Контрольная работа: Расчет оптимального теплообменника по параметрам эффективности теплопередачи

– длина труб – L = 9 м;

– диаметр кожуха – D_к = 0,8 м;

– наружный диаметр труб – d_н = 0,020 м;

– число ходов – z = 1;

– внутренний диаметр труб – d_вн = 0,016 м;

– количество труб – n = 736.

Рассчитан уточненный коэффициент теплопередачи, К_у =292,92; запас поверхности составил 29 %. Этот теплообменник удовлетворяет рекомендуемому запасу поверхности. Расчет представлен в приложении Б.

Мы видим, что для обоих вариантов подачи теплоносителей в теплообменник, оптимальным выбран один и тот же стандартный теплообменник, а запас поверхности отличается совсем незначительно. Поэтому, исходя из технологических соображений, для уменьшения тепловых потерь, окончательно оптимальным принимаем вариант подачи горячего теплоносителя в трубное пространство, а холодного теплоносителя в межтрубное пространство. И для выбранного теплообменника ведется дальнейший расчет экономических параметров.

Определим стоимость теплообменника (Ст_то ):

Ст_то = (6 + 0,075 ∙ F) ∙ 10³ , Ј, (18)

Ст_то = (6 + 0,075 ∙ 416) ∙ 10³ = 37200 Ј.

Следует заметить, что теплообменник работает под определенным давлением, зависящим от состава и температуры потоков. Поэтому рассчитанную стоимость необходимо домножить на так называемый "Фактор удорожания" (F_удор ), учитывающий давление в аппарате.

Определим максимально возможное давления в теплообменнике. Для этого используем уравнение Антуана:

P_i = , МПа, (19)

где:

А_i , В_i , С_i — значения коэффициентов уравнения Антуана для i-го вещества [1],

T_i — температура i-го вещества, К.

Через теплообменник проходят два потока, две органические жидкости: ацетон и дивинил. Давление для первого потока, ацетона:

P_ацетон = = 0,222 МПа.

Давление для второго потока, дивинила:

P_{дивинил} = =0,557 МПа.

Из справочного материала для большего давления определяем значение фактора удорожания F_удор , оно составит 2,0.

Далее определяется стоимость аппарата с учетом фактора удорожания (Ст_{то F удор} ):

Ст_{то F удор} = Ст_то ∙ F_{удор А} , Ј, (20)

Ст_{то F удор} = 37200 ∙ 2,0 = 74400 Ј.

Однако, полученная стоимость теплообменника не является окончательной. Окончательная стоимость определяется с учетом так называемого "Фактора инсталляции", состоящего из ряда подфакторов, учитывающих дополнительные затраты, связанные с установкой (монтажом) аппарата, прокладки трубопроводов, приборов контроля и автоматики, электропитания, расходами на гражданское и специальное строительство, изоляцией оборудования.

Общий фактор инсталляции F_инст определяется по формуле:

F_инст = 1 + f_уст + f_труб + f_инстр + f_электр + f_строит + f_зданий + f_изол , (21)

где: