в условиях применения дополнительного энергосберегающего оборудования.

Диссертационная работа направлена на решение вопросов энергосбережения в плане использования теплового потенциала промышленных стоков, т.е. тепловых отходов технологических теплоиспользующих процессов предприятий сервиса, в частности, прачечного производства и комплекса уборочно-моечных работ автосервиса. В настоящее время на предприятиях сервиса удельный вес энергозатрат в стоимости и реализации услуг составляет не менее 40 %, поэтому особое место в эксплуатации теплоиспользующего технологического оборудования занимают проблемы энергосбережения.

Результаты анализа современной научно-технической литературы и нормативно-технической документации по теплопотреблению позволяют сделать вывод: в настоящее время имеется ряд недостаточно исследованных вопросов в плане энергосбережения, таких как теплоиспользующие технологические процессы, протекающие на теплоёмких предприятиях сервиса; способы использования теплового потенциала горячих промстоков при организации теплоэнергосберегающих систем; недостаточно разработан комплекс программного обеспечения по расчёту выхода и удельных показателей тепловых вторичных энергоресурсов, определению конструктивных и гидравлических параметров энергосберегающего оборудования; отсутствие оптимальных решений и конкретных рекомендаций по применению дополнительных теплообменных устройств в энергосберегающей технологической системе.

Поэтому задача энергосбережения путем использования теплового потенциала промышленных стоков является актуальной.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с ГБ НИР «Методические аспекты создания и совершенствования энергосберегающего оборудования и технологий для предприятий сервиса Г-27.1 МР», (Гос. регистр. № 01.200.210324) ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный университет экономики и сервиса».

Цель и задачи исследования. Целью работы является разработка научно-технических решений по повышению эффективности энергосбережения за счет использования теплового потенциала горячих промышленных сточных вод.

Для достижения указанной цели в работе были поставлены'следующие задачи: определить выход теплового потенциала промстоков и возможность его использования в качестве вторичных энергоресурсов (ВЭР); разработать рекомендации по выбору теплотехнологических параметров энергосберегающего оборудования, обеспечивающих повышение эффективности использования теплового потенциала горячих сточных вод; разработать методику оптимизации теплообменного тракта, обеспечивающую технико-экономическую эффективность использования энергетического потенциала горячих промстоков в качестве вторичных энергетических ресурсов; экспериментально исследовать теплотехнические показатели теплообменного тракта в условиях использования теплоты сточных вод в качестве греющего теплоносителя.

Научная новизна результатов исследования. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной: разработаны рекомендации по выбору соотношения водяных эквивалентов теплоносителей bjy приведенного коэффициента теплопередачи теплообменного тракта К*, позволяющих определить рациональное применение способов интенсификации теплообмена, обеспечивающих повышение эффективности использования теплового потенциала промышленных стоков в качестве вторичных энергоресурсов; сформулирована и решена задача оптимизации энергосберегающего оборудования по критерию экономической целесообразности использования теплового потенциала сточных вод для определения оптимальных теплотехнических параметров теплообменного оборудования; экспериментально исследована зависимость критерия Стантона от числа Рейнольдса в условиях использования теплового потенциала сточных вод, установлена зависимость коэффициента теплопередачи от температуры и расхода промышленных стоков; разработана методика определения теплового потенциала промышленных сточных вод предприятий сервиса, позволяющая проанализировать целесообразность использования теплового потенциала сточных вод на стадии проектирования системы теплотехнологии для предприятий любой сферы, имеющей горячие промстоки.

Практическая значимость работы. Разработанные в диссертации рекомендации и методики являются научной базой для определения основных параметров энергосберегающей системы при использовании теплового потенциала промышленных стоков в качестве греющего теплоносителя.

Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы в проектно-конструкторских, научно - исследовательских организациях и на предприятиях сервиса для разработки энергосберегающей системы, применение которой позволяет эффективно использовать тепловой потенциал промышленных стоков; разработки нормативной документации по удельным показателям выхода тепловых вторичных энергоресурсов; определения параметров энергосберегающего оборудования, оптимизированного по условиям эффективного использования теплового потенциала сточных вод.

Внедрение результатов работы. Научно-практические решения диссертационной работы были использованы: при проектировании энергосберегающей системы на предприятии прачечного производства ООО «Лотос-96» г. Шахты, Ростовская область; в методике расчета тепловых потерь с горячими промышленными стоками на предприятии ООО «Авто-Дон» г. Шахты, Ростовская область; при проектировании теплоиспользующего технологического оборудования на предприятии «BOSH - Автосервис» пос. Каменоломни, Ростовская область; в учебном процессе ГОУВПО «ЮжноРоссийский государственный университет экономики и сервиса» для студентов специальности 080502 «Экономика и управление на предприятиях сферы быта и услуг».

