Вдосконалення методу проектування теплових мереж: байпасне з’єднання потоків

Анотація

В роботі представлено результати розробки моделі теплообмінної системи з байпасним з’єднанням потоків. Розроблено аналітична модель байпасного з’єднання для двох теплообмінних елементів у формі зв’язку перепадів температур з відношенням потоків і ефективністю. Одержаний вираз для ефективності енергообміну в системі залежить від ефективності елементів і відношення потоків на вході у неї і не залежить від розподілу потоків в вузлі змішування. Показано, що ключовим фактором, який визначає як роботу системи, так і її елементів, є відповідність направленості процесів в реальній системі з їх направленням, гіпотетично вибраним проектувальником при заданні її топології. Розподіл енергопотенціалу диктує умови працездатності системи і її елементів через невизначеність значень середніх мір енергії. Постановка задачі визначення елементів матриці, яка задовольняє умові мінімальної невизначеності середніх мір енергії, що приводить до визначення розподілу ефективностей елементів системи у її технологічному представленні у відповідності з вимогами другого початку термодинаміки. Сформульовані вимоги мінімальності невизначеності середніх мір енергії і побудови, засновані на принципі Шенона, дозволяє одержати рішення сформульованої задачі як кінцеву підмножину значень ефективностей міжмережового і внутрішньо мережевий обмін енергією. Крім того, екстремальність рішень (мінімум невизначеності середніх мір енергії) забезпечує максимальну ефективність передачі енергії від “гарячої” мережі до “холодної” в її елементах і мінімальну дисипацію у вузлах змішення. Актуальність тематики обумовлено фундаментальною потребою зниження енергетичних витрат функціонування систем. Прикладний аспект полягає в мінімізації маси, габаритів і енергетичної складової у підприємствах, в яких теплові перетворення є значущими