17.5.2.2.3. Универсальный метод одноступенчатого проектного теплового расчёта.

Эти принципиальные недостатки можно исключить, если для расчёта поправки ε_Δt к среднелогарифмическому температурному напору Δt_{ср.прот} применить обобщённый метод Г. Е.Каневца (¹, стр.113–165) разработанный им в СССР в 60– 70 годах прошлого века . Условно назовём этот метод «универсальным». В практических расчётах вместо всех описанных выше решений и графиков предложено применять одно универсальное выражение

, (10.1)

приведенное в ¹ на стр. 118. В него входят температурные симплексы

= , (11)

P (см. 8) и безразмерный комплекс, однозначно учитывающий специфику схемы тока сред,

, (12)

(А – 1) ≤ z ≤ (А + 1).

Структура универсального одноступенчатого проектного теплового расчёта:

Q (3), (4) → G_о или G_в, t_он, t_вн, t_ок, t_вк из (3), (4)→ БС–k → Δt_{ср.прот}(7) → →P (8) → R (9) → А (11) → р = f(СТ) из табл. 1 → z (12) → Р_макс (14) →

→N (13) → при N <1 → ε_Δt = f(P, А, z) по (10.1)→ Δt_ср (6)→ F (5)

Следует обратить внимание, что начало и конец (первая и последняя строчки) структур частного и универсального одноступенчатого проектного теплового расчёта одинаковы. Различие методов (соответственно, и структур) расчёта – в способе нахождения ε_Δt. Кроме того, при универсальном расчёте проверяется реальность процесса

теплопередачи в заданной СТ проверкой удовлетворения условию N <1. При N ≥1

следует изменить СТ или (и) значения величин в наборе G_о, G_в, t_он, t_вн, t_ок, t_вк, η_по, η_пв.

При учёте (11) универсальное выражение (10) можно записать через комплексы P и R в виде

. (10.2)

17.5.2.2.3.1. Индекс противоточности элемента.

В z (12) входит индекс противоточности p– очень важный показатель эффективности теплопередачи, учитывающий специфику схемы тока сред. Значения p для распространённых элементарных схем тока сред приведены в ¹, табл. 1.

Таблица 1. Индексы противоточности р элементарных схем тока сред.

Номер схемы	Вид схемы тока	Наименование схемы тока	р	εТРмакс, %*
1	2	3	4	5
1		Противоток	1	0
2		Прямоток	0	0
3		Смешанный ток, 2 хода	0,5	0
4		Смешанный ток, 2 неравноценных хода		0
5		Смешанный ток, 4 хода	0,497	0,282
6		Смешанный ток, 6 ходов	0,496	0,164
7		Смешанный ток, чётное бесконечное число ходов	0,496	0,155
8		Смешанный ток, 3 хода, из них 2 противоточных	0,558	0,537
9		Смешанный ток, 5 ходов, из них 3 противоточных	0,518	0,359
10		Смешанный ток, 7 ходов, из них 4 противоточных	0,506	0,402
11		Смешанный ток, 9 ходов, из них 4 противоточных	0,502	0,301
12		Смешанный ток, 3 хода, из них 1 противоточный	0,434	0,748
13		Смешанный ток, 5 ходов, из них 2 противоточных	0,472	0,324
14		Смешанный ток, 7 ходов, из них 3 противоточных	0,484	0,443

1	2	3	4	5
15		Смешанный ток, нечётное бесконечное число ходов	0,496	0,734
16		Реверсивный однонаправленный ток, 2 противоточных хода	0,70	**
17		Реверсивный однонаправленный ток, 2 прямоточных хода	0,18	**
18		Перекрёстный ток однократный, с перемешиванием обеих сред	0,496	0,133
19		Перекрёстный ток однократный, с разделением холодной среды на отдельные струи	0,570	4,41
20		Перекрёстный ток однократный, с разделением горячей среды на отдельные струи	0,595	3,17
21		Перекрёстный ток однократный, с разделением обеих сред на отдельные струи	0,72	**
Примечание: 1. В схемах 1 – 17, исключая схему 4, ходы равноценные (в каждом из них kFхода = const). 2. В схеме 4 , где индексы «прот» и «прям» соответствуют противоточным и прямоточным ходам. * εТРмакс – предельная максимальная погрешность теплового расчёта при использовании рэ. ** Предельные погрешности не известны.

