sseuВестник Самарского государственного экономического университетаVestnik of Samara State University of Economics1993-0453Самарский государственный экономический университетsseu-297Research ArticleРЕГИОНАЛЬНАЯ И ОТРАСЛЕВАЯ ЭКОНОМИКАREGIONAL AND SECTORAL ECONOMYЭкономическая оценка целесообразности применения рекуперативного теплообменного аппарата в промышленных условияхEconomic assessment of the feasibility of using a recuperative heat exchanger in industrial conditionsЗинуровВ. Э.ZinurovV. E.

Зинуров Вадим Эдуардович – кандидат технических наук, и.о. зав. кафедрой «Инженерная графика» 

Казань

Vadim E. Zinurov – Candidate of Technical Sciences, Acting Head of the Department of Engineering Graphics 

Kazan

vadd_93@mail.ruБадретдиноваГ. Р.BadretdinovaG. R.

Бадретдинова Гузель Рамилевна – ассистент кафедры «Автоматизация технологических процессов и производств» 

Казань

Guzel R. Badretdinova – assistant of the Department of Automation of Technological Processes and Productions 

Kazan

nice.badretdinova@mail.ruГильмутдиноваР. И.GilmutdinovaR. I.

Гильмутдинова Резеда Исхаковна – студент 

Казань

Rezeda I. Gilmutdinova – student 

Kazan

gilmutdinovarezeda@mail.ruЧерноваО. С.ChernovaO. S.

Чернова Олеся Станиславовна – магистрант 

Казань

Olesya S. Chernova – undergraduate student 

Kazan

olesya.2805@mail.ruКазанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian Federation2024081220250123041Copyright © Зинуров В.Э., Бадретдинова Г.Р., Гильмутдинова Р.И., Чернова О.С., 20252025Зинуров В.Э., Бадретдинова Г.Р., Гильмутдинова Р.И., Чернова О.С.Zinurov V.E., Badretdinova G.R., Gilmutdinova R.I., Chernova O.S.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.sseu.ru/jour/article/view/297

В современных условиях промышленного производства ключевым аспектом является повышение энергоэффективности и оптимизация использования ресурсов. Эти меры необходимы для обеспечения экономической рентабельности промышленных предприятий. Авторами данного исследования разработана конструкция рекуперативного теплообменного аппарата для передачи тепловой энергии от парогазовых выбросов к холодной воде, используемой для технологических и хозяйственных нужд. Целью работы является проведение экономической оценки целесообразности применения рекуперативного теплообменного аппарата с ребристой поверхностью в условиях ее загрязнения при конденсации парогазовой смеси на промышленном предприятии. Для оценки рентабельности применения теплообменного аппарата в различных эксплуатационных условиях рассчитаны чистая приведенная стоимость NPV, дисконтированный период окупаемости DPP и индекс доходности PI. В ходе расчетов учитывалось влияние технического состояния оборудования и частоты его обслуживания на экономические показатели проекта. Исследование основывалось на расчетах различных сценариев работы теплообменника с учетом загрязнения теплопередающей поверхности и изменения передаваемого теплового потока Qb между теплоносителями. В ходе исследования варьировались тепловой поток Qb от 50 до 200 кВт и начальные инвестиции в проект от 3500 до 6500 тыс. руб. В результате были получены данные, демонстрирующие, как изменение этих параметров влияет на чистую приведенную стоимость проекта и сроки его окупаемости. Основные выводы подчеркивают необходимость регулярной очистки и обслуживания теплообменника для поддержания его эффективности и ускорения окупаемости инвестиций. Получено, что при ставке дисконтирования 16% проект будет экономически рентабельным, если начальные инвестиции не превышают 5107 тыс. руб. Дисконтированный срок окупаемости проекта DPP составляет в среднем от 1,5 до 3,4 года.

