Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ теоретических методов исследования работы водоиспарительных воздухоохладителей 11
1.1 Основные принципы водоиспарительного охлаждения 11
1.2 Совершенствование конструкций водоиспарительных воздухоохладителей
1.3 Теоретические исследования. Обоснование необходимости пространственного моделирования 25
1.4 Выводы 34
2. Математическое моделирование процессов тепломассообмена в каналах теплообменной насадки водоиспарительных охладителей ... 35
2.1 Идеализированные модели прямого и косвенного охлаждения на основе балансовых уравнений 35
2.2 Уравнения энергии и переноса массы в каналах испарительной насадки 41
2.3 Математическая модель прямого охлаждения 45
2.4 Математическая модель косвенного охлаждения 49
2.5 Выводы 52
3. Численная реализация математических моделей прямого и косвенного охлаждения 53
3.1 Алгоритм численной реализации модели прямого охлаждения 53
3.2 Алгоритм численной реализации модели косвенного охлаждения 64
3.3 Сравнение расчетов по трех и двумерным моделям 71
3.4 Некоторые результаты расчетов по трехмерным моделям 81
3.5 Выводы 91
4. Выбор оптимальных по холодопроизводительности геометрических параметров охладителей водоиспарительного типа ... 94
4.1 Аэродинамические сопротивления в каналах теплообменных насадок 94
4.2 Выбор оптимальных по холодопроизводительности геометрических параметров охладителей прямого принципа действия 101
4.3 Выбор оптимальных по холодопроизводительности геометрических параметров охладителей косвенного принципа действия 108
4.4 Определение температуры внутри объема, охлаждаемого установкой косвенного принципа действия 114
4.5 Выводы 121
Основные результаты работы 124
Литература 126
Приложения 140
- Совершенствование конструкций водоиспарительных воздухоохладителей
- Уравнения энергии и переноса массы в каналах испарительной насадки
- Алгоритм численной реализации модели косвенного охлаждения
- Выбор оптимальных по холодопроизводительности геометрических параметров охладителей прямого принципа действия
Введение к работе
Актуальность темы. На сегодняшний день потенциал водоиспари-тельного охлаждения использован не достаточно полно. Широкому внедрению охладителей этого типа должно предшествовать тщательное теоретическое и экспериментальное изучение протекающих в них процессов. В настоящее время построены и реализованы двумерные математические модели процессов тепломасообмена в каналах испарительных насадок охладителей прямого и косвенного принципа действия. На опытных образцах произведены необходимые эксперименты, которые подтвердили адекватность моделей реальным процессам. Однако построенные модели, являясь плоскими, не учитывают влияние третьей (вертикальной) составляющей. В случае, когда высота и ширина каналов соизмеримы, это влияние существенно, что подтверждается соответствующими экспериментами. Таким образом, является актуальной задача пространственного моделирования теплообменных процессов в каналах испарительных насадок.
Диссертация выполнялась в соответствии с планом научных работ Воронежского государственного аграрного университета по теме «Построение и численная реализация новых математических моделей технологических и производственных процессов в АПК» (№ госрегистрации 01.200.1 003987).
Цель работы. Теоретическое исследование процессов тепломассообмена в водоиспарительных воздухоохладителях на основе пространственного моделирования и разработка методик выбора геометрических параметров теплообменных насадок по критерию холодопроизводительно-сти.
Задачи исследования:
- анализ существующих подходов при математическом моделировании работы водоиспарительных воздухоохладителей;
построение пространственных математических моделей процессов тепломассообмена в каналах испарительных насадок охладителей прямого и косвенного принципа действия;
численное решение уравнений моделей, проведение вычислительных экспериментов;
- разработка и реализация методик определения оптимальных по
холодопроизводительности значений геометрических параметров тепло-
обменных насадок на основании совместного решения моделей тепломас
сообмена и аэродинамических сопротивлений воздуховодных трактов.
