Моделирование теплообменников

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕННИКОВ [c.144]

Значительный вклад в развитие основ теории подобия, базирующейся в основном на анализе уравнений (а не размерностей), описывающих изучаемые явления, сделал М. В. Кирпичев [24]. Он совместно с А. А. Гухманом впервые доказал обратную теорему подобия, устанавливающую условия, необходимые и достаточные для обеспечения подобия явлений. Главная его заслуга состоит в обобщении всех ранее разрозненных работ по теории подобия, изложении этой теории в одном плане и применении ее для решения конкретных практических задач теплотехники. Эти работы во время их проведения были чрезвычайно важны в связи с задачами индустриализации нашей страны. В то время (30-е годы) создавались невиданные до этого по своей мощности новые парогенераторы, теплообменники, теплосиловые установки. Старые методы расчета не удовлетворяли запросов новой техники. М. В. Кирпичев, А. А. Гухман, М. А. Михеев, заложив основы новой эффективной теории, вооружили инженеров средствами прогнозирования работы новых аппаратов [16, 17]. В основу получения необходимых данных было положено моделирование. [c.11]

В гл. 1 рассмотрены общие вопросы постановки математического моделирования с применением ЭВМ. В гл. 2—4 содержится описание математических моделей тепловых стационарных процессов в парогенераторах, турбоустановках и ряда отдельных теплообменников, а также излагается специфика реализации этих моделей на ЭВМ. В гл. 5 содержится материал, знакомящий читателя с вопросами применения математического моделирования для оптимизации теплоэнергетических установок на ЭВМ. [c.3]

Поверхностные теплообменники являются основными структурными звеньями парогенератора по функциональному назначению и с позиций математического моделирования. Форма описания процессов в теплообменниках, способ моделирования их динамических свойств определяют математическую модель парогенератора в целом, выбор моделирующих средств, осуществимость и быстродействие алгоритмов. [c.69]

Различные сосредоточенные модели отличаются принятым законом осреднения переменных по длине. Строгое теоретическое обоснование методов осреднения в настоящее время не найдено [Л. 51]. В ряде случаев сосредоточенные модели позволяют получить приемлемые количественные результаты как для теплообменника [Л. 52], так и для парогенератора [Л. 53]. Наряду с распределенными моделями они часто используются при моделировании на аналоговых машинах или для решения нелинейных задач на ЭВМ. Определение условий корректности сосредоточенных моделей выходит за рамки поставленной задачи, будем только иметь в виду, что для надежной оценки результатов необходимо располагать решением исходной системы уравнений с распределенными параметрами. [c.81]

Существуют различные методы решения системы уравнений в частных производных, описывающих динамику теплообменника. Выбор того или иного из них, как указывалось выше, зависит от целей моделирования, требований к скорости и объему перерабатываемой информации, возможностей вычислительных машин. [c.81]

Задача заключается в определении комплексных значений передаточных функций Wjk, связывающих /-выход с /г-входом при заданных значениях комплексного параметра S и коэффициентов уравнений динамики. Общее число передаточных функций для конвективно-радиационного теплообменника — 24. Для радиационных теплообменников и трубопроводов число передаточных функций снижается соответственно до 12 и 7. При моделировании динамических свойств парогенераторов на ЭВМ используются два способа определения частотных характеристик теплообменников численный и аналитический. [c.106]

Вместе с тем результаты статических и динамических расчетов показывают, что полную модель с переменными по длине коэффициентами целесообразно применять только для расчета специфических участков типа зоны максимальной теплоемкости. В области фазового перехода происходит резкое изменение свойств рабочей среды, сильно проявляется связь между процессами изменения температуры и давления. Для большинства других участков изменение свойств рабочей среды от входа до выхода и перепады давления невелики. Такие участки достаточно полно описываются уравнениями с постоянными по длине коэффициентами, для которых можно найти более эффективный способ решения. Следует отметить, что оценивать упрощения модели не удается, если ограничиться рамками отдельно взятого теплообменника. Критерием допустимой погрешности является расхождение динамических характеристик, которое получается при моделировании парогенератора в целом. [c.109]

Однако некоторые обстоятельства затрудняют иногда их применение. Во-первых,при моделировании многокритериальных процессов возникают проблемы неполного моделирования. Во-вторых, при создании моделей возможны упрощения геометрических форм, отклонения чисел подобия и краевых условий от натурных. Поэтому возникают проблемы приближенного моделирования и определения областей автомодельности. В-третьих, оказывается, что многие процессы в теплообменниках и ПГ могут быть изучены и освоены практически только на реальных, полноразмерных модулях или даже на натурных головных образцах, включая и сопутствующее оборудование (пусковые и аварийные режимы, смешанную конвекцию, неустойчивость параллельной работы и т. п.). [c.237]

Продемонстрирована возможность применения электромагнитного метода при изучении сложного течения в моделях теплообменников. Оказывается, иногда легче обеспечить моделирование на жидком металле с использование.м электромагнитных датчиков, чем создавать громоздкие дорогостоящие модели для опытов с воз-духом или водой в качестве рабочего тела. [c.243]

