Разработка ПО для моделирования тепловых процессов в теплообменном аппарате

ВВЕДЕНИЕ 4
1 КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ 6
2 ОБЗОР И АНАЛИЗ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ НА АТОМНЫХ СТАНЦИЯХ 9
2.1 Разборные пластинчатые теплообменники 9
2.2 Сварные пластинчатые теплообменники 12
2.3 Многотрубный кожухотрубчатый теплообменник 14
2.4 Теплообменники с неподвижными трубными решетками 17
2.5 Теплообменники с плавающей головкой 19
2.6 Теплообменники с U-образными трубами 21
2.7 Теплообменные аппараты с прямой теплоотдачей 23
2.8 Теплообменники с наружными змеевиками 25
2.9 Аппараты с двойными стенками 26
3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ 28
4 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ РАСЧЕТА ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА 42
4.1 Описание реализации программы 44
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 49
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 50
ПРИЛОЖЕНИЕ А Листинг программы 51

Весь текст будет доступен после покупки

Современная энергетика играет важную роль в обеспечении потребностей общества в энергии, при этом ставя перед собой задачу повышения эффективности производства и оптимизации использования ресурсов. Одним из ключевых аспектов достижения этих целей является эффективный теплообмен в энергетических установках.
Теплообменные аппараты относится к оборудованиям, которые предлагают трансфер тепла между несколькими рабочими пространствами, не важно, являются ли эти ориентации инновационными или энергоэффективными такие как подогреватели, выпарные аппараты, конденсаторы, пастеризаторы, испарители, деаэраторы, экономайзеры и многие другие. У теплообменников присутствует широкий спектр технических задачей. Чаще они классифицируются на две категории, которые включают в себя тех, чей теплообмен представляет собой главное явление, и реакторы, где термическое явление выполняет второстепенную функцию.
Теплообменные устройства являются неотъемлемой частью системы теплопередачи в энергетике. Они выполняют важную функцию передачи тепла между различными средами, обеспечивая эффективное использование тепловой энергии. В силу широкого спектра применений, теплообменные аппараты представляют собой предмет активного исследования и разработки, направленных на улучшение их конструкции, эффективности и надежности.

Весь текст будет доступен после покупки

Теплообменные аппараты могут быть классифицированы по способу передачи на теплообменники с прямым контактом и теплообменники с косвенным контактом.
Теплообменные аппараты с прямым контактом – это теплообменники смешения. Рабочие среды напрямую контактируют друг с другом или перемешиваются для передачи тепла. Примеры включают смесительные и разделительные камеры, дефлекторы, жаровни и некоторые типы рекуператоров.
Теплообменные аппараты с косвенным контактом – это теплообменники поверхностного типа. Тепло передается через жесткую (железную) стенку, разделяющую рабочие среды. Примеры включают пластинчатые, трубчатые и кожухотрубные теплообменники.
Теплообменные аппараты могут быть также классифицированы по основному назначению.
Теплообменники для кондиционирования и охлаждения (воздушные кондиционеры, холодильники и морозильные камеры), лоя промышленных процессов (нагреватели и охладители, конденсаторы и испарители, реакторы), в энергетических системах (паровые котлы и турбины, солнечные коллекторы), для систем охлаждения и теплового оборудования (радиаторы, охладители жидкости, конденсаторы), в системах энергоснабжения (теплообменники пара-вода и водяного пара).
Тепловые аппараты могут быть классифицированы по видам рабочих сред, которые принимают участие в процессе передачи тепла:
? газ-газ (для передачи тепла между газовыми потоками);
? газ-жидкость (для обмена теплом между потоком газа и жидкостью);
? жидкость-жидкость (для теплообмена между потоковыми системами жидкости);
? жидкость-пар (для теплообмена между жидкостью и паром);
? пар-пар (для передачи тепла между потоками пара).
Теплообменники могут быть разделены по тепловому режиму на периодические и непрерывные. В периодических теплообменниках тепловой режим происходит циклически или периодически, в то время как в непрерывных теплообменниках рабочий процесс происходит постоянно.
Теплообменное оборудование АЭС является компонентом вспомогательного оборудования, который обеспечивает передачу тепла между контурами АЭС. Система труб представляет собой сложную конструкцию змеевиков с множеством заходов и является неотъемлемой частью системы безопасности станции. В случае аварии, теплообменное оборудование АЭС будет использоваться для отвода остаточного тепла и охлаждения реактора.
Наиболее распространенным теплоносителем в теплообменниках является пропитанный или немножко нагретый водяной пар. В случае теплообменников смешения, пар обычно вводят в жидкость путем барботажа, то есть пропускают через жидкость, создавая пузырьки пара. Однако этот метод может приводить к смешиванию конденсата пара с продуктом, что не допускается. В поверхностных теплообменниках пар конденсируется на поверхности нагрева, а конденсат отделяется от продукта с помощью водоотводчиков. Использование водяного пара в качестве теплоносителя имеет несколько преимуществ, таких как легкость транспортировки по трубопроводам, возможность регулирования температуры, высокая эффективность теплообмена и другие. Особенно выгодно применение пара при использовании многократного испарения, когда выпариваемая вода направляется в другие аппараты и подогреватели в виде греющего пара.

Весь текст будет доступен после покупки

Теплообменники играют важную роль в системах теплопередачи, особенно в энергетической отрасли. Их основное назначение – передача тепла между несколькими пространствами с разными температурами с целью эффективного использования тепловой энергии.
В энергетической отрасли широко применяются разнообразные типы теплообменников, которые выбираются в зависимости от конкретных условий и требований процесса. Это позволяет достичь оптимальной эффективности теплообмена и максимально эффективно использовать ресурсы.
Таким образом, теплообменные аппараты предъявляются собой неотъемлемую часть систем теплопередачи в энергетической отрасли, обеспечивая эффективную передачу тепла между различными средами с разными температурами. Применение различных типов теплообменников позволяет адаптировать процесс передачи тепла к конкретным требованиям и условиям работы системы.
2.1 Разборные пластинчатые теплообменники
Разборные пластинчатые теплообменники (ПТО) – это особый тип теплообменного оборудования, состоящий из множества пластин, которые между собой собираются в компактный блок (рис. 1). Каждая пластина имеет рифленую структуру, что способствует повышению площади поверхности для эффективного теплообмена.
При применении пластинчатых теплообменников для обмена теплом между двумя жидкостями, каждая жидкость протекает по отдельным сторонам пластин, что обеспечивает высокую эффективность процесса теплообмена. Благодаря компактному дизайну и возможности разборки, пластинчатые теплообменники не тяжело обслуживаются и могут быть очищены.

Рисунок 1 – Разборные пластинчатые теплообменники
где 1 – базовая панель; 2 – прижимая панель; 3 – опора; 4 – высшая направляющая балка; 5 – низшая направляющая; балка 6 – направляющий ролик; 7 – стяжные шпильки и гайки; 8 – крепежные винты; 9 – резиновые втулки/железные втулки; 10 – уплотнения; 11 – теплообменные пластины; 12 – видовая табличка характеристик.
В области атомной энергетики пластинчатые теплообменники активно применяются для передачи тепла между контурами системы охлаждения реактора и системой паровой турбины. Они также могут применяться для охлаждения других систем атомных электростанций, например, системы контроля загрязнения окружающей среды.
Таким образом, пластинчатые теплообменники обладают большой эффективностью теплообмена благодаря разделению потоков жидкостей между пластинами, а их компактность и возможность разборки обеспечивают удобство обслуживания. В ядерной энергетике они играют важную роль в передаче тепла между различными системами, обеспечивая безопасность и эффективность работы атомных электростанций.
Разборная конструкция пластинчатых теплообменников предполагает над собой специальное решение, которое обеспечивает легкость в обслуживании, ремонте и очистке оборудования. Конструкция включает в себя пластины, уплотнительные прокладки, корпус и зажимы, узлы разбора.
Пластины – у пластинчатых теплообменников есть множество тонких пластин, обычно изготовленных из металла, такого как нержавеющая сталь или титан. Пластины имеют рифленую структуру, которая повышает площадь поверхности для эффективного теплообмена.

Весь текст будет доступен после покупки