ТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОЛЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ МНОГОПОТОЧНОГО ПРОТИВОТОЧНОГО ТЕПЛООБМЕННИКА С ФАЗОВЫМИ ПЕРЕХОДАМИ В ПОТОКАХ

Анотація

Метод численного интегрирования системы дифференциальных уравнений теплопередачи применён к многопоточному противоточному теплообменнику с фазовыми превращениями в потоках. За основу для расчётов был выбран модельный теплообменник, через который проходит 11 потоков. В трёх из них реализуются процессы кипения или конденсации. Расчёты выполнены для теплообменников с изменением их поверхности в 20 раз. При проведении расчётов были обнаружены случаи появления вычислительной неустойчивости и расходимости расчётов. Неустойчивость вычислительного процесса увеличивается с уменьшением разности температур между потоками. Это обстоятельство подчеркивает сложность процессов и их многообразие в многопоточном теплообменнике. Рассмотрено понятие недорекуперации холода применительно к многопоточным теплообменникам. Показана необходимость оценки недорекуперации по тепловому эффекту недогрева обратных потоков и дан способ её вычисления. Предложен эффективный метод определения работоспособности многопоточного противоточного теплообменника путём сравнения количества теплоты, отданной прямыми потоками при охлаждении до некоторой температуры, с теплотой, воспринятой обратными потоками при нагреве от той же температуры. Метод базируется на строгом термодинамическом положении об условиях предельной работоспособности теплообменников. Его целесообразно использовать для проверки допустимости задаваемых исходных параметров ещё на стадии разработки технического задания.