Выбранная модель с учетом введенных упрощений является стационарной, детерминированной с сосредоточенными параметрами. Таким образом, математическая модель может быть описана системой алгебраических уравнений. Детерминированность модели выражается в однозначной связи входных и выходных параметров потоков, стационарность - в независимости параметров потоков от времени, сосредоточенность - в неизменности коэффициентов теплопередачи и теплоотдачи по объему теплообменника.

Модель можно представить в виде блока с двумя входами и двумя выходами, соответствующие "горячему" (греющий агент) и "холодному" (нагреваемая среда) потокам.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Математическое описание процесса

%Модель одноходового кожухотрубного противоточного теплообменника-подогревателя %

clc;

disp ('ПРОГРАММА МОДЕЛИРОВАНИЯ РАБОТЫ ТЕПЛООБМЕННИКА');

disp ('Принятые обозначения: Gsh-расход "горячего" потока на входе; Tsh-температура"горячего" потока на входе; Xsh-состав"горячего" потока на входе; Qsh-теплосодержание"горячего" потока на входе; Gsc-расход"холодного" потока на входе; Tsc-температура"холодного" потока на входе; Xsc-состав"холодного" потока на входе; Qsc-теплосодержание"холодного" потока на входе; ah-коэф. теплоотдачи "горячего"потока; ac-коэф. теплоотдачи "холодного"потока; F-площадь теплопередачи; thw-толщина стенки; tw-теплопроводность стенки; kh-число компонентов "горячего"потока; kc-число компонентов "холодного"потока. ');

disp ('Переменные Xsh и Xsc должны содержать массивы с номерами каждой составляющей "горячего" и "холодного" потоков в первой строке и массовыми долями этих составляющих во второй (! повторения в каждом массиве отсутствуют, т.е. каждый). Пример: [1 2 3; 0.1 0.2 0.7]. ');

disp ('Если число параметров больше 1, то они вводятся в квадратных скобках через пробел. Пример: [1 2 3]. ');

eps=input ('Задайте точность: ');

parameters=input ('Введите в заданном порядке Gsh,Tsh,Gsc,Tsc,ah,ac,F,thw,tw: ');

Gsh=parameters (1,1); Tsh=parameters (1,2); Gsc=parameters (1,3); Tsc=parameters (1,4); ah=parameters (1,5); ac=parameters (1,6); F=parameters (1,7); thw=parameters (1,8); tw=parameters (1,9);

if Tsc>Tsh

break;

end

Xsh=input ('Введите Xsh: '); %состав горячего потока

Xsc=input ('Введите Xsc: '); %состав холодного потока

kh=length (Xsh); %число компонентов горячего потока

kc=length (Xsc); %число компонентов холодного потока

koefc= [a1 b1 c1 d1; a2 b2 c2 d2;.; an bn cn dn]; %матрица коэф. полинома для "холодного" потока

koefh= [a1 b1 c1 d1; a2 b2 c2 d2;.; an bn cn dn]; %матрица коэф. полинома для "горячего" потока

Ktp=1/ ( (1/ah) + (1/ac) + (thw/tw)) %коэф. теплопередачи

for i=1: kc % считаем изобарную теплоемкость холодного потока при Тес

Cpc=Cpc + (koefc (Xsc (1, i),1) +koefc (Xsc (1, i),2) *Tec+koefc (Xsc (1, i),3) *Tec^2+koefc (Xsc (1, i),4) *Tec^3) *Xsc (2, i); %koefc= [a b c d]

end

Qsc=Gsc*Cpc*Tsc; %теплота "холодного" потока на входе

for i=1: kh

Cph=Cph + (koefh (Xsh (1, i),1) +koefh (Xsh (1, i),2) *Tehs+koefh (Xsh (1, i),3) *Tehs^2+koefh (Xsh (1, i),4) *Tehs^3) *Xsh (2, i);

end

Qsh=Gsc*Cpc*Tsh; %теплота "горячего" потока на входе

Tec=Tsc+0.01;

Qtps=1; Qtpf=0; %для входа в цикл

while abs (Qtps-Qtpf) >=eps

Tec=Tec+0.1; %задаемся температурой холодного потока на выходе

Cpc=0;

for i=1: kc % считаем изобарную теплоемкость холодного потока при Тес

Cpc=Cpc + (koefc (Xsc (1, i),1) +koefc (Xsc (1, i),2) *Tec+koefc (Xsc (1, i),3) *Tec^2+koefc (Xsc (1, i),4) *Tec^3) *Xsc (2, i); %koefc= [a b c d]

end

Qec=Gsc*Cpc*Tec; %определяем теплоту холодного потока на выходе

Qtps=Qec-Qsc; %определяем теплосодержание

Qeh=Qsh-Qtps; %определяем теплоту горячего потока на выходе

Tehf=1; Tehs=Tsh; %входим в цикл и обнуляем Tehs

while abs (Tehs-Tehf) >=0.1%определяем температуру горячего потока на выходе

Tehs=Tehs-0.1;

Cph=0;

for i=1: kh

Cph=Cph + (koefh (Xsh (1, i),1) +koefh (Xsh (1, i),2) *Tehs+koefh (Xsh (1, i),3) *Tehs^2+koefh (Xsh (1, i),4) *Tehs^3) *Xsh (2, i);

end

Tehf=Qeh/ (Gsh*Cph);

end

if (tsh-tec) > (teh-tsc)

tb=tsh-tec; %большая разность температур

tm=teh-tsc; %меньшая разность температур

else

tb=teh-tsc; %большая разность температур

tm=tsh-tec; %меньшая разность температур

end

tcp= (tb-tm) / (log (tb/tm)); %движущая сила теплопередачи

Qtpf=F*tcp*Ktp;

if Tec>Tehf

break;

end

end

Tehf

Tec

Проверка адекватности