Достоверность результатов исследования обеспечивается: использованием апробированных базовых математических моделей, подходов, основанных на фундаментальных законах тепломассопереноса, а также современных методов теоретических исследований.

Апробация работы. Основные положения работы, результаты теоретических и экспериментальных исследований докладывались и обсуждались на следующих конференциях: научно - практической конференции студентов, аспирантов и специалистов (Волгодонск, 2006); ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава

ЮРГУЭС (Шахты, 2006, 2007); Международной конференции, посвященной 35-летию кафедры «Машины и приборы» ЮРГУЭС (Шахты, 2007); Всероссийской научной конференции аспирантов и молодых ученых «Вестник МГУС» (Москва, 2007); Всероссийской научной конференции «Наука сервису» (Москва, 2007); Всероссийской научно-практической конференции «Социально-экономические и технико-технологические проблемы развития сферы услуг» (Ростов-на-Дону, 2008).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, в том числе 3- в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 2 авторских свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ. В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, лично соискателю принадлежат: [2,6] - анализ статистических данных; [3,9,10] - обработка экспериментальных данных, [13,14] - проведение расчетных исследований.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, основных выводов и результатов исследований, списка литературы из 101 наименования, приложений. Основная часть работы изложена на 129 страницах, содержит 19 рисунков и 32 таблицы.

ВЫВОД

1. Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента в историческом аспекте Текст.: информационные материалы Совета по «Кибернетике» / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова. - М., 1970.

2. Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий Текст. / Ю. П. Адлер, Е. В. Маркова, Ю. В. Грановский. - М.: Наука, 1976. -254 с.

3. Бакластов, А. М. Проектирование, монтаж и эксплуатация тепломассообменных установок Текст.: учеб. пособие для вузов / А. М. Бакластов, В. А. Горбенко, П. Г. Удыма; под ред. А. М. Бакластова.- М.: Энергоиздат, 1981. - 336 с.

4. Беляев, Ю. М. Критерии эколого-экономической эффективности энергетических технологий Текст. / Ю. М. Беляев // Изв. Вузов Сев - Кавк. регион, Техн. науки. - 2003.- № 4.- 41 - 43

5. Бильмаер, Ф. В. Разработка нового метода интенсификации теплообмена для оборудования предприятий сервиса Текст. / В. В. Бильмаер, Ф. В Пелевин // Теоретические и прикладные проблемы сервиса. - 2005. - № 3. - 15 - 19.

6. Бильмаер, Ф. В. Совершенствование теплообменных аппаратов для предприятий сервиса Текст. // Сб. IX-я междунар. научно - практическая конференция «Наука - сервису». - М.: МГУ, 2004. - 90 - 91.

7. Варфоломеев, Ю.М., Энергосбережение в промышленных и коммунальных предприятиях: учебное пособие / Варфоломеев Ю.М., Федоров М.Н. 2008 — 124 стр.

8. Гиргидов, А. Д. Механика жидкости и газа (Гидравлика) Текст. / А. Д. Гиргидов. - СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003. - 545 с.

9. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы Текст.: учебник для вузов / Т. М. Башта и др.. - 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1982. - 423 с.

10. Гмурман, В. Е.. Теория вероятностей и математическая статистика Текст.: учеб. пособие для вузов / В. Е. Гмурман. - М.: Высш. шк., 1998.

11. Данилов, И. П. Стандартизация, сертификация и аудит в области энергосбережения. Пути решения задач на региональном уровне Текст. / И. П. Данилов // Стандарты и качество. - 1999 - № 9. с. 22-24

12. Делягин, М. Энергетическая доктрина России Текст. / М. Делягин // Свободная мысль. - 2006. - № 9. с. 43-46

13. Дзюбенко, Б. В. Интенсификация теплообмена в каналах с искусственной турбулизацией потока Текст. / Б. В. Дзюбенко, Г. А. Дрейцер, Р. И. Якименко // Труды 1-ой Российской национальной конференции по теплообмену. - М., 1994.-Т. 8.-С. 64-69.

14. Илиев, А. Г. Исследование тепловых процессов на автомойках и разработка системы использования вторичных энергоресурсов (ВЭР) на примере автосервисного предприятия «Интер-транс» Текст.: дипломная работа / А. Г. Илиев; ЮРГУЭС. - Шахты, 2006. - 99 с.

