Вирішення задач теплового розрахунку теплообмінників

Основою розрахунку будь-якого теплообмінника є тепловий розрахунок, при якому вирішується комплекс задач: знаходження коефіцієнта тепловіддачі, термічних опорів накипу на поверхні тепловіддачі, коефіцієнта тепловаддачі на перетині поверхонь різної форми. Такі розрахунки, за звичай, проводять по критеріальним, диференціальним або емпіричним рівнянням, що отримуються на основі узагальнення експерементальних даних або теоретичних рішень. Деякі з цих рівнянь для найбільш розповсюджених випадків описані далі.

Тепловий розрахунок закінчується вирішенням задач теплопередачі в теплообмінниках різної складності.

Поряд з великою кількістю об’єктів і задач розрахунку теплопередачі їх вирішення ускладнено тим, що в реально працюючих апаратах спостерігається зміна умов теплообміну (теплоємність, коефіцієнт тепловіддачі і теплопередачі) вздовж поверхні теплообміну. В цьому випадку розрахунки стають громіздкими і важкими при реалізації.

В інженерній практиці розрахунки теплопередачі теплообмінників (в першу чергу проектні і повіркові) здійснюються шляхом вирішення системи рівнянь теплового балансу і теплопередачі

Q=G₀C₀(t_oн-t_ok) _по=G_вС_в(t_вк-t_вн) _пв, (2.15)

Q=KF t_ср. (2.16)

де вираз для середньої різниці температур t_ср часто представлено в неявному вигляді для схем току теплоносіїв, що відрізняються від прямотоку чи протитоку. Для розрахунку таких схем току застосовується метод, що оснований на використанні поправочних коефіцієнтів (P,R) до середньої різниці температур при протитоку

t_ср= (P,R) t_{ср.прот,} (2.17)

де

t_{ср.прот}=(t_он-t_вк)-(t_ок-t_вн)/ ln (t_он-t_вк)/(t_ок-t_вн). (2.18)

Значення поправочних коефіцієнтів залежать від безрозмірних температурних параметрів

P=(t_вк-t_вн)/(t_он-t_вн); (2.19)

R=(t_он-t_ок)/(t_вк-t_вн). (2.20)

Даний і аналогічні йому методи можуть бути рекомендовані для ручних проектних розрахунків теплообмінників, але при реалізації їх на ЕОМ з’являються трудності. Особливо це відноситься до багатоваріантних розрахунків при виборі оптимального теплообмінника. Із класифікації теплообмінних апаратів випливає, що число схем току середовищ, відповідність процесів теплообміну, форм, типів, конструкцій теплообмінних поверхонь, відповідно число варіантів, що оцінюються при оптимізації дуже велике. Якщо врахувати той факт, що для кожної схеми току існують свої таблиці або графіки, стає очевидним, на скільки громіздкі подібні методи при реалізації їх на ЕОМ. Тому зрозуміла актуальність створення простого методу розрахунку теплопередачі для всієї різноманітності теплообмінників.

Дата добавления: 2015-11-14