Теплообмен моделирование

При математическом моделировании производится воплощение математического описания в материальную математическую модель. Оно включает в себя разработку алгоритма расчета и его реализацию в виде программы для цифровой или" аналоговой машины. Приемы, с помощью которых выполняются эти операции, в настоящее время детально разработаны и описаны в специальной литературе. Пример разработки алгоритма для расчета теплообменного аппарата на ЭВМ приведен в разделе 8.2. [c.265]

Инвариантность математического описания химического процесса к масштабам реактора достигается через инвариантность описаний каждого из физических и химических явлений, другими словами, математическое моделирование химического процесса как единого целого идет через раздельное изучение его химических, массо- и теплообменных и гидродинамических явлений с составлением математического описания для каждого из них, инвариантного к масштабам реактора. При этом как в изучении отдельных классов явлений, связанных с тепловым и концентрационным полем химического процесса и его гидродинамическими условиями, так и в составлении математического описания [c.13]

На рис. IV. 19, а показаны результаты опытов по теплообмену в стационарном режиме и при локальном моделировании. Только зависимость I сильно отклоняется вверх при Кеэ > 100 по-видимому, авторам [70] не удалось преодолеть трудности измерения температур элементов слоя, о которых говорилось выше. [c.159]

Рассмотрим пути решения более общей задачи моделирования процесса теплопередачи в произвольных комплексах теплообменных аппаратов. Будем исходить из того, что в таких комплексах среда О (отдающая тепло) распределяется на т ветвей Оь [c.206]

В общем случае пакет программ для проектирования тенлообменной аппаратуры ориентирован на создание теплообменной системы в результате выполнения следующих этапов синтеза одного или нескольких вариантов увязки продуктовых потоков проектирования каждого из теплообменников конкретного варианта теплообменной системы получения оценок каждого теплообменного аппарата и тенлообменной системы в целом по заданному критерию оптимальности (приведенным затратам, термоэкономической эффективности) оптимизации теплообменной системы проверочного расчета тенлообменной системы методом моделирования принятия окончательных решений и получения проектно-сметной документации. [c.567]

Перенос тепла. Высокотемпературная зона возникает в результате экзотермической реакции. Необходим какой-либо эффективный механизм переноса тепла, исключающий неограниченный рост температуры в зоне реакции. Перенос тепла в слое катализатора возможен благодаря теплопроводности слоя, внешнему теплообмену (между наружной поверхностью зерна катализатора и реакционной смесью) и внутреннему переносу тепла в таблетке катализатора. В отличие от стационарного случая механизм переноса тепла - необходимый элемент моделирования процесса с реверсом. [c.308]

МОДЕЛИРОВАНИЕ и ИНТЕНСИФИКАЦИЯ РАБОТЫ ТЕПЛООБМЕННОЙ АППАРАТУРЫ [c.333]

МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕПЛООБМЕННОЙ АППАРАТУРЫ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭВМ [c.257]

Для практики проектирования пенных теплообменников наиболее важен случай охлаждения газа, не насыщенного водяными парами, при его высокой начальной температуре, так как в производственных процессах температура охлаждаемых газов, как правило, выше 100 °С. С целью получения более полных данных для моделирования и проектирования пенных теплообменников было предпринято исследование охлаждения воздуха водой в пенном аппарате при высокой начальной температуре воздуха (200, 300 и 400 С) и малом содержании водяного пара в охлаждаемом воздухе [165]. Определение общего вида кинетических уравнений выполнено автором теоретически с применением теории подобия, на основе предшествующих работ по гидродинамике пенного слоя и теплообмену при пенном режиме (см., например, [178, 234, 307)], а также дифференциальных уравнений распространения тепла, уравнений теплообмена на границе раздела и соответствующих краевых условий. С учетом конкретной задачи исследования получены в общем виде следующие аналитические зависимости [c.101]

Наиболее современным методом исследования потенциально опасных процессов является математическое моделирование. Условием возможности осуществления этого метода является априорное знание закономерностей, определяющих теплообмен, массо-обмен и кинетику химических реакций. Для их выявления используются эксперименты на действующем оборудовании, а также, как было упомянуто, результаты термоаналитических исследований. [c.179]

