Ученые Пермского Политеха улучшили конструкции аппаратов воздушного охлаждения для нефтеперерабатывающей промышленности. Решение повысит эффективность теплообмена на 17%, снизит энергозатраты и сделает оборудование более устойчивым к высоким нагрузкам.
Ученые предложили использовать лепестковые охлаждающие элементы в виде пространственной спирали с углом наклона 10 градусов. За счет формы ребер увеличивается площадь соприкосновения горячего теплоносителя с охлаждающим воздухом и создаются турбулентные потоки воздуха, которые гораздо эффективнее отводят тепло.
Основной элемент аппаратов — оребренные трубки, через них проходит горячая жидкость. Вентиляторы создают поток воздуха, который охлаждает жидкость, забирая тепло. Такая система позволяет снизить температуру нефтяного сырья на 5–50 градусов.
Технология протестирована на модели аппарата воздушного охлаждения ЕС-101, установленного на оборудовании гидрокрекинга (процесс интенсивной очистки нефти). Расчеты показали, что теплоотдача при использовании гладких ребер составляет всего 64,6 Вт/м² — этого недостаточно для современных технологических требований. После замены гладких ребер на лепестковые и перерасчета теплоотдача увеличилась на 17%.
«Наше решение выполнить ребра в виде спиралей позволяет сохранить рифление поверхности трубок, увеличивая площадь контакта теплоносителя с окружающей средой, а также создает турбулентный режим течения воздуха вдоль оси труб, тем самым повышая интенсивность теплообмена. Моделирование такого исполнения показало увеличение значений параметров теплоотдачи 17% по сравнению с первоначальными. Это говорит об эффективности нашей идеи», — поделился старший преподаватель кафедры «Оборудование и автоматизация химических производств» ПНИПУ Евгений Шестаков.
Исследование провели в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Молодежь и дети»). Статья опубликована в сборнике «Химия. Экология. Урбанистика», том 3, 2025.
