ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.02.2019
Просмотров: 1204
Скачиваний: 1
4. Находим оптимальное соотношение между поверхностью
теплообмена и гидравлическими потерями
Поверхностью теплообмена является площадь экономайзера, следовательно
количество пучков труб. Для того чтобы проследить зависимость и определить
оптимальное соотношение, зададим несколько значений параллельно включенных
змеевиков.
Как уже было сказано выше, величина гидравлического сопротивления напрямую
влияет на значение мощности, которую необходимо затратить для преодоления
газом или рабочей средой этого сопротивления.
При выборе оптимтимальных форм и размеров поверхности нагревателя
теплоообменника принимают наивыгоднейшее соотношение между поверхность
теплообмена и расходом энергии на движение теплоносителей. Добиваются, чтобы
указанное соотношение было оптимальным, т.е. экономически наиболее выгодным.
Это соотношение уставнавливается на основе технико-экономических расчетов.
При анализе оптимального соотношения между поверхностью теплообмена и
гидравлическими потерями будем в первую очередь ориентироваться на стоимость
электроэнергии .Тоесть сумму, которую заплатит ТЭЦ, расположенная в Москве при
использовании экономайзера.
Согласно имеющийся информации тариф на электроэнергию в Москве с 1 июля 2017
года составляет 5.38 руб/кВт*ч
Цена_за_кВт_ч
5.38
:=
руб
кВт ч
Вынесем все необходимые таблицы с полученными ранее данными
:
NВ
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
3
9.602·10
3
9.265·10
3
8.97·10
3
8.71·10
3
8.478·10
3
8.271·10
3
8.085·10
3
7.916·10
3
7.763·10
3
7.624·10
=
Вт
NГ
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
6
2.025·10
6
2.376·10
6
2.756·10
6
3.164·10
6
3.6·10
6
4.065·10
6
4.557·10
6
5.078·10
6
5.626·10
6
6.201·10
=
Вт
F
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
3
9.372·10
3
8.941·10
3
8.559·10
3
8.219·10
3
7.914·10
3
7.637·10
3
7.385·10
3
7.155·10
3
6.944·10
3
6.749·10
=
м
2
ΔpГ
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
3
3.016·10
3
3.54·10
3
4.106·10
3
4.713·10
3
5.363·10
3
6.055·10
3
6.788·10
3
7.564·10
3
8.381·10
3
9.236·10
=
ΔpВ
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
4
5.086·10
4
4.908·10
4
4.752·10
4
4.614·10
4
4.491·10
4
4.382·10
4
4.283·10
4
4.194·10
4
4.113·10
4
4.039·10
=
Па
Па
Теперь рассчитаем, какую сумму заплатит ТЭЦ при использовании различных
площадей нагрева экономайзера за один календарный год бесперебойной работы:
Цена_за_год
Цена_за_кВт_ч
NВ
1000
NГ
1000
+
24
365
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
95872702.99
112431438.41
130318768.92
149534339.24
170077875.70
191949163.76
215148032.65
239674344.63
265527987.23
292583643.58
=
:=
руб
6 10
3
7 10
3
8 10
3
9 10
3
1 10
4
5 10
7
1 10
8
1.5 10
8
2 10
8
2.5 10
8
3 10
8
м^2
ру
бл
и
Цена_за_год
F
График зависимости стоимости годовой электроэнергии от площади нагрева
ЭК
Из полученных результатов видно, что при снижении площади поверхности нагрева
экономайзера снижаются и затраты на электроэнергию, которая нужна для
обеспечения такой мощности насоса и дутьевого вентилятора, чтобы потоки газа и
рабочей среды преодолели гидравлическое сопротивление. Связано данное
снижение затрат напрямую со снижением гидравлического сопротивления с газовой
стороны экономайзера. Также необходимо сказать, что с уменьшением
гидравлического сопротивления с газовой стороны экономайзера, улучшаются
основные показатели, характеризующие конструкцию экономайзера, такие как
удельный обьем, занимаемый экономайзером в конвективной шахте(габаритная
характеристика экономайзера) и удельный расход металла на
экономайзер(массовая характеристика экономайзера):
Vудельный
Vэк
Qп.к
=
Vудельный
bш aш
h
NВ
1000
NГ
1000
+
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1.688
1.439
1.242
1.082
0.951
0.843
0.752
0.675
0.609
0.553
=
:=
м
3
кВт
Fряд 3.14 d2
aш
nв_ряду
:=
Поверхность нагрева одного (первого) ряда труб
Число рядов труб по ходу газов(т.е. пересекаемых газовым потоком)
zp
F
Fряд
:=
ρстали 7900
:=
м
3
кг
кг
кВт
Gудельный
Gэк
Qп.к
=
Gудельный
π aш
d2 d1
-
(
)
nтр
nв_ряду
zp
ρстали
NВ
1000
NГ
1000
+
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0.105
0.089
0.077
0.067
0.059
0.052
0.047
0.042
0.038
0.034
=
:=
2 10
3
2.45 10
3
2.9 10
3
3.35 10
3
3.8 10
3
4.25 10
3
4.7 10
3
5.15 10
3
5.6 10
3
6.05 10
3
6.5 10
3
0
0.18
0.36
0.54
0.72
0.9
1.08
1.26
1.44
1.62
1.8
кВт
м
^3
/к
В
т
Vудельный
Gудельный
NВ
1000
NГ
1000
+
График зависимости удельного объема ( занимаемого ЭК в конвективной
шахте) и удельного расхода метала на ЭК от общей мощности ( затрачиваемой
на перемещение воды потрубам и газа в аппарате)
Из графиков можно увидеть, что при наибольшей площади экономайзера
затраты на элктроэнергию и на удельный расход метала будет самыми
низкими, но выбирать данное соотношение будет неверно, т.к при увеличении
скорости рабочей среды, увеличивается и эрозионный износ. Поэтому для
оптимального решения учитываются все факторы.
Вывод: При больших гидравлических сопротивлениях в трубах
экономайзера будет происходит снижение его срока , что
увеличит затраты на произведение ремонта по наладке и замены
экономайзера.
Поэтому, проанализировав зависимости энергопотребления от
гидравлического сопротивления экономайзера и срока службы от
того же сопротивления, берем оптимальные соотношения
площади поверхности нагрева и гидравлического сопротивления
экономайзера в следующем интервале (выбор был сделан по
моему мнению)
i
4 5
, 6
..
:=
ORIGIN
1
:=