ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Конструктивные, технологические и эксплуатационные критерии работы теплообменного аппарата из "Расчет теплообменных аппаратов на электронных вычислительных машинах" Описанные выше технико-экономические критерии (а тем более термодинамические) не всегда могут быть приняты в качестве определяющих при выборе или конструировании теплообменного аппарата. Часто определяющими являются конструктивные, технологические либо эксплуатационные критерии. [c.214] К конструктивным относятся ограничения по массе аппарата, его форме, габаритам и компоновке поверхности теплообмена, по применяемым материалам (высокие либо низкие температуры, агрессивные среды). [c.214] К эксплуатационным характеристикам могут быть отнесены скорости образования отложений на поверхностях теплообмена, интенсивность коррозии, изменение во времени свойств теплоносителя и др. [c.215] Методики выбора оптимальных конструкций, размеров и режимов работы теплообменных аппаратов при наличии упомянутых выше ограничений могут несколько отличаться от описанной выше методики, основанной на минимизации показателя оптимальности. Ниже и будут рассмотрены особенности выбора оптимальных конструкций- теплообменных аппаратов на ЭЦВМ при конструктивных, технологических или эксплуатационных ограничениях. [c.215] Конструирование теплообменного аппарата минимальной массы является самостоятельной задачей, имеющей широкое практическое применение. Задача создания теплообменника минимальной массы имеет важное значение для всех транспортных установок, монтируемых на короблях, самолетах, локомотивных, передвижных технологических установках кислородных, холодильных, газобензиновых и др. Иногда снижение массы делается необходимым с целью улучшения динамических характеристик теплообменного аппарата. [c.215] Связь между массой теплообменного аппарата, его конструктивными и технологическими параметрами может быть легко получена путем обычных преобразований. [c.215] Зависимость между Р и независимыми переменными приведена в (5-46). [c.216] Изменение длины труб аппарата I незначительно сказывается на массе аппарата, так как I входит только в те члены уравнения (третий и четвертый в квадратных скобках), которые выражают массу крышек и трубных решеток. При значительной доле этих элементов в общей массе аппарата увеличение длины приводит к относительному увеличению полезной массы. [c.217] Масса аппарата прямо пропорциональна отношению плотности Рм материала к допустимому напряжению и соответственно к временному сопротивлению (Овр. Поэтому при выборе материалов следует выбирать такие, у которых это отношение минимально. [c.217] Учет наличия отложений приводит к увеличению массы аппарата. [c.217] Масса аппарата обратно пропорциональна Д ср , увеличение Д ср приводит к уменьшению массы. Однако увеличение абсолютных значений температур может привести к снижению Стдоп- Для определения оптимального значения температурной разности необходимо в уравнение (5-51) подставить развернутое значение M v и выразить Одоп как функцию температуры стенки, а затем и температур потоков. Увеличение Ai p может быть достигнуто применением теплоносителя с резко выраженной зависимостью теплоемкости от температуры. Тогда при больших значениях конечных разностей на концах теплообменника средняя интегральная разность может резко возрасти. [c.217] Ё случае значительной разности коэффициентов теплоотдачи на сторонах теплоносителей, отдающих и воспринимающих тепло, эффективным средством уменьшения массы является оребрение труб. Составление уравнения для определения массы теплообменного аппарата с оребренными трубами, в которое в качестве независимых переменных входят геометрические параметры оребрения (например, высота, толщина, шаг ребер) и минимизация этого уравнения на ЭВМ позволяют определить оптимальное значение этих параметров. [c.218] Одним из путей снижения массы теплообменных аппаратов в технологических схемах является замена теплоносителей. Широкое применение высокотемпературных жидких органических теплоносителей (взамен воды и водяного пара) позволяет резко снизить давление и повысить температурные напоры. Оба эти фактора способствуют уменьшению массы даже при снижении численных значений коэффициентов теплоотдачи. [c.218] Одним из конструктивных мероприятий по снижению массы за счет снижения массы кожуха, трубных досок, крышек и т. д. является переход от многоходового кожухотрубчатого теплообменника к змеевику, особенно при высоких давлениях одного из теплоносителей. Иногда эффект уменьшения веса (либо стоимости изготовления теплообменного аппарата) может дать перемена мест циркуляции потоков. [c.218] Конструирование теплообменного аппарата минимального объема может иметь значение для специальных аппаратов. [c.218] Методика решения этой задачи практически ничем не отличается от описанной выше для аппаратов минимальной массы в явной форме записывается уравнение зависимости между объемом и независимыми переменными, затем одним из методов производится минимизация по объему соответствующее значение переменных определяет режим работы аппарата, отвечающий минимальному объему. [c.218] В теплообменных аппаратах низкотемпературных установок численные значения температур стенки также часто определяют их конструкцию и режим работы. [c.219] Связь мбжду температурами стенки трубки теплообменного аппарата ст-о и /ст-в, температурами потоков теплоносителей и и в, а также другими параметрами этих потоков ао, Св и стенки б, X выражается общеизвестными соотношениями. [c.220] Расчет или выбор оптимального теплообменного аппарата с учетом ограничений по температуре стенки производится по тем же методикам и уравнениям, что и выбор обычного оптимального теплообменника. В этом случае к уравнению (5-45) добавляется уравнение для расчета температуры стенки, которое ограничивает пределы изменения о и Ов и соответственно пределы изменения независимых переменных Wo, ро, о в и р . [c.221] Как следует из предыдущего, увеличением коэффициентов теплоотдачи со стороны теплоносителя, воспринимающего тепло, можно снизить температуру стенки. Соответственно в теплообменнике можно в этом последнем случае заменить материал труб на более дешевый (например, высоколегированную сталь на низколегированную), для которого стоимостный экономический коэффициент Пр будет ниже. Просчетом двух вариантов с различными значениями ст и Пр по уравнению (5-45) и сравнением полученных абсолютных численных значений показателя оптимальности можно обеспечить выбор более экономичного варианта Яь т. е. такого, для которого Я Яг. [c.221] Вернуться к основной статье