- •Глава I. УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
- •ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
- •Основная литература
- •Глава II. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •Тема 1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ
- •1.1 Рекомендации по выбору схемы взаимного тока и скоростей теплоносителей
- •1.2 Проектирование рекуперативных теплообменных аппаратов
- •1.2.4 Варианты установки перегородок в крышках теплообменных аппаратов
- •1.2.5 Конструкции крышек теплообменных аппаратов
- •1.3 Гидравлический расчет теплообменного аппарата
- •1.4 Выбор оптимального нормализованного теплообменного аппарата
- •Тема 2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ВЫПАРНЫХ АППАРАТОВ И УСТАНОВОК
- •2.1.2 Схемы питания аппаратов раствором
- •2.1.3 Оптимальное число ступеней выпарной установки
- •2.1.4 Использование вторичной теплоты выпарной установки
- •2.2 Выбор конструкции выпарного аппарата
- •2.3 Элементы выпарных аппаратов
- •2.4 Арматура и гарнитура выпарных аппаратов
- •Тема 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕКТИФИКАЦИОННЫХ УСТАНОВОК
- •3.1 Материальный баланс процесса ректификации
- •3.2 Тепловой баланс ректификационной колонны
- •3.3 Расчет ректификационных колонн
- •3.3.2 Анализ режимов работы ректификационной колонны
- •3.4 Выбор оптимального варианта ректификационной установки
- •Тема 4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СУШИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
- •4.3 Проектирование сушилки с кипящим слоем
- •4.3.1 Параметры кипящего слоя
- •Тема 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ХОЛОДИЛЬНЫХ УСТАНОВОК
- •5.3 Характеристики отдельных элементов компрессионной холодильной установки
- •5.3.1 Холодильные агенты
- •5.3.2 Хладоносители
- •5.3.3 Компрессоры холодильных машин
- •5.3.6 Конденсаторы холодильных машин
- •5.4 Абсорбционные холодильные установки
- •5.6 Пароэжекторные холодильные установки
- •Тема 6. КОНСТРУКЦИОННЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ
- •6.1 Стали
- •6.2 Чугун
- •6.4 Неметаллические материалы
- •6.6 Расчет тепловой изоляции
- •Тема 7. МЕХАНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ОСНОВНЫХ УЗЛОВ И ДЕТАЛЕЙ ТЕПЛОМАССООБМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ
- •7.2.1 Расчет толщины обечаек
- •7.2.2 Расчет толщины днищ и крышек
- •7.3 Расчет на прочность барабанов
- •7.4 Расчет барабанов на прогиб
- •Тема 8. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ И ИСПЫТАНИЕ НА ПРОЧНОСТЬ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ АППАРАТОВ
- •8.1 Изготовление деталей тепломассообменного оборудования
- •8.2 Сборка и сварка деталей аппаратов
- •8.3 Испытание аппаратов
- •Тема 9. ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ ДЛЯ ТЕПЛООБМЕННЫХ УСТАНОВОК
- •Тема 10. МОНТАЖ ОБОРУДОВАНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ УСТАНОВОК
- •Тема 11. ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ УСТАНОВОК
- •Тема 12. ОРГАНИЗАЦИЯ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ, УЧЕТА РАСХОДОВ И АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМИ
- •Тема 13. РЕМОНТ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ УСТАНОВОК
- •13.2 Виды ремонтов оборудования
- •13.3 Нормативы на ремонт оборудования
- •Тема 14. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ В ЭНЕРГОСИСТЕМЕ ПРЕДПРИЯТИЯ
- •14.2 Причины возникновения дебалансов производственного пара и способы решения этой проблемы на промышленном предприятии
- •14.3.3 Использование теплоты нагретой воды охлаждающих устройств производственных агрегатов
- •СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- •Глава III. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
- •Раздел I. ТЕМЫ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ
- •Раздел II. КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
- •МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ОСНОВНЫМ ТЕМАМ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •1.1 Расчет схемы двухкорпусной выпарной установки
- •2. Методические указания по расчету схемы установки для разделения бинарной смеси взаимно растворимых компонентов
- •6. Методические указания по расчету компрессионной теплонасосной установки для утилизации тепла низкопотенциального источника энергии
- •7. Требования по оформлению курсового проекта
- •Приложение А
- •Образец оформления обложки курсового проекта
- •Приложение Б
- •Образец оформления титульного листа курсового проекта
- •Приложение В
