Российские исследователи предложили инновационный метод модернизации аппаратов воздушного охлаждения, который повышает эффективность теплообмена и снижает энергозатраты при добыче нефти.
Проблема охлаждения в нефтепереработке
В нефтегазовой отрасли для охлаждения жидкостей и газов (воды, масел, нефтяных растворов) широко применяются аппараты воздушного охлаждения (АВО). Они поддерживают оптимальные температуры, обеспечивая стабильную работу оборудования. Однако с ростом производственных нагрузок стандартные конструкции уже не справляются с требованиями.
Основной элемент АВО — оребренные трубки, через которые проходит нагретое нефтяное сырье. Вентиляторы прогоняют воздух, отводя тепло, и охлажденный продукт возвращается в систему. Но даже усиленное оребрение не обеспечивает достаточной теплоотдачи — обычно не более 90 Вт/м².
Решение от ученых Пермского Политеха
Исследователи ПНИПУ предложили усовершенствовать конструкцию, заменив гладкие ребра на лепестковые спирали с углом наклона 10 градусов. Такая форма:
- Увеличивает площадь контакта теплоносителя с воздухом,
- Создает турбулентный поток, улучшая теплообмен,
- Повышает эффективность охлаждения на 17%.
Тестирование проводилось на модели аппарата ЕС-101, используемого в процессе гидрокрекинга (глубокой переработки нефти). При стандартных гладких ребрах теплоотдача составляла всего 64,6 Вт/м², а после модернизации показатель значительно вырос.
«Лепестковые спирали не только сохраняют рифление, но и создают турбулентность, усиливая теплообмен. Наши расчеты подтвердили рост эффективности на 17%», — пояснил Евгений Шестаков, старший преподаватель ПНИПУ.
Перспективы внедрения
Новая разработка позволит:
- Снизить энергопотребление оборудования,
- Увеличить производительность нефтеперерабатывающих заводов,
- Адаптировать АВО к растущим нагрузкам.
Исследование опубликовано в сборнике «Химия. Экология. Урбанистика» и выполнено в рамках программы «Приоритет 2030».