Методы исследований. Теоретические и практические разработки, представленные в диссертации, базируются на применении методов теории тепломассопереноса, дифференциальных уравнений в частных производных, численных методов.
Научная новизна работы.
1. Построены и численно реализованы пространственные математические модели процессов тепломассообмена в каналах насадок водо-испарительных воздухоохладителей прямого и косвенного принципа действия, представляющие собой системы квазилинейных дифференциальных уравнений в частных производных параболического типа второго порядка относительно температуры и плотности пара.
На основании анализа уравнений баланса энергии в каналах косвенных охладителей установлено, что максимум холодопроизводительности достигается при соотношении расходов в основных и вспомогательных каналах 2.0 - 2.2.
Разработаны и численно реализованы алгоритмы выбора оптимальных по холодопроизводительности геометрических параметров теплообменник насадок охладителей прямого и косвенного принципа действия на основе совместного решения моделей тепломассообмена и аэродинамики воздуховодного тракта.
Обосновано отсутствие необходимости достижения максимальной глубины охлаждения при решении задачи максимизации холодопроиз-водительности. Установлено, что при разных параметрах входного воздуха максимум холодопроизводительности достигается при относительной влажности воздуха на выходе 92 - 94%.
Предложен защищенный патентом способ охлаждения герметичного объема установкой косвенного принципа действия, а также численно реализованный алгоритм вычисления температуры внутри этого объема.
Практическая значимость работы. Представляемые математические модели, вычислительные алгоритмы и прикладные программы позволяют осуществлять анализ эффективности работы водоиспарительных воздухоохладителей прямого и косвенного принципа действия. Предлагаемые методики позволяют проектировать установки, наиболее полно использующие потенциал холодопризводительности, заложенный в рациональном подборе геометрических характеристик теплообменных насадок.
Результаты работы в виде алгоритмов и методик расчетов использованы НПФ "МИРАЛ" при проектировании охладителя, содержащего замкнутый контур, о чем имеется соответствующий акт внедрения.
Результаты работы также внедрены в учебный процесс на кафедре безопасности жизнедеятельности ВГАУ при курсовом и дипломном проектировании по теме "Построение и численная реализация новых математических моделей технологических и производственных процессов в АПК", о чем имеется соответствующий акт внедрения.
Апробация результатов, выполненных по теме диссертации, проводилась: в Воронежском государственном техническом университете на региональном межвузовском семинаре «Моделирование процессов тепло-и массообмена» (1997); на Воронежской весенней математической школе "Понтрягинские чтения": "Современные методы в теории краевых задач" (ВГУ 1998 и 2000); на III Международной конференции "Дифференциаль-
ные уравнения и приложения" (С. Петербург, 2000); на IX Международной конференции "Математика. Компьютер. Образование" (Пу-
щино, 2001); на VI Международной конференции "Экология и здоровье"
(Краснодар, 2001); на ежегодных Международных конференциях ВГАУ (1999-2006).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 11 научных работах, в том числе 1 - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. В работах, опубликованных в соавторстве, лично соискателю принадлежит: [5,6,8,9,10] - разработка математических моделей процессов тепломассообмена при водоиспарительном охлаждении; [1,2,3,4,7] - анализ и обобщение результатов вычислительных экспериментов; [11] - разработка системы воздушного охлаждения герметичного объекта с теплообменником косвенно-испарительного типа.
Структура и объем работы. Материал диссертации изложен на 139 страницах. Диссертация состоит из введения, четырех глав с основными результатами и выводами, общих выводов, библиографического списка, включающего 139 наименований, 3 приложений, содержит 52 рисунка и 4 таблицы.
Совершенствование конструкций водоиспарительных воздухоохладителей
Экономичность, простота и технологичность испарительных охладителей, а также возможность комбинирования с другими способами охлаждения привели к созданию в последние 20-25 лет большого числа опытно-экспериментальных образцов и значительному количеству изобретений.