- •Образец заполнения основной надписи на графической части курсового проекта
- •Глава IV. КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ
- •1. Перечень вопросов, выносимых на экзамен по учебной дисциплине «Проектирование, монтаж и эксплуатация теплотехнологического оборудования» I часть
- •2. Тематика задач, выносимых на экзамен по учебной дисциплине «Проектирование, монтаж и эксплуатация теплотехнологического оборудования» I часть
- •4. Тематика задач, выносимых на экзамен по учебной дисциплине «Проектирование, монтаж и эксплуатация теплотехнологического оборудования» II часть
23
2. Выполняют чертежи теплообменного аппарата, составляют спецификации,
|
характеристики фланцев, определяют массу деталей и всего аппарата. |
|
|||||||||||||||||||||||||
3. |
Разрабатывают конструкцию и выбирают материал тепловой изоляции теп- |
||||||||||||||||||||||||||
|
лообменного аппарата, производят тепловой и конструктивный расчеты изо- |
||||||||||||||||||||||||||
|
ляции. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4. |
Разрабатывают схему КИПиА процесса в теплообменном аппарате. |
|
|||||||||||||||||||||||||
5. |
Выбирают контрольно-измерительные приборы и элементы автоматики, за- |
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
порные и регулирующие устройства, предохранительные клапаны, конден- |
||||||||||||||||||||||||||
|
сатоотводчики и другое вспомогательное оборудование. |
|
Т |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6. |
Проектируют и подбирают лестницы и площадки для обслуживания, ограж- |
||||||||||||||||||||||||||
|
дения, подъемно-транспортные устройства, средстваНбезопасного обслужи- |
||||||||||||||||||||||||||
|
вания и противопожарное оборудование. |
|
|
|
|
Б |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
1.3 Гидравлический расчет теплообменного аппарата |
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
Целью гидравлического расчета |
|
|
|
й |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
екуперат вного теплообменного аппара- |
|||||||||||||||||||||||||
та является определение п лн |
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
гид авлического сопротивления и мощности, |
||||||||||||||||||||||||
необходимой для перемещения сртветствующего теплоносителя. |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
∆р=∑∆ + |
∑ |
∆р |
|
+ |
∑∆р |
дин |
± |
∑∆р |
самотяги |
, |
|
(1.16) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
гом |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
где |
∑∆рт, |
т |
|
∑ |
∆рсамотяги |
- гидравлические потери за счет |
||||||||||||||||||||
|
∑∆рм, ∑∆рд н |
|
и |
|
|||||||||||||||||||||||
трения, местных с противлений |
по тракту движения теплоносителя, из-за уско- |
||||||||||||||||||||||||||
рения |
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
т ка и сам тяги, соответственно. Последние два слагаемых чаще от- |
|||||||||||||||||||||||||||
сутствуют. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
В трубном пространстве перепад давления определяется по формуле |
||||||||||||||||||||||||||
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
z |
|
|
ρ |
тр |
ϖ |
2 |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тр |
|
|
|
||||||||
Р |
|
|
р |
труб |
= |
|
λ |
|
d |
вн |
+ ∑ς |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
(1.17) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
l z - длина пути жидкости; ρтр и ϖтр |
- плотность и скорость теплоно- |
|||||||||||||||||||||||||
|
где |
|
|||||||||||||||||||||||||
сителя в трубах; |
λ - коэффициент трения; ζ - коэффициент местного сопротив- |
||||||||||||||||||||||||||
ления потоку, движущемуся в трубном пространстве. |
|
|
|
24
При Reтр > 2300
|
|
|
|
|
|
|
|
0,9 |
− 2 |
|
|
|
|
е |
6,81 |
|
|
|
|||
|
|
|
|
(1.18) |
||||||
λ = 0,25 |
g |
|
+ |
|
|
|
|
|
||
3,7 |
Re |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
тр |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
где |
е = |
dвн |
|
- относительная шероховатость труб; |
∆ - высота выступов |
||||||||||||||||
шероховатости (в расчетах для стальных труб можно принять ∆ = 0,2 мм). |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
Коэффициенты местных сопротивлений потоку, движущемуся в трубном |
|||||||||||||||||||||
пространстве: входная и выходная камеры ςтр1 = 1,5; поворотТмежду ходами |
||||||||||||||||||||||
ςтр2 = 2,5; вход в трубы и выход из них ςтр3 = 1,0. |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
||||
|
Местное сопротивление на входе в распределительную камеру и на выходе |
|||||||||||||||||||||
