ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Моделирование работы рекуперативных теплообменных аппаратов из "Математическое моделирование основных процессов химических производств" Общие соотношения. Данный вид теплообменных аппаратов находит наибольшее распространение в химической промышленности к ним в первую очередь относятся рекуперативные кожухотрубчатые теплообменники (рис. 5.7 ). [c.199] Расчет теплообменников обычно проводят с цепью определения площади теплообменной поверхности F, необходимой для передачи нужного количества теплоты Q (проектный расчет), либо с целью определения температур теплоносителей и количества теплоты, которое передается в теплообменнике заданной конструкции и поверхности теплообмена (поверочный расчет). Принципиальных отли й в этих вариантах нет и поэтому в дальнейшем будем рассматривать проектный расчет. [c.200] Здесь Г и Гг - температуры теплоносителей, усредненные в направлении, перпендикулярном теплообменной поверхности К - коэффициент пропорциональности, имеющий смысл термической проводимости и равный количеству теплоты, передаваемому через единичную теплообменную поверхность в единицу времени при разности температур теплоносителей в 1. [c.200] Термическая проводимость есть величина, обратная термическому сопротивлению, которое складывается из нескольких последовательно связанных термических сопротивлений по направлению потока теплоты, а именно термического сопротивления переносу теплоты от основной массы первого теплоносителя к поверх1юсти твердой стенки ( / ) сопротивления собственно твердой стенки (бст/ т) сопротивления теплопереносу от поверхности стенки к основной массе второго теплоносителя (1/02). Термическим сопротивлением обладают дополнительно разного рода отложения из потоков теплоносителей на теплообменных поверхностях. Термические сопротивления таких дополнительных слоев выражаются через их толщины б и коэффициенты теплопроводности X,-. [c.200] Рассмотрим теперь расчет теплообменника в случае постоянных значений кинетических и теплофизичёских коэффициентов. [c.201] Отметим, что ДГ2 — разность температур теплоносителей на втором конце теплообменника при f = Р. [c.201] Аналогично находится Тс2 в любом сечении теплообменника. Таким образом, в данном случае можно легко найти распределения всех температур внутри теплообменника. [c.202] Основным недостатком рассмотренного метода расчета теплообменника является отсутствие учета влияния на aj и аг температур стенок. [c.202] По достижении заданной точности расчета потоков q и вычисляют значения площади поверхности теплообмена F и коэффициента теплопередачи А. Полз енные 3Ha4eHH F и К позволяют уточнить среднюю температуру первого теплоносителя Т (на основании уравнения (5.86)). Далее опре-детяют уточненное значение средней температуры второго теплоносителя Гг и итерационный процесс повторяют до тех пор, пока отличие средних температур теплоносителей на двух последовательных итерациях не окажется меньшим, чем заданная точность. [c.203] Отметим, что при расчете кипятильников либо конденсаторов, когда температура одного из теплоносителей постоянна, итерационный цикл по средней вдоль поверхности теплообмена температуре теплоносителя отсутствует, что вообще говоря, упрошает задачу. На рис. 5.8 приведена блок-схема алгоритма итерационного расчета теплообменника по осред-ненным вдоль поверхности теплообмена параметрам. [c.203] Рассмотрим теперь случай переменных теплоемкостей и коэффициентов теплоотдачи. В большинстве практических случаев теплоемкости и коэффициенты теплоотдачи существенно зависят от температур теплоносителей и поверхностей стенок. В связи с этим ранее рассмотренный алгоритм расчета теплообменников по осредненным параметрам теплообмена применим лишь в случаях небольших изменений температур теплоносителей. Указанное соображение учитывается в так называемом поинтерваль-ном методе расчета теплообменной аппаратуры. Сущность метода сводится к следующему. [c.203] Имеющийся диапазон изменения температуры одного из теплоносителей [riH, T ] разбивают на некоторое число интервалов, таких, что в пределах каждого интервала можно считать температуры теплоносителей и стенок неизменными. [c.203] После достижения заданной точности расчета q - ( 21 е) определяют площадь поверхности теплообмена, обеспечивающую передачу заданного количества теплоты. [c.205] Далее последовательно рассчитывают второй и последующие интервалы изменения температуры теплоносителя, вплоть до 7 . Полученные для каждого интервала значения теплообменных поверхностей суммируют, что дает полную требуемую площадь поверхности теплообменника при заданных температурах теплоносителей на концах теплообменника. На рис. 5.9 приведена блок-схема поинтервапьного расчета теплообменника. [c.205] При поверочном расчете теплообменников с помощью алгоритма по-интервального расчета (известна поверхность теплообмена и требуется определить температуры теплоносителей на выходе) проводят интервальную разбивку поверхности теплообмена. Далее задают значения температуры одного из теплоносителей на выходе из интервала и итерационно уточняют температурш теплоносителей на выходе интервала, после чего переходят к следующему интервалу. Блок-схема алгоритма поинтерваль-ного расчета теплообменника в поверочной постановке приведена на рис. 5.10. [c.205] Расчет теплообменных аппаратов с изменением агрегатного состояния обоих теплоносителей. В рассматриваемых теплообменниках обычно происходит конденсация паров одного теплоносителя и кипение второго жидкого теплоносителя (например, кипятильники ректификационных колонн, греющие камеры выпарных аппаратов). Основной особенностью данных процессов теплообмена является постоянство температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена и, как следствие этого, постоянство свойств теплоносителей и коэффициента теплопередачи. [c.206] Рассмотрим алгоритм расчета поверхности теплообмена в случае одноходовых кожухотрубных теплообменников. [c.206] Если условие (5.101) выполняется, то выбирают отрезок [а,- с,] в противном случае -отрезок [с/ O,], и процедуру поиска повторяют. Деление отрезка производят до тех пор, пока его длина b - a не станет меньше заданной точности. [c.207] Нижняя граница интервала поиска Д] принимается близкой к нулю, а верхняя Ьi — равной критической удельной тепловой нагрузке 7 р (уравнение (5.38)). [c.207] При найденной удельной тепловой нагрузке q требуемая поверхность теплообменника определяется из равенства (5.96). [c.207] Вернуться к основной статье