Материал: Тепломассообменное оборудование предприятий. лабораторный практикум. Портнов В.В., Майоров В.В

ПРОГРАММА ОПТИМИЗИРУЮЩЕГО РАСЧЕТА ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ВОДОВОДЯНОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ

Алгоритм расчета горизонтального водоводяного подогревателя построен следующим образом.

После ввода в память ЭЦВМ исходных данных задается начальное значение площади поверхности теплообмена

подогревателя F0 , что позволяет предварительно вычислить

число теплообменных труб в одном ходе межтрубного пространства nZ ; внутренний диаметр корпуса аппарата D и эк-

45

вивалентный диаметр одного хода в межтрубном пространстве dЭ . Затем следует предварительное определение темпера-

туры стенки теплообменной трубы t0СТ , теплофизических

свойств и чисел Прандтля для греющей и нагреваемой воды, а также вычисление PrСТ . После определения среднелогариф-

мической разности температур между теплоносителями ∆t вычисляются значения всех комплексов K1...K12 в уравнениях

системы (2.16) и выбираются начальные значения скоростей во-

ды W10 и W20 .

Следующий блок алгоритма решает задачу поиска оптимальных значений скоростей движения воды в межтрубном и трубном пространствах подогревателя, обеспечивая выполнение условия равенства нулю первых частных производных

по W1 и W2 от целевой функции ЗГОД = f (W,W1 2 ). Решение

системы уравнений (2.16) осуществляется способом бисекции в комбинации с методом перебора вариантов.

По найденным значениям W1ОПТ и W2ОПТ вычисляются коэффициенты теплоотдачи αВ1 и αВ2 и, с учетом двухсто-

роннего загрязнения поверхности теплообмена, общий коэффициент теплопередачи в подогревателе. Затем вычисляется

температура стенки теплообменной трубы tСТР и проводится сопоставление ее величины с ранее принятым значением t0СТ .

Если совпадения с заданной точностью нет, то за начальное значение температуры стенки принимается полученная конечная расчетная величина и весь цикл повторяется, начиная с

вычисления PrСТ .

Оптимальная скорость движения воды в теплообменных трубах обеспечивается выбором числа ходов в трубном пространстве аппарата и числом труб в каждом ходе, а в межтрубном пространстве – изменением шага трубок S . Если

расчетный шаг трубок меньше dН +6 мм, то при данных ус-

46

ловиях получить оптимальную конструкцию аппарата не представляется возможным. В противоположном случае организуется итеративный цикл по величине шага до тех пор, пока с заданной точностью не будут согласованы между собой

оптимальные скорости W1ОПТ,W2ОПТ , а также tСТ,l,S.

На основе описанного алгоритма разработана для ПК программа расчета оптимального варианта горизонтального водоводяного подогревателя. Программа позволяет провести и сохранить результаты расчетов для пяти вариантов изменения одного из входных параметров.

Во вкладке «Расчет» содержатся исходные данные для программы (рис. 4).

Вкладка «Результат» содержит результаты предыдущих пяти вариантов расчетов, аналогично результатам расчетов в лабораторной работе № 1 (рис. 3).

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

По стенду в лаборатории рассмотреть устройство горизонтального водоводяного подогревателя типа ХВ-790. Изучить конструкцию его корпуса, межтрубного пространства, трубного пучка, торцевых водяных камер, штуцеров для подвода греющей и нагреваемой воды, дренажных и продувочных патрубков, устройств для подключения измерительных приборов (особое внимание уделить компоновке трубного пучка). Ознакомиться с гидравлической схемой движения воды в трубном и межтрубном пространстве и водяных камерах аппарата. Используя справочную литературу рассмотреть возможные материалы для изготовления основных деталей аппарата.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

1. Согласно теоретическому и практическому заданию изучить конструкции кожухотрубных ТОА, основы оптимиза-

47

ции, состав и работу программы для оптимизационного расчета ТОА ХВ-790.

2. По данным табл. 5 подготовить исходные данные для расчета на ПК оптимального варианта подогревателя для нормального режима работы. По программе произвести на ПК тепловой расчет подогревателя для номинальных условий его работы.

Рис. 4. Вкладка «Расчет»

48

Сравнить полученные расчетные значения площади поверхности теплообмена с фактической. Научно объяснить причины расхождения этих величин.

3. Получить у преподавателя наименование и диапазон изменения конкретного внешнего фактора ϕ , влияющего на

оптимальные параметры подогревателя, шаг изменения заданной величины.

По программе произвести на ПК расчеты по определению влияния изменения конкретного внешнего фактора ϕ на

величину оптимальных скоростей движения греющей и нагреваемой воды, W1 и W2 , м/с, и величину оптимальной площа-

ди поверхности теплообмена, F, м2. Научно объяснить полученные зависимости.

Замечание: если в рассматриваемом диапазоне изменения фактора ϕ абсолютное значение оптимальной скорости,

площади поверхности теплообмена и годовых приведенных затрат изменяется не более чем на 10 % то их следует считать не зависящими от фактора ϕ.

ОТЧЕТ О РАБОТЕ

Отчет по работе должен содержать:

1.Название и цель работы.

2.Таблицу исходных данных.

3.Таблицу результатов оптимизирующего расчета подогревателя в номинальном режиме. Результаты сравнения расчетных результатов с фактическими.

4.Таблицу исходных данных и листинг результатов рас-

чета по влиянию заданного внешнего фактораϕ на FР и Згод .

W2ОПТ = f3 (ϕ) с пояснениями поведения этих функций в зависимости от ϕ.

49