Какие исходные данные нужны и как их задать
Для расчёта «Теплообменник с переменной теплоёмкостью двух потоков» величину Расход горячего потока (кг/с) следует брать из того же измерения, что и Расход холодного потока (кг/с). Не смешивайте данные разных опытов: это особенно важно при изменяющихся нагрузках, температуре или условиях прохождения процесса.
Укажите Эталонная температура теплоёмкости (°C) в единицах справа от поля. Остальные значения заполните до отправки формы, учитывая заданные диапазоны. Если величина измерялась с погрешностью, сохраните два крайних правдоподобных значения для отдельного сравнения результатов.
Что описывает модель и как она работает
Противоточный теплообменник рассчитывается с температурно-зависимыми теплоёмкостями обоих потоков; для выходных температур численно решается баланс энтальпии с уточнением эффективности. Главные искомые показатели в этой задаче — «Тепловая мощность, Вт» и «Температура горячего потока на выходе, °C». Они рассчитываются из одного согласованного набора вводимых величин, поэтому результаты связаны общими ограничениями и балансами.
При вычислении «Теплообменник с переменной теплоёмкостью двух потоков» используются физические размерности и проверяются неподходящие сочетания исходных данных. Например, нулевое сопротивление, чрезмерный напор или предельная частота в некоторых задачах требуют отдельной проверки, а не механической подстановки в выражение.
Как читать результаты и проверять порядок величин
Первое число «Тепловая мощность, Вт» характеризует основной итог данной постановки. Показатель «Температура горячего потока на выходе, °C» полезен для перекрёстной проверки: при разумном изменении исходных данных он должен меняться в направлении, которое следует из физических законов.
Не ограничивайтесь итоговой строкой: сравните также «Невязка энтальпий выходных потоков, Вт» с типичными значениями для вашего оборудования или объекта. Если величина отличается на порядки, прежде всего проверьте перевод единиц, десятичный разделитель и исходный диапазон.
Границы применимости и причины расхождений
Температурная зависимость теплоёмкостей принята линейной. Тепловой баланс решается через интегралы теплоёмкости, а эффективность уточняется итерациями по средним значениям; при фазовом переходе расчёт неприменим. Такие допущения ограничивают точность в предельных режимах, но позволяют получить воспроизводимую оценку при известных исходных параметрах и согласованной системе единиц.
Математически допустимый ввод ещё не гарантирует физической достоверности опыта. Если на результат существенно влияет Эталонная температура теплоёмкости (°C), уточните его по измерениям или техническому паспорту, а затем пересчитайте весь набор показателей, а не только отдельную формулу.
Сравнение вариантов и самостоятельная проверка
Для первой проверки рассчитайте исходный сценарий, затем измените Расход горячего потока (кг/с) на несколько процентов, оставив прочие параметры прежними. Если изменения результата неожиданны, сравните промежуточные величины и убедитесь, что не вышли за пределы применимости модели.
Во втором сценарии отдельно измените Эталонная температура теплоёмкости (°C), чтобы оценить влияние крайнего или эксплуатационного условия. Записывайте настройки каждого сценария: простое сравнение без исходных параметров может скрыть различие между измерениями и предположениями.
Формула расчёта
Противоточный теплообменник рассчитывается с температурно-зависимыми теплоёмкостями обоих потоков; для выходных температур численно решается баланс энтальпии с уточнением эффективности. Температурная зависимость теплоёмкостей принята линейной. Тепловой баланс решается через интегралы теплоёмкости, а эффективность уточняется итерациями по средним значениям; при фазовом переходе расчёт неприменим.
Проверенные примеры
mh=1.5; mc=1.2; cph0=4100; cpc0=4200; cph_slope=2; cpc_slope=3; th=95; tc=20; ua=6500; tref=20
Тепловая мощность, Вт: 226344; Температура горячего потока на выходе, °C: 59.1934; Температура холодного потока на выходе, °C: 64.2114; Теплоёмкость горячего потока в среднем, Дж/(кг·К): 4214.19; Теплоёмкость холодного потока в среднем, Дж/(кг·К): 4266.32
mh=1.425; mc=1.2; cph0=4100; cpc0=4200; cph_slope=2; cpc_slope=3; th=95; tc=20; ua=6500; tref=20
Тепловая мощность, Вт: 223703; Температура горячего потока на выходе, °C: 57.7357; Температура холодного потока на выходе, °C: 63.7034; Теплоёмкость горячего потока в среднем, Дж/(кг·К): 4212.74; Теплоёмкость холодного потока в среднем, Дж/(кг·К): 4265.56
mh=1.5; mc=1.2; cph0=4100; cpc0=4200; cph_slope=2; cpc_slope=3; th=95; tc=20; ua=6500; tref=21
Тепловая мощность, Вт: 226270; Температура горячего потока на выходе, °C: 59.1881; Температура холодного потока на выходе, °C: 64.2278; Теплоёмкость горячего потока в среднем, Дж/(кг·К): 4212.19; Теплоёмкость холодного потока в среднем, Дж/(кг·К): 4263.34
Как пользоваться онлайн-калькулятором
- Укажите «Расход горячего потока» в кг/с; допустимый диапазон от 0.0001 до 100000.
- Укажите «Расход холодного потока» в кг/с; допустимый диапазон от 0.0001 до 100000.
- Укажите «Теплоёмкость горячего при эталоне» в Дж/(кг·К); допустимый диапазон от 100 до 100000.
- Укажите «Теплоёмкость холодного при эталоне» в Дж/(кг·К); допустимый диапазон от 100 до 100000.
- Укажите «Наклон теплоёмкости горячего» в Дж/(кг·К²); допустимый диапазон от -100 до 100.
- Укажите «Наклон теплоёмкости холодного» в Дж/(кг·К²); допустимый диапазон от -100 до 100.
- Укажите «Температура горячего входа» в °C; допустимый диапазон от -100 до 1000.
- Укажите «Температура холодного входа» в °C; допустимый диапазон от -100 до 1000.
- Укажите «Теплопроводность аппарата UA» в Вт/К; допустимый диапазон от 0.01 до 1e+09.
- Укажите «Эталонная температура теплоёмкости» в °C; допустимый диапазон от -100 до 1000.