Práce s programem VTB k-k

Program VTB k-k slouží pro výpočet pracovního bodu výměníků tepla řady VTB pro aplikace, kdy ochlazovaným mediem je teplonosná kapalina přicházející od solárních kolektorů nebo do tepelného čerpadla a ohřívaným mediem je voda v bazénu. Výpočtový program pracuje v Mikrosoft Exelu, protože využívá řadu funkcí včetně grafů, které jsou zde k dispozici a nebylo nutné je pracně programovat. Při otevírání programu je nutné povolit makra.

Zadávání parametrů probíhá na listě „zadání„ . Konkrétní typ výměníku, tedy velikost výměníku, je možné navolit ze seznamu od nejmenšího VTB2 po VTB11.

Výměník má pevně zvolenou teplou stranu v trubičkách a studenou v plášti. Tato volba je jednoznačně dána jeho konstrukcí. Na teplé straně je ochlazovaným mediem zvolená kapalina, nejběžněji voda. Jinou kapalinu je možné navolit ze seznamu kapalin. V seznamu jsou vedle vody pevně navoleny roztoky etylenglykolu a propylenglykolu, jako nejběžněji užívané nemrznoucí směsy. Při volbě kapaliny program zároveň určí, maximální a minimální teplotu, kterou je možné zadat pro tuto danou kapalinu. Na studené straně je pevně určeným ohřívaným mediem voda z bazénu.

Program nepředpokládá jiné teplonosné kapaliny.

Zapojení výměníku tepla je možné navolit buď protiproudé nebo souproudé. Touto volbou je určen rozhodující pracovní režim výměníku tepla. To znamená, jestli tekutiny, mezi kterými dochází k předávání tepla, proudí proti sobě nebo v souhlasném směru. Touto volbou je i nepřímo určena velikost teploty T12, mezi jakými teplotami se může pohybovat.

Vstupní hodnoty, které mohu být voleny, jsou podbarveny zeleně. Ty je možné zadávat. Ostatní hodnoty zadávat nejdou a jsou programem vypočítány. Teploty ochlazované i ohřívané kapaliny je možné zadávat podle potřeby , pokud možno v pořadí T22, T21, T11 a pak T12 s omezením, které si program pohlídá. Výkon je možné zadávat podle potřeby, kdy je vhodné se zhruba řídím jmenovitým výkonem zvoleného výměníku. Podle potřeby zadat faktor znečištění. Zcela čistý výměník má faktor znečištění 0, velmi hodně zanesený pak cca 0,1 m2K / kW. Je vhodné ponechávat faktor znečištění roven 0.

Ihned po zadání každé hodnoty se pracovní parametry přepočítají a výsledkem je hodnota výkonu a ostatních parametrů, nalezená z rovnic přestupu tepla. Tyto hodnoty jsou na bílém podbarvení. Zároveň je nalezena „rezerva výkonu“, která je podbarvena žlutě. Je to rozdíl, mezi zadaným výkonem a výkonem spočítaným z rovnic přestupu tepla. Pracovní bod je ten, kdy je rezerva výkonu rovna 0, to znamená když je požadovaný výkon zadaný do tepelné bilance obou stran výměníku roven výkonu nalezeném z rovnic přestupu tepla. Tento pracovní bod je hledán iteračním výpočtem, kdy je měněna teplota T 12. Výpočet pro tento případ je možné spustit příslušným tlačítkem „ nalezení T12“

Program umožňuje, při iteračním hledání pracovního bodu, měnit kteroukoli ze vstupních zeleně podbarvených vstupních hodnot. V tomto případě se k nalezení pracovního bodu použijte funkci Exelu "hledání řešení", následovně: Stoupnout si do buňky rezerva (žlutě podbarveno) a vyvolat si na liště Exelu v poli " nástroje" funkci "hledání řešení ". Do buňky "cílová hodnota" zadat 0 a přejít do buňky "měněná hodnota". Z ní přeskočit do některé světle zelené buňky zadávání parametrů výpočtu, který chci aby se změnil. Obvykle to bývá teplota T12, ale je možné měnit jakoukoli ze zeleně podbarvených hodnot. Po zmačknutí OK se spustí iterační výpočet a je nalezena hledaná hodnota pracovního bodu tím, že je měněna hodnota zvolené veličiny ( obvykle to bývá některá z teplot ). Obrazovka s tímto postupem je k nahlédnutí u programu pro VTX k-k.

Často se stane, že iterační výpočet „zabloudí„ a pracovní bod nelze uvedeným postupem nalézt. Iteračnímu hledání je pak dobré napomoci tím, že ručně zadávám veličinu kterou chci měnit a sleduji jak se mění rezerva výkonu. Pokud se s rezervou dostatečně přiblížím k nule, tak se většinou nakonec iterační výpočet uchytí. Tato situace obvykle nastává tehdy, když jsou zadané teploty blízko povoleným mezím ( například teplota T21 u vody těsně nad 0 ). Lehce se ale stane, že pro zadaný výkon a zadané teploty pracovní bod výměníku opravdu neexistuje a pak ho také nelze nalézt.

Je vhodné základní výpočet výměníku provést bez linearizace přechodů mezi laminární a turbulentní oblastí. To znamená ponechat na grafech a ve výpočtech skokové změny v součinitelích přestupu tepla, pokud dochází ke změnám mezi turbulentním a laminárním prouděním. Na grafech průběhů jednotlivých veličin si potom prohlédnout a posoudit provozní chování výměníku v tomto pracovním bodu. Pokud je vše podle přání, tak výpočet zopakovat s linearizací přechodů, kdy výsledky lépe odpovídají skutečnému fyzikálnímu ději ve výměníku.

Na dalším listu je podrobný protokol k nalezenému pracovnímu bodu. Grafy hlavních veličin jsou na dalších dvou listech.

Ukázky obrazovek programu