4. Форма вхідних даних

Вхідні дані вводять в файл TRM.DAT, який містить три строчки строчки чисел:

**TRM***_ _______________________________________________________________

ТИП ИСП Т/ОБ,KBT JW.KBT BU MET.CM FUT.CM LMET LFUT

0 0 5 0.70 0.60 0.50 0.49 0.01

_ ________________________________________________________________________

NBAP ЧAC T-BXOД Т=СРЕДЫ Т-ЭХA AW1 AW2 AW3 AW33

5 1 20 20 55 80 80 0 0

_ ________________________________________________________________________

CT1,M2 CT2,M2 S,M2 B-CT1 B-CT2 B-ДН B-K CM

2 2 1.7 0.7 1 0.40 1 7324

ТИП ИСП		Індекс механізму випаровування : 0 – з відкритої поверхні розчину (нерівноважне), 1- в потік газофазних продуктів (рівноважне).
Т/ОБ,KBT	 РТО	Потужність внутрішнього теплообмінника, кВт
ДЖ.KBT	РДЖ	Потужність тепла Джоуля, кВт (п.2.2)
BU	ВПАР	Коефіцієнт в рівнянні (9)
MET.CM	М	Товщина металевого корпусу ЕХА, см
FUT.CM	Ф	Товщина футеровки корпусу ЕХА, см
LMET	M	Теплопровідність матеріалу корпусу ЕХА, кДж/(кгК))
LFUT	Ф	Теплопровідність футеровки корпусу ЕХА, кДж/(кгК))
NBAP		Номер варіанта задачі (п.3)
ЧAC		Тривалість модельованого періоду роботи ЕХА
T-BXOД	t1	Температура вхідного потоку реагентів g1
Т-СРЕДЫ	tО	Температура зовнішнього середовища
Т-ЭХA	tЕ	Температура ЕХА внутрішня
AW1	(gc)1	Сума добутків масових потоків речовин на їх теплоємності для вхідного потоку речовин 1 (параметр рівняння (5), п.2.5)
AW2	(gc)2	Сума добутків масових потоків речовин на їх теплоємності для вихідного потоку речовин 2 (параметр рівняння (5), п.2.5)
AW3	(gc)3	Сума добутків масових потоків речовин на їх теплоємності для вихідного газового потоку 3 (параметр рівняння (5), п.2.5)
AW33	(g/М)	Сума молярних потоків 3 газових речовин (параметр рівняння (11), п.2.5).
CT1,M2 CT2,M2	S1,M^2 S2,M^2	Площа бокових стінок ЕХА двох типів.
S,M2	S1,M^2	Площа кришки (дна), або площа горизонтального перетину ЕХА
B-CT1 B-CT2 B-ДН B-KР	В	Коефіцієнти ефективності конвекції для чотирьох типів поверхні теплообміну (параметр рівняння 4).
СМ	(сm)	Кількісна характеристика теплової інерційності ЕХА (параметр рівняння 1)

4. Форми вихідних даних

В файлі результатів rez.rez спочатку повторюється таблиця вхідних даних,

**TRM***_ _______________________________________________________________

ТИП ИСП Т/ОБ,KBT JW.KBT BU MET.CM FUT.CM LMET LFUT

0. 0.00 5.00 0.70 0.60 0.50 0.49 0.01

_ ________________________________________________________________________

NBAP ЧAC T-BXOД Т=СРЕДЫ Т-ЭХA AW1 AW2 AW3 AW33

5. 1.0 20. 20. 55. 80.00 80.00 0.00 0.00

_ ________________________________________________________________________

CT-1,M2 CT2,M2 S,M2 B-CT1 B-CT2 B-ДН B-K CM

2.0 2.0 1.70 0.70 1.00 0.40 1.00 7324.

а далі –результати розрахунку, які мають різну форму в окремих варіантах задач.

Варіант 1.

КВТ..Т/ОБ.…..ИСПАР......W1......W2......W3.....WS1.....WS2.....WDN.....WKP

0.00 -2.73 0.44 -1.03 0.00 -0.40 -0.57 -0.20 -0.52

______________________________________ ___________________________________

ITER=11 ГРAД 46.3 20.0 46.3 46.3 45.1 44.7 45.6 46.3

_________________________________ ________________________________________

ПРИХОД....РAСХОД....РAЗБAЛAНС....КОНРAД

5.44 -5.45 0.00 -1.69

Позначення вихідних даних :

