Неизвестный робот
Моделирование системы утилизации тепла дымовых газов котельной установки
В котельных до 30 % тепла теряется с дымовыми газами. Их утилизация ограничена риском коррозии, а традиционный подбор аппаратов требует дорогостоящих испытаний. Цель работы — разработка и верификация математической модели рекуперативного теплообменника «газ–вода» для повышения КПД малых котельных. Расчёт базируется на методе ε‑НТУ и критериальных уравнениях подобия. Вычислительный комплекс реализован на Python (CoolProp, NumPy, Matplotlib, Pandas) в объектно-ориентированной парадигме. Алгоритм автоматически определяет геометрию, свойства сред, выбирает корреляции коэффициентов теплоотдачи и проводит итерационный расчёт до сходимости ≤0,1 °C. Встроены проверки допустимых скоростей, геометрической компоновки и баланса потоков (<3 %). Независимая верификация выполнена в отечественной платформе REPEAT через блочную 0D-модель из 17 функциональных элементов. Расхождение ключевых показателей между платформами не превышает 2–3 %. При равных габаритах (1,13 м³) пластинчатый аппарат показал максимальную эффективность (ε=0,87, Q=795 кВт), охлаждение газов до 79,4 °С и экономию ~770 т у.т./год (~150 тыс. USD) с окупаемостью 3–5 лет. Ребристый и гладкий трубчатый варианты оптимальны для умеренных бюджетов и сред, склонных к загрязнению. Разработанный модуль полностью работоспособен, верифицирован и готов к адаптации под параметры действующих объектов. Он формирует надёжную техническую базу для инженерных решений при модернизации теплогенерирующего оборудования и служит основой для создания цифровых двойников энергосистем.