Моделирование теплообменных процессов
Пример
В теплообменнике типа «труба в трубе» охлаждается жидкость. Хладоагент и охлаждающаяся жидкость движутся прямотоком (рис. 3.4).
Определить температуру теплоносителей на выходе из аппарата. Построить температурные профили по длине аппарата.
T2
(хол.)
T1
(гор.) d D
Рис. 3.4. Теплообменник типа «труба в трубе»
|
|
Горячий теплоноситель |
Холодный теплоноситель |
|
Температура, оС |
200 |
35 |
|
Объёмная скорость, м3/с |
2,310-4 |
5,110-4 |
|
Плотность, кг/м3 |
900 |
1000 |
|
Теплоёмкость, Дж/кгоС |
3,35103 |
4,19103 |
|
Диаметр трубы, м |
0,01 |
0,03 |
В теплообменнике реализуется режим «вытеснение-вытеснение». Поэтому математическое описание будет иметь вид:
;
.
В стационарном режиме работы теплообменника уравнения теплового баланса примут следующий вид:
(3.16)
где d– диаметр трубы, м.
Для удобства вычисления введём обозначения:
;
.
Систему полученных дифференциальных уравнений (3.16) решаем с помощью численного метода Эйлера:
где i – номер шага по длине теплообменника;
h – шаг интегрирования по длине теплообменного аппарата.
Блок-схема алгоритма расчёта теплообменника приведена на рис. 3.5. Программа расчета теплообменника представлена в Приложении Д.
Рис. 3.5. Блок-схема программы расчёта теплообменника
Варианты заданий
Таблица 3.1
|
Вариант |
Теплоноситель |
Начальная темпера-тура, оС |
Объёмная скорость, м3 /с |
Плотность, кг/м3 |
Теплоём-кость, Дж/кгоС |
|
1 |
Горячий Холодный |
180 25 |
2,310-4 5,110-4 |
900 1000 |
3,35103 4,19103 |
|
2 |
Горячий Холодный |
190 35 |
1,310-4 4,110-4 |
890 990 |
3,15103 4,1103 |
|
3 |
Горячий Холодный |
210 15 |
2,510-4 5,110-4 |
920 1000 |
3,45103 4,19103 |
|
4 |
Горячий Холодный |
280 25 |
2,010-4 5,110-4 |
910 1100 |
3,4103 4,4103 |
|
5 |
Горячий Холодный |
250 45 |
3,310-4 4,5110-4 |
900 980 |
3,55103 4,1103 |
|
6 |
Горячий Холодный |
185 10 |
2,8310-4 5,5110-4 |
880 1010 |
3,2103 4,25103 |
|
7 |
Горячий Холодный |
160 25 |
2,5310-4 5,2110-4 |
900 1000 |
3,35103 4,19103 |
|
8 |
Горячий Холодный |
200 20 |
2,310-4 5,110-4 |
900 1100 |
3,35103 4,55103 |
|
9 |
Горячий Холодный |
170 15 |
2,810-4 5,210-4 |
900 990 |
3,35103 4,8103 |
|
10 |
Горячий Холодный |
220 35 |
2,410-4 5,510-4 |
900 990 |
3,53103 4,0103 |
|
11 |
Горячий Холодный |
190 40 |
2,310-4 5,110-4 |
890 1030 |
3,0103 4,24103 |
|
12 |
Горячий Холодный |
235 10 |
2,110-4 5,4410-4 |
850 1000 |
2,95103 4,19103 |