ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Исследование и экономическая оценка эффективности теплообменников из "Машины и аппараты химических производств" Определением поверхности теплообмена по рассмотренной выше методике не исчерпывается задача расчета теплообменного аппарата. [c.187] Возникает необходимость исследования режимов работы теплообменников, в частности очень важно проанализировать установившийся (стационарный) режим работы переходный процесс (динамические характеристики) и время выхода аппарата на стационарный режим оптимальные условия работы в зависимости от выбранного критерия оптимальности и др. [c.187] Все эти задачи можно успешно решить в результате составления н анализа статической или динамической модели теплообменника. [c.188] Математическое описание процесса в теплообменных аппаратах, которое принято называть математической моделью, имеет смысл представить в виде аналитического выражения, характеризующего изменение температуры в потоке теплоносителя во времени. [c.188] Наиболее просты модели теплообменников, в которых осуществляется передача тепла через стенку между первичным и вторичным теплоносителями, причем движение потоков теплоносителя характеризуется простейшими гидродинамическими моделями идеального перемешивания и идеального вытеснения . [c.188] В этих выражениях V — объем рабочей среды (теплоносителя) Б м у — расход теплоносителя в м /с т — время в ч Ср — удельная теплоемкость теплоносителя в ккал/(м °С) ii и Ibx — температура теплоносителя в любой точке и на входе в °С Vq = = FKAI — интенсивность теплообмена в рабочем объеме [1 = (s — площадь сечения, L — длина), К — коэффициент теплопередачи в ккал/(м -ч-°С), AI = i —I2 — разность температур первичного и вторичного теплоносителей (движущая сила теплообмена) в °С] Sb — площадь сечения потока вытеснения в м / — длина (пространственная координата) в м. [c.188] В правой части уравнений (367) и (368) последние слагаемые имеют плюс, если теплоноситель нагревается (воспринимает тепло), и минус, если теплоноситель охлаждается. [c.188] По характеру гидродинамического режима потоков теплоносителей возможны три простейших тнпа теплообменных аппаратов перемешивание — перемешивание , перемешивание— вытеснение и вытеснение — вытеснение . В указанных типах аппаратов движение потоков первичного и вторичного теплоносителей характеризуется моделями идеального перемешивания (369) и идеального вытеснения (370). Соответ-ствуюш,ая комбинация этих уравнений является математической моделью одного из указанных простейших типов теплообменников. [c.189] Эти модели можно выбирать для математического описания процесса в реальных теплообменных аппаратах, если структура потоков теплоносителей в них приближается к структуре идеального перемешивания либо идеального вытеснения . Например, для двухтрубных, элементных, кожухотрубчатых, спиральных и пластинчатых теплообменников применима модель вытеснение — вытеснение , для погружных теплообменников — модель перемешивание — вытеснение и т. п. [c.189] Указанные модели используют для исследования переходных процессов (нестационарных режимов). При этом могут быть построены динамические характеристики теплообменников, анализом работы которых можно определить время выхода аппарата на стационарный режим. [c.189] Ж шением задачи оптимизации. [c.190] Задача сводится к определению наилучших (оптимальных) значений параметров Р и Од, при которых затраты минимальны (минимум критерия оптимальности / ). Необходимую связь между параметрами Р и2 дает математическое описание конкретного типа теплообменника. В рассматриваемом примере такая связь получена в виде формулы (373), из которой видно, что Р = 1 и2). [c.190] Левая часть последнего выражения — безразмерный комплекс, который характеризуется стоимостными показателями Хт, 5р, а также параметрами К и Ср2- Величина этого комплекса обычно известна в исходной постановке задачи оптимизации и может быть рассмотрена как функция новой переменной у. Для указанного безразмерного комплекса вводим обозначение. [c.191] Аналогичные задачи могут быть решены для других типов теплообменных аппаратов с использованием соответствующих математических моделей. [c.192] Вернуться к основной статье