из нее следует рассчитывать по скоро |
|
жидкостиБв штуцерах. Диаметры |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сти |
|
|
|
|
|
|
||||
штуцеров нормализованных кожухотрубчатых теплообменников приведены в |
||||||||||||||||||||||
таблице 1.7. |
|
|
|
|
|
р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
условного |
|
|
|
|
|
|
|
|
ров для межтрубно- |
||||
|
Таблица 1.7 - Диаметры |
|
п охода штуцеров кожухотрубчатых |
|||||||||||||||||||
|
теплообменников |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Диаметры (в мм) усл вн го прохода штуцеров для |
|
Диаметры условно- |
|
||||||||||||||||
|
Dкожуха, |
|
|
го прохода штуце- |
|
|||||||||||||||||
|
|
трубного прос ранс ва при числе ходов по трубам |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
го пространства, мм |
|
||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
4 |
|
|
|
|
6 |
|
|
||||
|
159 |
|
|
|
з |
т- |
|
|
- |
|
|
|
|
- |
|
|
|
80 |
|
|||
|
|
|
|
80 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
273 |
|
|
|
100 |
|
|
- |
|
|
- |
|
|
|
|
- |
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
325 |
|
|
|
150 100 |
|
|
- |
|
|
|
|
- |
|
|
|
100 |
|
|||||
|
400 |
|
|
|
150 |
|
|
150 |
|
|
- |
|
|
|
|
- |
|
|
|
150 |
|
|
|
600 |
|
|
|
200 |
|
|
200 |
|
|
150 |
|
|
|
100 |
|
|
|
200 |
|
||
е |
|
|
|
250 |
|
|
250 |
|
|
200 |
|
|
|
150 |
|
|
|
250 |
|
|||
800 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
1000 |
300 |
|
|
300 |
|
|
200 |
|
|
|
150 |
|
|
|
300 |
|
|||||
|
1200 |
|
|
|
350 |
|
|
350 |
|
|
250 |
|
|
|
200 |
|
|
|
350 |
|
||
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
1400 |
|
- |
|
|
350 |
|
|
250 |
|
|
|
200 |
|
|
|
350 |
|
||||
|
В межтрубном пространстве гидравлическое сопротивление можно |
|||||||||||||||||||||
Ррассчитать по формуле: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ρ |
м.тр |
ϖ 2 |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рм.тр = ∑ςм.тр |
|
|
м.тр |
|
|
(1.19) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
Скорость жидкости в межтрубном пространстве
|
|
|
|
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
ϖ м.тр |
= |
|
|
|
|
Gм.тр |
|
|
|
|
|
|
(1.20) |
||||
|
|
|
|
ρ |
м.тр |
S |
м.тр |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
где Sм.тр – наименьшее сечение потока в межтрубном пространстве. |
|
||||||||||||||||||
|
Коэффициенты местных сопротивлений потоку, движущемуся в межтруб- |
|||||||||||||||||||
ном пространстве: вход и выход жидкости |
|
|
|
|
|
|
|
У |
||||||||||||
ςм.тр1 |
= 1,5; поворот через сегмент- |
|||||||||||||||||||
ную перегородку ςм.тр2 = 1,5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Сопротивление пучка труб можно определить по формуле |
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3m |
|
|
|
|
Н |
|
|
|||
|
|
|
ςм.тр 3 = |
|
|
|
, |
|
|
|
Т |
(1.21) |
||||||||
|
|
|
|
Re0,2 |
|
|
Б |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м.тр |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Reм.тр |
= |
|
Gм.тр dн |
|
, |
|
|
|
(1.22) |
||||||||
|
|
|
S |
|
|
|
|
|
μ |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
м.тр м.тр |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
здесь m – число рядов труб, которое приближенно можно определить через |
|||||||||||||||||||
общее число труб n по формуле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
(1.23) |
|
|
|
|
|
mи≈ |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Сопротивление входа и выхрда следует также определять по скорости |
|||||||||||||||||||
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
жидкости в штуцерах, д амеоры условных проходов которых приведены в таб- |
||||||||||||||||||||
|
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лице 1.7. |
|
т |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Число сегментных перегородок зависит от длины и диаметра аппарата |
|||||||||||||||||||
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(таблица 2.7 [5]). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Мощн сть, не бходимая для перемещения теплоносителя, |
|
|
|||||||||||||||||
Р |
|
|
|
N = G ∆p |
|
|
|
|
|
|
|
|
(1.24) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
ρ η |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
гдеη - КПД насоса (компрессора или вентилятора). |
|
|
|
|
1.4 Выбор оптимального нормализованного теплообменного аппарата
В зависимости от цели оптимизации в качестве критерия оптимальности могут быть приняты различные параметры: габариты, масса аппарата, удельные энергетические затраты и т.д.
