Алгоритм расчета пластинчато-ребристого конденсатора-испарителя в соответствии с приведенной математической моделью

Приведенный в прил. 1 текст программы расчета пластинчато-ребристого конденсатора-испарителя на языке Фортран-90 совместно с подробным описанием алгоритма, изображенным на рис. 7, позволяют пользователям при необходимости самостоятельно вносить в программу любые уточнения и изменения в учебных и научных целях.

В комментариях, расположенных в тексте программы, соблюдена нумерация, применяемая далее при описании алгоритма подпрограммы PlRKICalc для расчета пластинчато-ребристого конденсатора-испарителя:

1. Исходные данные для расчета задаем вне подпрограммы и передаем в подпрограмму через common-блок/dan/. Заполняем массивы коэффициентов для вычисления свойств тройной смеси (подпрограммаsmes).

2. Вычисляем геометрические параметры: по (11) – эквивалентный диаметр канала d_эи рабочую длину парогенерирующих каналов, по (36) и (37) – площади рабочей поверхности каналов и площади рабочей поверхности ребер в каналах, площадь поперечного сечения канала кипенияf по пояснению к (30).

3. Начало расчета конденсатора. По (6) и (7) итеративно рассчитываем объемные доли компонентов на входе в конденсатор (подпрограмма olet).

4. Для промежуточного анализа результатов расчета здесь и далее в некоторых места в программе дополнительно вычисляем массовые доли (подпрограмма dolm). По (28) находим температуру конденсации в верхнем сечении (temp), по исходному давлению и полученной температуре – свойства смеси (ssmes).

5. По (6) и (8) итеративно рассчитываем объемные доли компонентов на выходе из конденсатора.

6. Средний состав пленки конденсата находим как x_к1 = (x _к1в+x _к1н)/2, x_к2 = (x _к2в+x _к2н)/2.

7. Рассчитываем среднюю температуру пленки конденсата и ее теплофизические свойства.

Рис. 7. Блок-схема алгоритма расчета пластинчато-ребристого

конденсатора-испарителя

8. Начинаем итеративный расчет q_к методом половинного деления. По рекомендациям для пластинчато-ребристых теплообменников ищемq_к в диапазоне 800–4500 Вт/м². Для текущего значенияq_к = (q_к min + q_к max)/2 вычисляем по (29) ΔT_к, по (33) – (39) _к, m_к, _рк, _пк, F_к и по (2) Q_к. По полученному Q_к вычисляем ΔT_ст (32).

9. Задаем Q_и = Q_к и начальное приближение q_и = Q_и /F_пи.

10.  По заданному давлению p_и и составу смеси на входе в испаритель вычисляем по (28) температуру и по ней – свойства смеси. Затем определяем кратность циркуляции (10) и по (9) совместно с (6) находим состав смеси на выходе из испарителя, а по (12) – состав на входе.

11.  По среднему составу и давлению находим среднюю температуру и свойства в испарителе.

12.  По формуле (30) вычисляем температурный напор на стороне кипения и по (33)–(39) _и, m_и, _ри, _пи, F_и.

13.  Получив новое значение q_и нов = Q_и /F_и, итеративно повторяем расчет с п. 10, пока относительная погрешность не достигнет заданной величины.

14.  Проверяем погрешность вычисления баланса температур (3) и при удовлетворяющем значении переходим к п. 15. В противном случае оцениваем знак невязки = (T_и–T_к) – (ΔT_и + ΔT_ст+ ΔT_к). По методу половинного деления при > 0  принимаем q_к min = q_к, а при ≤ 0 – q_к max = q_к и переходим к п. 8.

15.  Вычисляем геометрические параметры конструкции: площадь эффективной поверхности конденсатора F_к =Q_к / q_ки далее число каналов конденсации и характеристики пакета теплообменника.

16.  Начинаем расчет опускной системы. Последовательно рассчитываем формулы (38)–(50).

17.  Движущее давление циркуляции в опускной системе зависит от уровня кипящей среды h_оп. С другой стороны, гидравлическое сопротивление в подъемной части контура циркуляции также зависит отh_оп. Поэтому дальнейший гидродинамический расчет опускной системы, представляющий собой вычисление составляющих и сведение баланса давлений (4), производим в процессе итеративного поискаh_опметодом половинного деления. Вычисляемh_оп = (h_{оп min} + h_{оп max})/2.

18.  По формулам (51)–(61) вычисляем составляющие баланса давлений в циркуляционном контуре и по (4) оцениваем полезное давление циркуляции p_пол. Положительное значениеp_полподтверждает наличие циркуляции двухфазной среды; установившаяся гидродинамическая картина процесса характеризуется стремлениемp_полк нулю. Поэтому критерием правильного вычисленияh_опсчитаем приближениеp_полк нулю с заданной точностью. В этом случае переходим к п. 19. В противном случае приp_пол > 0 присваиваемh_оп max = h_оп, приp_пол ≤ 0 присваиваемh_оп min = h_оп и переходим к п. 17.

19.  Записываем полученные результаты в файл результатов для последующего анализа и заканчиваем расчет.