Экспериментальное моделирование промежуточных теплообменников [c.246]

Боковые подвод и отвод теплоносителя, обусловленные особенностями баковой компоновки реактора БН-600, приводят к смешанному продольно-поперечному течению теплоносителя в межтрубном пространстве на значительной длине пучка. Для определения характеристик течения потока в межтрубном пространстве пучка теплообменника были проведены исследования на модели, изготовленной в масштабе 1 2 (см. [12] к гл. 1) в опытах с воздухом. Моделирование осуществлялось по критерию Рейнольдса. Поперечное сечение модели представляло собой сектор, равный 1/6 части поперечного сечения натурной установки, и включало в себя 810 трубок и стержней диаметром 8 мм. Относительный шаг трубок 8/й=, 2А. Пучок был заключен в корпус, моделирующий условия подвода потока в межтрубное пространство и отвода от него. [c.253]

Рис. 1. Структурная схема электрического моделирования процесса теплообмена. между твердыми частицами и потоком газа в теплообменнике

Другая возможность моделирования процесса в объекте с распределенными параметрами видна из следующего примера. В гл. 5 для радиационного теплообменника были получены передаточные функции (5-14) и (5-26), описывающие изменение температуры и расхода рабочего тела во времени и вдоль координаты. Разложим [c.343]

При моделировании динамики всего парогенератора метод импульсных характеристик требует большой памяти и высокого быстродействия Э ЦВ М.. Кроме того, аналитические выражения импульсных характеристик для сложных моделей теплообменников определить не удается. [c.352]

Следует еще раз указать, что в данном примере используется сосредоточенная модель теплообменников. Можно при моделировании применять и распределенную модель (111,50), однако расчет и моделирование при этом значительно усложняются. [c.80]

Была изучена в лабораторных условиях возможность моделирования на диске условий коррозионного процесса трубы теплообменника. Исследование проводили на медных трубках в 0,1 НС1 + 2 г1л Fe при тех же значениях температуры металла и среды, что и в опытах с дисковыми образцами. Для испытания трубок была сконструирована и изготовлена специальная стен- [c.9]

Многоленточные сушилки 212 Многоступенчатые холодильные установки 243 Многоходовые теплообменники 138 Моделирование вентиляторов 403 [c.667]

Окончательный выбор типа математической модели с тем или иным видом осреднения параметров для описания и моделирования динамических процессов в теплообменниках следует делать только после анализа частотного спектра входных возмущений. [c.154]

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИАЦИОННЫХ ТЕПЛООБМЕННИКОВ [c.154]

При моделировании и описании теплообмена в потоке вязкой жидкости в тепловых реакторах, теплообменниках, машинах и аппаратах химической технологии и т. д. (145, 148, 200) применяется ряд критериев, которые могут быть получены на основании трех важнейших теорем теории подобия. [c.72]

На рис. 13-37 и 13-38 приведены логарифмические амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики каналов 0вг- -- -0аы1, по которым удобно определять аппроксимирующие дробно-рациональные передаточные функции этого канала при моделировании теплообменника на аналоговых вычислительных машинах. Частотные характеристики канала вх->-0аых построены без учета времени чистого запаздывания. [c.823]

Сопоставление частотных характеристик И г(/(о) гермообъема с учетом его фильтрующих свойств с частотными характеристиками ГЖТО показывает, что для моделирования теплообменников можно использовать уравнения (7.4) с допущениями [c.192]

Ряд методических и практических вопроеов по применению математического моделирования для оптимизации термодинамических и конструктивных параметров теплоэнергетических установок различного типа (паротурбинные знергоустадовки, парогазовые установки ПГУ, магнитогидродинамические установки МГД и т. д.) решается в работах Сибирского энергетического института [Л. 27], а для отдельных теплообменников в [Л. 47]. [c.57]

Для уменьшения трудоемкости процесса моделирования в этом случае математическая модель должна строиться по структурному принципу. Компоненты модели должны соответствовать конструктивным элементам парогенератора. Основными структурными звеньями являются поверхностные теплообменники и необогрева-емые трубопроводы участки смешения рабочей среды и газов топочная камера регулирующие клапаны турбины. В качестве исходной информации задаются непосредственно конструктивные и режимные параметры звеньев. [c.65]

Способ численного интегрирования уравнений динамики теплообменников в частотной области подробно разработан и применяется для расчета характеристик парогенератора в работах В. М. Рущинского [Л. 72]. Однако, несмотря на широкие возможности для моделирования отдельных теплообменников, такой подход к построению программы моделирования парогенераторов, предназначенной для массовых расчетов на стадии проектирования, оказывается нецелесообразным. Это объясняется практическими трудностями использования такой программы для моделирования парогенератора с большим числом теплообменников. Время, затраченное на численное интегрирование системы дифференциальных уравнений, слишком велико, чтобы в широком диапазоне частот эффективно рассчитывать частотные характеристики 30—iO -конструктивно различных и взаимосвязанных теплообменников, на которые приходится делить парогенератор при структурном подходе к моделированию. Объем исходной и промежуточной информации слишком велик, что значительно снижает надежность моделирующей системы. [c.109]

