Многопоточный теплообменник (МС)#

block — Внешний вид блока в REPEAT VISION#

Блок Многопоточный теплообменник (МС) моделирует процесс теплообмена между несколькими горячими и холодными потоками, которые обмениваются теплом одновременно.

Закон сохранения массы (1) :

(1)#\[\sum_i \dot m_i^{in}+\sum_j \dot m_j^{out}=0\]

где:

\(\dot m_i^{in}\) – массовый расход входного потока \(i\), [кг/с];

\(\dot m_j^{out}\) – массовый расход выходного потока \(j\), [кг/с].

Закон сохранения энергии (2) :

(2)#\[\sum_i \phi_i^{in}+\sum_j \phi_j^{out}=0\]

где:

\(\phi_i^{in}\) – поток энергии входного потока \(i\), [Вт];

\(\phi_j^{out}\) – поток энергии выходного потока \(j\), [Вт].

При параметризации блока задаются выходные температуры потоков. Они могут быть как известны, так и неизвестны. Потоков с неизвестными выходными температурами может быть не больше трех.

При одной неизвестной выходной температуре решение производится на основании закона сохранения энергии. При двух неизвестных выходных температурах решение производится на основании закона сохранения энергии и \(ΔT_{min}\) (минимальная разность температур между горячим и холодным суммарными потоками). Суммарный поток – эквивалентный поток входным горячим или холодным потокам. При трех неизвестных решение производится на основании закона сохранения энергии, \(ΔT_{min}\) и \(UA\) (общий коэффициент теплопередачи).

При двух неизвестных температурах (3) :

(3)#\[ΔT_{min}=T_{hot}-T_{cold}\]

где:

\(T_{hot}\) – температура горячего суммарного потока в той точке, где зазор между составными кривыми минимальный, [°C];

\(T_{cold}\) – температура холодного суммарного потока в той точке, где зазор между составными кривыми минимальный, [°C].

Составная кривая горячего суммарного потока – зависимость температуры остывания горячего суммарного потока от количества переданного тепла.

Составная кривая холодного суммарного потока – зависимость температуры нагревания холодного суммарного потока от количества принятого тепла.

При трех неизвестных температурах (4)

Разбиваем составные кривые на интервалы температур по принципу: все входные и выходные температуры выстраиваем в порядке возрастания. В полученных интервалах считаем среднелогарифмическую разность температур. На графике (см. рис. 1 ниже) разбиение на интервалы обозначено пунктирными линиями. Точки разбиения: 15, 20, 30, 37.5, 45, 50, 60, 65, [°C].

Рис. 1 Расчет UA методом разбиения на интервалы#

(4)#\[UA=\sum^N_{k=1}\frac{Q_k}{LMTD_k}\]

где:

\(Q_k\) – переданное или принятое тепло на каждом интервале, [Вт];

\(LMTD_k\) – среднелогарифмическая разность температур на каждом интервале, [°C], (5) :

(5)#\[LMTD_k=\frac{(T_{h,in}-T_{c,in})-(T_{h,out}-T_{c,out})}{ln(\frac{T_{h,in}-T_{c,in}}{T_{h,out}-T_{c,out}})}\]

где:

\(T_{h,in}\) – температура горячего суммарного потока на входе в интервал, [°C];

\(T_{c,in}\) – температура холодного суммарного потока на входе в интервал, [°C];

\(T_{h,out}\) – температура горячего суммарного потока на выходе из интервала, [°C];

\(T_{c,out}\) – температура холодного суммарного потока на выходе из интервала, [°C].

Если разница между \(\Delta T_1\) (6) и \(\Delta T_2\) (7) меньше 10\(^-4\), то среднелогарифмическую разность температур считаем как среднеарифметическое (8) :

(6)#\[\Delta T_1=T_{h,in}-T_{c,in}\]

(7)#\[\Delta T_2=T_{h,out}-T_{c,out}\]

(8)#\[LMTD_k=\frac{\Delta T_1 + \Delta T_2}{2}\]

где:

\(\Delta T_1\) – разность температур горячего и холодного суммарного потоков на входе в интервал, [°C];

\(\Delta T_2\) – разность температур горячего и холодного суммарного потоков на выходе из интервала, [°C].

1. Свойства#

Свойство	Значение по умолчанию	Описание	Единицы измерения
Потоки	Холодный: 60.0; Горячий: Неизвестно; Горячий: 10.0	Это характеристика потока и его выходная температура в °C. Выходная температура может быть как известна, так и неизвестна. Потоков с неизвестной температурой не может быть больше трёх.	-
Количество выходных потоков с неизвестной температурой: 1; 2; 3	1	-	-
Минимальная разность температур	5.0	Доступно, когда `Количество выходных потоков с неизвестной температурой` - `2` или `3`	°C
Общий коэффициент теплопередачи	60000.0	Доступно, когда `Количество выходных потоков с неизвестной температурой` - `3`	Вт/(м² ·°C)

2. Входы и выходы#

Параметры	Вход/Выход	Описание	Единицы измерения	Тип порта
Вход	Вход	-	-	Многокомпонентная среда
Вход	Вход	-	-	Многокомпонентная среда
Вход	Вход	-	-	Многокомпонентная среда
Выход	Выход	-	-	Многокомпонентная среда
Выход	Выход	-	-	Многокомпонентная среда
Выход	Выход	-	-	Многокомпонентная среда

Для того, чтобы посмотреть возможности подключения блока необходимо перейти на страницу Описание портов блоков