КВТ..Т/ОБ ИСПАР W1.W2.W3.. WS1.WS2... WDN.WKP		Потужності в кВт теплових потоків: теплообмінника, випаровування, втрати тепла з трьома потоками (g1,g2,g3), потоки через всі поверхні.
ITER		Кількість ітерацій при виконанні рішення
ГРAД		Ряд температур, ^оС, розташованих в тому ж порядку, як і попередній ряд потужностей. Для потоків речовин g2,g3 (під числами W2,W3)– це внутрішня температура ЕХА tE, для g1 (під W1)–температура вхідного потоку t1, для позначень WS1,WS2,WDN,WKR – температури зовнішньої поверхні tS для площини відповідного типу.
ПРИХОД....РAСХОД....РAЗБAЛAНС. КОНРAД		Сумарні теплові потоки в ЕХА: загальне надходження ПРИХОД, (тепло Джоуля, теплообмінник, з потоком реагентів), загальні втрати РAСХОД, різниця між першими двома числами РAЗБAЛAНС (показник помилки), конвективно -радіаційні втрати тепла через всі поверхні КОНРAД (частина потоку «РAСХОД»)

Варіант 2 (визначення потужності додаткового теплообмінника)

КВТ..Т/ОБ...ИСПАР......W1......W2......W3.....WS1.....WS2.....WDN.....WKP

2.80 -4.66 0.44 -1.22 0.00 -0.57 -0.79 -0.28 -0.73

________________________________________________________________ _________

ITER= 1 ГРAД 55.0 20.0 55.0 55.0 53.4 52.8 54.1 55.0

_ ________________________________________________________________________

ПРИХОД....РAСХОД....РAЗБAЛAНС....КОНРAД

5.44 -8.24 0.00 -2.36

Структура файла така ж, як і в варіанті 1, але під заголовком КВТ..Т/ОБ з’являється результат розрахунку – потужність додаткового теплообмінника (тут 2.8 кВт).

Варіант 3 (визначення температури вхідного потоку g₁)

КВТ..Т/ОБ... ИСПАР......W1......W2......W3.....WS1.....WS2.....WDN.....WKP

0.00 -4.66 2.22 -1.22 0.00 -0.57 -0.79 -0.28 -0.73

__________________________________________________________________________

ITER=71 ГРAД 55.0 99.9 55.0 55.0 53.4 52.8 54.1 55.0

___________ ______________________________________________________________

ПРИХОД....РAСХОД....РAЗБAЛAНС....КОНРAД

7.22 -8.24 -1.02 -2.36

Структура файла така ж, як і в варіанті 1. Результат розрахунку (t₁) виведено під заголовком ......W1 (тут 99.9 ^оС).

Слід звернути увагу на те, що число t₁100 означає максимальну температуру кипіння (див. п. 2.6), тобто рішення одержано невірне або неточне.

Про помилку свідчать два фактори: максимальна кількість ітерацій ITER=71 (в точному розрахунку вона має бути меншою 70) і надмірно велика різниця (помилка) ПРИХОД-РАСХОД=РАЗБАЛАНС=-1.02 кВт (в точному розрахунку різниця має бути меншою за 0.1 кВт).

В даному випадку вхідний масовий потік (він фактично заданий параметром AW1 = (gc)₁) виявився занадто малим, і навіть нагрітий до 99.9 ^оС не забезпечує нагрівання електроліту до 55 ^оС. Числа в рядку температур ГРAД неточні.

Варіант 4. Динаміка зміни температури ЕХА.

МИН ГРАД ГРАД ПРИХ РАСХ ИСП К-Р S1 S2 КР ДН

12.0 54.7 53.2 5.44 -8.16 -4.60 -2.34 -0.56 -0.78 -0.72 -0.28

24.0 54.5 53.0 5.44 -8.07 -4.53 -2.32 -0.56 -0.78 -0.71 -0.28

36.0 54.2 52.7 5.44 -7.97 -4.46 -2.30 -0.55 -0.77 -0.71 -0.27

48.0 54.0 52.5 5.44 -7.89 -4.40 -2.28 -0.55 -0.76 -0.70 -0.27

60.0 53.7 52.3 5.44 -7.80 -4.34 -2.26 -0.54 -0.76 -0.69 -0.27

КВТ..Т/ОБ...ИСПАР......W1......W2......W3.....WS1.....WS2.....WDN.....WKP

0.00 -4.34 0.44 -1.19 0.00 -0.54 -0.76 -0.27 -0.69

_________________ ________________________________________________________

ІTER=30 ГРAД 53.7 20.0 53.7 53.7 52.3 51.7 52.9 53.8

_____________________________________________________________________ ____

ПРИХОД....РAСХОД....РAЗБAЛAНС....КОНРAД

5.44 -7.80 -2.36 -2.26

Програма виводить 5 рядків даних з інтервалом (/5) хвилин на заданому періоді : момент часу в хвилинах МИН, температура ЕХА ГРАД і температура зовнішньої поверхні стінки типу 1 ГРАД, сумарне поступання ПРИХ і витрати РАСХ тепла (в нестаціонарному режимі вони не однакові), тепловий потік випаровування ИСП, сумарний конвективно-радіаційний потік тепла через всі поверхні К-Р, складові частини конвективно-радіаційного потоку через окремі поверхні чотирьох типів S1, S2, КР, ДН.