В основе всего разнообразия конструкций водоиспарительных охладителей лежат описанные в предыдущем подразделе принципы охлаждения. Общим недостатком прямого испарения является переувлажнение воздуха, а поэтому на широкое внедрение могут претендовать лишь прямые испарительные охладители с дополнительными осушителями. Перспективным направлением является применение регенеративного принципа, а также косвенных охладителей различных конструкций в комбинации с прямыми или термоэлектрическими батареями [96]. Эффективность работы кондиционера может повышаться и за счет увеличения степени осушки и охлаждения воздуха установкой на пути основного потока перед подачей в охлаждаемый объем блока сушки, содержащего абсорбент [97].
Наиболее тщательно исследованными являются охладители, действующие по прямому принципу. Достаточно большое количество работ [135, 123, 125, 126, 134, 127, 129, 130, 96, 120,132, 140 и др.] посвящены улучшению характеристик таких охладителей, с целью доведения параметров кондиционеров прямого испарительного действия до уровня, обеспечивающего регламентируемые параметры в охлаждаемых объемах.
Прежде всего, необходимо отметить работы исследователей, посвященные усовершенствованию конструкции испарительной насадки, как одного из основных узлов воздухоохладителей, определяющего их габариты и эффективность тепловлажностной обработки воздуха. Большое количество работ Михайлова В.А. и его соавторов [124, 125, 128, 131, 104, 106] посвящено этой тематике. В работе [124] отмечаются недостатки существующего унифицированного воздухоохладителя для кабин тракторов класса 0,6-2 Кн : смачивание пластин насадки регулярной структуры с рядной укладкой оребренных пластин из мипласта осуществляется за счет подачи воды сверху. При кренах трактора верхнее орошение приводит к снижению равномерности смачивания испарительной насадки, приводящее к падению эффективности охлаждения воздуха. В связи с этим была разработана, конструкция специальной насадки с переменной укладкой пластин мипласта и последовательным чередованием воздушных каналов с водяными, образованными прилегающими друг к другу гладкими сторонами пластин [101, 102]. При этом предполагается фронтальное орошение насадки с помощью специальной форсунки. За насадкой для уменьшения уноса капель установлен сепаратор-каплеуловитель, выполненный в виде пакета изогнутых горизонтальных пластин тонких листов алюминия. Испытания, проведенные с применением насадки такого типа на опытной кабине трактора Т-28Х4М, подтвердили факт улучшения качества работы воздухоохладителя.
В работах [99,98] коллективом соавторов осуществляется поиск конструктивных решений аналогичной задачи для галетно-пластинчатого модуля косвенно-испарительных воздухоохладителей. Для удержания охлаждающей жидкости на поверхности галет предлагается применять различные пористые материалы, обеспечивающие устойчивость пленки орошающей воды. Сделаны рекомендации, подтвержденные опытными данными, использования регулярной шероховатости в виде ребер шероховатости под наклоном к фронту течения жидкости, применение которых способствует интенсификации процессов тепломассоотдачи.
С этой же целью в [105] на входе в каналы основного потока воздуха устанавливаются специальные закручиватели, а стенки каналов выполняются шероховатыми, либо применяются развитые поверхности в "сухих" каналах. Стенки этих каналов имеют специальные выштамповки, позволяющие турбулизировать поток и повысить коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности теплообмена. Процесс теплоотдачи для основного потока происходит при постоянном влагосодержании и поэтому недоиспользуется потенциал влагоемкости этого потока. Установка дополнительных пакетов капиллярно-пористых пластин между основными пакетами [107] позволяет полнее реализовать эффект испарительного охлаждения воздуха.
Стремление обеспечить гарантированный заход воздуха в каналы вспомогательного потока привело к созданию конструкций [108] с дополнительными, вложенными неорошаемыми каналами, размещенными в мокрых каналах. Надежное разделение основного и вспомогательного потока позволяет повысить эксплуатационную надежность. С целью увеличения эффективности охлаждения и уменьшения аэродинамического сопротивления в каналах насадки, в [100] дополнительно предложены специальные отверстия сообщения каналов основного и вспомогательного потоков воздуха в месте поворота на противоточное направление [110].
