Automated calculation of dual-flow heat exchangers

Abstract

This article describes the structure and the basic principles of the software product to automate the calculation of double-flow heat exchangers for liquid and gaseous substances.

Full Text

Программное обеспечение АСаТ, разработанное на языке С# [1], предназначено для расчета теплофизических свойств веществ и потерь давления прямого и обратного потоков, геометрических размеров намотки, габаритных размеров и веса двухпоточных витых теплообменных аппаратов согласно руководящему документу [2]. Программа АСаТ имеет привычный интерфейс в виде диалоговых окон. Она состоит из управляющей программы, выполненной в виде диалогового окна со стандартной панелью падающих меню, и диалогового окна с двумя вкладками «Ввод данных» и «Расчет». Последовательность работы с программным продуктом АСаТ представлена в виде схемы на рисунке 1. Рисунок 1 – Последовательность работы с программой АСаТ После вызова программы АСаТ на экране появится диалоговое окно (рисунок 2). Далее следует зайти в меню «Теплообменник витой» выделить и щелкнуть левой кнопкой мышки на строке «Двухпоточный». На экране появится диалоговое окно для ввода данных (рисунок 3). Вкладка «Ввод данных» снабжена рисунками с ползунком прокрутки, на которых показаны обозначения размеров основных конструктивных элементов витого теплообменника (рисунки 3 и 4). Рисунок 2 – Стартовое диалоговое окно программы АСаТ Рисунок 3 – Диалоговое окно для ввода данных Рисунок 4 – Рисунки вкладки «Ввод данных» при перемещении ползунка прокрутки Ввод данных осуществляется либо выбором численного значения из падающего списка, при щелчке левой кнопки мышки на кнопке-стрелке, либо набором числа с клавиатуры: необходимо предварительно установить маркер в нужное белое поле (рисунок 5). Рисунок 5 – Верхняя левая часть вкладки «Ввод данных» с раскрытым списком Редактирование данных в полях светло-голубого цвета не производится (рисунок 5). Численные значения в этих полях зависят от внутреннего диаметра трубы теплообменника d1, который выбирается из соответствующего падающего списка. Если в белое поле будет введена буква или какой-либо символ, программа выдаст сообщение о неправильно введенном значении. Вещество прямого и обратного потока выбирается из заданного списка (рисунок 6). Зависимости между веществами прямого и обратного потока нет. Так же, как и в предыдущем случае поля веществ потоков окрашены в светло-голубой цвет, а значит, редактирование в них невозможно. Рисунок 6 – Выбор вещества прямого потока из списка Программа позволяет проводить расчет не только для веществ, указанных в списке на рисунке 6, но и для каких-либо других веществ. Если выбрать азот, воздух, водород, гелий, кислород, метан или воду, то поля для ввода средней динамической вязкости будут окрашены в серый цвет и численные значения в них редактированию не подлежат. Пользователь может провести расчет теплообменника для вещества не из списка, т.е. для произвольного вещества. Тогда после выбора строки «Вещество не из списка» поля для ввода численных значений средней динамической вязкости станут белыми, а значит, доступными для ввода данных параметров. В правом нижнем углу вкладки «Ввод данных» под знаком «Внимание!» находится краткая информация об особенностях и требованиях при работе с программным продуктом. Вторая вкладка «Расчет» (рисунок 3) служит для вывода результатов расчета на экран монитора (рисунок 7). Она содержит название выбранных веществ прямого и обратного потоков, результаты промежуточного и основного расчета, а также параметры намотки витого теплообменника, кнопки «Сохранить исходные данные» и «Протокол». Рисунок 7 – Вкладка «Расчет» Как правило, результаты промежуточного расчета служат для контроля автоматизированного расчета. Результаты основного расчета используются в расчетно-пояснительной записке, а параметры намотки в рабочих чертежах. На экран выведены параметры семи первых слоев («Параметры намотки» на рисунке 7). Для просмотра параметров остальных слоев следует нажать один или несколько раз кнопку «Следующий номер слоя». Для того чтобы не набирать такое большое количество исходных данных, вкладка «Расчет» содержит кнопку «Сохранить исходные данные». При нажатии на нее появляется стандартное окно «Сохранить как». Такое же окно появляется и при выходе из программы «Теплообменник витой». Имя сохраненного файла имеет расширение «.acat». Исходные данные сохраняются в виде файла в любом месте магнитного носителя. Их можно открыть на вкладке «Ввод данных», нажав соответствующую кнопку «Открыть файл». Результаты основного расчета помимо расчета теплофизических свойств веществ включают расчет высоты намотки, массу намотки, число труб, число слоев труб в намотке и среднюю длину трубы. Это позволяет решать задачу оптимизации методом перебора. Например, найти минимальную массу или габаритные размеры теплообменника. Программу АСаТ можно использовать в Высших учебных заведениях химико-машиностроительного профиля при выполнении курсового и дипломного проектирования на кафедрах «Автоматизированное конструирование машин и аппаратов» и «Процессы и аппараты химических технологий», в проектных организациях, а так же на курсах повышения квалификации специалистов.