Кинетика газожидкостных реакций достаточно подробно освещена в вышедших в последнее время монографиях [4, 20]. Достаточно полно отражена в отдельных изданиях [30, 89] и актуальная проблема математического моделирования химических реакторов. Однако определяющие их факторы — гидродинамические явления при взаимодействии газа с жидкостью, конвективный теплообмен между газожидкостной смесью и стенками теплообменных элементов и массоперенос в гетерогенных системах — в обобщенном виде и с необходимыми теоретическими предпосылками до сих пор не освещались. Эти явления рассмотрены в книге применительно к реакторам различных принципов действия (барботажным, газлифтным, с механическим диспергированием газа, пленочным). Каждому типу реактора дана оценка с точки зрения его использования в тех или иных условиях, что позволит проектировщикам этой аппаратуры обоснованно подойти к выбору нужной конструкции. [c.3]

Для каждой разновидности радиационного режима теплообмена характерна определенная, оптимальная степень черноты пламени, при которой теплоотдача является наибольшей. Оптимальная степень черноты пламени тем ниже, чем больше эксцентриситет излучения в сторону футеровки, т. е. чем больше роль футеровки как посредника в теплообмене. Необходимо стремиться каждую разновидность радиационного теплообмена эксплуатировать в оптимальных для нее условиях, и поэтому для прямого направленного теплообмена целесообразно применение сортов топлива с большим содержанием углеводородов, особенно тяжелых. К ним в первую очередь. относятся мазуты марок 80 и 100 и попутный нефтяной газ. Подачу топлива рекомендуется осуществлять малым числом длиннопламенных горелок с внешним смешением. Факелы должны сохранить свою индивидуальность возможно дольше, поэтому циркуляция газов в рабочем пространстве противопоказана и должна быть сведена к минимуму. Факелы направляются на поверхность нагрева под углом, причем угол наклона устанавливается с помощью физического моделирования или опытным путем. В силу указанного при конструировании горелочных устройств следует предусматривать возможность изменения угла наклона. Все сказанное выше особенно важно для предельного случая прямого направленного теплообмена. [c.83]

П и т е р ц е в А. Г. Моделирование и оптимизация промышленного кожухотрубчатого теплообменного оборудования. [c.31]

Зайчик Jl. И. Проблемы и методы моделирования гидродинамики и теплообмена в двухфазных турбулентных потоках. Труды 2-ой Российской национальной конференции по теплообмену. Т 1,1998, Москва, 47-52. [c.90]

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ [c.22]

В учебном пособии рассмотрены современные наиболее точные методы математического моделирования и инженерных расчетов основных физикохимических свойств углеводородов и узких нефтяных фракций, используемых при расчетах массо-теплообменных процессов переработки нефти, природного газа, основного органического и нефтехимического синтеза. [c.2]

Выбор поверхностных конденсаторов в качестве объекта исследования был предопределен рядом факторов. Во-первых, разработкой математических моделей данных аппаратов восполняется существенный пробел в решении комплекса расчетных и оптимизационных задач целого класса теплообменной аппаратуры. Во-вторых, математические модели процесса конденсации могут быть использованы при моделировании процессов переноса в гетерогенных системах газ — жидкость — твердое тело. И, наконец, последнее. Поверхностные конденсаторы в течение длительного времени были предметом рассмотрения в совместных научно-исследовательских работах, выполненных НПО ГИПХ и кафедрой Системы автоматизированного проектирования и управления Ленинградского технологического института им. Ленсовета. Результаты этих исследований в основном определили содержательную часть предлагаемой читателю книги. [c.9]

