ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Моделирование многокорпусных выпарных установок из "Методы кибернетики в химии и химической технологии Издание 3 1976" Расчет теплообменных аппаратов до недавнего времени сводился только к расчету стационарных режимов и нахождению параметров, таких, как средняя разность температур, коэффициенты теплопередачи и гидравлические сопротивления. Однако при создании современных автоматизированных технологических систем необходимо иметь количественные зависимости в виде математических моделей, характеризующих как стационарные, так и нестационарные режимы работы теплообменных устройств. [c.239] Л — коэффициент теплопроводности стенки, ккал/(м-ч °С). [c.239] Модель стационарного процесса. Если принять расход и теплоемкость теплоносителей и коэффициент теплопередачи вдоль поверхности нагрева постоянными, то можно рассмотреть два случая. [c.240] Такие условия приблизительно можно принимать в теплообменниках с конденсацией или кипением одного теплоносителя, а также в случае, когда скорость потока или теплоемкость одного теплоносителя значительно больше, чем для другого. [c.240] Оптимизация процесса. Оптимизация теплового процесса ставит своей задачей обеспечить минимальные затраты (капитальные и эксплуатационные) на его проведение. [c.242] Последовательность оптимального расчета теплообменника. Для заданной конструкции аппарата выделяются независимые переменные, оптимальные значения которых должны быть найдены в процессе расчета (например, температура на выходе из теплообменника и диаметр труб). [c.242] Через независимые переменные выражаются следующие характеристики поверхность теплообмена, гидравлическое сопротивление, масса аппарата, необходимая мощность насосов. Далее решаются две задачи 1) определяется зависимость критерия оптимальности от независимых переменных 2) находятся оптимальные значения независимых переменных. [c.242] Пусть заданы масса охлаждаемого теплоносителя Ох, его температура на входе 1вх и на выходе / вых, а также температура охлаждающего теплоносителя на входе гвх. [c.242] Из условий теплового баланса определяем зависимость массы хладоагента от температуры на выходе. Находим требуемую поверхность теплообмена для каждого значения температуры хладоагента 2, й и т. д. Как известно, коэффициент теплопередачи зависит от скорости течения теплоносителя. Поэтому для каждого значения температуры определяем необходимую поверхность теплообмена при различной скорости теплоносителя в трубах (ш = = 0,4 — 2,5 м/с). На основании расчета строим график (рис. У-4,а). [c.242] Расход хладоагента Сг определяется температурой его на выходе. Задаваясь постоянными значениями диаметра труб и их длиной, получаем зависимость от скорости хладоагента для числа ходов пучка труб п = 2, 4, 6, 8 и т. д. [c.243] Задаваясь различной температурой хладоагента на выходе, т. е. различными значениями расхода хладоагента, получаем серию кривых (рис. У-4,б). [c.243] Ранее была найдена зависимость поверхности теплообмена от скорости течения теплоносителя, удовлетворяющая уравнению теплового баланса. Совмещая кривые на рис. У-4, а и У-4, б, получим в точках пересечения соответствующих кривых значения поверхности теплообмена, удовлетворяющие уравнению теплового баланса, с одной стороны, и требованию необходимого числа ходов пучка труб, с другой, при разных скоростях течения теплоносителя (рис. У-4,в). Точкам пересечения кривых отвечают требуемые значения поверхности теплообмена и скорости хладоагента для различной температуры его на выходе и разного числа ходов пучка труб. [c.243] Таким образом определяется оптимальная конструкция теплообменника число труб в пучке и число ходов, а также оптимальная температура хладоагента на выходе. [c.244] Остановимся только на некоторых схемах управления, наиболее часто встречающихся в химической промышленности. [c.244] Обычный метод регулирования работы теплообменника состоит в измерении регулируемого параметра (температуры одного теплоносителя) и изменении его путем соответствующего воздействия на расход другого теплоносителя (рис. У-5,а). [c.244] При значительных колебаниях давления теплоносителя, например давления греющего пара, используют каскадную систему автоматического регулирования (рис. У-З,б). [c.244] Другой схемой управления теплообменника является система автоматического регулирования с воздействием на уровень кон-Денсага в теплообменнике (рис. У-5, в). Изменение поверхности теплопередачи в теплообменнике посредством заливки труб конденсатом обеспечивает регулирование температуры. Эта система позволяет получить максимальные давления и температуру пара в аппарате при этом температура отводимого конденсата ниже температуры конденсации пара, что позволяет повысить коэффициент теплопередачи в теплообменнике. [c.245] Однако такая система не обеспечивает высокую скорость регулирующего воздействия в случае уменьшения тепловой нагрузки и поэтому может быть рекомендована лишь при условии отсутствия резких возмущений в системе. [c.245] Для систем, в которых не допускается изменения масс теплоносителей, применяется схема автоматического регулирования с байпасированием (см. рис. У-5,г). Поверхность теплообмена при такой схеме регулирования должна быть достаточной для перегрева или переохлаждения регулируемого теплоносителя, чтобы обеспечить возможность его байпасирования. [c.245] Статическая модель выпарной установки. При моделировании выпарных установок в статике различают проектную и проверочную постановки задачи. При проектной постановке задачи необходимо определить конструктивные параметры установки, а при проверочном расчете выявить, возможности существующего оборудования. В обоих случаях переменными процесса являются давления и температуры в корпусах установки, массы потоков и водяных конденсаторов, а также характеристики питания. В первом случае исходя из минимума затрат определяются необходимая поверхность выпарных аппаратов и структура технологической схемы, а во втором случае исходя из конкретного конструктивного оформления процесса находится оптимальный режим эксплуатации. [c.245] Вернуться к основной статье