люється початковий розподіл температури потоків робочих середовищ. Після завдання початкових умов рахунки за відповідними процедурами в блоці 4 розраховуються теплоємність і інші теплофізичні параметри робочих речовин, необхідні для розрахунку коефіцієнтів тепловіддачі. Локальні коефіцієнти тепловіддачі втрати тиску D p i обчислюються за відповідними процедурами, вид яких вибирається виходячи з прийнятої конструкції теплообмінного апарату, геометрії каналів і умов теплообміну. У блоці 5 відбувається визначення коефіцієнтів рівнянь типу (2.7), а в блоці 6 - розрахунок методом ітерації із заданою точністю
EPS температури в i -м перерізі кожної підсистеми і тисків потоків. У блоці 7 відбувається нарощування циклу розрахунку і передача інформації в блоки 4 і 5. Після завершення всього циклу результати виводяться на друк або інформація передається відповідним підпрограм математичної моделі кріогенної системи (блок 8).
На рис. 2.4 відображені результати розрахунку та експериментального дослідження розподілу температури потоків гелію при високому і низькому тиску в теплообміннику нижньому ступені охолодження сателітної гелієвої установки з надмірною зворотним потоком. Показано розподіл температур в теплообмінному апараті типу труба в трубі при наступних параметрах потоків: G ? =0,0192 кг/с; y =( G ? - G ?)/ G ? =0,08 при p 1? =2,0 MПa, p 2? =0,13 МПа. Необхідно відзначити цілком задовільний підтвердження розрахункових залежностей експериментальними даними [18].
Рис. 2.3 Блок-схема алгоритму розрахунку рекуперативного теплообмінного апарату
Рис. 2.4 Розподіл температури потоку в теплообмінному апараті:
- розрахунок;- Експериментальні точки
Математична модель рекуперативного теплообмінного апарату з кипінням кріоагента в міжтрубному просторі. На рис. 2.5 показана фізична модель зазначеного апарату.
Рис. 2.5 Фізична модель рекуперативного теплообмінного апарату з кипінням кріоагента: а - розрахункова схема; б - розподіл температури по довжині апарату; 1 - прямий потік; 2 - оболонка каналу; 3 - кипляча рідина; 4 - насичений пар
Розглянутий теплообмінник відноситься до випаровувальним апаратам і складається з трьох підсистем: прямого потоку, оболонки каналу і киплячого кріоагента.
Тепловий баланс i -го ділянки для підсистем Прямий потік і Оболонка каналу може бути записаний у вигляді (рис.2.6)
. (2.9)
Рис. 2.6 Розрахункова схема до визначення статичного розподілу параметрів у підсистемах випарного теплообмінного апарату
Значення коефіцієнта тепловіддачі буде визначатися теплофізичними властивостями киплячого кріоагента, режимом процесу кипіння і умовами його здійснення. Для бульбашкового режиму кипіння у великому обсязі коефіцієнт Знаючи, що дане рівняння можна записати наступним чином [19, 20]:
. (2.10)
Тоді з теплового балансу оболонки каналу слід
. (2.11)
Оскільки теплообмінні апарати такого типу є парогенеруючого елементами кріогенних систем, виникає необхідність в розрахунку теплоти, що підводиться до киплячого кріоагента. Для цього обчислюємо значення ентальпії потоку M ? на виході з елементарної ділянки, т.е.
, (2.12)
а потім поверхневу щільність теплового потоку, що підводиться до киплячого кріоагента:
. (2.13)
Тиск потоку M ? в перетині i +1 знаходимо за формулою
, (2.14)
де D p i - втрата тиску потоку M ? від гідравлічного опору каналу.
Локальний коефіцієнт тепловіддачі і величина x i визначаються за відповідним розрахунковим процедурам. Температура потоку M ? в перетині i +1 може бути знайдена шляхом спільного рішення рівнянь (2.9) і (2.11) методом ітерації або по двом відомим параметрам p i + 1 і h i + 1 за допомогою процедури ТН (Р, Н, Т).
Блок-схема реалізації алгоритму математичної моделі розрахунку статичного режиму роботи випарного теплообмінного апарату зображена на рис. 2.7.
Рис. 2.7 Блок-схема розрахунку статичного режиму випарного теплообмінного апарату
У блоці 1 містяться вихідні дані, які використовуються в бло...
