Теплообменное оборудование 4- 39

В групповой рамке Содержимое отдельных зон выводится подробная информация о параметрах содержимого зон. Из падающего списка выберите зону, для которой хотите вывести информацию. Нажмите кнопку

Дополнительно, чтобы вызвать окно Содержимое зоны.

Страница Диаграммные ленты

Эта страница используется для создания диаграммных лент для различных наборов переменных. Выберите переменные из падающего списка и нажмите кнопку Создать ленту.

4.3 Нагревательная печь

Эта модульная операция работает только в динамическом режиме. Раздел не переведен на русский язык.

4.4 Теплообменник

Операция Теплообменник рассчитывает материальный и энергетический баланс для теплообменного аппарата, в котором обмениваются теплом два потока. Эта операция является весьма гибкой, она может рассчитывать как температуры, так и тепловые потоки, включая тепловые потери, расходы теплоносителей, произведение коэффициента теплопередачи на поверхность теплообмена и т.д.

ХАЙСИС позволяет обращаться к программам расчета теплообменных аппаратов, разработанным фирмами HTFS и HTC.

В программе ХАЙСИС имеется несколько моделей расчета теплообменника, позволяющие рассчитывать аппараты с различной степенью детализации. Это может быть модель с вычислением температурного напора по концам, расчет температурного напора по взвешенной модели для противотока (Ft=1), поверочный расчет аппарата в стационарном режиме и поверочный расчет в динамическом режиме. При выборе последнего варианта необходимо указать, какая модель используется Базовая или Подробная, его можно использовать и для стационарных расчетов. Кроме того. можно воспользоваться методами расчета топлообменников, поставляемыми другими фирмами, которые связываются с XАЙСИС с помощью технологии "Связь и внедрение объектов" (OLE).

Далее приведены основные возможности поверочной модели в динамическом режиме:

•Возможность задания PF спецификаций, реально отражающих течение потоков сквозь аппарат в соответствии с распределением давления в схеме.

Вдинамическом режиме кожухотрубчатый теплообменник может

“накапливать” содержимое, как и другие аппараты, имеющие объем. Направление потоков через аппарат зависит от давления в соседних аппаратах.

•Выбор между Базовой и Подробной моделью теплообменника. Информация подробного расчета может быть использована для

Подробнее см Раздел

1.3.7 –

Закладка/страница Диаграммные ленты.

4 - 40 Теплообменное оборудование

расчета общего коэффициента теплопередачи и гидравлического сопротивления аппарата.

•Динамическая модель содержимого аппарата учитывает уровень в корпусе теплообменника, исходя из его геометрии и ориентации.

•Модель тепловых потерь учитывает конвективную составляющую и теплопроводность стенок аппарата.

4.4.1 Теория

Операция Теплообменник рассчитывает тепловые балансы между горячим и холодным потоком.

Стационарный режим

Общее уравнение теплового баланса приведено ниже.

Mхол(Hвых-Hвх)хол-Qпотерь хол)-(Mгор(Hвх-Hвых)гор-Qпотерь гор)=Невязка баланса

(4.28)

где M - массовый расход среды H - энтальпия

Qпотерь хол - тепловые потери холодных потоков Qпотерь гор - тепловые потери горячих потоков

Операция Теплообменник позволяет разделить тепловые кривые для каждого потока на интервалы. При этом количество передаваемого тепла определяется не по концевым условиям потоков, а по условиям на каждом интервале, после чего количества тепла, передаваемые на каждом интервале, складываются.

Невязка баланса является спецификацией теплообменника и в большинстве случаев принимается равной нулю.

Индексы гор и хол относятся соответственно к охлаждаемому и нагреваемому потокам, а индексы вх и вых - соответственно ко входному и выходному потокам.

Количество переданного тепла можно определить через суммарный коэффициент теплопередачи, имеющуюся поверхность теплообменника и среднелогарифмическую разность температур.

