3. Задачі і алгоритми їх вирішення.

В програмі TRM передбачено вирішення п”яти типів (варіантів) задач, які виникають в технологічній практиці і відрізняються між собою метою (наборами вхідних і вихідних даних) і алгоритмами вирішення.

В усіх варіантах використовується єдина загальна таблиця вхідних даних, яка повинна бути заповнена повністю. Проте в окремих варіантах завжди використовуються лише необхідні дані, інші – ігноруються, або навіть підраховуються в програмі. В усіх варіантах задач для стаціонарного режиму процесу ігнорується введене значення часу.

Варіант 1. Визначення стаціонарної температури ЕХА, t_E. Введене значення t_E ігнорується. Мета полягає в тому, щоб при заданій потужності тепла Джоуля і заданих конструктивно-технологічних характеристик системи (параметри теплової проникності корпусу, величини технологічних масових потоків речовин) визначити, на якому рівні встановиться стаціонарна температура всередині ЕХА, і чи вона не виходить за рамки, дозволені технологічними нормативами. Ця задача актуальна для гальванотехніки, де при конструюванні потрібно приймати рішенні про необхідність організації внутрішнього теплообмінника.

Задача виконується як рішення ітераційним методом нелінійного рівняння (1) в алгебраїчній формі з нульовою похідною (стаціонарний режим).

Значення стаціонарної температури t_E можна в деяких рамках регулювати, зміщуючи її в потрібному напрямку. Ця мета досягається двома протилежними способами – або деяким регулюванням потужності самого джерела тепла – тепла Джоуля, або регулюванням факторів, зв”язаних з теплообміном ЕХА-середовище. Тепло Джоуля можна збільшити, підвищуючи струм, відстань між електродами, питомий опір електроліту (в двох останніх випадках – це витрата електричної енергії на нагрівання). Теплообмін же “регулюється” в процесі конструювання ЕХА– вибором товщини і матеріалу конструкції корпусу (різна теплопровідність), додатковою теплоізоляцією, а безпосередньо в техпроцесі - екрануванням поверхні електроліту від випарювання та конвективно-радіаційних втрат, регулюванням потоків речовин через ЕХА (це змінює продуктивність процесу!).

Варіант 2. Визначення потужності додаткового теплообмінника, необхідного для підтримання температури в ЕХА на заданому рівні t_E. Задача вирішується тоді, коли розрахунок за варіантом 1 показує, що стаціонарна температура виходить за межі, дозволені техпроцесом, а можливі способи її коректування доступними для технолога способами не дають потрібного кількісного ефекту.

Задача вирішується найпростішим способом як рішення алгебраїчного рівняння (1) з нульовою похідною dt/d.

Варіант 3. Визначення температури t₁ вхідного компонентного потоку g₁. У безперервних виробництвах, де в ЕХА постійно подають розчини реагентів (наприклад, при електролізі NaCl), існує можливість регулювання внутрішньої температури шляхом підігрівання або охолодження вхідного потоку. Цей спосіб дає можливість спростити конструкцію ЕХА, бо необхідний пристрій теплообміну (нагрівач, холодильник) розташовується за межами ЕХА.

Задача виконується шляхом вирішення нелінійного алгебраїчного рівняння (1) з нульовою похідною dt/d ітераційним методом.

В програмі не передбачені температури, які перевищують 100 ^оС, тому в розрахунках систем з концентрованими розчинами при високих температурах, близьких до температури кипіння, виникає невелика помилка

Варіант 4. Підраховується динаміка часової зміни характеристик теплообміну і температури ЕХА на заданому інтервалі часу , годин. Мета – визначення швидкості охолодження або нагрівання ЕХА в заданих умовах ( задана потужність джерела нагрівання або охолодження, різні варіанти теплової ізоляції, тощо).

Завдання виконується шляхом інтегрування повного рівняння (1) методом Ейлера

Варіант 5. Визначення потужності додаткового нагрівача, необхідного для нагрівання ЕХА від температури навколишнього середовища t_O до заданого рівня t_E.

Завдання виконується шляхом інтегрування повного рівняння (1) методом Ейлера для декількох значень потужності зовнішнього теплообмінника.