Энергосберегающий способ локальной утилизации теплоты сточных вод на основе теплообменного аппарата

Цель работы: повышение эффективности систем горячего водоснабжения на основе локальной утилизации теплоты сточных вод; оценка эффекта от применения утилизационного теплообменного аппарата (ТОА) в сетях горячего водоснабжения; проведение теоретических и экспериментальных исследований для определения рациональных характеристик утилизационного ТОА. Объект исследования: система горячего водоснабжения с интегрированными в неё теплообменными аппаратами, утилизирующими теплоту хозяйственно-бытовых сточных вод с целью предварительного нагрева холодной воды в системе водоснабжения. Полученные результаты и новизна: на основе математической модели теплопередачи в теплообменнике разработана методика теплового расчета теплообменного аппарата исследуемой конструкции для утилизации теплоты сточных вод при стационарных и нестационарных режимах работы; получены закономерности, описывающие влияние условий эксплуатации, геометрических, теплофизических и режимных параметров ТОА на количество полезно утилизированной тепловой энергии отдельным теплообменным устройством; получены экспериментальные данные по теплообмену в аппарате разработанной конструкции, а именно: распределение температуры в потоке нагреваемой среды во времени, определённое в расчетных пространственных точках; тепловая инерция теплообменного аппарата (количество времени, необходимое для достижения стационарного теплового режима устройством). Методы исследования: методология базируется на разработке расчетно-аналитического метода, основанного на достоверных и воспроизводимых данных о состоянии теплопередачи в теплообменнике, полученных с использованием стендовой установки, интегрированной в реальные сети горячего водоснабжения жилого многоквартирного здания. Также методологией служат теоретические положения по расчету теплообменных аппаратов; теория теплообмена; теоретические основы гидродинамики; теория математического моделирования тепловых процессов; методы планирования экспериментальных исследований. Степень внедрения: В 2024 году получен акт о внедрении в проектную деятельность организации «Северсталь-Проект». Материалы работы используются в образовательной деятельности ФГБОУ ВО «Вологодский государственный университет» при чтении дисциплины «Техническая термодинамика» «Тепломассообмен». Область применения: разработанные в рамках диссертационного исследования математические модели, алгоритмы расчета и технические решения целесообразно использовать в проектных организациях, занимающихся проектированием систем теплоснабжения, водоснабжения и водоотведения в жилых, общественных и промышленных зданиях); собственникам и пользователям объектов теплопотребления (душевых), планирующих энергосберегающее мероприятие на основе локальной утилизации тепловой энергии хозяйственно-бытовых сточных вод; в вузах при подготовке специалистов по теплоэнергетическим и технологическим направлениям