ПРОГРАММА РАСЧЕТА КОЖУХОТРУБНОГО ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА В ПАКЕТЕ MATHCAD Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

МРНГИ 61.13.21; 55.39.31

https://doi.org/10.48081/QHHO9235

*В. В. Рындин1, Г. Г. Абдуллина2, Г. К. Ахмедьянова3, Д. Г. Айгожина4, Р. М. Хуснутдинов5

1,2'3'4Торайгыров университет, Республика Казахстан, г. Павлодар; 5Павлодарский нефтехимический завод, Республика Казахстан, г. Павлодар *e-mail: muratbai_84@mail.ru

ПРОГРАММА РАСЧЕТА КОЖУХОТРУБНОГО ТЕПЛООБМЕННОГО АППАРАТА В ПАКЕТЕ MATHCAD

В статье дан технологический расчёт и выбор кожухотрубного теплообменного аппарата в пакете Mathcad. Из всех типов теплообменных аппаратов, используемых в промышленности, около 80 % занимают кожухотрубные теплообменники. Для расчёта теплообменников чаще всего используются электронные таблицы (Excel). Недостатком таких расчётов является ненаглядная запись формул и невозможность строить графики получаемых зависимостей. В последнее время всё чаще используется программирование в пакете MatLab, однако и здесь отсутствует наглядность в записи формул. Запись формул при программировании в пакете Mathcad осуществляется в общепринятом виде, что позволяет сразу увидеть неточности в их записи и внести соответствующие исправления. Наглядность записи формул - главное преимущество Mathcad перед другими расчётными программами. На основании разработанной программы выполнены тепловой и аэродинамический расчёты теплообменных аппаратов, что позволило сравнить теплообменники и выбрать оптимальный вариант по запасу площади теплообмена и потерям давления. Данная программа может быть использована как в учебном процессе при написании дипломов и магистерских диссертаций, так и в проектных организациях при проектировании кожухотрубных теплообменных аппаратов.

Ключевые слова: кожухотрубные теплообменники, система Mathcad, система MatLab, технологический расчёт, программа расчёта, сравнение теплообменников.

Введение

На кафедре механики и нефтегазового дела в учебном процессе широко используется пакет (система) MathCAD в курсовом и дипломном проектировании. По расчёту магистральных нефтегазопроводов разработано порядка 20 программ. Шесть программ внедрены актами в учебный процесс при выполнении дипломного проектирования:

Рындин В. В., Бичуля А. В. Разработка программы расчёта магистрального нефтепровода в системе Mathcad. 2013/14 уч./год; Рындин В. В., Тастенбеков С. А. Разработка программы расчёта магистрального газопровода в системе Mathcad. 2013/14 уч./год;

Рындин В. В., Лаврова А. А. Программа расчёта МГ в системе Mathcad с исследованием режимов его работы. 2014/15 уч./год;

Рындин В. В., Санников А. А. Проектирование МН и исследование режимов перекачки нефти в системе Mathcad. 2014/15 уч./ год:

Рындин В. В.. Абитова Д. М. Разработка программы расчёта МН и катодной защиты в системе Mathcad. 2015/16уч./год;

Рындин В. В., Азарова Т.Ю. Разработка программы расчёта неизотермического МН в системе Mathcad. 2016/17 уч./год.

В связи с введением новой дисциплины «Машины и аппараты нефтехимических производств» возникла необходимость в разработке программы расчёта теплообменных аппаратов (ТА).

Расчёт кожухотрубного теплообменного аппарата представляет сложную математическую задачу с большим объёмом вычислений. Для таких вычислений используются программы, написанные в средах Fortran, Excel, Turbo Pascal, Delphi и в других. Составить такие программы и использовать их способны лишь специально обученные люди - программисты. Кроме того, такие программы лишены наглядности. Предложенная в статье программа Mathcad - это новое решение для ведения инженерных вычислений, которое одновременно позволяет вести сами вычисления и документировать их. Особенностью программирования в пакете Mathcad является запись формул в общепринятом виде, лишь с небольшими изменениями в отдельных случаях. В наглядности записи формул и заключается актуальность широкого внедрения пакета Mathcad в курсовое и дипломное проектирование.