15. Илиев, А.Г. К вопросу энергосбережения на предприятиях коммунального хозяйства Текст. / А. Г. Илиев // Известия высших учебных заведений северокавказский регион №2 (144) 2008г. 99-101

16. Илиев, А. Г. Организация малоотходной системы теплотехнологии на фабриках-прачечных Текст. / А. Г. Илиев; Ин-т научной и технической информации РАН. - М., 2008. - Деп. ВИНИТИ В, 2008. - № 95. - 0,37 п. л.

17. Илиев, А.Г. Применение теплового потенциала промышленных стоков на предприятиях прачечного производства./ А.Г. Илиев, В.И.Тимченко, // Вестник воронежского государственного технического университета. 2008. Т. 4. № 12 с. 80-81

18. Илиев, А.Г. Проблемные аспекты применения рекуперативных теплообменников в процессах утилизации горячих промышленных стоков./ Илиев А.Г., Тимченко В.И., Пелевин Ф.В. // «Вестник МГУС» №3 (3) 2007г. 90-93

19. Илиев, А.Г. Проблемные аспекты использования телпового потенциала промстоков автомоек автотранспортных предприятий / Илиев, А.Г. // Вестник воронежского государственного технического университета. 2008. Т. 4. №11 с. 147-149.

20. Илиев, А.Г. Энергосбережение на предприятиях социальной сферы / Илиев, А.Г., А.Б. Сыса// Вестник воронежского государственного технического университета. 2008. Т. 4. №11 с. 167-169.

21. Иноземцев, В. О разумной энергетической политике Текст. / Владислав Иноземцев // Своб. мысль. - 2006. - № 9-10. - 15 - 24.

22. Исаченко, В. П. Теплопередача Текст.: учебник для вузов / В. П. Исаченко. - М.: Энергия, 1976. - 488 с.

23. Канализация Текст.: учебник для вузов / С В . Яковлев [и др.]. - М : Стройиздат, 1986. - 628 с.

24. Карасев, Е. Н. Экономика услуг технического сервиса Текст.: практикум / Е. Н. Карасев, И. Н. Сулак. - Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2005. - 32 с.

25. Керн, Д. Развитые поверхности теплообмена Текст. / Д. Керн, А. Краус. - М.: Энергия, 1977. - 350 с.

26. Константинов, А. Правовое обеспечение энергосбережения и охрана окружающей среды Текст. / А.Константинов // Хоз-во и право. - 1997.- № 3. -С. 140 - 144

27. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров Текст. / Г. Корн, Т. Корн. - М.: Наука, 1968. - 720 с.

28. Кошкин, Л. Программно-целевой подход в обосновании энергосбережения Текст. / Л. Кошкин, Г. Мингалеев // Экономист. - 2002. - № 6. - 88 - 91.

29. Крамер, Г. Математические методы статистики Текст. / Г. Крамер. - М.: Мир, 1975,-648.С.

30. Кремер, Н. Ш. Теория вероятностей и математическая статистика Текст.: учебник: для вузов / Н. Ш. Кремер. - М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. - 543 с.

31. Кудрявцев, Б. М. Экспериментальное исследование гидравлического сопротивления в трактах с компланарными каналами Текст. / Б. М. Кудрявцев, А. Орлин, А. Поснов // Изв. вузов. Машиностроение. - 1983. -№ 4.- с. 54 - 58.

32. Коляда, В. Современные стиральные машины Текст. / В. Коляда. - М.: Солон - Р , 2001.-208 с.

33. Корякин-Черняк, Л. Стиральные машины от А до Я Текст. / Л. Корякин-Черняк. - СПб.: Наука и Техника, 2002. - 304 с.

34. Кутателадзе, Теплопередача и гидродинамическое сопротивление Текст.: справ, пособие / Кутателадзе. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 376 с.

35. Лаверов, Н. П. Топливно-энергетические ресурсы Текст.: доклад / Н. П. Лаверов // Вестник Российской академии наук. - 2006. - Т 76. - № 5.

36. Лебедев, Н. И. Гидравлика, гидравлические машины и объёмный гидропривод Текст.: учеб. пособие / Н. И. Лебедев. - М.: МГУЛ, 2002. - 232 с.

