- •вВЕДЕНИЕ
- •ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- •ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ
- •ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
- •ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
- •Введение в теорию оптимизации
- •Общая структура затрат при эксплуатации теплообменного аппарата
- •Определение оптимальной скорости движения воды
- •Определение единовременных капитальных затрат
- •Определение затрат на транспорт теплоносителя через подогреватель
- •Уравнение целевой функции
- •ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
- •ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
- •ОТЧЕТ О РАБОТЕ
- •ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- •ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ
- •ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
- •Определение единовременных капитальных затрат
- •Транспорт греющей воды через подогреватель
- •Транспорт нагреваемой воды через подогреватель
- •Уравнение целевой функции
- •ПРОГРАММА ОПТИМИЗИРУЮЩЕГО РАСЧЕТА ГОРИЗОНТАЛЬНОГО ВОДОВОДЯНОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ
- •ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
- •ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
- •ОТЧЕТ О РАБОТЕ
- •ЦЕЛЬ РАБОТЫ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •Порядок определения количества теоретических тарелок
- •Метод числа единиц переноса (метод А. Н. Плановского)
- •Методика определения оптимального флегмового числа методом А. Н. Плановского
- •Методика определения оптимального флегмового числа методом Руководящих технологических материалов
- •ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
- •Содержание отчета
- •Методические указания к выполнению лабораторной работы с использованием ПК
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
(2.1) написать выражение целевой функции З |
ГОД |
= f |
( |
W,W |
|
|
1 2 ) |
||
в виде: |
|
|
|
|
ЗГОД = τЦЭ (N1 + N2 )+ξЦАFP , |
|
|
|
(2.2) |
где τ – число часов работы аппарата в год, ч/год; ЦЭ – стоимость 1 кВт ч электроэнергии для привода
насосов подачи греющей и нагреваемой воды в аппарат, р./кВт ч;
ξ = 0,57 – коэффициент, учитывающий амортизацию теплообменного аппарата, коэффициент экономической эффективности ЕН и стоимость инженерно-строительных работ,
включая монтаж оборудования, р./ (р. год); ЦА – удельная стоимость подогревателя, р./м2;
FР – расчетная поверхность теплообмена подогревате-
ля, м2.
Формула (2.2) позволяет получить расчетное уравнение целевой функции, т.е. уравнение связи между годовыми приведенными затратами и скоростью движения воды как в межтрубном, так и в трубном пространствах подогревателя.
Определение единовременных капитальных затрат
Единовременные капитальные затраты, т.е. общая стоимость (цена) аппарата KT , определяются по соотношению
KT =1,15FРЦА , |
(2.3) |
где коэффициент 1,15 учитывает запас поверхности теплообмена, позволяющий удлинить производственный цикл между процессами очистки аппарата.
Расчетная поверхность теплообмена, м2
36
FP = |
Q |
|
= |
|
Q |
|
R . |
(2.4) |
|
k |
|
|
|
|
|
||||
∆t |
∆t |
Здесь Q – тепловая производительность аппарата,
Q = G1cP1 (t1' −t1" )ηп ,Вт.
