Súprudový rúrkový výmenník tepla

 

1.      Máte výmenník tepla podľa konkrétneho zadania, ktoré nájdete v tabuľke na konci zadania a v 5. úlohe. Nakreslite schému výmenníka tepla.

2.      Uveďte dynamický matematický model výmenníka tepla aj s podmienkami potrebnými na jeho riešenie.

3.      Uveďte číselné hodnoty konštát v modeli: časových konštánt, rýchlostí prúdení a prípadne zosilnení.

4.      Uveďte model výmenníka v rovnovážnom stave ako spojitého systému a potom aj po diskretizácii.

5.      V rovnovážnosm stave vypočítajte teplotný profil súprudového rúrkového výmenníka tepla, v ktorom sa ohrieva 1100 kg.h-1 petroleja s hustotou 810 kg.m-3 a špecifickou tepelnou kapacitou 2,1.103 J.kg-1.K-1. Petrolej je zohrievaný 400 kg.h-1 horúcej vody. Vnútorná medená rúrka má vnútorný priemer 25 mm, hrúbku steny 1,5mm, tepelnú vodivosť 395 W.m -1K-1, hustotu 8930 kg.m-3 a špecifickú tepelnú kapacitu 385 J.kg-1K-1. Vonkajšia rúrka má vnútorný priemer 50 mm. Koeficient prestupu tepla prúdením zo steny do petroleja je 750 W.m-2.K-1 a z vody do steny 1480 W.m-2.K-1. Výmenník je dokonale izolovaný. Výmenník má dĺžku 10 m. Porovnajte presné riešenie s riešením získaným diskretizáciou. Pri diskretizácii predpokladajte, že výmenník máte deliť na 5 úsekov. Výsledky spraczujte do tabuľky i graficky.

6.      Uveďte matice lineárneho stavového opisu dynamického modelu po diskretizácii na 5 úsekov.

7.      Sledujte po diskretizácii na 5 úsekov, ako sa mení teplota petroleja a ohrevnej vody v 1. úseku a na výstupe z výmenníka tepla pri skokovej zmene teploty vody na vstupe do výmenníka z pôvodnej teploty na teplotu o 10oC vyššiu. Výsledky spracujte graficky.

8.      V závere protokolu zhodnoťte svoje pozorovania.

 

 

 

 

Parametre:

 

Číslo študenta

Usporiadanie

n-kapacitný

médium vo vnútornej rúrke

médium vo vonkajšej rúrke

vstupná teplota petroleja oC

vstupná teplota vody oC

1 

súprudové

2

petrolej

voda

20

75

2 

súprudové

2

voda

petrolej

20

75

3 

súprudové

3

petrolej

voda

20

75

4 

súprudové

3

voda

petrolej

20

75

5 

súprudové

2

petrolej

voda

25

85

6 

súprudové

2

voda

petrolej

25

85

7 

súprudové

3

petrolej

voda

25

85

8 

súprudové

3

voda

petrolej

25

85

9 

súprudové

2

petrolej

voda

15

85

10 

súprudové

2

voda

petrolej

15

85

11 

súprudové

3

petrolej

voda

15

85

12 

súprudové

3

voda

petrolej

15

85

13 

súprudové

2

petrolej

voda

25

95

14 

súprudové

3

voda

petrolej

25

95