37. Ливчак, В. И. Стратегия энергосбережения в жилищно-коммунальном хозяйстве и социальной сфере Текст. / В. И. Ливчак // Вентиляция, отопление, кондиционирование. — 2001 - № 6. с. 36-39

38. Локай, В.И. Теплопередача в охлаждаемых деталях газотурбинных двигателей летательных аппаратов/ В.И. Локай, М.И. Бодунов, Жуков В.В. — М.: Машиностроение, 1985 — 216с.

39. Лыков, А. В. Тепломассообмен Текст.: справочник / А. В. Лыков. — М.: Энергия, 1978.-480 с.

40. Мелькумов, В.Н. Энергосбережение в системах традиционного и альтернативного теплоснабжения / В.Н. Мелькумов, Сотникова О.А., Турбин B.C. и др. //АВОК, 2004 г., № 2.

41. Мигай, В. К. Моделирование теплообменного энергетического оборудования Текст. / В. К. Мигай. - Л.: Энергоатомиздат, 1987 - 263с.

42. Мильх, И. Энергетическая корзина будущего Текст. / И. Мильх // Deutshland. - 2006. - № 2. с. 65-67

43. Михеев, М.А. Основы теплопередачи Текст./А.М. Михеев, И.М. Михеева — М.: «Энергия», 1973 - 320с.

44. ОНТП-01-91. Общесоюзные нормы технологическое проектирование предприятий автомобильного транспорта Текст.. — М.: Гипроавтотранс, 1991.-184 с.

45. Пелевин, Ф. В. Теплообменный кольцевой тракт с компланарными каналами Текст. / Ф. В. Пелевин. - М.: Изд-во МГТУ. 1994 - 16 с.

46. Промышленная теплоэнергетика и теплотехника Текст.: справочник / А. М. Бакластов и др..; под общ. ред. В. А. Григорьева и В. М. Зорина. - М.: Энергоатомиздат, 1983.- 552 с.

47. Пути использования тепловых вторичных энергоресурсов на предприятиях бытового обслуживания Текст. / А. Г. Сапронов [и др.] //Аннотированный перечень НИР и ОКР, рекомендуемых к внедрению. - Шахты, 1986. - 65.

48. Русаков, В.З. Инженерное обеспечение автотранспортных предприятий, авторемонтных заводов, станций и малых предприятий автосервиса, часть 2 — учебное пособие / Русаков, В.З., Тимченко В.И. / учебное пособие Шахты 2001 - 154с.

49. Сабуров, Э.Н. Интенсификация теплоотдачи в кольцевых каналах с закрученным течением теплоносителя/ Э.Н.Сабуров, Лоухин Ю.Л., Осташев СИ. / труды 2-ой Второй Российской национальной конференции по теплообмену. - М . : 1998 - Т.6 - с. 196-198.

50. Сальников, А. X. Нормирование потребления и экономия топливно- энергетических ресурсов Текст. / А. X Сальников, Л. А. Шевченко.- М.: Энергоатомиздат, 1986. — 240 с : ил. - (Экономия топлива и электроэнергии).

51. Сапронов, А. Г. Энергосбережение на предприятиях бытового обслуживания Текст.: учеб. пособие для вузов / А. Г. Сапронов, В. А. Шаповалов; под ред. A. Г. Сапронова. - Шахты: ЮРГУС, 2000. - 115 с.

52. Сапронов, А. Г. Энергосберегающие теплотехнологии и оборудование предприятий легкой промышленности и бытового обслуживания Текст. / А. Г. Сапронов, В. И. Тимченко, В. А. Шаповалов. - М., 2000.- 72 с. - Деп. в ВИНИТИ. - № 459 - В 00.

53. Сапронов, А. Г. Использование тепловых отходов на предприятиях бытового обслуживания Текст. / А. Г. Сапронов, В. И. Тимченко. - М.: ЦБНТИ Минбыта РСФСР, 1988. - 0,5 п. л.

54. Сапронов, А. Г. Оптимизационные методики по энергосбережению и природоохранным мероприятиям на предприятиях лёгкой промышленности и сервиса Текст.: монография / А. Г. Сапронов, В. И. Тимченко, В. А. Шаповалов. - Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2000. - 76 с.

55. Сапронов, А. Г. Методика определения оптимальных значений основных параметров теплообменных устройств Текст.. - М.,2000. - Деп. в ВИНИТИ B, 2000, № 254.-1 п. л.

56. Сапронов, А. Г. Энергосбережение на предприятиях бытового обслуживания Текст.: учеб. пособие / А. Г. Сапронов, В. А. Шаповалов; под ред. А. Г. Сапронова. - Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2000. - 115 с.

