Пример настройки теплообменника смешивающего типа

В качестве примера рассмотрим теплообменный аппарат смешивающего типа с параметрами, приближенными к реальному теплообменнику второго контура.

• Геометрически данный аппарат представляет собой горизонтальный цилиндр диаметром 3 м и длинной 10 м. В номинальном режиме уровень раздела фаз находится на высоте 1 метр. Давление в сосуде на номинальном режиме поддерживается на уровне 0.8 атм.
• Температура холодного теплоносителя 40 °С.
• Расход подогреваемого теплоносителя 200 кг/с.
• Для подогрева используется пар с температурой 123 °С, давление 1.1 бар.
• Подвод греющего пара осуществляется по трубопроводу диаметром 600 мм.
• Подогреваемый теплоноситель подводится и отводится по трубопроводу диаметром 720 мм.
• Свойства воды и пара для давления 0.8 бар:
  • Температура на линии насыщения 93.51 °С;
  • Энтальпия пара на линии насыщения 636.71 ккал/кг;
  • Энтальпия воды на линии насыщения 93.56 ккал/кг.
• Для горизонтального цилиндра длинной 10 м, без учета кривизны торцевых стенок, зависимость уровня воды от объема представлено в следующей таблице:

  Уровень	0	0.2	0.4	0.6	0.8	1	1.2	1.4	1.6	1.8	2	2.2	2.4	2.8	3
  Объем	0	2	5.6	10	15.1	20.6	26.4	32.4	38.3	44.3	50	55.6	60.6	68.7	70.7

• Для горизонтального цилиндра длинной 10 объем занимаемый водой при уровне 1 м, без учета кривизны торцевых стенок равен: 20.6 м3.
• При задании свойств, принимаем, что в начальный момент расчета в аппарате находится 6 м3 воды c энтальпией 92 ккал/кг 92 °С (V1). Объем воды находящийся на линии насыщения 14.6 м3 (V2), тогда объем пара в аппарате 70.69 - 20.6 = 50.09 (V3).

Таким образом, для расчетного элемента Компенсатор 3-х объёмный необходимо задать расчетные параметры, как показано на следующем рисунке: (см. Рисунок 1) .

Для проверки работы данного расчетного объекта собираем тестовую схему.

Граничные условия для теплообменного аппарата задаются следующим образом:

• Для пара задается граничный узел с постоянным давлением 1.1 бар.
• Для холодного теплоносителя задается граничный узел с постоянным расходом 200 кг/с.
• Для горячего теплоносителя задается граничный узел с постоянным давлением 0.95 бар.

В данном примере между теплообменным аппаратом и граничными узлами моделируются трубопроводы длиной 5 метров, согласно приведенным выше исходным данным.

После запуска схемы на расчет, через некоторое время мы получаем стационарное состояние. Поскольку в данной расчетной схеме отсутствуют какие-либо регуляторы, расчетные параметры модели получаются путем стабилизации расходов в соответствии с заданной геометрией и перепадами давления. На следующем рисунке изображено схемное окно с моделью подогревателя смешивающего типа в процессе расчета. Математическая модель находится в стационарном состоянии. При этом достигнуто состояние равновесия, и можно убедиться, что выполняется закон сохранения энергии для входящих и сходящих потоков теплоносителя (см. Рисунок 2).