SYMULACJA UKŁADU Z WYMIENNIKIEM CIEPŁA. I. DEFINICJA PROBLEMU Przeprowadzić symulację instalacji składającej się z: płaszczowo rurowego wymiennika ciepła,

Slides:



Advertisements
Podobne prezentacje
PLAN WYKŁADÓW Wykład 2: Ustalone przewodzenie ciepła w ciałach stałych: płaskich, walcowych i kulistych.
Advertisements

Analiza współzależności zjawisk
Wymiana Ciepła – Pojęcia podstawowe c. d.
Równanie różniczkowe zupełne i równania do niego sprowadzalne
Wykład 9 Konwekcja swobodna
WYKRES ANCONY Uwaga: Do wykładu przydadzą się: ołówek, linijka, gumka, kolorowe cienkopisy.
Modele hydrauliki elementów SW
Chem CAD Reaktory.
METRON Fabryka Zintegrowanych Systemów Opomiarowania i Rozliczeń
Źródła ciepła i chłodu ĆWICZENIA PROJEKT. Źródła ciepła i chłodu Zadanie 1.
Ekonometria wykladowca: dr Michał Karpuk
dr inż. Monika Lewandowska
Obliczanie wymienników ciepła i procesów cieplnych
Kredyty spłacane w ratach sekwencyjnych
Silnik odrzutowy Silnik odrzutowy składa się z wielu elementów, gdzie jednym z podstawowych jest dysza. Dysza – rura o zmiennym przekroju poprzecznym.
ANALIZA PRZYDATNOŚCI PROGRAMU KAN H2O DO PROJEKTOWANIA INSTALACJI WODY ZIMNEJ, CIEPŁEJ I CYRKULACJI Przygotowała: Dominika Bura.
Zastosowanie programu EPANET 2PL do symulacji zmian warunków hydraulicznych w sieci wodociągowej Danuta Lis Dorota Lis.
OPORNOŚĆ HYDRAULICZNA, CHARAKTERYSTYKA PRZEPŁYWU
UKŁADY SZEREGOWO-RÓWNOLEGŁE
ChemCAD Termodynamika w praktyce. Praktyczne obliczanie równowag Modelowanie równowag fazowych BIP – z bazy ChemCADa BIP – z literatury Metody bez BIP:
Komputerowa Inżynieria Procesowa
Stopnie swobody operacji jednostkowych
ChemCAD Stopnie swobody.
Informatyka i programowanie
Dane do obliczeń.
Dr inż. Piotr Bzura Konsultacje: piątek godz , pok. 602 f
MECHANIKA PŁYNÓW Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
ETO w Inżynierii Chemicznej
ETO w Inżynierii Chemicznej MathCAD wykład 4.. Analiza danych Aproksymacja danych.
Blok WWER-440. Matematyczny model procesów cieplno-przepływowych w obudowie bezpieczeństwa reaktora jądrowego.
O kriostymulacji azotowej dla ludzi… Cześć I ... zdolnych
Działanie 9.2 Efektywna dystrybucja energii
ANALIZY BEZPIECZEŃSTWA I OPTYMALIZACJA WYDAJNOŚCI NAPROMIENIAŃ W REAKTORZE MARIA – METODY OBLICZENIOWE I EKSPERYMENTALNE K. Pytel, Z. Marcinkowska, W.
Łukasz Łach Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej
Ostyganie sześcianu Współrzędne kartezjańskie – rozdzielenie zmiennych
Wprowadzenie do ODEs w MATLAB-ie
TECHNIKI INFORMATYCZNE W ODLEWNICTWIE
Procesy ruchu ciał stałych w płynach
Stopnie swobody operacji jednostkowych
Sterowanie – metody alokacji biegunów
Modelowanie fenomenologiczne II
Pompy ciepła powietrze-woda
Dr inż. Piotr Bzura Konsultacje: piątek godz pok. 602 f
Henryk Rusinowski, Marcin Plis
XVIII Konferencja Rynek Ciepła REC 2012, 17– Nałęczów
Regresja wieloraka.
ZUŻYCIE ENERGII DO OGRZEWANIA LOKALU W BUDYNKU WIELORODZINNYM
Obliczenia hydrauliczne sieci wodociągowej
Metody matematyczne w Inżynierii Chemicznej
Czyli orurowanie i nie tylko
opracowała: Anna Mikuć
Chłodnictwo - projektowanie sieci przewodów
© Kazimierz Duzinkiewicz, dr hab. inż. Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Podstawy automatyki 2015/2016 Dynamika obiektów - modele 1 Podstawy automatyki.
Zajęcia 4-5 Gęstość i objętość. Prawo gazów doskonałych. - str (rozdziały 2 i 3, bez 2.2) - str (dot. gazów, przykłady str zadania)
Obliczenia instalacji cyrkulacyjnej PN–92/B – Metoda uproszczona
I n s t y t u t C h e m i c z n e j P r z e r ó b k i W ę g l a, Z a b r z e Rok założenia 1955 Obszar badawczy 1 „Mechanizmy fizyko-chemiczne procesów.
© Prof. Antoni Kozioł, Wydział Chemiczny Politechniki Wrocławskiej MATEMATYCZNE MODELOWANIE PROCESÓW BIOTECHNOLOGICZNYCH Temat – 5 Modelowanie różniczkowe.
INŻYNIERIA MATERIAŁÓW O SPECJALNYCH WŁASNOŚCIACH Przyrost temperatury podczas odkształcenia.
CC-reacs Reaktory.
UCIEPŁOWNIENIE MIASTA WOJKOWICE
ChemCAD Stopnie swobody.
Moc nagrzewnicy.
Termodynamic settings
Metody matematyczne w Inżynierii Chemicznej
ETO w Inżynierii Chemicznej
PODSTAWY MECHANIKI PŁYNÓW
Opis techniczny do ćwiczenia projektowego z wentylacji
UKŁADY SZEREGOWO-RÓWNOLEGŁE
478.Oblicz zmianę energii wewnętrznej m kg lodu, który topnieje w temperaturze 0oC. Dane są: ciepło topnienia lodu L, ciśnienie zewnętrzne p, gęstość.
Zapis prezentacji:

