1.3 Оптимизация систем теплообмена графоаналитическим методом

Для однопоточных систем теплообмена разработан метод, базирующийся на графоаналитическом подходе [6]. Исходные данные для расчета приведены в таблице 1.4. Расчет ведут в следующем порядке.

Таблица 1.4. Исходные данные для расчета теплообмена установки АТ

Теплоноситель	Поток, кг/ч	Температура, 0С			Теплоемкость при средней темпера-туре, кДж/кг*0С	Средний коэффици-ент тепло-передачи, кДж/(м2*ч*0С)
		Начальная	Конечная
Нефть	736	20	До максима-льной	2,01
Мазут	384	340	100	2,07		340
III циркуляционное орошение	133	281	200	2,14		410
Дизельное топливо
тяжелое	105	311	50	2,04		330
легкое	70	291	50	2,15		380
II циркуляционное орошение	281	209	150	2,17		460
Керосин	107	193	50	2,12		440
II циркуляционное орошение	170	145	50	2,05		500

. Строят кривую теплосодержания нагреваемой нефти и аналогичные линии для теплоносителей в координатах «температура - теплосодержание». Кривую откладывают в левой части графика, приведенного на рисунке 1.7, слева направо по возрастанию теплосодержания, а линии теплоносителей от произвольной оси температуры, проведенной в правой части графика таким образом, чтобы кривые теплосодержания нефти и теплоносителей не пересекались. Линии теплоносителей наносят справа налево по снижению теплосодержания. Каждой линии теплоносителя соответствует пунктирная линия, учитывающая КПД теплообменников, равный 0,95.

. Через точку на линии нефти, соответствующей предварительно задаваемой конечной температуре нагрева сырья (в данном случае 265 °С), проводят ось АБ, параллельную оси температур. Построение ведут от оси влево, т. е. от конечной температуры нагрева сырья к начальной. Далее из числа горячих потоков выбирают тот, который обеспечивает наибольшую теплонапряженность в последних по ходу сырья теплообменниках, в данном случае - мазут.

От точки на линии АБ, соответствующей максимальной температуре мазута (340 °С), проводят линию, параллельную линии выбранного горячего потока (мазута), построенной в правой части графика. После этого задают в первом приближении разность температур между нефтью на входе в теплообменник и мазутом на выходе, которая по практическим данным должна составлять 20 -70°С, определяют соответствующие этой разнице точки на линиях нефти и мазута, через них проводят ординату СД и подсчитывают принятое количество снимаемого тепла, соответствующее отрезку СА абсциссы.

Затем выбирают конкретный теплообменник в зависимости от вязкости или линейной скорости потоков, которые должны быть в пределах 1-2 м/с; определяют необходимую поверхность теплообмена из условия, что теплонапряженность теплообменной поверхности должна быть не ниже теплояалряженпости, достигаемой в конвекционной части печи или воздушных холодильниках, т.е. не ниже 41900 кДж/(м2*ч); рассчитывают количество тепла в выбранном теплообменнике.

. Повторяют процедуру построения. Из числа оставшихся горячих потоков выбирают тот, который обеспечивает наибольшую теплонапряженность в последующих против хода сырья теплообменниках.

Таким путем расчет доводят до первого по ходу сырья теплообменника. Если абсциссы точек начала нагрева сырья и окончания охлаждения горячего потока совпадают или близки, то указанная в первом приближении в начале расчета конечная температура нагрева сырья выбрана верно. В противном случае ею задаются вновь и производят пересчет потоков во втором и т.д. приближении до получения совпадающих результатов.

Данный метод намного проще в реализации, чем рассмотренные ранее пригоден для оценочного расчета схемы теплообмена, Недостаток его в том, что применить его можно только для простейших однопоточных нециклических схем.