Литература по использованию системы Mathcad обширна (сотни изданий). В качестве пособий по изучению Mathcad можно отметить работы [1, 2], а практического применения [3, 4].

Ниже приводится типовая методика расчёта кожухотрубных теплообменников с использованием математического пакета Mathcad. В основу программы положен технологический расчёт теплообменного аппарата, приведённый в [5]. Основы работы в пакете Mathcad изложены в монографии [6].

Программа разработана в рамках выполнения магистерской диссертации по специальности 7М07203-Нефтегазовое дело.

Материалы и методы

Процедура выбора стандартного теплообменника входит составной часть в методику расчёта теплообменника, которая включает в себя определение площади поверхности теплообмена и потери давления теплоносителей при прохождении через аппарат. Различают следующие виды расчёта: тепловой, гидравлический (аэродинамический - для газовых теплоносителей) и механический.

Программа технологического расчёта трубного теплообменника в пакете (системе) Mathcad. Всё ниже написанное, включая и комментарии, может составлять содержание программы расчёта - система сама определяет, где текст, а где математические выражения (для наглядности в текстовой части символы величин будем писать, как общепринято, курсивом, а в формулах Mathcad - вертикальным шрифтом). За основу расчёта, как уже отмечалось, взят пример из [5].

Исходные данные. Назначение аппарата - нагрев азота (индекс 1) сухим насыщенным водяным паром (индекс 2).

Массовый расход азота (ввод символа присваивания двоеточия с равно «:=» осуществляется нажатием клавиши с символом двоеточия «:») := 26 • 103 кг/ч. Начальная температура азота t := 20 °С. Конечная температура азота t := 150 °С. Давление азота на входе в теплообменник р := 0.2 МПа. Допустимая потеря давления азота в аппарате Др:=0.03 МПа.

Тепловой расчёт. В теплообменнике водяной пар, отдавая тепло азоту, конденсируется при постоянной температуре ts. Образующийся конденсат выводится из выпускного штуцера теплообменника при этой же температуре ts. Примем разность температур теплоносителей на стороне выхода азота (наименьший температурный напор) 15оС

AtM :=15 °С. Тогда температура насыщения водяного пара ts := t + AtM =165 °С (выводим для справок: t = 150, AtM = 15). При такой температуре давление насыщенного водяного пара р2 := 7.01-105 Па [7].

Наибольшая разность температур теплоносителей - на входе азота в теплообменник (t =165; t, =20)At:=t -t, =145 °C.

v s 7 1н ' б s 1h

Средний логарифмический напор (разность температур теплоносителей)

Средняя температура азота в теплообменнике: — Д^ = 107-7 °С. При этой температуре физические свойства азота следующие [8] (П-3, с. 76):

- удельная изобарная теплоёмкость := 1042 Дж/(кг.К);

- теплопроводность азота Х1:= 0.03 Вт/(м.К);

- динамическая вязкость := 2.1.10-5 Па.с;

- число Прандтля :=0.7;

- молярная масса азота := 28.0134 кг/кмоль. Молярная газовая постоянная := 8314.46 Дж/(кмоль.К).

Удельная газовая постоянная К] := ■^-р = 296.803 Дж/(кг.К). Нормальные физические условия (НФУ): Т0 := 273.15 К; р0 := 101325 Па. Молярный объём газа при НФУ У^0 := 22.414 м3/кмоль.

Плотность азота при НФУ р10 1= = 1.250 кг/м3. Плотность азота при средней температуре в теплообменнике

(рт = 0.2 МПа; Т1 :=Ъ+273.15 = 380.848 К) р1 = 1.769кг/м3.

