Промышленность \ Моделирование, алгоритмизация и оптимизация систем и элементов ТЭЦ

Разработка алгоритма конструкторского и поверочного расчетов кожухотрубчатого испарителя с прямыми трубами с реализацией данных алгоритмов на ЭВМ, страница 4

N= = =0,03 кВт,

Затраты электрической мощности на прокачку теплоносителя:

, где h_н=0,8 – коэффициент полезного действия нагнетателя;

h_эл=0,97 – коэффициент полезного действия электродвигателя;

=0,038 кВт

Принимаем: срок службы аппарата 12 лет, число суток работы в год – 350. Общее время работы насоса в часах составляет 12×350×24=100800 часов. Тариф на электроэнергию 1,7 руб/кВт×ч.

Общие эксплуатационные издержки:

тыс. руб.

Сумма капитальных и эксплуатационных затрат будет:

SЗ=К+И=20,8+6,5=27,3 тыс. руб.

Аналогично рассматриваем другие конструкции теплообменных аппаратов с другим типоразмером труб, общим количеством труб, числом ходов. Результаты конструкторского и гидравлического расчетов данных аппаратов сведены в таблицу 1.1.

По результатам таблицы 1.1 в качестве оптимального выбираем теплообменный аппарат №1, как наиболее дешевый по суммарным затратам на производство и эксплуатацию (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 Сравнение суммарных затрат на производство и эксплуатацию аппаратов

Таблица 1.1 Конструкторский и гидравлический расчет

			1	2	3	4	5
Параметры	Обозначение	Размерность	Значение	Значение	Значение	Значение	Значение
Исходные данные:
Греющий теплоноситель: вода
Давление	Р₁	МПа	1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
Температура на входе	t₁'	^oC	170	170	170	170	170
Температура на выходе	t₁''	^oC	150	150	150	150	150
Нагреваемый теплоноситель: вода - пар
Давление	Р₂	МПа	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
Расход	G₂	т/ч	10	10	10	10	10
Температура на входе	t₂'	^oC	90	90	90	90	90
Плотность материала трубок	r_ст	кг/м³	7850	7850	7850	7850	7850
Теплопроводность материала трубок	l	Вт/м/К	51	51	51	51	51
Коэффициент удержания теплоты	h		0,98	0,98	0,98	0,98	0,98
Определение недостающих параметров:
Температура насыщенного пара	t_н	^oC	120,22	120,22	120,22	120,22	120,22
Энтальпия насыщенного пара	i_н	кДж/кг	2706,3	2706,3	2706,3	2706,3	2706,3
Теплоемкость нагреваемого теплоносителя на входе	С₂^'	кДж/кг/К	4,205	4,205	4,205	4,205	4,205
Тепловая нагрузка аппарата	Q	кВт	6466,3	6466,3	6466,3	6466,3	6466,3
Теплоемкость греющего теплоносителя на входе	С₁^'	кДж/кг/К	4,368	4,368	4,368	4,368	4,368
Теплоемкость греющего теплоносителя на выходе	С₁^''	кДж/кг/К	4,308	4,308	4,308	4,308	4,308
Расход греющего теплоносителя	G₁	т/ч	246,37	246,37	246,37	246,37	246,37
Средняя температура греющего теплоносителя	t₁^cр	^oC	160	160	160	160	160
Средняя плотность греющего теплоносителя	r₁	кг/м³	907,44	907,44	907,44	907,44	907,44
Средняя температура стенки	t^cт	^oC	123,31	123,90	123,56	123,10	124,16
Определение свойств теплоносителей
Греющий теплоноситель
Теплопроводность	l₁	Вт/м/К	0,687	0,687	0,687	0,687	0,687
Коэффициент кинематической вязкости	n₁	м²/с	1,88E-07	1,88E-07	1,88E-07	1,88E-07	1,88E-07
Число Прандтля	Pr_ж		1,086	1,086	1,086	1,086	1,086
Число Прандтля при температуре стенки	Pr_ст		1,385	1,379	1,382	1,387	1,376
Нагреваемый теплоноситель
Поверхностное натяжение	s	Н/м	0,0549	0,0549	0,0549	0,0549	0,0549
Теплоемкость насыщенного пара	С_pп	кДж/кг/К	2,174	2,174	2,174	2,174	2,174
Плотность конденсата	r_ж	кг/м³	942,94	942,94	942,94	942,94	942,94
Теплопроводность конденсата	l_2ж	Вт/м/К	0,68367	0,687	0,687	0,687	0,687
Теплота парообразования	r	кДж/кг	2201,6	2201,6	2201,6	2201,6	2201,6
Плотность пара	r_п	кг/м³	1,128	1,128	1,128	1,128	1,128
Коэффициент кинематической вязкости	n₂	м²/с	2,46E-07	2,46E-07	2,46E-07	2,46E-07	2,46E-07
Число Прандтля	Pr₂		1,438	1,438	1,438	1,438	1,438
Задание геометрических характеристик аппарата
Разбивка труб в решетке			кор	кор	кор	кор	кор
Размеры теплообменных труб
Наружный диаметр	d_н	м	0,036	0,029	0,036	0,036	0,029
Толщина стенки	d	м	0,002	0,002	0,002	0,002	0,002
Внутренний диаметр	d_в	м	0,032	0,025	0,032	0,032	0,025
Расстояние между трубами по вертикали	s₁	м	0,0540	0,0435	0,0540	0,0540	0,0435
Расстояние между трубами по горизонтали	s₂	м	0,0540	0,0435	0,0540	0,0540	0,0435
Число труб в одном ряду	n₁	шт	16	18	15	17	17
Число ходов по воде	z	шт	1	1	1	1	1
Ориентировочное число рядов одного хода	n₂^ор	шт	16	18	15	17	17
Принятое число рядов одного хода	n₂	шт	16	18	15	17	17
Число трубок в одном ходе	n_I	шт	256	324	225	289	289
Число труб в аппарате	n	шт	256	324	225	289	289
Диаметр по наружному ряду трубок	D_тр	м	1,22	1,11	1,15	1,30	1,05
Толщина стенки корпуса	d_к	м	0,01	0,01	0,01	0,01	0,01
Наружный диаметр корпуса	D_н	м	1,3	1,2	1,2	1,4	1,1
Внутренний диаметр корпуса	D_вн	м	1,28	1,18	1,18	1,38	1,08