SYMULACJA UKŁADU Z WYMIENNIKIEM CIEPŁA

I. DEFINICJA PROBLEMU Przeprowadzić symulację instalacji składającej się z: płaszczowo rurowego wymiennika ciepła, czterech rur oraz dwóch zaworów regulacyjnych na rurach wylotowych. Parametry strumieni wlotowych jak i geometria rur oraz wymiennika a także opór miejscowy zaworu są znane. Czynnikiem płynącym przez obydwie strony wymiennika jest woda. Przepływ przez rury jest adiabatyczny. Znaleźć taki opór przepływu przez zawory by ciśnienie wylotowe z rurociągów wynosiło 1bar.

II. SCHEMAT TECHNOLOGICZNY s6 s s2s3s4 s5 s7 s8 s9 s10

Strumień s1 P s1 =200kPa, t s1 = 85°C, f1 s1 = 1000kg/h Strumień s6 P s6 =200kPa, t s6 = 20°C, f2 s6 = 1000kg/h DANE:

PARAMETRY APARATÓW: 1.L 1 =7m d 1 =0,025m 2.L 2 =5m d 2 =0,16m, s=0,0016m, n= L 3 =6m, d 3 =0,025m  4 =50 5.L 5 =7m d 5 =0,025m 6.L 6 =10m, d 6 =0,025m  7 =40

III.TABELA STRUMIENI Niewiadome: T s2, T s3, T s4, T s5, T s7, T s8, T s9, T s10, P s2, P s3, P s4, P s5, P s7, P s8, P s9, P s10, f1 s2, f1 s3, f1 s4, f1 s5, f2 s7, f2 s8, f2 s9, f2 s10 Ilość niewiadomych: 24 Potrzeba 24 niezależnych równań.

f1 s2 = f1 s1 f2 s7 = f2 s6 f1 s3 = f1 s2 f2 s8 = f2 s7 f1 s4 = f1 s3 f2 s9 = f2 s8 f1 s5 = f1 s4 f2 s10 = f2 s9 RÓWNANIA Z INFORMACJI DOTYCZĄCYCH APARATÓW 14 równań. Brakuje 24-14=10

RÓWNANIA BILANSU CIEPLNEGO Nowa zmienna: Q Brakuje: =9 równań

RÓWNANIA WYMIANY CIEPŁA Nowe zmienne: k,  T m - brakuje 9+2-2=9 równań

RÓWNANIA WYMIANY CIEPŁA Dwie nowe zmienne:  R and  P Ilość brakujących równań: 9+2-1=10

RÓWNANIA WYMIANY CIEPŁA Trzy nowe zmienne: Nu r, Nu p, d eq, brakuje: =10 równań

RÓWNANIA WYMIANY CIEPŁA

Sześć nowych zmiennych Re r, Re p, Nu Lr, Nu Br, Nu Lr, Nu Br, brakuje: =8 równań

SPADEK CIŚNIENIA

Dwie nowe zmienne Re 1 and 1, brakuje: 8+2-3=7 równań Pierwsza rura

SPADEK CIŚNIENIA Jedna nowa zmienna 2r, brakuje: 7+1-2=6 zmiennych T HEX s r r d l dn f d lw P    r r 2 237,0 5 25,0 2 Re 221,0 0032,0 10Re2300, Re 3164,0 2300Re, 64              Rury w wymienniku

SPADEK CIŚNIENIA Dwie nowe zmienne Re 3, 3, brakuje: 6+2-3=5 równań Rura nr 3

SPADEK CIŚNIENIA Brakuje: 5-1=4 równani Zawór nr 4

SPADEK CIŚNIENIA Dwie nowe zmienne Re 5, 5, Brakują: 4+2-3=3 równania Rura nr 5

SPADEK CIŚNIENIA Jedna nowa zmienna 2S, brakują: 3+1-2=2 równania S eqCSA s p eq p d l F f d L w P    S p 2 237,0 5 25,0 2 Re 221,0 0032,0 10Re2300, Re 3164,0 2300Re, 64              Płaszcz

SPADEK CIŚNIENIA Dwie nowe zmienne Re 6, 6, Brakuje: 2+2-3=1 równanie Re  d f s  Rura nr 6

SPADEK CIŚNIENIA brakuje: 1-1=0 równań!!!!!!!!!!!!!! Zawór nr 7

PARAMETRY CZYNNIKÓW Ponieważ w różnych odcinkach instalacji i dla różnych nastawów zaworów temperatury czynników są różne w obliczeniach konieczne jest uwzględnienie wpływu temperatury na właściwości wody. Zależne od temperatury właściwości fizyczne wody Ciepło właściwe c p Wsp. lepkości dynamicznej  Gęstość  Wsp. przewodzenia ciepła Liczba Prandtla Pr

PARAMETRY CZYNNIKÓW Do dyspozycji są tabele zależności parametrów od temperatury

PARAMETRY CZYNNIKÓW Korzystanie z tabel jest trudne Rozwiązanie: Przybliżyć dane tabelaryczne zależnościami funkcyjnymi. Estymacja. Każdą zależność można przedstawić za pomocą wielomianu. Najprostszy sposób dostępny w arkuszach kalkulacyjnych opiera się na wykresach i tzw. „liniach trendu” lub w pakietach matematycznych (MathCAD – regress)

PARAMETRY CZYNNIKÓW

OBLICZENIA INSTALACJI Z WYMIENNIKIEM Schemat technologiczny sugeruje brak obliczeń w pętli  Dogodny sposób obliczeń: sekwencyjno-modułowy W rzeczywistości równanie wymiany ciepła wymaga zastosowania średnich temperatur czynników  Konieczne założenie temperatur wylotowych by wyliczyć średnie Dokładne równanie bilansu wymaga całki ciepła właściwego od temp. wlot. do wylot.  Konieczne założenie temp. wylotowych.

OBLICZENIA INSTALACJI Z WYMIENNIKIEM Rozwiązanie problemu sekwencyjno modułowe 1.założyć temperatury wylotowe 2.obliczyć bilans 3.skorygować jedną z temperatur przyjmując założenie, że na tym etapie druga jest poprawnie założona (pętla iteracyjna 1 - wewnętrzna) 4.wykonać obliczenia wymiany ciepła (Nu, , k) 5.obliczyć wcześniej przyjęta za poprawną temp. wylotową z równania transportu ciepła 6.porównać obliczoną i założoną temperaturę, w razie potrzeby wrócić z tą temperaturą do punktu 2. (pętla iteracyjna 2 zewnętrzna)

Zał. T s3 Zał. T s8 Obliczyć średnie temp. wymienniku i średnie c p Obliczyć T s8 o z r. bilansu | T s8 o - T s8 |  e Obliczyć T s3 o z równań transportu ciepła | T s3 o - T s3 |  e Skoryguj T s8 Skoryguj T s3 Temp. wyznaczone tak

OBLICZENIA INSTALACJI Z WYMIENNIKIEM Rozwiązanie problemu zorientowane równaniowo 1.założyć temperatury wylotowe, Q, , k,  T m,  P 2.Zapisać układ równań opisujących poszczególne strumienie i aparaty 3.Rozwiązać układ równań za pomocą narzędzi typu procedura given-find (MathCAD)