In modern conditions of industrial production, the key aspect is to increase energy efficiency and optimize the use of resources. These measures are necessary to ensure the economic profitability of industrial enterprises. The authors of this study have developed a design of a regenerative heat exchanger for the transfer of thermal energy from steam and gas emissions to cold water used for technological and economic needs. The purpose of the work is to carry out an economic assessment of the feasibility of using a regenerative heat exchanger with a ribbed surface in conditions of contamination during condensation of a vapor-gas mixture at an industrial enterprise. To assess the profitability of using a heat exchanger in various operating conditions, the net present value (NPV), the discounted payback period (DPP) and the profitability index (PI) are calculated. The calculations took into account the impact of the technical condition of the equipment and the frequency of its maintenance on the economic performance of the project. The study was based on calculations of various scenarios of the heat exchanger operation, taking into account contamination of the heat transfer surface and changes in the transmitted heat flow Qb between the heat carriers. During the study, the Qb heat flow varied from 50 to 200 kW and the initial investment in the project varied from 3,500 to 6,500 thousand rubles. As a result, data were obtained demonstrating how changes in these parameters affect the net present value of the project and its payback period. The main findings emphasize the need for regular cleaning and maintenance of the heat exchanger to maintain its efficiency and accelerate the return on investment. It was found that at a discount rate of 16%, the project will be economically profitable if the initial investment does not exceed 5,107 thousand rubles. The discounted payback period (DPP) of the project is on average from 1.5 to 3.4 years.

