Поверочный расчет схемы с учетом конструкции аппаратов

На следующем этапе было необходимо построить полностью расчетную математическую модель максимально приближенную к реальной схеме, существующей на установке. В качестве метода был выбран поверочный расчет в стационарном режиме.

Этот метод представляет собой расширение метода по концевым точкам, включающим оценочный расчет, и использующим те же предположения. Задавая конструкцию аппарата, мы можем рассчитать общий коэффициент теплопередачи, величину K*F (UA), и коэффициенты теплоотдачи внутри (hi) и снаружи (h0) труб.

Для потоков, в которых не происходит фазовых превращений, коэффициент теплоотдачи hi внутри труб рассчитывается по уравнения Сидера-Тейта[10]:

где Gi - массовая скорость потока в трубах; mi - вязкость потока в трубах; mI,w - скорость потока у внутренней стенки труб; Cp - теплоемкость потока внутри труб.

Общий коэффициент теплопередачи вычисляется на основе местных коэффициентов теплоотдачи по следующей формуле:

где U - общий коэффициент теплопередачи; h0 - коэффициент теплоотдачи снаружи труб; hi - коэффициент теплоотдачи внутри труб; r0 - термическое сопротивление загрязнения снаружи труб; ri - термическое сопротивление загрязнения внутри труб; rw - термическое сопротивление стенки труб; D0 - наружный диаметр труб; Di - внутренний диаметр труб.

Исходной информацией для данного этапа послужили:

    данные о конструкции теплообменных аппаратов (диаметр кожуха, число труб, диаметр труб, длина труб, число трубных ходов, число корпусов последовательно и параллельно, и т.д.).

    режимные параметры установки (показания датчиков температуры и расхода на всех интересующих нас потоках за определенный период).

Данные о конструкции аппаратов были взяты нами из технологических паспортов и представлены в таблице 3.3.

Данные о режимных параметрах были взяты из общезаводской базы показаний приборов КИПиА (Приложение 3).

Исходной информацией для расчета каждого из аппаратов были начальные температуры горячего и холодного потоков, а также данные о конструкции аппарата.

Далее представлен ряд проблем, возникших по ходу моделирования:

    Так как горячие и холодные потоки движутся по схеме противотоком, то появилась необходимость использования в расчете итерационных блоков, что существенно повлияло на скорость расчетов.

    В исходных данных отсутствовали величины сопротивлении термических загрязнений, что не позволяло однозначно рассчитать предложенную схему. Для решения этой проблемы было необходимо произвести подбор значений данных параметров для каждого аппарата таким образом, чтобы при заданных расходах и начальных температурах потоков конечные температуры были равны температурам, указанным в исходных данных (Приложение 3).

    В ходе создания модели в ряде мест было выявлено несоответствие расчетных температур с режимными. Это поставило под сомнение достоверность исходных данных. Поэтому были сделаны следующие допущения: показания датчиков температуры принимались как точные, а показания датчиков расхода могли уточняться.

Таблица 3.3. Перечень теплообменного оборудования.