G1– расход греющей воды через подогреватель, кг/с; cP1 – средняя изобарная теплоемкость греющей воды,
Дж/(кг К);
t1' – начальная температура греющей воды, 0С; ∆t –
средняя логарифмическая разность температур между теплоносителями, оС,
ηП – коэффициент, учитывающий потери теплоты аппаратом в окружающую среду;
t1" – конечная температура греющей воды, оС;
R – термическое сопротивление теплопередаче, (К м2)/ Вт:
R = |
1 |
+ |
δСТ |
+ |
1 |
+RЗАГ , |
(2.5) |
|
|
||||||
|
|
|
|||||
|
α1 |
λСТ |
α2 |
|
где α1 – коэффициент теплоотдачи от греющей воды к
наружной стенке теплообменной трубы, Вт/ (м 2 К), который определяется по формуле М.А. Михеева при условии, что
d = dЭ :
W10.8dЭ−02 |
0,43 |
|
PrВ1 |
0,25 |
|
S2 |
0,18 |
|
α1 = 0,021λВ1 ν0,8 |
PrВ1 |
|
|
|
|
|
|
. (2.6) |
Pr |
d2 |
|||||||
В1 |
|
|
СТ |
|
Н |
|
37
За определяющую температуру для выбора теплофизических свойств греющей воды принимается t1 = 0,5(t'В1 + t"В1 ) 0С;
S – шаг расположения теплообменных труб на трубной решетке, м;
δСТ – толщина стенки теплообменной трубы, м; λСТ – коэффициент теплопроводности материала теп-
лообменной трубы, Вт/(м К); α2 – коэффициент теплоотдачи от стенки теплообмен-
ной трубы к нагреваемой воде. Для турбулентного режима по формуле М.А.Михеева имеем
α |
|
= 0,021λ |
|
W2 |
0.8dВН−02 |
Pr0.43 |
|
PrВ2 |
0,25 . |
(2.7) |
|
2 |
В2 |
|
|
||||||||
|
|
ν |
0,8 |
В2 |
Pr |
|
|
||||
|
|
|
|
В2 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
СТ |
|
За определяющую температуру для выбора теплофизических свойств нагреваемой воды принимается
t2 = 0,5(t'В2 + t"В2 ), оС.
Для кальциевых накипей в случае охлаждения и нагрева воды можно термическое сопротивление двухсторонних
отложений на поверхности теплообменной трубы, (К м2)/ Вт, вычислить по формуле
RЗАГ = 0,000072/ Wi0,8 . |
(2.8) |
На основании (2.5), (2.6), (2.7) и (2.8) получаем уравнение для вычисления сопротивления теплопередаче R , (К м2/Вт), в функции от скорости движения греющей и нагреваемой воды:
38
R = |
1 |
W−0,8 |
+ |
δСТ |
+ |
1 |
W−0,8 |
+ |
||
|
А |
1 |
|
λ |
СТ |
|
А |
2 |
2 |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
+0,000072(W1−0,8 + W2−0,8)
или
R = A1W1−0,8 +A2W2−0,8 +A3 , |
(2.9) |
где
d0,36ν0,8 Pr0,25
А1 = Н В1 СТ +0,000072,
0,021λВ1dЭ−0,2S0,36 PrВ0,681
ν0,8 Pr0,25
А2 = В2 СТ +0,000072,
0,021λВ2d−ВН0,2 PrВ0,682
А3 = δСТ λСТ .
Если обозначить отношение Q/ ∆t = A4 , то в итоге
можно записать выражение для расчетной поверхности теплообмена, м2
FP = A4 (A1W1−0,8 +A2W2−0,8 +A3) . |
(2.10) |
Определение затрат на транспорт теплоносителей через подогреватель
Транспорт греющей воды через подогреватель
В составе эксплуатационных затрат основную долю составляют затраты на перемещение теплоносителей. Из (2.2) следует, что
39
ЭТВ1 = ЦЭτN1 , р./год,
где
N1 = VZMη∆PМТ , Вт,
Н
ηН – КПД насосной установки, подающей воду в а п-
парат;
VZM = 0,785W1 (0,25D2 −nZd2H ), м3/с – объемный рас-
ход греющей воды, проходящей через один ход межтрубного пространства подогревателя;
D – внутренний диаметр корпуса аппарата, м;
nZ – число труб в одном ходе межтрубного пространства при условии ZМТ = 4 = const;
∆PМТ – потеря давления, Па, при движении греющей
воды в межтрубном пространстве, |
|
∆PMT = 0,5ξПР,МW12ρB1 , |
(2.11) |
где ρВ1 – средняя плотность воды в межтрубном про-
странстве, кг/м3; ξПР,М – приведенное гидравлическое сопротивление
межтрубного пространства,
ξПР,М = ξМ |
l |
+∑ξМ,М . |
(2.12) |
|
|||
|
dЭ |
|
На основании (2.11) и (2.12) в итоге получим
ξПР,М = С1W1−0,25 +2,253,
40