ОБ ОДНОМ ПОДХОДЕ К РАСЧЕТУ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОПЕРЕДАЧИ ЧЕРЕЗ СТЕНКУ ПРИ НАЛИЧИИ КОНДЕНСИРУЮЩЕГОСЯ ПАРА

Аннотация

Темой статьи является изучение работы теплообменников. Главной целью работы было усовершенствовать стандартную методику расчета типичного теплообменника на основе апробированных в инженерной практике зависимостей. Отмеченная методика излагается в учебной литературе для химиков-технологов и входит в учебный процесс подготовки инженеров. На основе практических рекомендаций, изложенных в литературе, рабочие формулы процесса берутся в приближенном виде. Далее вычисляется поправка, которая, как показывают расчеты, приводит, вместе с первоначальным приближением, к практически точному удовлетворению исходных уравнений. Это целесообразно потому, что традиционные уравнения теплопередачи имеют не очень высокую точность, которая определяется обработкой многочисленных экспериментов. Эти эксперименты достаточно грубые. Целесообразно, чтобы точность анализа соответствовала бы точности модели. Это обстоятельство и обосновывает необходимость упрощения моделей (использование различных рекомендаций, основанных на опыте эксплуатации оборудования и т.п.). В то же время желательно так упростить уравнение математической модели, чтобы было возможным вычисление поправки, т.е. уточнение решения. Под уточнением понимается все более точное удовлетворение исходным уравнениям математической модели. В этом направлении можно использовать различные варианты методов возмущений. Поиск аналитических решений усложняет то обстоятельство, что уравнения математической модели переноса энергии в теплообменнике являются нелинейными. Рассматривается трехслойная задача теплопереноса в стационарном режиме. Первый слой – это пространство теплообменника, в котором происходит фазовый переход (конденсация пара первого теплоносителя). Второй слой – это пространство теплообменника, где происходит конвективное перемещение второго теплоносителя без фазового перехода. Третий слой – разделяющая теплоносители стенка, оказывающая определённое сопротивление процессу теплопередачи. В результате анализа упрощённой модели удалось получить аналитическое решение проблемы с такой точностью, что вычисленная поправка оказалась незначительной. Т.е. поправку нецелесообразно принимать во внимание. Найденное решение удалось практически точно аппроксимировать простой аналитической зависимостью.