17.5. Система теплового расчёта теплообменного оборудования.

17. 5.1. Обобщённая структура синтеза системы теплового расчёта

теплообменного оборудования.

Принципиально новым является создание обобщенного под­хода к решению задач теплового расчета (рис. 1).

§

Ее элемен­тами являются качественно новые методы расчета теплопере­дачи, в сотни и тысячи раз расширяющие круг рассматриваемых теплообменных объектов, и соответственно число тех задач, ре­шение которых до получения обобщенных методов было просто невозможным. Созданные для потребностей синтеза алгоритмов и программ оптимизации теплообменного оборудования аналогич­ные по уровню обобщения методы расчета теплоотдачи, дина­мики отложений, теплопроводности и другие будут способство­вать развитию инженерных методов расчета оборудования в составе САПР.

17.5.2. Система теплового расчёта теплообменного оборудования.

Одноступенчатый тепловой расчёт

17.5.2.1. Распространённые виды теплового расчёта теплообменников

Тепловые расчёты любых теплообменных объектов, в том числе и теплообменников (ТО), основаны на использовании знаний о процессах переноса теплоты и включают в себя расчет теплофизических свойств теплоносителей (термодинамические расчёты), расчёты теплопроводности, теплоотдачи и теплопередачи.

Основными видами теплового расчёта ТО являются проектные (или прямые),

поверочные (или обратные) и проектно–поверочные тепловые расчёты.

Вспомним, при проектном тепловом расчете (ПТР) на первом этапе определяется любая одна величина из набора G_о, G_в, t_он, t_вн, t_ок, t_вк, η_по, η_пв, а в итоге – площадь F теплопередающей поверхности и число теплообменных аппаратов в теплообменнике при заданных основных размерах стандартных или нормализованных аппаратов и схеме их соединения в теплообменнике (схеме тока сред). Здесь G_о и G_в – расход теплоносителей, отдающего теплоту и воспринимающего теплоту, t_он, t_вн, t_ок, t_вк – начальные и конечные температуры этих теплоносителей в теплообменнике, η_по, η_пв – потери теплоты в окружающую среду каждым теплоносителем (либо притоки теплоты).

При поверочном тепловом расчете (ПоТР) определяются режимные характеристики теплообменника либо рассчитываются теплопотери, то – есть определяются любая пара величин из набора G_о, G_в, t_он, t_вн, t_ок, t_вк, η_по, η_пв, если известны конструкция, размеры, число и компоновка аппаратов (т. е. заданы площадь F теплопередающей поверхности и схема тока сред (СТ) в аппаратах и теплообменнике).

Проектно-поверочный тепловой расчет (ППоТР) представляет собой последовательно проведенные проектный и поверочный теп­ловые расчеты. Рассчитанная при проектном расчёте F корректируется введением её запаса и округления, а последующий поверочный расчет компенсирует это отклонение путем уточнения любых двух величин из набора G_о, G_в, t_он, t_вн, t_ок, t_вк, η_по, η_пв, а в итоге – теплового потока Q в теплообменнике.

Есть два подхода к проведению теплового расчета ТО с различными схемами тока сред: – одноступенчатый, простой в реализации, но ограниченный по возможностям,

– иерархический, более сложный, но пригодный для расчётов ТО с любыми СТ.

Здесь подробно рассмотрим простые одноступенчатые проектный и поверочный теп­ловые расчеты ТО. Более совершенные иерархические тепловые расчёты ТО будут рассмотрены далее отдельно.

17.5.2.2. Одноступенчатый проектный тепловой расчёт.