Второй способ упрощения, являющийся разновидностью первого, состоит в том, что число пространственных координат сокращается до одной. В качестве модели развития процессов переноса в направлении отброшенных координат принимаются эмпирические закономерности. Обычно это критериальные уравнения, позволяющие определить кинетические коэффициенты тепло- и массообмена и легко выразить объемные источники массы и энергии через параметры системы (2.2.1). Численные значения коэффициентов критериальных уравнений определяются на основе обработки экспериментальных данных или данных имитационного моделирования задач, полученных в приближениях пограничного слоя, с привлечением теории размерностей и подобия. Уравнение движения 3) в системе (2.2.1) исключается, а осевая скорость движения среды усредняется по сечению аппарата. Данный метод нашел широкое применение в инженерном подходе к моделированию теплообменных и массообменных аппаратов и представляется нам едва ли не единственным при построении полных математических моделей динамики объектов химической технологии. Его преимущества видятся не только в том, что при принятых посылках относительно просто достигается численная реализация математического описания, в котором учитываются причинно-следственные связи между звеньями и их элементами, но и в том, что открывается возможность формализации процедуры построения открытых математических моделей химико-технологических аппаратов. Эта процедура может быть выполнена в виде следующего обобщенного алгоритма. [c.36]

Обычно в технических приложениях в первую очередь представляет интерес влияние частиц на общие свойства переноса, например изменение потерь давления и теплообмен. Однако во многих промышленных установках используются довольно крупные частицы, поэтому точное моделирование процессов невозможно. При этом часто оказывается, что хотя соотношения между характеристиками для отдельного элемента установки с использованием безразмерных параметров, например числа Фруда (см. ниже), можно установить, эти соотношения оказываются непригодными для аналогичных установок, значительно отличающихся по размерам [4]. [c.144]

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ РЕАКТОРОВ СИНТЕЗА АММИАКА И МЕТАНОЛА С ВНУТРЕННИМ ТЕПЛООБМЕНОМ [c.144]

Распределение температур в контактных реакторах зависит от распределения газового потока по сечению и, в случае смешения газов с различными температурами,— от способов их смешения. В аппаратах, включаю-ш,их теплообменные устройства, распределение температур зависит также от условий теплообмена. Расчет реакторов более совершенных конструкций в гидродинамическом и тепловом отношении затрудняется тем, что известные из литературы коэффициенты гидравлического сопротивления и теплопередачи для элементарных участков аппаратов недостаточны, чтобы при проектировании сложных конструкций многослойных и с внутренним теплообменом контактных реакторов можно было определить оптимальные условия движения газовых потоков и теплообмена. Картину движения газов и теплопереноса в аппарате можно получить только в моделях, рассчитанных но правилам моделирования, основанным на теории подобия. [c.272]

Приведем несколько примеров моделирования отдельных узлов реакторов. Источниками неравномерного распределения газа в контактных аппаратах являются главным образом узлы ввода, смешения и вывода газов. В некоторых конструкциях ввод и вывод газа осуществляется по окружности посредством коллекторов по- yj стоянного сечения через вертикальные щели, равномерно распределенные по внутренней стенке коллектора. На рис. 3 приведена схема контактного аппарата с внутренним теплообменом. Во втором слое катализатор расположен в трубках. Ввод газа в межтрубное пространство производится через щелевой коллектор постоянного сечения. На этом же рисунке приведены результаты замера температуры в первом слое и на выходе из межтрубного пространства [c.275]

Целевым назначением данной дисциплины является фундаментальная подготовка студентов в области методологии моделирования и инженерных расчетов ФХС веществ, используемых впоследствии для расчетов массо- и теплообменных аппаратов и химических реакторов технологических процессов нефте- и газопереработки и нефтехимического синтеза. Полученные при изучении этой дисциплины знания позволят студентам более квалифицированно усвоить последующие учебные дисциплины, такие как Физхимия , Химия нефти и- газа , Общая химическая технология , Процессы и аппараты химической технологии , Технология переработки нефти и газа , Химическая технология органических веществ и др. [c.9]

