4.3. Описание программ и табличных форм расчётов онв.

Программы выполнены в среде Excel в виде табличной формы расчёта, записанной с использованием стандартной структуры таблиц Excel. Листы программы содержат полную последовательность алгоритма расчёта, со всеми формулами, записанными в виде объектов Microsoft Equation. Образованные таким образом табличные формы пригодны для выполнения контроля, анализа и организации ручного счёта при любых проверках. Они содержат все необходимые пояснения и комментарии к расчётным формулам и ходу расчёта. Указанные формулы, записанные в таблицах виде объектов Microsoft Equation, не работают непосредственно в программах. Они служат для подробного разъяснения алгоритма и названных выше надобностей. Действительные расчётные формулы идентичны этим формулам. Они записаны в ячейках, содержащих результаты вычислений, на языке программы Excel, и могут проявляться в электронной форме программы при выделении любой из этих ячеек.

Программы позволяют получить результаты прямого и обратного расчётов ОНВ. Обратный расчёт полностью автоматизирован. Прямой расчёт требует однократного вмешательства оператора по ходу решения задачи.

Программа обратного расчёта ОНВ

Программа выполнена на 8 листах. Листы имеют следующие названия: Обратный, Гидравлический, Приложение 1, Приложение 2, Результаты, Cz, W, EL.

На листе Обратный представлена основная программа обратного расчёта ОНВ с теплообменным элементом в виде шахматного пучка круглых труб с индивидуальным накатным (ленточным) оребрением. При нормальной работе всех программ (без сбоев) оператор должен работать в основном с этим листом и листом Результаты. Программа состоит из 5 таблиц. В таблице 1.1 рассчитываются геометрические параметры ПТ. В таблицу 1.2 заносятся исходные данные для выполнения расчётов. В таблице 1.3. выполняется расчёт констант критериальных уравнений. В таблице 1.4 выполняется основная часть обратного расчёта. В таблицу 1.5 автоматически отбираются важнейшие результаты выполненного расчёта.

На листе Гидравлический представлена программа расчёта гидравлического сопротивления ОНВ. При выполнении гидравлического расчёта необходимо учитывать ряд специфических параметров, характеризующих работу гидравлического тракта ОНВ, которые обычно не используются в основной части обратного расчёта. Чтобы результаты расчёта гидравлического сопротивления были корректными, необходимо перед началом расчётов открыть этот лист и занести в таблицы 3.1 и 3.2 значения этих дополнительных параметров (соответствующие ячейки окрашены жёлтым цветом). Прочие параметры, характеризующие размеры гидравлического тракта ОНВ, поступают на этот лист автоматически с листа Обратный. Результаты гидравлического расчёта автоматически поступают в таблицу результатов на лист Обратный.

На листе Приложение 1 даны графики справочных коэффициентов, используемых в ходе расчётов. Они могут быть использованы при ручных расчётах по предлагаемым таблицам или для анализа соответствующих справочных параметров.

На листе Приложение 2 даны рисунки с условными обозначениями различных размеров ОНВ и его ПТ, которые используются в расчёте. Адреса справочного материала, приводимого на листах Приложение 1 и Приложение 2, указаны на всех листах программы в ячейках столбцов «Примечание», где и приводятся ссылки на необходимый справочный материал.

Лист Результаты содержит таблицу, в которую следует заносить результаты вариантных расчётов ОНВ. Для этого следует скопировать столбец с результатами расчётов на листе Обратный, таблица 1.5, затем вставить скопированное в один из свободных столбцов на листе Результаты. При этом следует учесть, что при простом копировании в память машины вместе с числами поступают и формулы, записанные в ячейках результатов. Чтобы получить только результаты численных значений расчётов, необходимо выполнить очистку скопированного от лишней информации. Для этого при занесении скопированного в таблицу результатов нужно вначале выделить левой кнопкой мыши верхнюю ячейку выбранного пустого столбца, затем вызвать опцию Правка, в открывшемся подменю выбрать функцию специальная вставка, далее выделить здесь же опцию значения, затем, здесь же, ОК. На этом же листе, в таблице, имеется столбец тест. В этом столбце содержатся результаты контрольного расчёта, прошедшие специальную проверку. Эти результаты следует использовать для проверки правильности работы программы перед выполнением с её помощью расчётов по заданию.