Аналогичная цель достигается применением специальной клапанной коробки с перекидным клапаном, выполняющей функцию воздухо-распределения. Эта конструкция содержит уже элемент регулирования, что расширяет диапазон режимов работы устройства [139]. Та же цель достигается и в устройстве [111], где применяется разделение полости массообмена на две части. Одна из них выполняет функцию регенеративного косвенно-испарительного охлаждения воздуха, вторая - охлаждение дополнительного потока, например, рециркулярного воздуха, за счет бо лее мощного вспомогательного потока.
Интересное решение каналов вспомогательного потока в виде полых лопастей вентилятора в косвенно-испарительном охладителе [103] ведет к снижению габаритов кондиционера.
В вопросах конструирования воздухоохладителей водоиспаритель-ного типа прослеживаются два основных и взаимосвязанных направления: - разработка различных конструктивных решений элементов и средств, усиливающих процесс охлаждения при испарении, как те, о которых говорилось выше; - интенсификация функциональных характеристик и возможностей устройств как общего, так и узко направленного действия. Таким, например, является изобретение [109], в котором используются ультразвуковые вибраторы с целью увеличения подъема жидкости в капиллярно-пористом материале.
Уравнения энергии и переноса массы в каналах испарительной насадки
В подразделе изложен вывод уравнений энергии и переноса массы, использующихся при построении математических моделей физических процессов, протекающих в каналах испарительных насадок охладителей прямого и косвенного принципа действия.
В дифференциально тонком слое, непосредственно прилегающем к поверхности испаряющейся жидкости, газ практически всегда насыщен паром [3]. Давление пара в слое не разреженной парогазовой смеси у поверхности жидкости весьма незначительно (на 0.2-0.7 %) отличается от давления насыщения при температуре поверхности жидкости. Насыщение поверхностного слоя объясняется малой скоростью отвода молекул пара и большой скоростью испускания молекул жидкостью. Обычно этой разницей пренебрегают и давление пара на поверхности испарения считают равным давлению насыщения Р]а .
Вывод уравнений будет проводиться при учете условий полупроницаемости. Имеется в виду свободное прохождение поверхности паром жидкости, которая является закрытой для потоков воздуха. Предполагается, что источники тепла отсутствуют, теплотой трения пренебрегаем. В правых частях первые члены учитывают перенос тепла теплопроводностью, вторые - конвекцией, третьи - молекулярной диффузией. Здесь / - энтальпия потока воздуха, Дж/кг, /п и /в - соответственно энтальпия пара и сухого воздуха, Дж/кг. Молекулярной диффузией пренебрегаем. В условиях реальных скоростей в уравнении (2.2.7) переносом тепла теплопроводностью можно пренебречь по сравнению с членом, учитывающим конвекцию. Для упрощения уравнения (2.2.8), (2.2.9) заметим, что Vy= 0 и Vz= 0 (поток движется в направлении X). Тогда тепловые потоки определяются выражениями: (2.2.10) Чх=Р-ух- qy=-M—), qz=-H—) dz Подставляя выражения (2.2.10) для плотностей потока в направлениях осей координат в уравнение (2.2.6) получим: 5 г „ л д г л , / „ д (2.2.11) fc.p.Vx.i]+-R.( )] + -R.(%)] = 0. Для преобразования уравнения будем учитывать, что скорость вдоль оси X не зависит от х, а является функцией координат у и z: V = V(y, z). Кроме того, известно, что і = С t (С- теплоемкость при постоянном давлении). Теплоемкость практически не меняются на отрезке приращения. В результате: V( z)-C-— = — [х—) + — {х— дх ду\ ду) dz\ dz, я я ( а \ я ґ а \ (2.2.12) Уравнение переноса энергии в сухих каналах вследствие отсутствия мас-сопереноса примет вид: Л ґ ( ді + — dz at X К (2.2.13) в dz pB-V(y,z).CI к дх ду{ ду j Уравнение массообмена стандартно. Оно вытекает из уравнения диффузии (сохранения массы компонента смеси) при учете указанных выше кинематических характеристик парогазовой среды и стационарности процесса: V(y,z) Л ( Фп D D + дх ду Фп_ dLdpn ду ) dz\ dz J (2.2.14) Итак, уравнения, описывающие процессы тепломассопереноса в каналах теплообменных насадок, являются квазилинейными уравнениями в частных производных второго порядка параболического типа относительно температуры и плотности пара. В следующих подразделах на базе этих уравнений с подключением соответствующих входных и краевых условий будут построены математические модели процессов тепломассопереноса в каналах теплообменных насадок охладителей водоиспарительного типа прямого и косвенного принципа действия.
