- •17.5. Система теплового расчёта теплообменного оборудования.
- •17. 5.1. Обобщённая структура синтеза системы теплового расчёта
- •17.5.2. Система теплового расчёта теплообменного оборудования.
- •17.5.2.1. Распространённые виды теплового расчёта теплообменников
- •17.5.2.2.1. Основа одноступенчатого проектного теплового расчёта.
- •17.5.2.2.2. Частный метод одноступенчатого проектного теплового расчёта.
- •17.5.2.2.3. Универсальный метод одноступенчатого проектного теплового расчёта.
- •17.5.2.2.3.1. Индекс противоточности элемента.
- •17.5.2.2.3.3. Универсальная формула площади теплопередающей поверхности то.
- •17.5.2.2.4. Реальность процесса теплопередачи и её учёт
- •17.5.2.2.5. Сравнение частного и универсального методов одноступенчатого проектного теплового расчёта.
- •1. Рассчитывается среднелогарифмическая разность температур (7)
- •6. По формуле (12) рассчитывается
- •6. По формуле (12) рассчитывается
- •10. По (10) рассчитывается
- •5. По табл. 11 из 1, стр. 134, схема 15 с поправкой на схемы 14 и 21 находится
- •6. По формуле (12) рассчитывается
- •10. По (10) рассчитывается
- •1. Поведение площади теплопередающей поверхности f вблизи границы нереальности процесса теплопередачи.
- •2. Исследование влияния tвк на эффективность работы воздухоподогревателя.
- •2.1. Влияние tвк на f.
- •2.2. Влияние tвк на εΔt и Δtср . Средний темп убывания εΔt и Δtср при росте tвк по величине аналогичен среднему темпу возрастания f.
- •2.3. Влияние tвк на Gв .
- •2.4. Выводы .
- •17.5.2.2.6. Рекомендации по применению частного и универсального методов
- •17.5.2.3. Одноступенчатый поверочный тепловой расчёт.
- •17.5.2.3.1. Основа одноступенчатого поверочного теплового расчёта.
- •17.5.2.3.2. Частные методы одноступенчатого поверочного теплового расчёта.
- •17.5.2.3.3. Универсальный метод одноступенчатого поверочного теплового расчёта.
- •Вариант 2. Известны tвн и tвк.
- •Вариант 3. Известны tок и tвк.
- •Вариант 4. Известны tок и tвн.
- •Вариант 5. Известны tон и tвк.
- •Вариант 6. Известны tон и tок.
- •17.5.2.3.4. Реальность процесса теплопередачи и её учёт при поверочных тепловых расчётах.
- •17.5.2.3.5. Сравнение частного и универсального методов одноступенчатого
- •17.5.2.3.6. Рекомендации по применению частного и универсального методов поверочного теплового расчёта.
- •17.5.2.4. Реальности и итерации при проектном и поверочном тепловых расчётах.
1. Поведение площади теплопередающей поверхности f вблизи границы нереальности процесса теплопередачи.
Конечная температура воздуха tвк=234°С, приведенная выше в исходных данных примера 1, и даже tвк=233.14949810187020774 °С физически не может быть достигнута даже ценой невообразимо большого роста площади поверхности воздухонагревателя, вплоть до значения F→∞. Далее, отталкиваясь от последнего реального варианта с tвк=233.14949810187020773 °С и F=30826.4679903308 м2, сколько бы мы не увеличивали F в бесконечность, tвк будет асимптотически приближаться к некоторой температуре, большей, чем 233.14949810187020773 °С. Дополнительные расчёты показали, что tвк не превысит значение 233.14949810187020774 °С. Уже при этой температуре F=∞.
В интервале tвк от 233.1494981018°С до 233.14949810187020773°С в процессе приближения tвк к границе нереальности с точностью до 20 значащих цифр величина F остаётся постоянной с точностью до 15 значащих цифр. Вместе с тем в интервале tвк от 233.14949810187020773 °С до 233.14949810187020774°С следует увеличение F от 30826.4679903308 м2 до ∞. Этот факт можно объяснить тем, что дальнейшее уточнение границы нереальности может быть достигнуто числом значащих цифр, стремящимся к ∞. Однако это предположение требует расчётного подтверждения.
2. Исследование влияния tвк на эффективность работы воздухоподогревателя.
Обоснованный выбор значения tвк при проектировании котельного агрегата и воздухоподогревателя в нём является оптимизационной технико–экономической задачей. Для приблизительного, общего экономического анализа проследим влияние tвк на основные натуральные (не экономические) показатели работы воздухоподогревателя.
2.1. Влияние tвк на f.
При изменении tвк от 30°С до 233.1494981018702°С, то–есть приблизительно на 203°С, площадь теплопередающей поверхности F возрастает с 997 м2 до 30826 м2, то–есть на 29829 м2 или почти в 30 раз. Средний темп возрастания F составляет 147 м2/°С во всём интервале tвк, 2,55 м2/°С в интервале tвк 30–50°С, 5,38 м2/°С в интервале tвк 100–150°С, 859 м2/°С в интервале tвк 230–233°С, 2.97∙1015 м2/°С в интервале tвк 233.14949810187–233.1494981018702°С. Следовательно, по мере приближения к границе реальности процесса теплопередачи средний темп возрастания F достигает астрономических размеров. Соответственно, в области, близкой к граничной, возрастает вероятность громадной ошибки при использовании в тепловых расчётах графиков поправок εΔt.
2.2. Влияние tвк на εΔt и Δtср . Средний темп убывания εΔt и Δtср при росте tвк по величине аналогичен среднему темпу возрастания f.
2.3. Влияние tвк на Gв .
При изменении tвк от 30°С до 233.14949810187020773°С и фиксированном тепловом потоке Q=4794.8 кВт массовый расход воздуха Gв уменьшается с 474.7 кг/сек до 22. 27 кг/сек, то–есть в 21,3 раза. В соответствии с исходными данными примера 1 при tвк=234°С требуется Gв=22,18 кг/сек. Это значение получено при расчёте материального и теплового баланса котельного агрегата.
2.4. Выводы .
Как показано выше, tвк=234°С для воздухоподогревателя с однократным перекрёстным током недостижима, нереальна. Ближайшим реальным температурам tвк=230–233°С соответствуют Gв=22. 61–22. 28 кг/сек и требуемые площади F=3915–6491 м2. Уменьшение этих площадей до разумных размеров может быть обеспечено уменьшением tвк, что сопровождается значительным ростом Gв и расходов энергии на прокачивание воздуха (их значения приблизительно пропорциональны Gв2). Например, уменьшение tвк от 233°С до 100°С уменьшает F от 6491 м2 до 1213 м2, то–есть приблизительно в 5.35 раза. Приблизительно во столько же раз уменьшаются капитальные вложения в воздухоподогреватель. Одновременно расход воздуха, требуемый для обеспечения заданного теплового потока Q=4794.8 кВт, возрастает от 22.28 кг/сек до 59.34 кг/сек, то–есть приблизительно в 2.66 раза, а расход энергии приблизительно в 7.09 раза.
Таким образом, tвк и Gв существенно влияют на материальный и тепловой баланс, а в итоге на надёжность и эффективность работы котельного агрегата. Выгодные значения tвк и Gв могут быть найдены путём технико–экономической оптимизации котельного агрегата в целом и его основных составляющих, включая и воздухоподогреватель.