Физические свойства конденсата пара при температуре ^ = 165 °С: плотность р2 := 903 кг/м3; теплопроводность := 0.681 Вт/(м.К);

динамическая вязкость ц2 := 169.10~б Па - с. Удельнаятеплотаконденсациипара г:=2067 103 Дж/кг. Термическое сопротивление слоя загрязнённой поверхности [7]:

- со стороны азота Я := 0.00036 м2 • К/Вт;

- со стороны пара Я := 0.00017 м2 • К/Вт.

Секундный расход азота (Gi = 26-103 кг/ч) Gx :=

_ G1

3600

: 7.222 кг/с.

Тепловой поток, подводимый к азоту (t = 150; tlH = 20; = 1042),

Принимая, что 2 % передаваемого теплового потока от горячего теплоносителя теряется в окружающую среду, находим из теплового баланса теплообменника расходгреющегопара (г = 2.067 10б)

Основываясь на данных [9] (таблица 6.3) принимаем в первом приближении значения коэффициентов теплоотдачи от стенки к азоту а1:= 175 Вт/(м2 • К) и при конденсации пара а2:= 11000 Вт/(м2 • К).

Толщину стенки труб принимаем 5ст := 0.002 м.

Теплопроводность стали Хст := 49 Вт/(м- К).

Значение коэффициента теплопередачи в первом приближении

к :=--^--=156.8 Вт/(м2-К).

Предварительное значение площади поверхности теплообмена

Ф

AnF= k 'At,n

Пр ср

: 108.9 м2

По найденному значения Апр предварительно выбираем стандартный теплообменник со следующими характеристиками [7]:

площадь поверхности теплообмена А:=109 м2; число ходов г := 1; диаметр кожуха Б:= 0.8 м; длина труб Ь:= 3 м; диаметр труб 0.025 м; площадь сечения для потока в трубном пространстве := 0.161 м2; площадь сечения в межтрубном пространстве Б := 0.079 м2.

г г мтр

Рассмотрим два варианта подачи азота: 1) в межтрубное пространство; 2) в трубное пространство. В зависимости от выбранного варианта будут получены различные площади поверхности теплообмена и затраты на преодоление аэродинамических сопротивлений.

Вариант 1. Подача азота в межтрубное пространство. Число Рейнольдса для потока азота в межтрубном пространстве

(ц1 = 2.1-Ю"5; Э1 = 7.222; (1 = 0.025; ^=0.079)

А 108833.0: Ке^р := Ке1= 108833.0.

Re,:=

__

SMip " Mi

Число Нуссельта при наружном обтекании труб азотом (Рг1 = 0.7; поправка на длину трубы еь := 0.6)

^ := 0.21 • Яе^65-Рг1а36-вь = 208.209•

Коэффициент теплоотдачи от труб к потоку азота

(А.! = 0.030; а = 0.025; а2=1.1104)

у

а^МП; .^1 = 249.9 Вт/(м2-К).

Поверхностная плотность теплового потока (Ф = 978322.2; А=109)

ф:=—= 8975.4 Вт/'м2. А

Полное термическое сопротивление выбранного слоя складывается из термического сопротивления теплоотдачи 1/ар термического сопротивления стенки 5 /X и термических сопротивлений загрязнённых слоёв Я, иЯ •

ст ст г г г з1 з2

Первое приближение температуры на наружной поверхности трубы Ха2 := ^ст2 - — Ф'Ь^полн ~~ 123.95 °С. Отсюда температурный напор между

стенкой и паром Д1кон "= ^ — 1"Ст2 ~ 41.05 .

Коэффициент теплоотдачи при конденсации пара на наружной поверхности трубы при вертикальной установке теплообменника (С:= 1.15; г = 2.067Т06; р2= 0.903; Х2= 0.681; В:= 9.81; \12= 169-1Г6)

a1L:=C-

( 2 1 3 ~ 1' Рг ' 2 -g

ц2 ■ L - At

,0.25

= 4577.03 Вт/(м2-К).