26
Однако наиболее полным и надежным критерием оптимизации (КО) при выборе теплообменного аппарата принято считать приведенные затраты (П):
|
|
|
|
|
|
|
|
П = Е К +Э, |
руб/год, |
|
|
|
|
(1.25) |
|||||||
|
где К – капитальные затраты; Э – эксплуатационные затраты; Е - норма- |
||||||||||||||||||||
тивный коэффициент эффективности капиталовложений. |
|
|
|
У |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
Наиболее эффективен тот из сравниваемых аппаратов, у которого приве- |
||||||||||||||||||||
денные затраты минимальны, т.е. |
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
КО = min П = min (Е К +Э) |
(1.26) |
|||||||||||||
|
Капитальные затраты (К) складываются из затрат на |
Тизготовление ап- |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
||
парата и его монтаж, причем затраты на монтаж намного меньше затрат на из- |
|||||||||||||||||||||
готовление, и ими можно пренебречь. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Если по технологической схеме работа теплообменника неразрывно связа- |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ли |
компрессоров, |
то в капитальные |
||||||||
на с работой обслуживающих его насосов |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
ймость или ее часть (пропорциональ- |
||||||||||||
затраты нужно включить их полную сто |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ную доле мощности, затрачиваемой на п еодоление гидравлического сопротив- |
|||||||||||||||||||||
ления теплообменника, |
от т |
|
|
1 |
н1 |
|
2 н2 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
всей не бх димой мощности на перемещение тепло- |
||||||||||||||||||
носителя): |
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
з |
|
|
К = Ц |
+ β |
Ц |
+ β |
|
Ц . |
|
|
|
|
(1.27) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Эксплуатац онные затраты можно разделить на две группы: |
|
|||||||||||||||||||
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1. Проп рци нальные капитальным затратам, в том числе амортизационные |
|||||||||||||||||||||
отчисления ( пределяемые коэффициентом ка) и расхода на текущий ремонт |
|||||||||||||||||||||
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и сод ржание оборудования (определяемые коэффициентом кр). |
|
||||||||||||||||||||
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Расходыпна энергию на привод нагнетателей и стоимость теплоносителей. |
|||||||||||||||||||||
|
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Э= К |
к |
а |
+ к |
+ Ц |
э |
(N |
+ N |
2 |
)τ |
+G Ц τ+G Ц |
2 |
τ, |
|
(1.28) |
||||
|
|
|
|
|
|
р |
|
1 |
|
|
|
1 1 |
2 |
|
|
|
где τ - число часов работы оборудования в году (при непрерывной работе можно принять τ = 8000 ч); Цэ - цена единицы электроэнергии; Ц1 и Ц2 - це-
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
27 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ны на теплоносители; |
N1 |
и |
N2 |
|
- |
мощности нагнетателей, затрачиваемые на |
||||||||||||||||||||||||||||
преодоление гидравлических сопротивлений теплообменника. |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
Так как при решении задачи оптимального выбора теплообменника расхо- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
ды теплоносителей G1 |
и G2 заданы, |
|
затраты на них можно рассматривать как |
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
постоянные, а при поиске оптимального варианта конструкции их можно ис- |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
||
ключить. Тогда приведенные затраты (П) на теплообменник (руб/год) можно |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
приблизительно рассчитать по формуле (подставив в (1.25) выражения (1.28) и |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
(1.27)): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Б |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
П |
= Е К + К |
|
к |
|
+ к |
|
|
|
+ Ц |
|
(N + N |
|
) |
τ = |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
а |
р |
|
э |
2 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
) |
|
, |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
= К Е +к |
|
|
+ к |
|
|
+ Ц |
|
(N + N |
|
τ |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
а |
р |
э |
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(Ц |
|
|
|
|
|
и |
|
)+(N + N )Ц |
τ . |
(1.29) |
|||||||||||||||
|
|
|
|
П = Е +к |
|
+ к |
|
|
|
+ β |
|
Ц |
|
|
+ β |
|
Ц |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
а |
|
р |
|
р |
й2 н2 |
|
1 |
|
2 |
|
э |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
т |
|
|
1 |
|
|
н1 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