Три наступних рядки даних такі ж, як і в інших варіантах. Останній рядок відповідає кінцевому моменту часу , число РAЗБAЛAНС – не нуль.

Варіант 5. Визначення потужності теплообмінника для швидкого нагрівання ЕХА до заданої температури t_E протягом заданого часу .

_ ________________________________________________________________________

КВТ..Т/ОБ ...ИСПАР......W1......W2......W3.....WS1.....WS2.....WDN.....WKP

74.05 -4.93 0.44 -1.24 0.00 -0.58 -0.82 -0.29 -0.75

_ ________________________________________________________________________

ITER=30 ГРAД 57.2 20.0 57.2 57.2 54.4 53.8 55.1 56.0

_ ________________________________________________________________________

ПРИХОД....РAСХОД....РAЗБAЛAНС....КОНРAД

79.50 -8.62 70.88 -2.44

_ ________________________________________________________________________

КВТ Т/О 74.05 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

ГРAД 57. 0. 0. 0. 0. 0.

_ ________________________________________________________________________

Перші три рядки вихідних даних такі ж, як і в інших варіантах. Число РAЗБAЛAНС, як і в варіанті 4 – не рівне нулю (тепловий режим нестаціонарний). Рішення задачі – потужність додаткового джерела тепла, виведена під заголовком КВТ..Т/ОБ .

Останній рядок даних виводиться лише в варіанті 5, він містить рядок до 8 значень потужності додаткового теплообмінника КВТ Т/О, і результат розрахунку ГРAД – температури, які досягаються через  годин. Останнє ненульове значення в ряду (тут 74.05) і є рішенням. При цьму значенні потужності теплообмінника температура дещо перевищує задане значення стаціонарної температури ЕХА t_E.

Примітка. Варіант 5 використовують для розрахунку режиму роботи гальванічних ванн. Попереднє підігрівання ванни виконується без її навантаження, тому в розрахунку потрібно (на відміну від даного прикладу) вказувати значення Р_Дж=0.

5. Індивідуальні завдання

Перш за все обирають конкретний технологічний обєкт (діючий або запроектований ЕХА), приймають конструктивні дані (габаритні розміри, поверхні теплообміну, обєм, матеріал), характеристики теплоповідності і теплоємності корпуса з бази даних, параметри інтенсивності конвекції.

Обирають також умови технологічного процесу - потоки технологічних речовин (сировина та продукти), відповідне струмове навантаження, напруга розкладу Е_Н (або декілька значень Е_Н, якщо в системі здійснюється більше одного сумарного процесу), робоча напруга.

На основі вказаних даних виконують попередні розрахунки теплового потоку Джоуля JW.KBT, значення констант AW1,AW2,AW3,AW33,СМ

5.1 Виконати розрахунки за варіантами 1,2,4,5 для гальванічної ванни, яка розглядалась при виконанні лабораторної роботи з програмою GAL (або для однієї з технологічних операцій в курсовому проекті з технічної електрохімії).

5.2 Загальні умови (базовий варіант): гальванічна ванна, стаціонарний тепловий режим.

ТИП ИСП Т/ОБ,KBT JW.KBT BU MET.CM FUT.CM LMET LFUT

0. 0.00 5.00 1 0.5 0.5 0.49 0.01

NBAP ЧAC T-BXOД Т=СРЕДЫ Т-ЭХA AW1 AW2 AW3 AW33

1. 1.0 20. 20. 55. 80.00 80.00 0.00 0.00

CT-1,M2 CT2,M2 S,M2 B-CT1 B-CT2 B-ДН B-K CM

2.0 2.0 1.70 0.70 1.00 0.40 1.00 7324.

Вироби із сталі, підвіску обрати довільно ( розмір приблизно 1м1м), масу і компоновку виробів на підвіску обирати у відповідності з технологічними нормативами.

Визначити за варіантом (1), як залежить стаціонарна температура ванни, витрати тепла сумарні РAСХОД, конвективно-радіаційні КОНРAД, витрати на випарювання ИСПАР, від різних факторів, (пп 5.2.1 – 5.2.2 -…) і побудувати відповідні графіки.