КОН /

Коэффициент теплопередачи с учётом уточнённого значения а2.1

к, := 1

— = 208.7 Вт/(м2-К).

1 1 +1? — ^ст _!_Т? _ 1

^ 51 х^ 32 «17

Уточнённое значение плотности теплового потока

91 := кгА^р = 11958.6 Вт/м2.

Уточняем температуру стенки трубы со стороны пара

:= Г5-ф11^олн = 1Ю.З °С.

Уточнённое значение среднего температурного напора

Д^он^-Тстг = 54.7°С.

Уточнённый коэффициент теплоотдачи от пара

а2:= С -

г 1 з „ г р2 -Х2

= 4260.2 Вт/(м2 К).

' I-' ДТко„

Уточнённый коэффициент теплопередачи (к, = 208.7)

=208.0 Вт/(м2-К).

1

(1)

«1 ■ «2 Дальнейшее уточнение а2икне требуется.

По уточнённому значению коэффициента теплопередачи находим необходимую площадь поверхности теплообмена (Ат = 108.9)

А, : = —

1вар .

ф

• М

1вар ф

= 82.09 м:.

(2)

Вариант 2. Подача азота в трубное пространство. Находим число Рейнольдса в трубах

(с1в := 0.021 м: 0.161 м2: щ = 21.10^ Пас; 01= 7.222 кг/с)

с "1

= 44858.5.

тр

И,

Число Нуссельта для турбулентного режима течения азота в трубах

:= 0.21 • Яе^8-Рг^43-еь = 94.861.

Коэффициент теплоотдачи на внутренней стороне стенки

с^-N11, = 135.5 Вт/(м2-К).

При подаче пара в межтрубное пространство целесообразно располагать теплообменник горизонтально, что улучшает удаление конденсата из теплообменника. При горизонтальном расположении теплообменника коэффициент С:= 0.72, определяющий размер Ь= ё. Принимая разность температур Д1 = 54.7 0С, получим

кон ' ->

(г = 2.067-10б: р2= 0.903; 1а = 0.681; ^ = 9.81: ц2= 1б9-1<Г°. с! = 0.025)

1-е ,1 -

Рисунок 1

коэффициент теплопередачи

С'1 11 а2

Необходимая площадь поверхности теплообмена

2вар"

k-At,

ср

(3)

(4)

Аэродинамический расчёт. Вариант 1. Подача азота в межтрубное пространство. Расчётная схема теплообменника приведена на рисунке 1. Диаметр штуцеров теплообменника с1ш:= 0.3.Б086 = 0.25 м (Г) = 0.8 м).

Скорость азота в штуцерах теплообменника

4-С,

тлгш: =-Цг = 48.76м/с (С1 = 7.222: р3 = 1.77).

Скорость азота в межтрубном пространстве

w "

Gl

5167 м/с (SMip = 0.079 м2).

Рг-^шр

Число перегородок п:=6 при длине Ь = 3м[10]

Расстояние между перегородками

1П: = —= 0.43 м.

п и-1

Число ходов в межтрубном пространстве

■= — = 1

Коэффициент гидравлического трения Хтр в межтрубном пространстве (шахматный пучок труб d = 0.025, Яе = 108833)

Коэффициенты местных сопротивлений [11]: для входа и выхода через штуцеры ^вх:= 1.5; ^вых:= 1.5; при огибании потоком перегородок ^пер:= 1.5. Потери давления на трение и на местные сопротивления:

Р1

■ V/.

2

- на трение в межтрубном пространстве ДРщр = --— = 7155 Па

2

№ г

- на входе в межтрубное пространство ДрЕ;;; = ;; ——— = 9534.5 Па :

2

тт. 2

р1 ■ "

- при огибании потоком перегородки Дрпер: - Спер-- 3542.7 Па :

при выходе через штуцер наружу Дрвьн: = 1вьи ——= 9534.5 Па.