экономическая оценкатеплообменный аппаратчистая приведенная стоимостьдисконтированный период окупаемостииндекс доходностиинвестицииэкономическое обоснованиеинновационный проектeconomic assessmentheat exchangernet present valuediscounted payback periodprofitability indexinvestmentseconomic justificationinnovative projectReferencesЗинуров В.Э., Галимова А.Р. Оценка экономической эффективности внедрения сепарационных устройств на предприятиях с покрасочными камерами // Вестник Самарского государственного экономического университета. 2020. № 12 (194). С. 50–59. doi:10.46554/1993-0453-2020-12-194-50-59.Zinurov V.E., Galimova A.R. Assessment of the economic efficiency of the introduction of separation devices at enterprises with paint chambers // Vestnik of Samara State University of Economics. 2020. No. 12 (194). Pp. 50–59. doi:10.46554/1993-0453-2020-12-194-50-59.Сотникова О.А., Петрикеева Н.А. Расчет экономической эффективности применения конденсационных теплообменных устройств теплогенерирующих установок // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. 2008. № 1 (9). С. 113–117.Sotnikova O.A., Petrikeeva N.A. Calculation of the economic efficiency of the use of condensing heat exchange devices of heat generating plants // Scientific Bulletin of the Voronezh State University of Architecture and Civil Engineering. Construction and architecture. 2008. No. 1 (9). Pp. 113–117.Feasibility study of a novel hybrid energy system combining photovoltaic-thermal and modular ground heat exchanger / S. Bae, Y. Nam, E.-J. Lee, E. Entchev // Journal of Building Engineering. 2022. Vol. 61.Feasibility study of a novel hybrid energy system combining photovoltaic-thermal and modular ground heat exchanger / S. Bae, Y. Nam, E.-J. Lee, E. Entchev // Journal of Building Engineering. 2022. Vol. 61.Фоминых К.С. Экономическая эффективность замены кожухотрубного теплообменного аппарата на пластинчатый теплообменный аппарат на ТЭЦ-2 г. Йошкар-Ола // Academy. 2019. № 2 (41). С. 20–22.Fominykh K.S. Economic efficiency of replacing a shell-and-tube heat exchanger with a plate heat exchanger at CHPP-2 in Yoshkar-Ola // Academy. 2019. No. 2 (41). Pp. 20–22.Экспериментальное исследование теплообмена от парогазовой смеси при передаче тепла через ребристую поверхность / В.Э. Зинуров, А.В. Дмитриев, И.И. Шарипов, А.Р. Галимова // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2021. Т. 7, № 2 (26). С. 60–74. doi:10.21684/2411-7978-2021-7-2-60-74.Experimental study of heat transfer from a vapor-gas mixture during heat transfer through a ribbed surface / V.E. Zinurov, A.V. Dmitriev, I.I. Sharipov, A.R. Galimova // Bulletin of the Tyumen State University. Physical and mathematical modeling. Oil, gas, energy. 2021. Vol. 7, No. 2 (26). Pp. 60–74. doi:10.21684/2411-7978-2021-7-2-60-74.Исследование теплообмена от парогазовой смеси при передаче тепла через ребристую поверхность / В.Э. Зинуров, А.Р. Галимова, Г.Р. Бадретдинова, И.В. Санников // Состояние и перспективы развития электро- и теплотехнологии (XXI Бенардосовские чтения) : материалы Междунар. науч.-техн. конф., Иваново, 2–4 июня 2021 г. / Иван. гос. энерг. ун-т им. В.И. Ленина. Иваново, 2021. С. 241–243.Investigation of heat transfer from a vapor-gas mixture during heat transfer through a ribbed surface / V.E. Zinurov, A.R. Galimova, G.R. Badretdinova, I.V. Sannikov // The state and prospects of development of electrical and thermal technology (XXI Benardos readings) : proceedings of the International Scientific and Technical Conference, Ivanovo, June 2–4, 2021 / Ivanovo State Power Engineering University named after V.I. Lenin. Ivanovo, 2021. Pp. 241–243.Оценка моделей турбулентности при внешнем обтекании нагреваемой трубы / Г.Р. Бадретдинова, И.Р. Калимуллин, В.Э. Зинуров, А.В. Дмитриев // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2023. Т. 25, № 2. С. 176–186. doi:10.30724/1998-9903-2023-25-2-176-186.Evaluation of turbulence models in the external flow of a heated pipe / G.R. Badretdinova, I.R. Kalimullin, V.E. Zinurov, A.V. Dmitriev // News of higher educational institutions. Energy problems. 2023. Vol. 25, No. 2. Pp. 176–186. doi:10.30724/1998-9903-2023-25-2-176-186.Bell I.H., Groll E.A. Air-side particulate fouling of microchannel heat exchangers: experimental comparison of air-side pressure drop and heat transfer with plate-fin heat exchanger // Applied Thermal Engineering. 2011. Vol. 31, No. 5. Pp. 742–749.Bell I.H., Groll E.A. Air-side particulate fouling of microchannel heat exchangers: experimental comparison of air-side pressure drop and heat transfer with plate-fin heat exchanger // Applied Thermal Engineering. 2011. Vol. 31, No. 5. Pp. 742–749.Wallhäußer E., Hussein M.A., Becker T. Detection methods of fouling in heat ex-changers in the food industry // Food Control. 2012. Vol. 27, No. 1. Pp. 1–10.Wallhäußer E., Hussein M.A., Becker T. Detection methods of fouling in heat ex-changers in the food industry // Food Control. 2012. Vol. 27, No. 1. Pp. 1–10.Karlovich T.B. Heat transfer of circular finned tubes with nonuniform operational fouling of the interfin space // Journal of Engineering Physics and Thermo-physics. 2018. Vol. 91, No. 5. Pp. 1211–1219.Karlovich T.B. Heat transfer of circular finned tubes with nonuniform operational fouling of the interfin space // Journal of Engineering Physics and Thermo-physics. 2018. Vol. 91, No. 5. Pp. 1211–1219.Davoudi E., Vaferi B. Applying artificial neural networks for systematic estimation of degree of fouling in heat exchangers // Chemical Engineering Research and Design. 2018. Vol. 130. Pp. 138–153.Davoudi E., Vaferi B. Applying artificial neural networks for systematic estimation of degree of fouling in heat exchangers // Chemical Engineering Research and Design. 2018. Vol. 130. Pp. 138–153.Hosseini S.B., Khoshkhoo R.H., Malabad S.M.J. Experimental and numerical investigation on particle deposition in a compact heat exchanger // Applied Thermal Engineering. 2017. Vol. 115. Pp. 406–417.Hosseini S.B., Khoshkhoo R.H., Malabad S.M.J. Experimental and numerical investigation on particle deposition in a compact heat exchanger // Applied Thermal Engineering. 2017. Vol. 115. Pp. 406–417.Accounting for local thermal and hydraulic parameters of water fouling development in plate heat exchanger / P.O. Kapustenko, J.J. Klemeš, O.I. Matsegora [et al.] // Energy. 2019. Vol. 174. Pp. 1049–1059.Accounting for local thermal and hydraulic parameters of water fouling development in plate heat exchanger / P.O. Kapustenko, J.J. Klemeš, O.I. Matsegora [et al.] // Energy. 2019. Vol. 174. Pp. 1049–1059.Восстановление поверхности теплообмена в условиях ее загрязнения при конденсации парогазовой смеси / А.В. Дмитриев, Г.Р. Бадретдинова, С.Д. Борисова, А.Н. Николаев // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2022. Т. 24, № 1. С. 176–185. doi:10.30724/1998-9903-2022-24-1-176-185.Restoration of the heat exchange surface in conditions of its contamination during condensation of a vapor-gas mixture / A.V. Dmitriev, G.R. Badretdinova, S.D. Borisova, A.N. Nikolaev // News of higher educational institutions. Energy problems. 2022. Vol. 24, No. 1. Pp. 176–185. doi:10.30724/1998-9903-2022-24-1-176-185.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.