Название: Методика комплексной оптимизации компактных теплообменников - Методические указания (А. В. Чичиндае)

Жанр: Технические

Просмотров: 912


1.3.2.  классификация оптимизационных задач

 

Отношение термических сопротивлений оказывает определяющее воздействие на температуру теплообменной поверхности, которая разделяет теплоносители. В обычных интегральных методиках расчета и проектирования компактных теплообменников [2, 6, 9] значения температуры теплообменной поверхности полностью исключены из анализа данных. Как правило, такие методики расчета реализуют один из частных случаев соотношения термических сопротивлений, когда RR = 1, т. е. сопротивления равны: при этом получается КПД, близкий к максимальному. Однако на практике при решении задач об эксплуатационной надежности именно температура теплообменной поверхности имеет определяющее значение. При этом возможны следующие эксплуатационные постановки задачи.

Случай тепловой защиты горячего тракта RR < 1. При работе компактных ПРТ на высоких температурах (например, первичный теплообменник СКВ) конструкционный материал не выдерживает длительного срока ресурса. Возникает проблема защиты оребренной поверхности горячего тракта от высоких температур. В этом случае термическое сопротивление с горячей стороны должно быть больше, чем с холодной: тогда температура теплообменной поверхности будет существенно ниже и ближе к холодному теплоносителю.

Случай тепловой защиты холодного тракта RR > 1. При работе компактных ПРТ на низких отрицательных температурах (например, теплообменник – конденсатор СКВ) наблюдается обмерзание теплообменной поверхности, препятствующее нормальной работе теплообменника. В связи с этим возникает проблема защиты оребренной поверхности холодного тракта от отрицательных температур. В этом случае термическое сопротивление с холодной стороны должно быть больше, чем с горячей: тогда температура теплообменной поверхности будет существенно выше и ближе к горячему теплоносителю.

Случай оптимизации тепломассообмена в горячем тракте LL > 1. При работе компактных ПРТ на двухфазном теплоносителе в горячем тракте процессы теплоотдачи в нем существенно усложняются за счет протекания фазовых переходов. Скорость фазовых превращений при этом в наибольшей степени зависит от температуры теплообменной поверхности. Возникает проблема оптимизации тепломассообменных процессов в горячем тракте. Этот случай эквивалентен резкому увеличению термической проводимости со стороны горячего теплоносителя, когда температура теплообменной поверхности будет существенно выше и ближе к горячему теплоносителю.

Случай оптимизации тепломассообмена в холодном тракте LL < 1. При работе компактных ПРТ на двухфазном теплоносителе в холодном тракте (воздушно-испарительные теплообменники) процессы теплоотдачи в нем существенно усложняются за счет протекания фазовых переходов. Возникает проблема оптимизации тепломассообменных процессов в холодном тракте. Этот случай эквивалентен резкому увеличению термической проводимости со стороны холодного теплоносителя, когда температура теплообменной поверхности будет существенно ниже и ближе к холодному теплоносителю.

Как в случае задач о тепловой защите, так и в случае задач об оптимизации тепломассообменных процессов на первое место выходит проблема получения заданных значений температуры теплообменной поверхности. Таким образом, если научиться задавать через конструктивные параметры теплообменника величину RR, то станет возможным «управление» температурой теплообменной поверхности. Получая желаемую температуру поверхности, можно в итоге решить любую из четырех поставленных задач.