Листы Cz, W и EL содержат подпрограммы, по которым производится вычисление ряда коэффициентов, входящих в расчётные формулы. Коэффициенты вычисляются на основании использования справочных графиков и таблиц, которые на этих листах трансформированы в удобные для машинного счёта формы. Подпрограммы работают автоматически и не требуют участия оператора.

Для решения обратной задачи оператору необходимо ввести свои исходные параметры в ячейки программы, окрашенные жёлтым цветом (см. табл. 1.1 «Расчёт параметров трубки и трубной решётки» и табл. 1.2. «Исходные данные для выполнения обратного расчёта»). Для ввода новых данных необходимо поочерёдно выделить каждую из окрашенных ячеек (если есть необходимость изменить значение числа, занесенного в ячейку ранее). После выделения каждой ячейки внести в неё необходимое значение, затем нажать клавишу Enter. Сразу после каждого нажима клавиши программа выполняет полный расчёт задачи. После выполнения такой операции с последним вводимым параметром программа вычислит окончательный результат решения обратной задачи. При этом результаты вычислений по каждой из расчётных формул будут находиться в соответствующих ячейках по ходу реализации алгоритма. В конце таблицы расчётов программа выдаёт информацию о правильности вычислений. Если точность вычисления конечной температуры не соответствует заданной или в ходе решения нарушены границы разрешённого изменения режима течения по воде, в ячейках D187 и D188 программы появляются инструкции оператору для обеспечения правильного решения. Если расчёты корректны, в D187 появляется надпись ”Конец”, а в D188 «Расчёт корректен». Кроме этого, программа выполняет автоматическую выборку основных результатов расчёта в специальную таблицу 1.5. Результаты из этой таблицы удобно копировать, используя возможности среды Excel, в сводную таблицу расчётов или в иной отчётный документ. Автоматическая выборка и возможность автоматического копирования исключают ошибки, возможные при ручной выписке результатов. В конце таблицы результатов записана строка индикации правильности решения. Надпись «Верно» в этой строке отвечает положительной оценке корректности расчёта в ячейках D188 и D187. При иной оценке следует обратиться к указанным ячейкам и выполнить действия, соответствующие приведенным в них указаниям.

При работе программы обратного расчёта возможно появление легко устранимого сбоя программы. Появление сбоя возможно в системе организации циклических расчётов в ходе итерационного определения значения КПД ОНВ. Сбой может возникнуть в случае, когда машина «теряет» исходное значения для организации цикла. Такое обычно происходит, если заданы некорректные исходные данные, например, метровый размер задан миллиметрами, т.е. фактически увеличен на три порядка. Для восстановления нормальной работы программы следует действовать в соответствии с Примечаниями к программе, п.1.

Программа прямого расчёта ОНВ.

Программа выполнена на 9 листах. Листы имеют следующие названия: Прямой, Обратный, Гидравлический, Приложение 1, Приложение 2, Результаты, Cz, W, EL.

На листе Прямой представлена основная программа прямого расчёта ОНВ, имеющего теплообменный элемент в виде шахматного пучка круглых труб с индивидуальным накатным (ленточным) оребрением. При выполнении прямого расчёта ОНВ оператор в основном должен работать только этим листом.

На листе Обратный представлена программа встроенного обратного расчёта. При нормальной работе программ (без сбоев) оператору нет необходимости работать с этим листом. Все необходимые исходные данные заносятся на этот лист автоматически с листа Прямой. Аналогично результаты обратного расчёта автоматически поступают в таблицу результатов на листе Прямой.О необходимости выполнения обратного расчёта одновременно с выполнением прямого было сказано выше в материалах данного раздела.

