620.9

В работе рассмотрено влияние утечек теплоносителя во внешнюю среду и межконтурных перетоков на температурные характеристики теплообменного аппарата. Для оценки изменения температур теплоносителей на выходе и температурного напора разработаны модели в Aspen HYSYS для случаев утечки греющего и нагреваемого теплоносителей, а также перетока греющего теплоносителя в нагреваемый и нагреваемого теплоносителя в греющий, экспериментальная проверка выполнена на разработанном стенде для случая утечки греющего теплоносителя. Установлено, что утечка греющего теплоносителя приводит к снижению температур обоих теплоносителей на выходе и температурного напора; утечка нагреваемого теплоносителя - к увеличению выходных температур при снижении температурного напора; межконтурные перетоки - к снижению температуры греющей среды, увеличению температуры нагреваемой среды и снижению температурного напора. Экспериментальные результаты подтвердили направление изменения температур и температурного напора при утечке греющего теплоносителя. Полученные закономерности могут быть использованы при разработке алгоритма системы диагностики технического состояния теплообменных аппаратов и способствовать переходу от регламентного ремонта к ремонту по фактическому состоянию.

The study examines the effect of heat-transfer fluid leakage into the environment and inter-circuit cross-leakage on the thermal characteristics of a heat exchanger. To evaluate changes in the outlet temperatures of the heat-transfer fluids and in the temperature difference, Aspen HYSYS models were developed for hot-side and cold-side leakage, as well as for hot-to-cold and cold-to-hot inter-circuit cross-leakage. Experimental verification was carried out on the developed test rig for the case of hot-side leakage. It was established that hot-side leakage leads to a decrease in the outlet temperatures of both heat-transfer fluids and in the temperature difference; cold-side leakage leads to an increase in the outlet temperatures while the temperature difference decreases; inter-circuit cross-leakage leads to a decrease in the hot-side temperature, an increase in the cold-side temperature, and a decrease in the temperature difference. The experimental results confirmed the direction of changes in the temperatures and in the temperature difference in the case of hot-side leakage. The identified regularities can be used in the development of an algorithm for a heat exchanger condition diagnostic system and can support the transition from scheduled maintenance to condition-based maintenance.

аспирант кафедры «Промышленная теплоэнергетика и системы теплоснабжения» Казанского государственного энергетического университета

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Промышленная теплоэнергетика и системы теплоснабжения» Казанского государственного энергетического университета

Елистратова Ю.В., Семиненко А.С., Уваров В.А., Щербинина О.А. Экономический аспект диагностики накипеобразующих слоев в пластинчатых теплообменниках // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. №5. 2023. С. 42-51. DOI: 10.34031/2071-7318- 2023-8-5-42-51.

Тарасенко Н.В. Влияние отложений накипи на надежность и эффективность работы теплообменного оборудования / Тарасенко Н.В., Гунько И.В., Родионова Т.В. // НАУКА И ИННОВАЦИИ В XXI ВЕКЕ: АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ, ОТКРЫТИЯ И ДОСТИЖЕНИЯ сборник статей IX Международной научно-практической конференции. 2018. С. 24-26.

Thekkuden D.T., Mourad A.H.I., Bouzid A.H. Failures and leak inspection techniques of tube-to-tubesheet joints: A review. Engineering Failure Analysis. 2021. Vol. 130. 105798. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2021.105798.

Shu L., Zhu X., Huang X., Zhou Z., Zhang Y., Wang X. A Review of Research on Acoustic Detection of Heat Exchanger Tube. EAI Endorsed Transactions on Industrial Networks and Intelligent Systems. 2015. 2(5). e5. DOI: 10.4108/eai.17-9-2015.150287.

Mansour M., Khalifa W. Leaking of 316L stainless steel heat exchanger tubes in carbon dioxide process, Scientific Reports. 2025. DOI: 10.1038/s41598-025-21376-w.

Минко В.А. Влияние отложений на рабочих поверхностях системы отопления на показатели работы элементов системы / Минко В.А., Семиненко А.С., Гунько И.В., Елистратова Ю.В. // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. №5. 2014. С.32-35.

Гарнышова Е.В., Измайлова Е.В. Контроль отложений на поверхностях теплообменного оборудования методом свободных колебаний // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2024. 26(4):55-64. https://doi. org/10.30724/1998-9903-2024-26-4-55-64.

Гарнышова Е.В., Измайлова Е.В., Ваньков Ю.В. Оценка толщины отложений на внутренней поверхности теплообмена по затуханию собственных колебаний // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2020. 22(4):106- 114. https://doi.org/10.30724/1998-9903-2020-22-4-106-114.

Интернет-ресурс: https://prokontrol.ru/works/kontrol_teploobmennikov_i_ekonomajzerov/.

Интернет-ресурс: http://galasndt.ru/index.php?id=207&ysclid=ly8eoqqxli304842528.

da Silva, Samuel & Fuzaro de Almeida, Estenio & Godoy, Vitoria. (2025). Transfer Learning of Digital Shadows for Fouling Monitoring in Heat Exchangers. DOI: 10.13140/RG.2.2.18842.96963.

Lodhi, Shahrukh Khan & Hussain, Hafiz Khawar & Hussain, Ibrar. (2024). Using AI to Increase Heat Exchanger Efficiency: An Extensive Analysis of Innovations and Uses. International Journal of Multidisciplinary Sciences and Arts. 3. 1-14. DOI:10.47709/ ijmdsa.v3i4.4617.

Пат. 2771269, Российская Федерация, Способ автоматической диагностики состояния рекуперативных теплообменников на установках низкотемпературной сепарации газа, эксплуатируемых на севере РФ / Ефимов А.Н. Патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью «Газпром добыча Ямбург», № 2021107549, заявл. 22.03.2021, опубл. 29.04.2022.

Демин А.М., Науменко А.П. Диагностирование теплообменного оборудования на основе режимных параметров установки гидроочистки дизельных топлив // Омский научный вестник. №4. 2019. C. 85.

Интернет-источник: https://dynamicsru.com/news/heat-exchanger-monitoring/.

Пат. №2808982. Российская Федерация, Способ автоматической диагностики наличия отложений на стенках рекуперативного теплообменного аппарата / Аверьянова А.А., АО «Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа». №2808982. опубл. 05.12.2023.

Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2025693197 Российская Федерация. Автоматическая система диагностики технического состояния рекуперативного теплообменного аппарата: заявлено 14.11.2025: опубликовано 26.11.2025 / Литвиненко А.А.; правообладатель Акционерное общество «Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа».

A.A. Litvinenko, Y.V. Vankov and A.R. Timershin. «Theoretical Study of the Effects of Off-Design Conditions Induced by Deposits, Coolant Leaks, and Cross-Leaks on Heat Exchanger Performance». 2026 8th International Youth Conference on Radio Electronics, Electrical and Power Engineering (REEPE). Moscow, Russian Federation. 2026. Pp. 1-6. DOI: 10.1109/ REEPE69046.2026.11481262.

ГОСТ Р 8.736-2011. Государственная система обеспечения единства измерений. Измерения прямые многократные. Методы обработки результатов измерений. Основные положения. Введ. 2011-12-01. М.: Стандартинформ. 2011. 20 с.