Вдосконалення методу проектування теплових мереж: послідовне з’єднання теплообмінних апаратів

Анотація

Розглянуто математичну модель системи, яка складається з послідовного з’єднання трьох теплових пристроїв. Побудована система рівнянь, яка заснована на законі зберігання енергії, яка виявляється неповною. Показано, що при відомих вимогах до системи, які виражені тільки у ефективності системи, формалізація проектування часто стає неможливим. Система рівнянь виконана виразами у відповідності до гіпотези про пропорційність кількості енергії в елементі і представлена у матричній формі. Задача проектування зводиться до визначення елементів матриці по визначенню детермінантів. Аналіз математичної моделі дозволив одержати вираз для ефективності системи як функції енергообміну в її елементах. Це дало можливість одержати рішення для потоків та їх відношень в елементах системи. Крім того, визначені ефективності міжмережового та внутрішньо мережевого обміну енергією, які задовольняють принципам рівноваги і мінімальної невизначеності значень середніх параметрів системи. У якості додатку розглянуто один з основних параметрів – NTU, який визначає площу теплообміну з зовнішнім середовищем, масові та габаритні характеристики системи теплообміну. Розглянуті моделі прямого та зворотного включення потоків і значення поверхні апаратів при виконанні вимог до ефективності системи. Представлені результати порівняння процесу проектування з ітераційним методом розрахунку і показані переваги запропонованого підходу.