В подразделе приведена математическая модель прямого охлаждения, построенная на базе выведенных в подразделе 2.2 уравнений (2.2.1)-(2.2.14) с подключением соответствующих начальных и краевых условий. Рассмотрим фрагмент испарительной насадки, работающей по принципу прямого охлаждения (рисунок 2.3.1). Физические условия в каналах одинаковы. Ь- половина сечения кана Фвых Рис. 2.3.1. Фрагмент испарительной насадки ппямого охлаждения. л a. S- ось симметрии канала. tBX - температура воздуха, на входе в охладитель. (рвх- относительная влажность входного воздуха. tBblx - температура воздуха на выходе из охладителя. фВЬ1х - относительная влажность воздуха на выходе из охладителя. tm - температура жидкости в поддоне. вид. Математическая модель прямого испарения в целом имеет следующий Уравнение переноса энергии: Р -V(y,z)-C ft d(.dt) д(лді\ — = — Х +— X — дх ду\ ду) dz\ dz) (2.3.1) Уравнение переноса массы: дх ду{ ду ) dzy dz ) (2.3.2)
Алгоритм численной реализации модели косвенного охлаждения
В подразделе излагается алгоритм численной реализации математической модели косвенного охлаждения (уравнения (2.4.1)-(2.4.12)). Главная особенность алгоритма реализации модели косвенного охлаждения в том, что задача решается продвижением одновременно по основному и вспомогательному каналам. Для составления разностной схемы вводится прямоугольная сетка i,y?5zi,0 yi N,0 yc N,0 zi M } (рисунок 3.2.1). Количество шагов по направлениям Y и Z в основном и вспомогательном канале одинаково (оно задается), таким образом, длины шагов по направлению Y для основного и вспомогательного разные: ycl=b7N, yl=b/N. По направлению Z длины шагов одинаковы: zl=h/M. Длина шага xl по направлению X задается. Количество шагов DL по направлению X вычисляется как отношение длины канала к длине шага xl. j - номер шага по направлению X.
Распределение скорости в основном и вспомогательном канале задается двумерными массивами V.c, и V\ j соответственно. Способ вычисле 1,К ния элементов этих массивов описан в подразделе 3.1. В каждом канале не постоянные коэффициенты принимают свои значения. Зависящие от температуры и, значения коэффициента диффузии D;, , удельной теплоты парообразования Rj, , А.в., в каждой точке сетки определяются формулами (2.3.10)-(2.3.13) Как было сказано в начале подраздела, задача решается продвижением одновременно по основному и вспомогательному каналам, т. е. на каждом шаге j по длине охладителя (по направлению X) вычисляются разностные значения t- k, рvr и в пространственных узлах сетки вспомогательного ка cJ нала и разностные значения t i5k в пространственных узлах сетки основного канала.