Далее рассмотрим выбор схемы реактора, режим его работы, оптимизацию и особенности процесса. Поскольку теплообменные элементы, смесители и распределители потока должны обеспечить необходимые условия протекания процесса, то требования к этим элементам получаем на основе анализа (моделирования) процесса в слое (определении допустимой неоднородности потоков, тех или иных отклонений от идеального режима и т. д.). При разработке и анализе элементов реакторов часто используют методы аэрогидродинамического моделирования. [c.181]

Совершенное подобие между явлениями диффузии и теплообмена недостижимо по ряду более или менее второстепенных причин. Так, например, в отличие от теплообмена между потоком и стенкой, диффузия в потоке характеризуется изменением концентрации вдоль потока вследствие поглощения или выделения диффундирующего вещества стенкой. Эта же причина приводит к тому, что вблизи от стенки компонента скорости, нормальная к стенке, при диффузии отлична от нуля, в то время как при теплообмене она равна нулю. Однако при малых и АС такими недостатками подобия можно пренебречь, особенно если учесть, что и при прямом моделировании однородных физических явлений не удается соблюсти в образце и модели ряда мелких условий подобия. [c.72]

Математическое моделирование эффективно тогда и только тогда, если модель адекватна физике явления. Следовательно, физическая определенность будет достигнута, если расчет будет соответствовать эксперименту с наперед заданной точностью. Это в полной мере относится и к конвективному теплообмену. [c.3]

В данной главе рассмотрено несколько важных для приложений конфигураций течений. Особенно интенсивно исследовались прямоугольные (вертикальные, горизонтальные и наклонные) полости. Вертикальная полость, две вертикальные стенки которой поддерживаются при различных температурах, а две другие служат в основном для замыкания полости, является, по-видимому, наиболее изученной конфигурацией ввиду ее относительной простоты, а также важности использования во многих практических приложениях. В аналогичных по геометрии горизонтальных и наклонных полостях при их нагревании снизу может развиваться тепловая неустойчивость (см. гл. 13). Большой интерес для исследователей представляют также течения между плоскими параллельными поверхностями, поскольку во многих практических ситуациях геометрию исследуемой области часто можно приближенно представить именно в таком виде. Кроме того, подобного рода конфигурации встречаются во многих практических задачах, например при расчете охлаждения электронного оборудования или при проектировании теплообменных устройств. В указанной схеме течения слой жидкости, как правило, считается бесконечным, а для моделирования полностью) [c.237]

Применение метода моделирования теплообмена диффузией дало хорошие результаты. Этот метод особенно ценен тем, что он дает возможность изучения интенсивности теплоотдачи на отдельных участках поверхности теплообменника или элементов, составляющих теплообменный аппарат, что делалось, например, для трубок при их поперечном обтекании и водоводяных бойлеров [28]. [c.117]

Математическое моделирование динамики теплообменного аппарата (противоток) [c.239]

С развитием математического моделирования и системного анализа народнохозяйственное значение приобрела проблема создания современных систем расчета и оптимизации гехноло-гического, энергетического и транспортного оборудования, что объясняется колоссальными обт,емами его выпуска. Например, объем выпуска только теплообменных аппаратов в СССР сейчас оценивается сотнями миллионов рублей в год. Не менее масштабны цифры капиталовложений в различные виды оборудования химико-технологических производств. Каждые 5 лет объем производства этого оборудования практически удваивается. При 20%-ной норме экономического эффекта только оптимизация теплооб.менннков в стране может привести к экономии не менее 100 млн, руб ежегодно. [c.308]

ГрозНИИ, ЛНИИхиммаше, Уфимском филиале ВНИИНефте-маш, УкрНИИХиммаше, Волгоградском филиале ГрозНИИ и многих других институтах решались задачи математического моделирования и оптимизации промышленного теплообменного оборудования. В результате к настоящему времени создано около 100 разнообразных математических моделей, алгоритмов и программ, предназначенных в основном для проведения обычного проектного расчета, в лучшем случае — для выбора оптимальных типоразмеров кожухотрубчатых и пластинчатых аппаратов, ABO и аппаратов типа труба в трубе , а также оптимальных схем связи аппаратов в теплообменнике. Таким образом, подготовлена техническая и методическая база решения важной народнохозяйственной проблемы комплексной оптимизации оборудования в масштабе страны. [c.309]