XiBx = A0n.B, 8Da.B, Арп.в — вектор входов в первый по ходу рабочей среды теплообменник, составленный из отклонений параметров и расхода питательной воды. В принятых границах моделирования его составляющие Д0П.В И бВв.в считаются заданными [c.140]

Тепловые модели для исследования температурных полей распространены гораздо реже аэродинамических. Анализ гомогенной модели теплопереноса дает и здесь новые возможности для моделирования теплогидравлики теплообменников [10]. В этом случае к гидродинамическим критериям подобия Аг, А . добавляется главный критерий из уравнения энергии — эффективное число Стантона 51эф [c.238]

Исследование этого соотношения для выяснения вопроса о возможности моделирования теплогидравлики жидкометаллических теплообменников на аэро- или гидромоделях показало, что, для того 238 [c.238]

Распределение потока теплоносителя по периметру входного участка исследовалось на модели теплообменника в составе блока реактора. Модель блока выполнена в маштабе 1 6,6. Моделирование осуществлялось по критериям Ке и Ро. В поперечном сечении модель теплообменника была разбита на шесть секторов, в которых проводилось измерение расхода потока. Сопротивление трубного пучка имитировалось дроссельными шайбами. Получено, что расходы в отдельных теплообменниках и секторах отличались от среднего расхода на 3—5%. Практически эта разница укладывалась в погрешности измерений [9]. [c.253]

Подобное упрощение задачи при моделировании осуществимо далеко не во всех случаях. Так, например, в воздухоподогревателях котлов, регенераторах газовых турбин, водо-водяных и водо-масляных теплообменниках и т.д. значения коэффициентов теплоотдачи и а.2 близки друг к другу, вследствие чего их влияние на суммарный коэффициент теплопередачи соизмеримо. При моделировании энергооборудования, в котором величины и сопоставимы, пренебрегать влиянием любой из них нельзя. В подобных случаях задача чаще всего решается на основе воспроизведения в модели условий полного (или близкого к нему) теплового подобия с образцом. [c.155]

Необходимая температура циркулирующей воды достигается с помощью теплообменника 8, установленного перед трубным пучком. Температура воды, циркулирующей в гидродинамической трубке, измеряется термопарой. Эта термопара заложена в стенке пеобогреваемой трубки, расположенной в середине первого ряда. Указанная трубка, как и калориметрическая, выполнена из меди. Поскольку теплоотдача определяется методом местного моделирования, то температура воды при прохождении через пучок труб практически не изменяется. Внутри калориметрической трубки заложен электрический нагреватель (рис. 3-24,а). Он представляет собой нихро-мовую ленту 8 длиной 150 мм и сечением 0,15x2 мм , намотанную на фарфоровую трубку 7. [c.195]

Широкое распространение при разработке установок для опреснения соленых вод, а также в различных отраслях промышленности полз чили схемы МВУ, в которых выпарные и испарительные аппараты работают совместно с теплообменниками, подогревающими жидкость до температуры кипения (рис. 17). В таких установках процессы, происходящие в выпарных аппаратах и подогревателях, взаимосвязаны и потому их расчет и моделирование необходимо производить на основе совместного рассмотрения уравнений, описы-ваюпщх процессы в отдельных аппаратах. Для получения системы уравнений этих установок необходимо уравнения, описывающие процессы в выпарных и испарительных аппаратах (П1,17—П1,31), дополнить уравнениями иаро-жидкостных теплообменников. [c.70]

В первом случае идентификация модели объекта управления осуществляется один раз, после чего рассчитывается алгоритм управления с постоянными параметрами в режиме on-line или off-line (гл. 29). Во втором случае идентификация модели объекта производится периодически и после очередного получения оценок модели объекта в режиме on-line определяются параметры алгоритма управления (гл. 25). В разд. 30.1 и 30.2 демонстрируется применение первого метода при расчете систем управления теплообменника и барабанной сушилки, а в разд. 30.3 приводятся результаты использования обоих методов для расчета и моделирования системы управления парогенератором. [c.488]

На рис. 30.1.3а, 30.1.36 для различных алгоритмов управления, полученных с помощью пакета программ AD A-SISO, показаны переходные процессы при ступенчатом изменении задающей переменной. Из-за нелинейности характеристик вентиля, регулирующего подачу пара, и теплообменника вид переходного процесса зависит от знака ступеньки. Тем не менее результаты моделирования достаточно хорошо (в среднем) согласуются с реальным поведением объекта. Различные алгоритмы управления демонстрируют типовые переходные процессы, рассмотренные в гл. 11. [c.489]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...