Рисунок 2

Суммарные потери давления в межтрубном пространстве

АР:=АРвх + пх.шр -АРшр +К.МТР -1)'ДРшф +АРВЫХ =90409- (5)

Вариант 2. Подача азота в трубное пространство. Расчётная схема теплообменника в данном случае приведена на рисунке 2. Длина трубок Ь:= 4 м. Вход азота в распределительную камеру (Свх.к-= 1 ■ WIIrг= 84.8)

АРвх.к: = Свх.к = 6356.4 Па.

Скорость азота в трубах = 0.161)

\у ! = —-— = 25.4 м/с.

р РГ^

Потери на входе в трубы (^вхт:= 1).

Число Рейнольдса для потока в трубах (с1в = 0.021; р1 = 1.769;

ц = 21 • Ю-6) йе: = %'с1в"Р' = 44858.5.

ц,

Абсолютная шероховатость труб без загрязнений Д:= 0.00025 м.

Коэффициент гидравлического трения

/ л ¿о

Потери давления на трение в трубах

2

РГШТП I-

Лрта: = 1 --2---= 4055.3 Па.

Гтр тр ~ л

Потери давления при выходе азота из труб в камеру (^вых = 1.5)

Ар^^Свых^^ =835.0 Па.

Потери давления при выходе азота из камеры в штуцер =0.5)

Ар^-Сж,^^ = 3178.2 Па.

Полная потеря давления в трубном пространстве

АР:= ЛРвх.к +ДРвхт + АРтр + ДРвых.г - АРш1 = 1501 !-5 Па ■ (6)

Результаты и обсуждение

Разработана программа расчёта кожухотрубного теплообменного аппарата в системе МаЛСАБ. С использованием этой программы были выполнены тепловой и аэродинамический расчёты теплообменных аппаратов по двум вариантам: с подачей подогреваемого теплоносителя в межтрубное пространство и по трубам. В результате теплового расчёта было установлено, что из-за большей интенсивности теплообмена по первому варианту к1вар = 208.0 Вт/(м2.К) (1) по сравнению со вторым вариантом к2вар = 124.0 Вт/(м2.К) (3) площадь поверхности теплообмена А1вар = 82.09 м2 (2) получилась меньше А2вар = 137.7 м2 (4).

Для этих значений поверхностей теплообмена из таблицы 2.3 [7] выбраны стандартные теплообменники с диаметром Б = 800 мм и площадями поверхности теплообмена соответственно 109 м2для первого варианта и площадью 146 м2 для второго варианта.

Выбранные теплообменники имеет следующие запасы площади:

Таким образом, запас площади теплообменника по второму варианту (при течении азота в трубах) меньше, чем у теплообменника при течении азота в межтрубном пространстве; площадь теплообмена по второму варианту также больше, а значит теплообменник будет дороже. Запас площади поверхности теплообмена влияет на скорость загрязнения теплообменника, чем он больше, тем реже надо промывать теплообменник. Нормой считается запас поверхности теплообмена 8-15%.

Аэродинамический расчёт показал, что потери давления (5) в межтрубном пространстве (0.090 МПа) превышают допустимые по заданию (0.03 МПа), следовательно, первый вариант с подачей азота в межтрубное пространства непригоден для практики. При подаче азота в трубы потери давления (6) составили 0.015 МПа, что меньше допустимого значения 0,03 МПа. Следовательно, второй вариант с подачей азота в трубы удовлетворяет условию ограничения потерь давления при движении азота. Это также выгодно и по условию простоты очистки труб.

Из обсуждения результатов расчёта кожухотрубного теплообменника по двум варианта в системе Mathcad следует, что второй вариант с подачей азота по трубам удовлетворяет условию потери давления меньше допустимого (0,03 МПа). Запас площади поверхности теплообмена, несколько меньший допустимого, вполне компенсируется простотой очистки труб в процессе эксплуатации.