	Q = UA∆TLMF1	(4.29)
где	U - суммарный коэффициент теплопередачи
	A - поверхность теплообмена

∆TLM - среднелогарифмическая разность температур (LMTD)

Ft - поправочный коэффициент для среднелогарифмического температурного напора.

Коэффициент теплопередачи и поверхность теплообмена часто объединяют в одну величину, которую называют K*F (UA). Среднелогарифмическая разность температур и поправочный коэффициент обсуждаются далее в разделе Результаты (Performance).

Теплообменное оборудование 4- 41

Динамический режим

Общее уравнение теплового баланса в Базовой модели для корпуса:

	Mкорп(Hвх − Hвых)корп −Qпотерь +Q	= ρ	d(VHвых )корп		(4.30)
			dt
	Для труб:
	Mтруб (Hвх − Hвых)труб −Q = ρ	d(VHвых )труб			(4.31)
			dt

где: Мкорп - массовый расход среды по корпусу Мтруб - массовый расход среды по трубкам Ρ – плотность Н – энтальпия

Qпотерь – тепловые потери

Q – передаваемое количество тепла V – объем содержимого

Подробнее о расчете Qпотерь см. в Разделе 1.3.4 – Heat Loss Model в книге

Dynamic Model.

Гидравлическое сопротивление

Гидравлическое сопротивление операции Теплообменник можно определить одним из способов:

•Задать значение непосредственно

•Рассчитать из геометрии и конфигурации аппарата

•Определить соотношение давление-расход задав значение k.

Если выбран последний вариант, то значение k используется для определения потерь на трение и расход потока через аппарат. Соотношение выглядит следующим образом:

flow = плотность×k P1 − P2

(4.32)

Это выражение, использует гидравлическое сопротивление аппарата без учета статического напора. Величина Р1-Р2, определяющая потери на трение, используется для определения величины k.

Динамические спецификации

В следующей таблице приведен минимум спецификаций, необходимых для расчета операции Теплообменник в динамическом режиме.

Базовая модель:

Спецификация	Описание
Объем	Должен быть задан объем корпуса или трубок
Общее значение K*F	Должно быть задано общее значение произведения K*F
Гидравлическое	Задайте либо общее гидравлическое сопротивление
сопротивление	аппарата, либо общий k.
	Метод расчета гидравлического сопротивления задайте в
	группе Динамические спецификации на странице
	Спецификации закладки Динамика. Можно также задать

4 - 42 Теплообменное оборудование

общее значение гидравлического сопротивления для корпуса и труб на странице Размеры закладки Расчет.

При расчете подробной модели требуются следующие спецификации:

Спецификация	Описание
Размеры	Размеры корпуса и трубок должны быть полностью заданы на
	странице Размеры закладки Расчет.
Общее значение K*F	Либо задайте общее значение произведения K*F, либо оно
	должно быть рассчитано из геометрии аппарата.
	Задайте метод расчета K на странице Параметры закладки
	Расчет. Можно его задать на странице Модель закладки
	Динамика.
Гидравлическое	Задайте либо общее гидравлическое сопротивление
сопротивление	аппарата, либо общий k.
	Метод расчета гидравлического сопротивления задайте на
	странице Параметры закладки Расчет. Метод расчета
	гидравлического сопротивления можно также задать в группе
	PF спецификации на странице Спецификации закладки
	Динамика.

4.4.2 Специализированное окно операции Теплообменник

Добавить операцию в расчет можно следующим образом:

1В меню Схема выполните команду Добавить операцию (F12). Откроется окно выбора операции.

2Среди Групп операций выберите Теплообменное оборудование.

3Из списка имеющихся операций выберите Heat Exchanger (Теплообменник).

4Нажмите кнопку Добавить. Откроется специализированное окно операции.

ИЛИ

1В меню Схема выполните команду Касса объектов (F4).

2Дважды щелкните по иконке Теплообменник.

Откроется специализированное окно операции