В названии схем 2 – 14 общепринятый термин «смешанный» ни о чём не говорит. Среды между собой не смешиваются, а при движении каждой из сред в поперечном сечении может иметь место как смешение, так и разделение на отдельные струи. Более правильным было бы назвать эти схемы параллельным реверсивным разнонаправленным током. Но так как такое название длинное, условно оставим привычный для специалистов термин.

В литературе также приводятся также данные об индексе противоточности р для других схем тока сред, как элементарных, так и сложных, см., например, книгу Каневца Г.Е ¹. Ниже приводятся некоторые из них (продолжается нумерация схем в соответствии с табл. 1):

2 2. Смешанный ток с разделением каждой из сред на отдельные струи, четыре параллельных хода по одной среде, однократный поперечный ток по другой среде – р=0,60.

23. То–же, двукратный поперечный ток со смешением среды

в каждом ходе – р=0,90.

24. То–же, четырёхкратный поперечный ток со смешением

среды в каждом ходе – р=0,49.

25. То–же, две схемы 23 (двукратный поперечный ток со смешением среды

в каждом ходе), соединенные между собой последовательно, в ряд – р=0,98.

2 6. Перекрёстный ток с перемешиванием каждой из сред, двукратный,

общий противоток (две схемы 18, соединенные между собой

последовательно, в ряд) – р=0,88.

2 7. Перекрёстный ток с перемешиванием каждой из сред,

трёхкратный, общий противоток (три схемы 18, соединенные

между собой последовательно, в ряд) – р=0,95.

2 8. Перекрёстный ток с перемешиванием каждой из сред,

четырёхкратный, общий противоток (четыре схемы 18,

соединенные между собой последовательно, в ряд) – р=0,98.

2 9. Перекрёстный ток с перемешиванием каждой из сред,

пятикратный, общий противоток (пять схем 18,

соединенные между собой последовательно, в ряд) – р≈1.

3 0. Перекрёстный ток с перемешиванием каждой из сред,

пятикратный, общий прямоток (пять схем 18,

соединенные между собой последовательно, в ряд) – р≈0.

3 1. Перекрёстный ток с разделением реверсируемой среды,

двукратный, общий противоток (две схемы 19, соединенные

между собой последовательно, в ряд) – р=0,90.

3 2. Перекрёстный ток с разделением реверсируемой среды,

двукратный, общий прямоток (две схемы 19, соединенные

между собой последовательно, в ряд) – р=0,14.

Значения индексов противоточности р в схемах 26 – 30 соответствуют р=0,56, полученном Н.И. Белоконем для схемы 18 однократного поперечного тока с перемешиванием каждой из сред. При учёте полученного Г.Е. Каневцом более точного значения р=0,496 можно предположить некоторое уменьшение значений р в схемах 26 – 30. Эта погрешность уменьшается при увеличении кратности перекрёстного тока и, соответственно, приближения р к 1.

17.5.2.2.3.2. Универсальные графики поправок ε_Δt.

Для облегчения немашинных расчётов при определении ε_Δt можно также использовать пригодные для любых СТ универсальные графики ε_Δt=f(N,R). Они впервые описаны Г. Е.Каневцом в [ ¹,стр. 147 –164]. Графики выражены через температурный комплекс

, (13)

где P – см. (8). Предельное значение этого температурного комплекса, при котором площадь теплопередающей поверхности ТО F→∞,

. (14)

Эти графики заменяют все упомянутые выше и пригодны для расчёта теплопередачи любых схем тока сред, для которых известны либо могут быть определены значения индекса противоточности р.