На листе Гидравлический представлена программа расчёта гидравлического сопротивления ОНВ. Содержание этого листа и работа с ним аналогичны указанным для обратного расчёта. Листы Приложение 1 и Приложение 2 также содержат материалы, аналогичные рассмотренным для обратного расчёта. Лист Результаты содержит таблицу, которая должна накапливать результаты вариантных расчётов ОНВ. В целом содержание и назначение элементов этой таблицы аналогично тому, что предлагалось для обратного расчёта. Для занесения результатов расчётов в столбцы таблицы следует выполнить операции, аналогичные рассмотренным для обратного расчёта. Листы Cz, W и EL аналогичны по назначению и содержанию таким же листам программы обратного расчёта. Для решения прямой задачи оператор должен работать с листом Прямой аналогично тому, как это указано для обратной задачи. После ввода последнего изменяемого параметра и нажатия клавиши Enter программа приступит к решению задачи. В отличие от обратной задачи оператор должен вмешаться в работу машины при решении уравнения f(Re) в строке 126. Решение выполняется автоматически с использованием встроенной программы. Для запуска встроенной программы необходимо выделить ячейку D126 и выполнить действия, указанные в Приложении к программе, п.1. После решения уравнения программа завершит расчёт прямой задачи с представлением всех результатов во всех строках программы. При решении прямой задачи вручную возможно (и это не является принципиальной ошибкой) получение размеров пучка, которые будут соответствовать дробному числу рядов. Переход к реальному (целому) числу рядов связан с изменением заданных теплотехнических параметров ОНВ и требует коррекции этих параметров. Коррекция выполняется путём выполнения обратного расчёта после округления размеров пучка. Специально организованный обратный расчёт встроен в программу решения прямого расчёта и выполняется автоматически. При работе встроенного обратного расчёта возможен сбой, аналогичный описанному для отдельного обратного расчёта. Сигналом его появления является запись «Неверно» указателя индикатора в таблице результатов или появление в этой таблице вместо цифр сигнальных записей «#ДЕЛ/0». Чтобы устранить сбой, необходимо открыть программу встроенного обратного расчёта. Программа размещается на листе Обратный. После открытия листа с программой следовать инструкции, приведенной в Приложении 2 , п. 1 к этой встроенной программе.

После выполнения прямого и встроенного обратного расчётов программа выполняет автоматическую выборку основных результатов расчёта в таблицу результатов на листе Прямой аналогично тому, как это реализовано для обратной задачи. В конце таблицы установлен индикатор правильности. Если он выдаёт сигнал «Неверно», необходимо проанализировать записи в ячейках D133 прямого расчёта или ячеек D119 и D120 встроенного обратного расчёта и принять меры в соответствии с записанными там указаниями.

Заключение по расчётам ОНВ

Предлагаемые методики расчётов учитывают практически все основные факторы, которые должен учитывать расчётчик ОНВ в практических расчётах. Ряд дополнительных моментов учтён в табличных формах в виде примечаний и рекомендаций. Табличные формы позволяют выполнять расчеты как с помощью калькулятора, так и применить машинную программу, реализованную в среде Excel и воспроизводящую полные алгоритмы расчётов практически без отклонений. Приведенное выше описание алгоритмов расчётов совместно с табличными формами соответствующих методик даёт достаточно полное представление о современном методе решения прямой и обратной задач расчётов ОНВ. Вместе с тем существует достаточно тонкостей, возникающих в ходе практического проектирования и конструирования, которые могут требовать дополнительного учёта. В частности, возможны реализации неакадемических схем взаимного течения теплоносителей, появление неучтённых методикой зазоров, выступов, т.п. в каналах по воздуху и воде, появление дополнительных контактных термических сопротивлений и так далее. Особо следует отметить вопросы расчётов ОНВ на неноминальных режимах или расчёты ОНВ для так называемых малорасходных систем. Переходы к иным типам ПТ, само собой, разумеется, внесут также существенные коррективы в методики. При всём том представленная информация достаточна для выполнения качественных расчётов определённых схем и конструкций. Кроме того, представленные методики могут служить основой для разработки методик расчётов иных типов ПТ, иных вариантов конструкций и иных режимов работы теплообменников.