Интеграция

14.Составная кривая и точка пинча,зависимость стоимости теплообменной системы от величины ∆Т_мин.

Нарисуем два горячих потока на температурно-энтальпийной плоскости отдельно друг от друга. Их начальные и конечные температуры сейчас делят температурную ось на три интервала: Т1-Т2, Т2-Т3 и Т3-Т 4 (рис.2.12а.). В температурном интервале между Т1 и Т2 присутствует только один поток – поток №2 и теплота доступная в этом интервале, будет вычисляться выражением DH₁ = CP₂(T₁ - T₂) = 0,15 ×50 = 7,5 МВт.

В интервале температур между Т2 и Т3 присутствуют два потока, поэтому общее изменение теплосодержания потоков в этом интервале можно определить, суммируя индивидуальные изменения теплосодержания потоков, т.е. ∆H2 = (CP2 + CP4)(T2 - T3) = (0,15 + 0,25)×120 = 48 МВт.

В следующем интервале температур опять находится поток №2, и изменение энтальпии в этом интервале температур равно∆H3 = CP2(T3 - T4) = 6 ×10 кВт.

Далее в температурных интервалах, которые образованы граничными температурами потоков, последовательно откладываются общие изменения энтальпий потоков, как это показано на рис. 2.12б. В результате мы получили так называемую составную кривую горячих потоков.

Построенная нами составная кривая горячих потоков показывает, какпроисходило бы изменение энтальпии и температуры индивидуальных потоков, если они были бы одним потоком, т.е. потоком, у которого потоковая теплоемкость зависит от температуры, а в рассматриваемых температурных интервалах её можно было бы считать постоянной.

Составные кривые холодных и горячих потоков могут быть нарисованы на одной температурно-энтальпийной плоскости (рис. 2.14). Минимальное расстояние между составными кривыми вдоль оси ординат – температурной оси, определяет DТmin в теплообменной сети, соответствующей

данной температурно-энтальпийной диаграмме, а сама область наименьшего сближения вдоль оси Т – пинчем (рис. 2.14).

Если составные кривые касаются друг друга, то в одной из точек процесса движущая сила теплопередачи равна нулю, а это означает, что для передачи конечного значения теплоты от горячих потоков холодным требуется бесконечно большая площадь поверхности теплообмена и, как следствие, бесконечно большая её стоимость.

При увеличении DТmin увеличивается температурный напор между теплоносителями и уменьшается доступная к рекуперации энергия. Оба эти фактора ведут к уменьшению общей площади поверхности теплообмена рекуперативной системы и, следовательно, к снижению капитальных вложений.

С другой стороны, увеличение DТmin ведет к увеличению целевых значений внешних утилит, а значит и к увеличению стоимости потребляемой энергии и хладагентов. Следовательно, общая стоимость проекта складывается из двух конкурирующих величин. Одна из них – капитальные вложения – уменьшается при увеличении DТmin, а другая – стоимость внешних утилит – возрастает, что приводит к немонотонному характеру зависимости общей стоимости от DТmin (рис. 2.16). Это означает, что наличие конкурирующих свойств дает возможность поставить и решить оптимизационную задачу, в которой критерием оптимизации является материальные затраты

на создание и эксплуатацию проектируемой или модернизируемой ХТС.

Совершенно очевидно, что в процессе оптимизации должно быть определено такое DТmin, которое приводит к материальным затратам, близким к минимально возможным (рис. 2.16)

Поиск по сайту: