Применение метода сосредоточения параметров для моделирования нестационарных процессов в низкотемпературных теплообменниках

Обоснование. В настоящее время в качестве средств регулирования низкотемпературными установками используются программируемые контроллеры. Контроллеры имеют ограниченную оперативную память и требуют простых математических моделей применения. Использование приближенного решения сложных систем уравнений, описывающих нестационарные режимы работы теплообменных аппаратов, позволяют существенно уменьшить требования к оперативной памяти контроллеров.

Цель — Получение приближенного решения систем уравнений, описывающих нестационарные режимы работы теплообменных аппаратов.

Методы. При использовании метода сосредоточения параметров по координате, система дифференциальных уравнений в частных производных в пространстве-времени сводится к системе дифференциальных уравнений в полных производных относительно времени. Данная система уравнений имеет аналитическое решение при усреднении теплофизических свойств потоков и теплопередающей стенки в рассматриваемом диапазоне температур, или может быть решена методом Рунге-Кутта при учете зависимости изменения теплофизических свойств от температуры.

Результаты. Получены системы уравнений, описывающие нестационарные режимы работы теплообменных аппаратов, позволяющие моделировать работу низкотемпературной установки и программировать контроллеры, используемые в этой установке.

Заключение. Предложен новый метод получения приближенного решения систем уравнений, описывающих нестационарные режимы работы теплообменных аппаратов. При использовании указанных решений можно получить несложное аналитическое или простое численное решение для описания нестационарных режимов работы низкотемпературной установки, включающей в себя несколько теплообменных аппаратов. Полученные зависимости температур потоков в теплообменнике от времени могут быть использованы при программировании контроллеров, используемых для безопасного и рационального ведения процессов в низкотемпературных установках.