1. Від продуктивності ванни. Продуктивність g, кг/годину, перерахувати в значення змінних параметрів AW1=AW2. Виконати розрахунки при різних температурах вхідного потоку виробів T-BXOД= 20, 25, 30,35,40,50. Зробити висновки і пояснити.

2. Від товщини FUT.CM футеровки (значення 1-2-4-6-8-10), для 2..3 матеріалів, які мають малу теплопровідність LFUT (додаткова теплоізоляція ванни).

3. Від інтенсивності випаровування з поверхні електроліту (коефіцієнт BU= 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1). Від потужності тепла Джоуля JW.KBT.

4. Від ефективності конвективної тепловіддачі від стінок до навколишнього середовища (параметри B-CT1,B-CT2,B-ДН,B-K в інтервалі 0…1)

5.3 Загальні умови (базовий, варіант 4): гальванічна ванна, нестаціонарний тепловий режим.

ТИП ИСП Т/ОБ,KBT JW.KBT BU MET.CM FUT.CM LMET LFUT

0 0 0 1 0.5 0.5 0.49 0.01

NBAP ЧAC T-BXOД Т=СРЕДЫ Т-ЭХA AW1 AW2 AW3 AW33

4. 8 20. 20. 55 0 0 0 0

CT-1,M2 CT2,M2 S,M2 B-CT1 B-CT2 B-ДН B-K CM

2.0 2.0 1.70 0.70 1.00 0.40 1.00 7324.

Визначити динаміку охолодження ванни після зупинки. Динаміка на інтервалі часу 8 годин, та 16 годин (двохзмінна і однозмінна робота). Всі функціональні параметри (JW.KBT, AW1…AW33) – нулі.

Порівняти динаміку (навести графіки на одному рисунку) для товщин теплоізоляційної футеровки 2-4-6-8-10 см.

5.4 Загальні умови (базовий, варіант 2): гальванічна ванна, стаціонарний тепловий режим. Вироби із сталі, підвіску обрати довільно ( розмір приблизно 1м1м), масу і компоновку виробів на підвіску обирати у відповідності з технологічними нормативами.

ТИП ИСП Т/ОБ,KBT JW.KBT BU MET.CM FUT.CM LMET LFUT

0 0 5 1 0.5 0.5 0.49 0.01

NBAP ЧAC T-BXOД Т=СРЕДЫ Т-ЭХA AW1 AW2 AW3 AW33

2. 1 20. 20. 55 0 0 0 0

CT-1,M2 CT2,M2 S,M2 B-CT1 B-CT2 B-ДН B-K CM

2.0 2.0 1.70 0.70 1.00 0.40 1.00 7324.

Визначити, як залежить потужність додаткового нагрівача Т/ОБ,KBT, витрати тепла сумарні РAСХОД, конвективно-радіаційні КОНРAД, витрати на випарювання ИСПАР, від різних факторів, (пп 5.2.1 – 5.2.2 -…) і побудувати відповідні графіки.

5.4.1. Від продуктивності ванни. Продуктивність g, кг/годину, перерахувати в значення змінних параметрів AW1=AW2. Виконати розрахунки при різних температурах вхідного потоку виробів T-BXOД= 20, 25, 30,35,40,50. Зробити висновки і пояснити.

5.4.2. Від товщини FUT.CM футеровки (значення 1-2-4-6-8-10), для 2..3 матеріалів, які мають малу теплопровідність LFUT (додаткова теплоізоляція ванни).

3. Від інтенсивності випаровування з поверхні електроліту (коефіцієнт BU= 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1).

4. Від потужності тепла Джоуля JW.KBT.

5.4.4. Від ефективності конвективної тепловіддачі від стінок до навколишнього середовища (параметри B-CT1,B-CT2,B-ДН,B-K в інтервалі 0…1)

5. Примітки та зауваження

6.1. Програма передбачає лише один потік на вхід ЕХА з однією вхідною температурою.

6.2. Розрахунки виконуються для максимальної температури, яка не перевищує 98 ^оС.

3. Як і в інших закритих програмах, можлива ситуація, коли програма не видає рішення (не з’являється новий файл REZ.REZ). Ситуація виникає з двох можливих причин:

А- формальна помилка в файлі вхідних даних (зміни в самій структурі файла, або відсутність необхідного числа, або дві десяткових точки в числі, тощо);

Б- некоректні вхідні дані, тоді файл REZ.REZ видає лише першу частину – вхідні дані.

Точніше про аналіз помилок див. п.1.3.9.