Как уже отмечалось, для технических расчётов, наряду с MathCAD, используются многие другие математические пакеты. В работе [4] было дано сравнение программ решения квадратного уравнения в пакетах Turbo Pascal и MathCAD. В последнее время широкое применение находит математический пакет MatLab. Название MatLab появилось в 1980 году и расшифровывается как матричная лаборатория (matrix laboratory).

Ниже в качестве примера приводятся фрагменты расчёта теплообмена по первому варианту.

Таблица 1

Листинг программы (после знака «%» вводятся комментарии) Результаты вычислений (получаем в командном окне («Command Window»))

% Режим подачи азота в межтрубное %пространство т1=2.1*10л(-5);%динамическая вязкость 01=7.222; % ё=0.025; % 8т1г=0.079; % Ке1=(С1*а)/(8т1г*т1) %Уточненный коэффициент теплопередачи: кЗ=1/((1/а1рЬа1)+К1+К2+(ёеИа/1атЬёа)+(1/А1рЬаЗ)) Reí = 1.0883е+05 k3 = 208.0

Как видим, запись программы MatLab, как и Turbo Pascal, не является наглядной (нет индексов, греческого и русского алфавитов, результаты вычислений даются отдельно от формул). Особенно заметно преимущество записи формул кЗ и к1вар (1). Приведённый расчёт теплообменного аппарата в пакете MathCAD и сравнение этого расчёта с расчётом в пакете MatLab даёт основание для использования MathCAD в учебном процессе.

Выводы

Разработана программа расчёта кожухотрубного теплообменного аппарата в системе MathCAD, которая позволяет автоматизировать расчёт теплообменных аппаратов.

Сравнение расчётов в системах MatLab и MathCAD показывает преимущества последней в наглядности и простоте записи программ расчёта, что даёт основание поддержать идею [4] о внедрении MathCAD в систему образования Казахстана.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1 Кирьянов, Д. В. Mathcad 13. - СПб. : БХВ-Петербург, 2006. - 608 с.

2 Макаров, Е. Г. Инженерные расчёты в Mathcad 15 [Текст]. - Спб. : Питер, 2011. - 400 с.

3 Рындин, В. В., Шалай, В. В., Макушев, Ю. П. Расчёт цикла бензинового двигателя в системе Mathcad [Текст] // Вестник СибАДИ. - 2013 - № 6(34). -С. 91-98.

4 Рындин, В. В., Олейник, А. А., Гасымов, Ш. Г., Макушев, Ю. П.

Внедрение программы Mathcad в систему образования Казахстана // Вестник Торайгыров университета. Энергетическая. - 2020. — №4 — С. 324-336.

5 Печенегов, Ю. Я., Кузьмина, Р. И. Курсовое по процессам аппаратам химической технологии. Теплообменные аппараты и ректификационные установки. Учебное пособие. - Саратов : Саратовсгий ГУ. 2010. - 110 с. : ил.

6 Макушев, Ю. П., Полякова, Т. А., Рындин, В. В., Токтаганов, Т. Т. Расчёт деталей, механизмов и систем ДВС математическими методами с применением программы Mathcad. - Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2022. - 320 с. : ил.

7 Павлов, К. Ф., Романков, П. Г., Носков, А. А. Примеры и задачи по курсу процессов аппаратов химической технологии. Учеб. пособие для вузов / Под ред. П. Г. Романкова. - Л. : Химия, 1987. - 576 с. : ил.

8 Печенегов, Ю. Я. Расчёт теплотехнических свойств газовых и жидких теплоносителей. Саратов : Сарат. политехи, ин-т. 1982. - 84 с.

9 Машины и аппараты химическиих производств. Примеры и задачи. Учеб, пособие для вузов И. В. Доманский и др. Под общей ред. В. Н. Соколова. Л. : Машиностроение. 1982. - 384 с. : ил.