Итак, расчет по предложенной пространственной математической модели косвенного охлаждения позволяет: - строить поля температуры и плотности пара в основных и вспомогательных каналах; - прослеживать динамику изменения средненапорной температуры tCp и относительной влажности фср потока воздуха по длине основных и вспомогательных каналов; - определять температуру и влажность воздуха в основных и вспомогательных каналах на выходе из охладителя; - вычислять глубину охлаждения воздуха; - вычислять расход массы воды при работе охладителя; - прослеживать динамику изменения температуры поверхности «мокрых» и «сухих» пластин по длине каналов; -определять холодопроизводительность исследуемого охладителя при работе в заданном режиме.
В подразделе проводится сравнительный анализ некоторых результатов расчетов, проведенных по представляемым в работе трехмерным и по используемым ранее двумерным математическим моделям тепломассопереноса в каналах водоиспарительных насадок.
Начнем со случая прямого охлаждения. Для удобства и объективности сравнения расчеты по трех и двумерным моделям проведены при одинаковых задаваемых параметрах. Остановимся на принципе выбора этих параметров. Охладители водоиспарительного типа - это, как отмечалось в гл. 1, весьма большой класс устройств, которые различны и по своим конструкторским решениям, и по режимам работы, и по геометрическим размерам. Естественно, представленная работа не может целиком охватить все существующие виды.
Средняя скорость движения воздуха в каналах V выбрана 3 м/с с одной стороны как наиболее часто встречающаяся в реально существующих охладителях, с другой стороны как скорость, при которой гарантировано отсутствие «высушенных» участков поверхности пластин (наличие таких участков, естественно, отражается на интенсивности тепло- и влагообмена, а следовательно и на работе охладителя в целом). Заметим, что распределение скорости в каналах при расчетах по трех и двумерным моделям также разное. Плоская модель предполагает постоянство распределения скорости по высоте канала (рисунок 1.5.1), пространственная модель учитывает влияние вертикальной координаты (рисунок 1.5.2).
Температура входящего в охладитель воздуха tBX принимается равной 35С, его относительная влажность фвх равной 40%. Это реально наиболее не комфортные значения температуры и влажности для жаркого периода года в средней полосе. Ширина каналов b варьируется от 1 мм до 4 мм. Эти значения выбраны, как наиболее типичные.
Итак, расчеты по трех и двумерным моделям проведены npn:tBX= 35С, Фвх= 40%, V=3 м/с, h=80 мм, 1ЖИД=20С, Ь=1...4 мм. Как было отмечено в выводах к подразделам 3.1 и 3.2, реализованные математические модели в каналах испарительных насадок позволяют решать целый ряд задач, касающихся исследования работы водоиспарительных охладителей (см. п. 3.1, 3.2). Но самой главной задачей является, естественно, построение температурного поля и поля плотности пара в каналах теплообменных насадок. Поэтому предлагается сравнение трех и двумерных моделей начать со сравнения расчетов этих параметров. В п. 1.5 отмечалось, что двумерные модели предполагают постоянство температуры и плотности пара по высоте канала. Предлагаемая трехмерная модель учитывает влияние третьей вертикальной составляющей. На рисунках 3.3.1 и 3.3.2 изображены профили распределения температуры и плотности пара по высоте канала. Расчеты проведены в середине потока парогазовой смеси на расстоянии 30 мм от входа в насадку при разной ширине каналов: b = 1, 3, 4 мм. На этих графиках видно, что значения температуры и плотности пара, рассчитанные по трехмерной модели, изменяются по высоте канала. Необходимо отметить, что разность между значениями температуры и плотности пара в центре канала и в его верхней и нижней точках при увеличении ширины канала увеличивается. Построение температурного поля и поля плотности пара на протяжении всей длины канала это, несомненно, главный результат использования предлагаемой модели. Однако, более наглядным процесс иллюстрации работы модели делает исследование средненапорных характеристик. Поэтому далее сравнение трех и двумерных моделей проведем на примере исследования средненапорной температуры и относительной влажности. На рисунках 3.3.3, 3.3.4, 3.3.5 и 3.3.6 изображены графики изменения средненапорной температуры и относительной влажности по длине канала при ширине канала Ь=1 мм и Ь=2.5 мм, соответственно, рассчитанные по трех и двумерным моделям.