57. Сапронов, А. Г. Оптимизационные методики по энергосбережению и природоохранным предприятиям на предприятиях легкой промышленности и сервиса Текст.: монография / А. Г. Сапронов, В. И. Тимченко, В. А. Шаповалов. - Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2000.

58. Семененко, Н. А. Вторичные энергоресурсы и энерготехнологическое комбинирование в промышленности Текст. / Н. А. Семененко, Л. И. Куперман, А. Романовский. - Киев: Вища шк., 1979. - 295 с.

59. Справочник по теплообменникам Текст.: в 2 т. Т. 2. / пер. с англ. под ред. О. Г. Мартыненко и др... - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 352 с.

60. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам Текст.: / Я. М. Вильнер и др..; под общ. ред. Б. Б. Некрасова. - Минск: Высш. шк., 1985.-382 с.

61. Тепловые процессы и теплоиспользующее оборудование предприятий бытового обслуживания Текст.: справ, пособие / А. Г. Сапронов [и др.]. - М.: Легпромбытиздат, 1999. - 432 с.

62. Теплообмен и гидравлическое сопротивление в трактах с компланарными каналами Текст. / Ф. В. Пелевин [и др.]. - М., 2004. - Деп. рукопись ВИНИТИ . - 23.05.2004. - № 907 - В 2004.

63. Теплообменник для регенерации тепловых вторичных энергоресурсов на предприятиях сервиса Текст. / В. В. Бильмаер [и др.] // Актуальные проблемы науки на современном этапе: межвузовский сборник научных трудов. -Ростов-на-Дону, 2005. - 236 - 242.

64. Теплоэнергетика и теплотехника. Общие вопросы Текст.: справочник / под общ. ред. В. А. Григорьева и В. М. Зорина. - М.: Энергия, 1980. - 528 с.

65. Троицкий, А. Энергетические возможности и перспективы Текст. / А. Троицкий // Экономист -1994. - № 2. с. 83-85

66. Тимченко, В. И. Трансформация теплоты сточных вод автомойки Текст. / В. И. Тимченко, А. Г. Илиев // Проблемы экономики, науки и образования в сервисе: сб. научных трудов. - Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2006. - 42 - 44.

67. Тимченко, В.И. Использование теплоты промстоков в технологических процессах стирки белья / Тимченко, В.И., Илиев А.Г. // Известия высших учебных заведений северо-кавказский регион №3 (145) 2008г. 146-147

68. Тимченко, В. И. К вопросу практического определения основных параметров системы безотходной теплотехнологии Текст. / В. И. Тимченко, В. А. Шаповалов // Сборник научных трудов. - Шахты, 1993.- 63 с.

69. Тимченко. В. И. Определение оптимальных параметров теплообменных устройств в системе теплотехнологий Текст. / В. И. Тимченко // Сборник научных трудов. - Волгодонск, 2001. - 194 с.

70. Тимченко В.И. Совершенствование тепловых процессов и разработка энергосберегающего оборудования Текст.: дис. на соиск. учен. степ, к-та техн. наук. - М.: МГУС, 2002. - 159 с.

71. Тимченко, В. И. Трансформация теплоты сточных вод автомойки Текст./ В. И.Тимченко, Илиев А.Г. //Сборник научных трудов - изд-во ВИС ЮРГУЭС с. 38-40

72. Тимченко, В. И. Энергетический потенциал промстоков автомойки Текст. / В. И. Тимченко, А. Г. Илиев // Проблемы машиностроения и технического обслуживания в сфере сервиса: межвузовский сб. научных трудов. - Шахты: Изд-во ЮРГУЭС, 2006. - 29 - 30.

73. Фастовцев, Т. Ф. Автотехобслуживание Текст. / Т. Ф. Фастовцев. - М: Машиностроение, 1985. - 256 с.

74. Фастовцев, Т. Ф. Современный автосервис Текст. / Т. Ф. Фастовцев. - М.: Знание, 1980. - 64 с.

75. Харитонов, В. В. Пределы интенсификации теплоотдачи в каналах с пористыми вставками Текст. / В. В. Харитонов, В. В. Атаманов, Ю. Н. Киселева // Труды 1-й Российской национальной конференции по теплообмену. - М., 1994.

76. Чугаев, Р. Р. Гидравлика: (техническая механика жидкости) Текст.: учебник для вузов / Р. Р. Чугаев. - Л.: Энергоиздат, 1982. - 672 с.