Питерцев А. Г. Моделирование и оптимизация промышленного кожухотрубчатого теплообменного оборудования Автореф, дис. канд. техн. наук.— М., 1974.— 24 с. [c.344]

HEATRX Моделирование процесса теплообмена в кожухотрубных теплообменных аппаратах 13,6 Система нелинейных уравнений МТБ без учета изменения агрегатного состояния теплоносителей 21 2,0 0,5 [c.610]

Одним из основных аспектов повышения производственного потенциала нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий является интенсификация технологических систем, среди которых ведущее место занимают массо- и теплообменные процессы в совокупности с соответствующей аппаратурой. Как правило, решение задач математического моделирования технологических процессов и разработка новых конструкций аппаратов базируются на классических представлениях о закономерностях протекания кинетики, массо- и теплопереноса. Общий недостаток этих классических представлений заключается в том, что решение задачи интенсификации процесса носит асимптотический )црак1ер, то есть значительные количественные изменения параметров процесса не приносят сколько-нибудь заметного улучшения результата. [c.214]

Для моделирования входящих в схему процессов предложено использовать алгоритмы нейросетевого программирования (НС). Разработаны подходь формирования двухслойных НС с нелинейными функциями активации, в каче стве которых использованы логистические функции. Разработаны математиче ские модели гетерогенного реактора со сложной совокупностью обратимых ре акций, теплообменной и конденсационной ашаратурой. Использование НС ш снижает размерности задачи оптимизации, однако существенно снижает врем расчетных процедур и делает ее формализованной. [c.59]

При математическом моделировании процесса удобно перейти к рассмотрению информационно-структурной схемы КОСКП (рис. VПI.2). На этой схеме многополочный реактор представлен в виде совокупности отдельных однополочных реакторов (I—V), а теплообменники 7 и 5 заменены одним эквивалентным теплообмен ником 7, [c.315]

Питерцев А. Г. Моделирование и оптимизация промышленного коясухотрубчатого теплообменного оборудования Дис. канд.техн.наук. - Уфа, 1974. - 294 с. [c.93]

Теплообмен в замкнутой системе серых тел с заданными оптико-геометрическими характеристиками описывается системой N алгебраических уравнений (2.195). Электрическое моделирование основано на математической тождественности этой системы и системы алгебраических уравнений, описывающей распределение токов в разветвленной электрической цепи с N узловыми точками (рис. 8.8). Каждая узловая точка связана с остальными точками электрическими проводимостями (величинами, обратными электрическим сопротивлениям) Уц, а с индивидуальным источником питания с потен-. циалами г о —через проводимость ц. Проводимости У а являются электрическими аналогами взаимных поверхностей излучения Нц, а проводимости У а — аналогами оптико-геометрических параметров Нц = —Лг), где Лг — коэффициент поглощения, принимаемый равным коэффициенту теплового излучения 8,, — площадь поверхностй г-го- тела. Электрические потенциалы в узловых точках и,- являются аналогами плотности эффективных потоков излучения Еэфг, а токи в узловых точках 1% — аналогами результирующих тепловых потоков СЗроэг для соответствующих тел. [c.406]

При расчете Р. х. определяют необходимые для достижения заданной производительности и селективности процесса объем аппарата, скорость потока, пов-сгь теплообмена, гидравлич. сопротивление, режим работы, конструктивные параметры (уточняются на основании аэродинамич. испытаний). Расчет выполняют на основе данных по термодинамике и кинетике р-ций, скорости тепло- и массообмена (см. Макрокинетика) с учетом структуры потоков в аппаратах. Наиб, полный расчет, проводимый методом моделирования с использованием ЭВМ, включает определение полей т-ры и концентрации, оптим. режима, схемы теплообмена и циркуляции (см. Оптимизация), а также, наряду с выбором способа управления, анализ устойчивости режима. См. также Массообмен, Перемешивание, Печи, Пленочные аппараты, Теплообмен. [c.205]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология