обміну кожного апарату, які забезпечували б задані початкові і кінцеві температури основних технологічних потоків при мінімально можливому значенні наведених технологічних витрат З пр, пов'язаних з експлуатацією синтезованої TC.
Для вирішення завдання синтезируемую TC поділяють на дві підсистеми: внутрішню (рекуперативну), де і в теплообміні беруть участь тільки основні технологічні потоки;
зовнішню, де при теплообміні використовується допоміжні теплоносії (допоміжні технологічні потоки) і допоміжні теплообмінники, здійснюють теплообмін між основними і допоміжними технологічними потоками.
При цьому зовнішня підсистема використовується тільки тоді, коли у внутрішній підсистемі не вдається отримати задані кінцеві температури.
Наведені технологічні витрати, пов'язані з експлуатацією синтезованої TC, можуть бути виражені таким чином:
З пр=Е н (З 1 + З 2) + З 3
З 1 - витрати на рекуперативні теплообмінники, руб;
З 2 - витрати на допоміжні теплообмінники, руб;
З 3 - витрати на допоміжні теплоносії, руб;
Е н - нормативний коефіцієнт ефективності (E н=0,12).
Якщо у внутрішній підсистемі використовуються До 1 теплообмінних апаратів, а в зовнішній - l 1, то:
При розрахунку вартості i - го теплообмінника будь-якої підсистеми в даній роботі використовується залежність
де F - площа поверхні теплообміну відповідного i - го теплообмінника, м 2
а - вартісної коефіцієнт, що залежить від типу теплообмінника. Витрати на допоміжні теплоносії визначаються за формулою:
Де?- Тривалість річної експлуатації системи год/рік;
Ц р - вартість i - го допоміжного теплоносія,
G pl - расходу- го допоміжного теплоносія в l - м допоміжному теплообміннику, кг/ч.
При синтезі TC використовуються формули:
де Q - теплове навантаження теплообмінника; k- відповідний коефіцієнт теплопередачі.
Середня різниця температур для теплообмінника:
де? t б і? t м - різниці температур на кінцях теплообмінника.
Теплове навантаження теплообмінника, або кількість тепла, передане в одному апараті, визначається на основі концепції передачі максимально можливого тепла при мінімально допустимої різниці температур на кінцях теплообмінника? t min
Якщо (t н г - t н х -? t min) lt; 0, то теплообмін неможливий.
Якщо t до г - t н х lt;? t min, то t до г=t н х +? t min, інакше t до г=t до г
Якщо t н г - t до х lt; ? t min, то t до х=t н г -? t min, інакше t до х=t до х.
x=W x (t до х - t н х)
Q г=W г (t н г - t до г)
Q=min (Q х, Q г)
t до х=t н х - Q/W х
t до г=t н г - Q/W г
Завдання синтезу TC вирішується шляхом формування множини можливих комбінацій вихідних гарячих і холодних потоків для проведення фізично реалізованих операцій теплообміну в теплообмінних апаратах. Для цієї мети будують таблицю пар взаємодіючих потоків виходячи з умови Q? max. З таблиці пар вибирається пара потоків, що вступають у взаємний теплообмін. Якщо в результаті теплообміну дані потоки досягли заданих кінцевих температур, то вони виключаються з розгляду. Інакше, початковим температурам цих потоків присвоюються значення кінцевих температур результуючих потоків, після чого таблиця пар перебудовується, і вибирається нова пара потоків. Дана операція проводиться до тих пір, поки не залишиться потоків, здатних вступати у взаємний теплообмін, або всі потоки досягнутий необхідних кінцевих температур.
При необхідності для досягнення заданих кінцевих температур в теплообмінних системах використовуються допоміжні тепло - і холодоагенти.
Таким чином, завдання синтезу є багатоетапної завданням, в якій на кожному етапі здійснюється вибір пари потоків, що вступають у взаємний теплообмін.
2. Розрахункова частина
2.1 Розрахунок значень K 0 і E в рівнянні Арреніуса з використанням методу найменших квадратів
Для розрахунку значень K 0 і E в рівнянні Арреніуса
використаний метод найменших квадратів. Обчислення проведені в Microsoft Excel:
Таблиця 2.1 Залежність константи швидкості від температури