10 Основные процессы и аппараты химической технологии : Пособие по проектированию Г. С. Борисов и др. Под ред. Ю. И. Дытнерского. - Химия. 1991. - 496 с. : ил.

11 Лебедев, П. Д., Щукин, А. А. Теплоиспользующие установки промышленных предприятий. М. : Энергия. - 1970. - 564 с.

REFERENCES

1 Kirsanov, D. У. Mathcad 13. [Mathcad 13] [Text], - St. Petersburg : BHV-Petersburg, 2006. - 608 p.

2 Makarov, Ye. G. Inzhenernyye raschoty v Mathcad 15. [Engineering Calculations in Mathcad 15].- SPb : Peter, 2011.-400 p.

3 Ryndin, У. V., Shalay, У. V., Makushev, Yu. P. Raschot tsikla benzinovogo dvigatelya v sisteme Mathcad. [Calculation of the cycle of a gasoline engine in the Mathcad system] [Text] // SibADI Bulletin. - 2013. -№6 (34). - P. 91-98.

4 Ryndin, У. V., Oleynik, A. A., Gasymov, SH. G., Makushev, Yu. P. Vnedreniye programmy Mathcad v sistemu obrazovaniya Kazakhstana [Implementation of the Mathcad program in the education system of Kazakhstan] // Bulletin of Toraigyrov University. Energy. - 2020. - № 4. -P. 324-336.

5 Pechenegov, Yu. Ya., Kuz'mina, R. I. Kursovoye po protsessam apparatam khimicheskoy tekhnologii. Teploobmennyye apparaty i rektifikatsionnyye ustanovki [Kursovoye on processes in apparatuses of chemical technology. Heat exchangers and distillation units] // Tutorial. - Saratov : Saratov State University, 2010. -110 р.

6 Makushev, Yu. P., Polyakova, T. A., Ryndin, V. V., Toktaganov, T. T. Raschot detaley, mekhanizmov i sistem DVS matematicheskimi metodami s primeneniyem programmy Mathcad [Calculation of parts, mechanisms and systems of internal combustion engines by mathematical methods using the Mathcad program]. - Moscow; Vologda: Infra-Engineering, 2022. - 320 p.

7 Pavlov, K. F., Romankov, P. G., Noskov, A. A. Primery i zadachi po kursu protsessov apparatov khimicheskoy tekhnologii [Examples and tasks in the course of processes of chemical technology apparatuses] // Ed. P. G. Romankova. - L. : Chemistry, 1987. - 576 p.

8 Pechenegov, Yu. Ya. Raschot teplotekhnicheskikh svoystv gazovykh i zhidkikh teplonositeley [Calculation of thermal properties of gas and liquid heat carriers]. -Saratov : Sarat. polytechnics, in-t, 1982. - 84 p.

9 Mashiny i apparaty khimicheskiikh proizvodstv. Primery i zadachi. [Machines and apparatus for chemical production. Examples and tasks]. Under the general editorship V. N. Sokolova. - Moscow : Engineering, 1982. - 384 p.

10 Osnovnyye protsessy i apparaty khimicheskoy tekhnologii : Posobiye po proyektirovaniyu [Basic Processes and Apparatuses of Chemical Technology : Design Manual] // Ed. Yu. I. Dytnersky. - Chemistry, 1991.-496 p.

11 Lebedev, P. D., Shchukin, A. A. Teploispol'zuyushchiye ustanovki promyshlennykh predpriyatiy [Heat-using installations of industrial enterprises] / Energy. - 1970. - 564 p.

Материал поступил в редакцию 01.06.23.

*В. В. Рындин1, Г. Г. Абдуллина2, Г. К. Ахмедьяноеа3, Д. Г. Айгожина4, Р. М. Хуснутдиное5

1234ToraighyrovUniversity, К^азакстан Республикасы, Павлодар к.; 'Павлодар мунай-химия зауыты, ^азакстан Республикасы, Павлодар к. Материал баспага TycTi 01.06.23.