				Продолжение таблицы 1.1
			1	2	3	4	5
Параметры	Обозначение	Размерность	Значение	Значение	Значение	Значение	Значение
Площадь сечения для прохода воды по трубкам	f₁	м²	0,2059	0,1590	0,1810	0,2324	0,1419
Толщина трубной решетки	s_тр	м	0,02	0,02	0,02	0,02	0,02
Тепловой расчет
Активная длина трубок	L	м	2,293	1,823	2,382	2,214	1,890
Греющий теплоноситель
Скорость воды в трубках	w₁	м/с	0,366	0,474	0,417	0,324	0,532
Число Рейнольдса	Re₁		62369	63078	70962	55247	70717
Проверка условия применимости			Yes	Yes	Yes	Yes	Yes
Число Нуссельта	Nu₁		140,36	141,79	155,70	127,33	155,44
Коэффициент теплоотдачи	a₁	Вт/м²/К	3012	3895	3342	2733	4270
Нагреваемый теплоноситель
Площадь поверхности теплообмена	F	м²	62,7	50,1	57,3	68,3	46,3
Число Рейнольдса	Re₂		1,2148	1,5206	1,3303	1,1144	1,6437
Значение, определяющее условие применимости			20,65	28,89	21,29	20,06	29,59
Проверка условия применимости			Yes	Yes	Yes	Yes	Yes
Число Нуссельта	Nu₂		1,67	1,87	1,69	1,66	1,88
Коэффициент теплоотдачи	a₂	Вт/м²/К	159105	177944	160715	157567	179362
Коэффициент теплопередачи	К	Вт/м²/К	2649	3316	2901	2430	3585
Большая разность температур	Dt_б	⁰С	49,78	49,78	49,78	49,78	49,78
Меньшая разность температур	Dt_м	⁰С	29,78	29,78	29,78	29,78	29,78
Среднелогарифмический температурный напор	Dt_ср	⁰С	38,93	38,93	38,93	38,93	38,93
Поверхность теплообмена	F	м²	62,7	50,1	57,3	68,3	46,3
Действительная длина трубки	L	м	2,293	1,823	2,382	2,214	1,890
Плотность теплового потока	q	Вт/м²	103139	129097	112944	94611	139553
Температура стенки внутри трубок	t_ст1	⁰С	125,76	126,86	126,20	125,38	127,32
Температура стенки снаружи трубок	t_ст2	⁰С	120,86	120,94	120,92	120,82	120,99
Уточненная температура стенки	t_ст	⁰С	123,31	123,90	123,56	123,10	124,16
Сходимость по температуре	δt_ст	%	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
Сходимость по длине трубок	δL	%	0,00	0,00	0,00	0,00	0,00
Конструктивность аппарата	L/D		1,8	1,5	2,0	1,6	1,7
Проверка условия конструктивности			Yes	Yes	Yes	Yes	Yes
Отрезная длина трубок	L_отр	м	2,333	1,863	2,422	2,254	1,930
Вход потока в камеру	x		1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
Выход потока из камеры	x		1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
Вход в трубки	x		1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
Выход из трубок	x		1,0	1,0	1,0	1,0	1,0
Сумма коэффициентов местных сопротивлений	Sx		5	5	5	5	5
Коэффициент трения	x		0,0200	0,0199	0,0194	0,0206	0,0194
Потеря давления на трение	DP_тр	Па	89	151	115	69	192
Потеря давления на местные сопротивления	DP_м	Па	304	510	394	239	641
Общие потери давления в аппарате	DP	Па	393	662	509	308	833
КПД нагнетателя	h		0,8	0,8	0,8	0,8	0,8
КПД электродвигателя	h		0,97	0,97	0,97	0,97	0,97
Затраты мощности на перекачку	N	кВт	0,03	0,05	0,04	0,02	0,06
Электрическая мощность	N_э	кВт	0,04	0,06	0,05	0,03	0,08
Число часов работы	St	ч	100800	100800	100800	100800	100800
Тариф на электроэнергию	Ц_э	руб/(кВт ч)	1,7	1,7	1,7	1,7	1,7
Металлоемкость	M	кг	2078,6	1638,2	1908,0	2256,1	1500,2
Цена стали	Ц	тыс. руб/т	10	10	10	10	10
Капитальные затраты	К	тыс. руб	20,8	16,4	19,1	22,6	15,0
Эксплуатационные издержки	И	тыс. руб	6,5	11,0	8,5	5,1	13,9
Суммарные затраты	З	тыс. руб	27,3	27,4	27,6	27,7	28,9

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Скачать файл

Разработка алгоритма конструкторского и поверочного расчетов кожухотрубчатого испарителя с прямыми трубами с реализацией данных алгоритмов на ЭВМ, страница 4

Исходные данные: