Практика 1-Мухаметзянов. 1 Цель работы Моделирование процесса теплообмена в кожухотрубчатых кипятильников и оптимизация их поверхности теплообмена при использовании в качестве критерия оптимизации приведенных эксплуатационных затрат. 2 Ход работы
 Скачать 0.5 Mb.
|
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет" Институт нефтепереработки и нефтехимии ФГБОУ ВО УГНТУ в г. Салавате Кафедра «Химико-технологические процессы» Энергосберегающие технологии разделения углеводородного сырья Расчетное задание №1 ХТП-18.04.01-02.00.009 Исполнитель студент гр. МТП21-21-21 И. И. Мухаметзянов Руководитель: доцент М.В. Клыков . Салават 2023 1 Цель работы Моделирование процесса теплообмена в кожухотрубчатых кипятильников и оптимизация их поверхности теплообмена при использовании в качестве критерия оптимизации приведенных эксплуатационных затрат. 2 Ход работы 2.1 Исходные данные Таблица 2.1 – Исходные данные
где ρ - плотность пара жидкости при атмосферном давлении, кг/м3; ρ - плотность пара жидкости при давлении в системе, кг/м3; ρ - плотность жидкости, кг/м3; σ - поверхностное натяжение жидкости, Н/м; с- удельная теплоемкость жидкости, Дж/(кг·К); μ - динамическая вязкость жидкости, Па·с ; r - теплота парообразования жидкости, кДж/кг; λ - теплопроводности, Вт/(м·К); Тнас - температура в системе (кипения) жидкости, οК; Gвп – расход вторичного пара. Стоимость 1000 кг водяного пара 450 руб. Стоимость 1 кг кипятильника 130 руб. Остальные данные в программе модели. 2 Решение В качестве оптимизируемого параметра рассматривается поверхность теплообмена. Определяем критерий оптимизации по уравнению (1.1) Приведенные затраты равны С=Gп.цп+G.Ц/T, (1.1) где Gп – расход водяного пара, кг/ч; цп - цена 1 кг водяного пара, руб/кг; G –масса кипятильника, кг; . Ц – цена 1 кг кипятильника, руб/кг; Т – нормативный срок окупаемости, ч. Сравниваем значения критерия оптимизации, далее определяем направление изменения поверхности теплообмена в строну снижения приведенных затрат. 2.1 Изменяли поверхность теплообмена в направлении снижения критерия оптимизации (таблица 1.1) Таблица 1.1 – Результаты расчета
2.2 По результатам исследования построили зависимость в координатах С – F. Поверхность F соответствующая минимальному значению критерия оптимизации С является оптимальной (рисунок 1). Также, построили зависимость экономического эффекта от поверхности теплообмена (рисунок 2).  Рисунок 1 – Зависимость критерия оптимизации от поверхности теплообмена 2.4 Результаты моделирования для кипятильника поверхность теплообмена которого равна 340 м2.  3. Тепловой расчет теплообменника Исходные данные:       Gвп = 5500 кг/ч - расход вторичного пара.  Количество теплоты, необходимое для испарения продукта, составит  (7)где Gвп = 5500 кг/ч - расход вторичного пара. Удельная тепловая нагрузка теплообменной трубы составит  (8)где F = 340 м2 - поверхность теплообмена.  Коэффициент теплопередачи определим по формуле  (1)Здесь  - сумма термических сопротивлений труб с загрязнениями; Коэффициент теплопроводности труб с учетом отложений на них примем равным 0.0012 Вт/(м К). Тогда    Определим температуру теплоносителя, необходимую для ведения процесса в кожухотрубчатом кипятильнике. Принимаем ее равной 162.27 С.В этом случае имеем:     Принимая температуру теплоносителя, равной 149.79 C, можем вычислить значение этого коэффициента  (10)     Подставляя эти значения в формулу (10), получим  Коэффициент теплоотдачи к кипящей в трубе жидкости определим по формуле  (2)   Подставляя найденные значения в формулу (1), получим  В этом случае получим  Температура теплоносителя в кожухотрубчатом кипятильнике будет равна  Температура теплоносителя для кожухотрубчатого кипятильника выбрана верно. С учетом запаса в 10% принимаем дельта t равным 16.79o C и t2пк = 163.79o C Расход теплоносителя в кожухотрубчатом кипятильнике определим по формуле    Температуру стенки теплообменной трубы в кожухотрубчатом кипятильнике определим по формуле   Подставляя соответствующие значения для кипятильника, получим   3 Вывод Сравнивая значения критериев оптимизации и изменяя длину труб, определили оптимальныйкипятильник,поверхность теплообмена которого равна 340 м2. Следовательно, принимаем теплообменный аппарат со следующими параметрами:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||