MATHCAD ПАКЕТ1НДЕГ1 ЕДОЫРЦАЛЬЩ ЖЭНЕ ТУБЕГ1 ЖЫЛУ АЛМАСТЫРУШЫСЫН ЕСЕПТЕУ БАЕДАРЛАМАСЫ

Мацалада Mathcad пакеттдегг цубырлы жылу алмастыргыштыц технологиялыц ece6i мен тацдауы бер1лген. Онеркэстте цолданылатын жылу алмастыргыштардыц барлыц турлертщ 80 % жуыгы цубырлы жылу алмастыргыштар болып табылады Жылу алмастыргыштарды есептеу ушт электрондыц кестелер (Excel) жиг цолданылады. Мундай есептеулердщ кемшшш - формулаларды сипаттау мумкт емес жазу жэне алынган тэуелдыжтердщ графиктерт цуру мумкт еместш. Соцгы кездерг MatLab бумасындагы багдарламалау жиг цолданыла бастады, бграц формулаларды жазуда да аныцтыц жоц. Mathcad пакеттде программалау кезтде формулалар жалпы цабылданган турде жазылады, бул олардыц жазбаларындагы дэлЫзджтердг дереу квруге жэне muicmi тузетулер енг1зуге мумктдж бередг. Формулаларды жазудыц аныцтыгы Mathcad-тыц басца есептеу багдарламаларынан басты артыцшылыгы болып табылады. Жасалган багдарлама неггзтде жылу алмастыргыштардыц жылу жэне аэродинамикалыц есептеулер1 журггзшдг, бул жылу алмастыргыштарды салыстыруга жэне жылу алмасу аймагыныц цоры мен цысымныц жогалуы бойынша ец жацсы нусцаны тацдауга мумктдж бердг. Бул багдарламаны оцу процестде дипломдар мен магистрлж диссертацияларды жазу кезтде де, конструкторлыц уйымдарда цубырлы жылу алмастыргыштарды жобалау кезтде де цолдануга болады.

Krnmmi свздер: цубырлы жылу алмастыргыштар, Mathcad жуйеа, MatLab жуйеа, технологиялыц есептеу, есептеу багдарламасы, жылу алмастыргыштарды салыстыру.

*V. V. Ryndin1, G. G. Abdullina2, G. K. Akhmetyanova3, D. G. Aigozhina4, R. M. Khusnutdinov5 1234Toraigyrov University, Republic ofKazakhstan, Pavlodar, 5Pavlodar Petrochemical Plant, Republic ofKazakhstan, Pavlodar. Material received on 01.06.23.

CALCULATION PROGRAM FOR SHELL-AND-TUBE HEAT EXCHANGER IN THE MATHCAD PACKAGE

The article presents the technological calculation and selection of a shell-and-tube heat exchanger in the Mathcad package. Of all types of heat exchangers used in industry, about 80 % are shell-and-tube heat exchangers. For the calculation

of heat exchangers, spreadsheets (Excel) are most often used. The disadvantage of such calculations is the beloved record of formulas and the equanimity to plot the resulting Bindings. Recently, programming in the MatLab package has been increasingly used, but even here there is no impudence in recording the format. When programming in the Mathcad package, the format is recorded in a generally accepted form, -which allows you to immediately see inaccuracies in their recording and make appropriate changes. The audacity of writing formulas is the main advantage of Mathcad over other calculation programs. Based on the developed program, thermal and aerodynamic calculations of heat exchangers -were released, which made it possible to compare heat exchangers and choose the best optionfor the reserve area of heat exchangers and prescription losses. This program can be used both in the educational process when writing diplomas and master's theses, and in design organizations -when designing shell-and-tube heat exchangers.

Keywords: shell-and-tube heat exchangers, Mathcad system, MatLab system, technological calculation, calculation program, comparison of heat exchangers.