Розробка та дослідження автоматизованої системи керування процесом отримання водного розчину формаліну на базі ТОВ «Карпатнафтохім»

Abstract

В дипломній роботі розглядався і досліджувався вплив конструкції поверхні пластини теплообмінника на його параметри. Пластина була профільована похилими ребрами для посилення передачі тепла. Потік в каналі між пластинами досліджувався числовими методами з використанням програмного забезпечення Fluеnt. Граничні умови моделі визначалися на основі очікуваної роботи фактичного теплообмінника. З отриманих значень були виражені безрозмірні коефіцієнти для оцінки втрат тиску та інтенсивності передачі тепла, а згодом були оброблені їх залежності від конструкції ребер. Було досліджено вплив кількості ребер, також встановлено, що теплопередача та падіння тиску сильно залежать від їх кількості. З отриманих залежностей було визначено граничне значення кількості ребер, коли збільшення втрат тиску та коефіцієнтів теплопередачі можна вважати постійними під час подальшого додавання ребер. Були створені функціональні залежності коефіцієнтів втрат тиску та коефіцієнтів теплопередачі від кількості ребер, відстані між ними та кутом нахилу. Оскільки це складні взаємозв'язки, ці функції не можна використовувати для прямого проектування поверхні теплообміну. З цієї причини була розроблена програма, яка оцінює отримані параметри обмінника для різних комбінацій розмірів поверхні теплообміну на основі використання функціональних залежностей коефіцієнтів. Аналізуючи коефіцієнт тепловіддачі (шукаючи максимум) окремих варіантів, ми знаходимо значення розмірів оптимальної конструкції. Користувач визначає граничні умови довжини поверхні теплопередачі та максимально можливий перепад тиску.

In the thesis the influence of the surface design of the heat exchanger plate on its parameters was considered and investigated. The plate was profiled with inclined ribs to enhance heat transfer. The flow in the channel between the plates was investigated by numerical methods using Fluent software. The model boundary conditions were determined based on the expected performance of the actual heat exchanger. From the values obtained, dimensionless coefficients were expressed to estimate pressure losses and heat transfer rates, and subsequently their dependences on the rib structure were processed. The influence of the number of edges was investigated and it was found that heat transfer and pressure drop are highly dependent on their number. From the dependences obtained, the limit value of the number of edges was determined, when the increase in pressure losses and heat transfer coefficients can be considered constant as the edges are further added. Functional dependences of pressure loss coefficients and heat transfer coefficients on the number of edges, the distance between them and the angle of inclination were created. Because these are complex relationships, these functions cannot be used to directly design the heat transfer surface. For this reason, a program was developed that estimates the obtained exchanger parameters for different combinations of heat exchange surface sizes based on the use of functional dependencies of the coefficients. Analyzing the coefficient of heat transfer (looking for maximum) of individual variants, we find the values of the sizes of the optimal design. The user determines the boundary conditions of the length of the heat transfer surface and the maximum possible pressure drop.