Выбор оптимальных по холодопроизводительности геометрических параметров охладителей прямого принципа действия
Одним из результатов предшествующих разделов является вывод о существовании вполне определенной зависимости холодопроизводительности водоиспарительного охладителя от геометрии теплообменной насадки. Таким образом, возможность и целесообразность поиска оптимальных по холодопроизводительности геометрических характеристик испарительной насадки становится очевидной.
Рассмотрим влияние длины испарительной насадки L на величину холодопроизводительности Q, которая непосредственно зависит от величины расхода G и глубины охлаждения (Q = C-p-G-(tBX BbIX)). Качественно зависимость выглядит следующим образом. При изменении L от максимального значения Lmax до минимального Ьтш аэродинамическое сопротивление уменьшается и, следовательно, увеличивается расход. При этом глубина охлаждения снижается, так как проходящий по каналам воздух не успевает в этом случае охладиться в достаточной мере. И наоборот, при увеличении длины насадки от L до Lmax глубина охлаждения увеличивается, но, вместе с тем, возрастают аэродинамические сопротивления, что ведет к снижению расхода. Если в качестве минимальной длины взять ноль, то холодопроизводительность Q так же обратиться в ноль в результате нулевой глубины охлаждения. Если в качестве максимального значения L взять максимально возможную длину, то Q так же обратиться в ноль в силу того, что расход станет равным нолю. Итак, неотрицательная функция холодопроизводительности Q=Q(L), как было показано выше, на границах области определения обращается в ноль. Следовательно, внутри области определения существует значение L, при котором, в силу своей непрерывности, функция Q достигает максимума. Другими словами, при фиксированном вентиляторном блоке и фиксированных GOR, b, h должна существовать оптимальная длина каналов L, при которой данная установка будет обладать наибольшей холодопроизводительностью.
Как неоднократно отмечалось ранее, на показатели эффективности работы охладителей оказывают непосредственное влияние, как аэродинамические характеристики охладителя, так и процессы тепломассопереноса, происходящие в каналах испарительной насадки. Таким образом, поиск оптимальных конструкций должен производиться при совместном решении модели тепломассопереноса (2.3.1) - (2.3.12) и модели аэродинамических сопротивлений.
Приведем итерационный алгоритм определения длины испарительной насадки L, при которой холодопроизводительность охладителя будет максимальной.
1. На начальном этапе необходимо определить все жестко заданные характеристики и параметры: температура входящего в охладитель воздуха tBX, его относительная влажность фвх, температура воды в поддоне t», высота каналов h, их ширина Ь, горизонтальный размер насадки gor. Так же определяется область поиска LG[L_max,L_min] и шаг продвижения. Определяется начальная точка L=L_max.
2. Для текущей геометрии насадки формируется ее полное аэродинамическое сопротивление в соответствии с (4.2.1) - (4.2.6). С учетом напорных характеристик вентиляторного блока (4.2.7) решается трансцендентное уравнение (4.2.8) относительно G. Таким образом определяется расход воздуха, соответствующий выбранной геометрии насадки.
3. По модели темломассопереноса в соответствии с алгоритмом, описанном в подразделе 3.1, при текущих h, b, gor, L и полученном G, рассчитывается динамика изменения температуры и относительной влажности по длине каналов, вычисляется холодопроизводительность Q и глубина охлаждения. Вывод на печать текущего набора (L, Q).
4. Значение длины L уменьшается на величину шага AL и, если значение L не достигло своего минимального значения L_min, то происходит возврат к пункту 2. Иначе счет заканчивается.
В результате выполнения описанного алгоритма определяется длина испарительной насадки L, при которой холодопроизводительность Q достигает максимального значения при заданных параметрах входного воздуха. Блок-схема алгоритма изображена на рисунке 4.2.1.
