Математичне моделювання Одноходовий кожухотрубного противоточного теплообмінника-підігрівача
Введення
Основною метою процесу моделювання є створення моделі якого-небудь процесу або об'єкта з метою отримання інформації про цей процес або об'єкт шляхом проведення експериментів з його моделлю. Такий підхід дозволяє отримати набагато більше інформації про поведінку об'єкта при різних впливах, тому проведення безлічі експериментів з реальним об'єктом або ускладнене, або неможливо на увазі об'єктивних причин.
Як правило, модель відображає найбільш істотні фактори, що впливають процес, і не містить другорядних факторів, облік яких тільки ускладнює модель, але не забезпечує виграшу в точності моделювання.
Математичної моделлю називається наближений опис якого-небудь явища або процесу зовнішнього світу, виражене за допомогою математичної символіки.
Метою даної курсової роботи є отримання математичної моделі теплообмінника-підігрівача для сумішей газ-газ, рідина-газ і рідина-рідина. При розробці моделі приймаються такі припущення:
· Тип теплообмінника - одноходовой кожухотрубний;
· Режим роботи теплообмінника - безперервний;
· Режим теплообміну - стаціонарний;
· Зміна агрегатного стану речовин при теплопередачі відсутня;
· Схема руху потоків - протівоточная;
· Втрати теплоти відсутні;
· Коефіцієнти тепловіддачі «холодного» і «гарячого» потоків визначаються при початковій температурі теплоносіїв.
1.Описание технологічного обладнання
Якщо для проведення процесу потрібні великі поверхні теплообміну, то використовують трубчасті теплообмінники.
Кожухотрубні теплообмінники являють собою апарати, виконані з пучків труб, зібраних за допомогою трубних решіток, і обмежені кожухами і кришками з штуцерами. Трубне і міжтрубний простору в апараті роз'єднані: дві текучих теплоносія (краплинні рідини, гази, пари або їх суміші) обмінюються теплотою через циліндричні поверхні металевих труб. Один з теплоносіїв проходить всередині труб (по трубному простору), а другий - по міжтрубному просторі між зовнішньою поверхнею всіх труб і внутрішньою поверхнею кожуха.
Кожухотрубні теплообмінники виконуються Одноходовий (рідина рухається паралельно по всіх трубках) і багатоходовими (пучок труб розділений на кілька секцій, по яких послідовно протікає нагрівальна середу, цим досягається підвищення швидкості середовища і ефективність теплопередачі).
Кожухотрубні теплообмінники-підігрівачі використовуються для нагріву потоку протікає по трубному простору. В якості гріючого агента найбільш часто використовують водяну пару. Використання водяної пари дозволяє отримати високий ККД, точне регулювання температури нагрівається середовища, але температура нагріву обмежена 180? С.
Процес нагріву полягає в наступному: через лівий патрубок теплообмінника в трубне простір подається середу (з витратою температурою теплотою і складом), яка піддається нагріванню, у свою чергу в верхній патрубок теплообмінника в міжтрубний простір подається гріючий агент (насичена водяна пара) ( з витратою температурою особливою теплотою і, в загальному випадку якщо використовується не пар, складом). Після закінчення процесу теплопередачі на виході теплообмінника (правий патрубок) отримуємо вихідне середовище (з витратою температурою теплотою і складом), нагріту до потрібної температури, а з нижнього патрубка відбирається в загальному випадку конденсат, але враховуючи введені спрощення - пар (з витратою температурою теплотою і складом (тільки якщо використовується гріючий агент у вигляді суміші)).
2.Вибор структури моделі
Обрана модель з урахуванням введених спрощень є стаціонарною, детермінованою із зосередженими параметрами. Таким чином, математична модель може бути описана системою алгебраїчних рівнянь. Детермінованість моделі виражається в однозначній зв'язку вхідних і вихідних параметрів потоків, стаціонарність - в незалежності параметрів потоків від часу, зосередженість - у незмінності коефіцієнтів теплопередачі і тепловіддачі за обсягом теплообмінника.
Модель можна представити у вигляді блоку з двома входами і двома виходами, відповідні «гарячого» (гріючий агент) і «холодному» (нагрівається середовище) потокам.
. Математичний опис процесу
За введеним спрощень - фазовий стан потоків не...