жно |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Нормативный коэффициент эффективности капиталовложений в промыш- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
т |
п инять Е = 0,15 год−1 . Расчет годовых аморти- |
|||||||||||||||||||||||||||
ленной теплоэнергетике м |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
а |
р |
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
б рудования может быть произведен по |
||||||||||||||||||||||
зационных отчислений на рем нт |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
средним |
|
|
нормам |
|
ка = 0,10; к |
р = 0,05. |
|
|
Тогда |
|
можно |
принять |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
з |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Е +к + к |
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
= |
0,15+ 0,10 + 0,05 = 0,3 год−1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1.5 Влияние к нструктивных параметров теплообменного аппарата |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
на в личину |
|
риведенных затрат |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Р |
На поверхность теплообмена и на относящуюся к ней долю капитальных |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
затрате, а также на эксплуатационные затраты влияет недорекуперация теплоты. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
Чем меньше величина недорекуперации теплоты, т.е. чем меньше разность |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
температур греющего теплоносителя на входе t'1 |
и нагреваемого на выходе t"2 |
при противотоке (рисунок 1.8), тем меньше средний температурный напор ∆tср ,
28
тем больше поверхность теплообмена F = k Q∆tср , тем выше стоимость аппарата,
но тем меньше расход греющего теплоносителя, а значит эксплуатационные расходы.
Необходимо выявить оптимум увеличения капитальных и снижения экс-
плуатационных расходов, который |
можно определить, моделируя функции |
||||||||||||||
К = f (F ) и Э= f (F ) (рисунок 1.9). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|||||
|
|
|
t |
|
|
|
|
|
|
У |
|||||
Относительная стоимость 1 м2 поверхно- |
|
|
t'1 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
сти теплообмена кожухотрубного |
теплооб- |
|
|
|
Б |
|
|
|
|
||||||
менного аппарата зависит как от величины |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
t"2 |
|
|
Н t"1 |
|||||||||||
поверхности, так и от диаметра труб, их дли- |
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
й |
|
|
|
|
|
|
t'2 |
||||
ны и количества. С увеличением числа и дли- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|||
ны труб в пучке и уменьшением их д аметра |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
Рисунок |
1.8 |
|
– Температурный |
|||||||||||
|
|
р |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
график |
рекуперативного тепло- |
||||||||||
снижается относительная стоимость 1 м2 по- |
|
||||||||||||||
верхности кожухотрубного теплообменного |
|
обменного аппарата |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
аппарата, т.к. при этом уменьшается общая |
|
руб |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
т |
|
|
|
|
год |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
затрата металла на аппарат в расчете на еди- |
|
|
|
|
|
|
|
П |
|
|
|
||||
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ницу поверхности теплообмена. Так, при уве- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
личении поверхности теплообмена аппарата в |
|
|
|
|
|
Э |
|
|
|
|
|
||||
|
о |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
4 раза, тн сительная стоимость снижается в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
п |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 раза; уменьшениездиаметра труб в 1,7 раза |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
е |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
приводит к снижению удельной стоимости в |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
1,4 раза, а увеличение длины труб в 3,7 раза, |
|
|
|
|
|
Fопт |
|
|
F |
||||||
Р |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
соотв тств нно, в 1,7 раза. |
|
|
|
Рисунок 1.9 – Схема зависимости экономи- |
|||||||||||
Однако следует иметь в виду, что с ув е- |
ческих показателей и выбора оптимального |
||||||||||||||
варианта поверхности теплообмена рекупе- |
ративного аппарата
личением числа труб увеличивается вероятность нарушения плотности их крепления в трубной решетке, а применение
труб малого диаметра, как уже говорилось ранее, увеличивает их засоряемость и усложняет чистку.