
Из уравнений (52) и (55) найдем
(56)
где
(57)
При числе каналов nсистему уравнений для определения постоянных интегрирования С1, С1, С2, С2, … Сn, Сnсоставляют на основе уравнений (53) и (56). Она включает 2nлинейных уравнений с числом неизвестных постоянных интегрирования, также равным 2n. Определив постоянные интегрирования, находят поле температур в поперечном сечении по уравнению (52). Величинуиногда условно называют "избыточной" температурой ребра.
Уравнение теплового баланса для i-го канала без учета теплопритоков (рис.19) имеет вид
(58)
где
– тепловые потоки к одной и другой
неоребренной сторонам канала;
– тепловой поток к ребрам канала; αi– коэффициент теплоотдачи, определяемый
зависимостями (41);iиi– температурные напоры между потоком
и неоребренными сторонами канала;i– средне-интегральный температурный
напор между потоком и ребром;dFi– площадь поверхности теплообмена
между ребрами на длине dh;dFpi– площадь поверхности теплообмена
ребер на длине dh. Уравнение изменения
энтальпии потока в i-м канале на длине
dh:
.
(59)
Решив уравнение
(4.98) относительно производной, с учетом
равенств
получаем систему обыкновенных нелинейных
дифференциальных уравнений, описывающих
изменение температуры потоков ПРТ по
длине каналов:
(60)
где i= 1, …,n– число каналов ПРТ; G – массовый расход потока через канал; сpi– удельная теплоемкость потока на участке dh; w – массовая скорость потока.
Среднеинтегральная разность температур определяется следующим образом
(61)
где
(62)
Для определения потерь давления систему (60) дополняют уравнением
(63)
где i= 4fi— коэффициент гидравлического сопротивления, пределяемый в соответствии с формулой (42).
Таким образом, задача расчета многопоточных ПРТ сводится к численному интегрированию системы (60) и (63) совместно с решением системы уравнений теплопроводности (53) и (56) на каждом шаге интегрирования. Граничные условия задаются в виде значений температур потоков на теплом и холодном концах теплообменника; значение потерь давления piприdh= 0 принимают равным нулю. При достижении заданной температуры потоков интегрирование заканчивают и определяют длину пакета ПРТ L (см. рис. 11) и значения гидравлических сопротивлений по каждому потоку.