ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Состояние ручного расчета теплообменных аппаратов из "Расчет теплообменных аппаратов на электронных вычислительных машинах" Теплообменный аппарат является одним из наиболее распространенных и важных элементов энергетических и технологических установок. Любые преобразования энергии из одного вида в другой, а также передача энергии от одного аппарата либо машины к другому сопровождаются переходом некоторой части всех других видов энергии в тепловую. Поэтому практически во всех машинах и аппаратах теплообмен имеет важное значение. [c.11] На теплообменные аппараты приходится значительная доля капиталовложений в энергетических и технологических установках. При строительстве тепловых электростанций (если учесть, что паровые котлы являются типичными теплообменниками) капиталовложения в теплообменные аппараты составляют до 70% от капиталовложений на оборудование станций. На современных нефтеперерабатываюших заводах капиталовложения Б теплообменные аппараты достигают 40—50%, на газобензиновых заводах — 40%. [c.11] На теплообменные аппараты приходится также значительная доля эксплуатационных расходов технологических и энергетических установок. Амортизационные отчисления, расходы на уход, осмотр и ремонт теплообменных аппаратов часто выше, чем для других категорий оборудования. [c.11] Поэтому проектирование, конструирование и эксплуатация теплообменного оборудования должны производиться с учетом большой сложности происходящих в нем процессов, а также значительного влияния параметров процесса теплообмена на технико-экономические показатели соответствующих установок. [c.12] Решение задач всех типов производится инженером-расчетчиком вручную методом итераций (последовательных приближений). Ручной счет по указанной методике имеет существенные недостатки. [c.12] Необходимость проведения громоздкого комплекса однообразных арифметических действий, неоднократно повторяющихся при расчете одного аппарата, делает его проектирование длительным и утомительным. Расчет требует большой затраты времени высококвалифицированного специалиста, имеет высокую стоимость и ввиду ограниченности количества просчитанных вариантов не гарантирует выбора оптимальных конструкций и размеров. [c.12] Сложность и громоздкость точных решений уравнений теплопередачи при ручном счете приводят к необходимости проведения расчетов по уравнениям, имеющим простую математическую форму. Эти уравнения выводятся с применением упрощающих допущений и поэтому часто являются грубо приближенными. Так, например, в большинстве используемых в настоящее время методик расчета поверхности теплообменных аппаратов производится усреднение физических свойств потоков. При небольшом изменении этих свойств в процессе теплообмена такое допущение не вызывает больших ошибок. Однако, например, при нагреве нефти с 303 до 523° К ее вязкость меняется (не по линейному закону) в 10 раз, теплопроводность в 1,6 раза, теплоемкость в 1,6 раза, плотность в 1,9 раза. [c.13] Усреднение свойств в этом случае может привести к грубой ошибке, а учет их изменения резко усложняет расчетные методики. [c.13] Уравнение Грасгофа для средней логарифмической разности температур Л/ср.лог выведено в предположении, что численные значения коэффициента теплопередачи и теплоемкость потоков по длине теплообменника не изменяются. Однако вследствие изменения физических свойств потоков и под влиянием других факторов изменение численного значения коэффициента теплопередачи может быть весьма значительным. Выведенные для этого случая более точные уравнения для средней разности температур (уравнения Колберна и других авторов) ввиду своей сложности расчетчиками не используются. [c.13] При выборе длины теплообменника проектировщик ками не учитывается влияние входных участков трубок теплообменников, в которых имеет место значительная интенсификация процесса теплообмена. [c.14] Используемые в настоящее время методики не позволяют определить локальные значения текущих параметров потоков в теплообменнике, необходимые для решения вопросов, связанных с эксплуатацией и регулированием. Изменение технологических параметров (расходов, давлений, температур, концентраций компонентов теплоносителей, уровней конденсата и др.) вызывает изменение общих условий работы теплообменника (например, значений коэффициентов теплоотдачи) и соответственно изменяет эффективность работы аппарата. Ручной просчет работы теплообменника на переменные режимы практически невозможен. Между тем определение статических и динамических характеристик теплообменников необходимо для синтеза схем регулирования установок. [c.14] В схемах технологических установок, как правило, циркулируют не чистые индивидуальные вещества, а их смеси. Конденсация и испарение многокомпонентных смесей сопровождаются непрерывным изменением составов паровой и жидкой фазы. Расчет такого процесса вручную (по интервалам, методам подбора) чрезвычайно сложен и требует больших затрат времени. [c.14] Расчет аппаратов, в которых происходит контактный теплообмен между газом, жидкостью и твердыми телами, также очень трудоемок и не обеспечивает возможности определения условий переменных режимов, особенно важных для аппаратов такого типа. [c.14] Как правило, при ручном счете теплообменного аппарата редко учитывается экономичность работы самого аппарата, а тем более, экономичность связанных с ним других аппаратов и машин технологической схемы. Между тем выбор оптимального варианта конструкции аппарата и режима его работы может быть произведен только при анализе технико-экономических факторов. Уравнения и зависимости, связывающие технико-экономические, технологические и конструктивные параметры теплообменного аппарата, достаточно сложны и для ручного счета непригодны, за исключением некоторых простейших случаев. [c.14] Следовательно, ручной расчет теплообменных аппаратов даже в простейших случаях не эффективен, а при необходимости просчета большого количества вариантов при оптимизации по уточненным формулам практически невозможен. [c.15] Вернуться к основной статье