Критерий оптимальности теплообменных аппаратов

Математическая формулировка задачи оптимизации теплообменного аппарата. С формальной точки зрения любой критерий оптимальности теплообменного аппарата можно считать функцией, зависящей от переменных двух видов [c.288]

Так, например, Федоров [137] формулирует критерий оптимальности теплообменного аппарата как величину эксплуатационных затрат, состоящую из стоимости потребляемой энергии и стоимости амортизации и ремонта аппарата . [c.299]

КРИТЕРИЙ ОПТИМАЛЬНОСТИ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ [c.186]

В зависимости от цели оптимизации в качестве критерия оптимальности могут быть приняты различные параметры габариты, масса аппарата, удельные энергетические затраты и т. п. Однако наиболее полным и надежным критерием оптимальности (КО) при выборе теплообменного аппарата принято считать [13, 14] универсальный технико-экономический показатель сумму капитальных и эксплуатационных затрат, отнесенную к одному году нормативного срока окупаемости, или так называемые приведенные затраты П [c.39]

При сравнении различных поверхностей теплообменных аппаратов и поиске оптимальных решений для данной поверхности с использованием критериев сравнения важно правильно выбрать методику сопоставления. Существует большое число работ, где излагаются эти вопросы. Рассмотрим наиболее важные из них. [c.8]

На основе технико-экономического анализа получены уравнения и для оптимальных относительных характеристик теплообменника. Показано, что эти уравнения совпадают с полученными ранее при использовании критерия эффективности теплообмена, когда расчет ведется при технико-экономически оптимальных значениях Не°" потоков. Полученные для трубных пучков формулы и решения позволяют рассчитать оптимальный теплообменник с однофазными теплоносителями как при отсутствии ограничений на характеристики теплообменного аппарата, так и при их наличии. [c.134]

Исходными данными для расчета теплообменных аппаратов являются характеристики продуктов, ограничения на типы используемого оборудования, а также некоторые сведения о потоках тепло- и хладоагентов состав, температура и давление на входе в аппарат. Остальные параметры (температура на выходе аппарата и расход хладоагента или теплоносителя, а также конструкционные размеры) определяются в результате расчета. Причем их определение производится на основании критерия оптимальности с учетом капитальных и эксплуатационных затрат. Это возможно в результате перебора для каждого рассчитываемого аппарата [c.327]

При математической формулировке задачи в первую очередь выделяется совокупность параметров состояния синтезируемой системы, однозначно определяющих все остальные параметры системы и ее элементов, в том числе и критерия оптимальности. Формулирование задачи, очевидно, проводится с ориентацией на определенный алгоритм синтеза, в связи с чем принимаются и соответствующие ограничения. Технологические схемы теплообменных систем могут отличаться типом функциональных элементов, т. е. теплообменных аппаратов (вектор Т), конструкционными характеристиками элементов (вектор К) и схемой соединения элементов (множество структур С). Часть параметров состояния при проектировании обычно определяется техническим заданием (например, группа типов теплообменников Т) или регламентируется действующими стандартами на теплообменное оборудование (вектор К). К независимым параметрам состояния теплообменной системы также относится вектор параметров исходных технологических потоков (X). Что касается параметров выходных потоков (вектор У), то для них обычно задается совокупность [c.453]

В общем случае пакет программ для проектирования тенлообменной аппаратуры ориентирован на создание теплообменной системы в результате выполнения следующих этапов синтеза одного или нескольких вариантов увязки продуктовых потоков проектирования каждого из теплообменников конкретного варианта теплообменной системы получения оценок каждого теплообменного аппарата и тенлообменной системы в целом по заданному критерию оптимальности (приведенным затратам, термоэкономической эффективности) оптимизации теплообменной системы проверочного расчета тенлообменной системы методом моделирования принятия окончательных решений и получения проектно-сметной документации. [c.567]

При решении задачи о назначениях, отображающей внутреннюю и внешнюю подсистемы теплообменной системы, можно получить смешанно-комбинированные структуры, содержащие расположенные в произвольном порядке (рекуперативные теплообменные аппараты, холодильники и нагреватели, что в ряде случаев позволяет получить теплообменную систему с меньшими значениями критерия оптимальности. [c.81]

Проектирование современных химических производств, основанное на принципах системного анализа сложных химико-технологических систем, требует решения задачи многоуровневой оптимизации, на одном из основных уровней которой рассматриваются отдельные виды технологического оборудования, в том числе теплообменные аппараты различного назначения. Основная особенность большинства существующих видов теплообменного оборудования состоит в дискретном характере изменения его конструктивных параметров (площади теплообмена, геометрических размеров и т. д.). о приводит к появлению разрывов на поверхности отклика целевой функции при включении таких параметров в число оптимизирующих факторов при ограниченном количестве типоразмеров теплообменного оборудования и в ряде случаев весьма существенно сказывается на значении найденного минимума критерия оптимальности. [c.360]

Положение можно изменить, если задачу проектирования теплообменного аппарата формулировать как задачу оптимизации. При этом все достоинства теплообменника выражаются посредством единственной величины — критерия оптимальности, по которой отдается предпочтение одним вариантам перед другими. Например, если в качестве критерия оптимальности принята масса аппарата, то это означает, что из двух вариантов будет отдано предпочтение тому, у которого масса меньше. -- [c.287]

Критерий оптимальности не следует смешивать с различного рода ограничениями. При оптимизации теплообменного аппарата эти ограничения могут быть сделаны по скоростям теплоносителей, гидравлическим сопротивлениям, конструктивным размерам, пропорциям отдельных деталей и узлов и т. д. [c.293]

В процессе постановки задачи оптимизации теплообменного аппарата необходимо иногда решить, сделать ли данную характеристику критерием оптимальности или ввести по ней ограничение. Так, например, если стоит задача спроектировать, по возможности, наиболее легкий аппарат для транспортной установки, то в качестве показателя оптимальности может быть принята масса аппарата. При этом, если имеются основания считать, что аппарат минимальной массы достигается лишь ценой больших экономических затрат, то можно ввести ограничение по стоимости. [c.293]

Не следует, однако, думать, что речь идет о получении явной аналитической зависимости между указанными величинами. Получить такую зависимость не всегда возможно и чаще всего нецелесообразно. Так, Клименко и Каневец показали [79], что даже для простейшего конструктивного типа теплообменных аппаратов труба в трубе аналитическое выражение универсального техникоэкономического критерия через независимые переменные (температура и два диаметра) и параметры имеет настолько громоздкий и труднообозримый вид, что попытки использовать такой подход теряют всякий смысл. Однако в этом и нет никакой необходимости. При составлении алгоритма оптимального расчета важно указать тот путь, следуя которому можно по исходным данным и принятым текущим значениям независимых переменных однозначно определить величины Дт> Дм, Л ь и тем самым рассчитать значение критерия оптимальности данного варианта. [c.304]

У рассматриваемого вопроса есть и другая сторона, на которую следует обратить внимание. Известно, что при расчете теплообменного аппарата его конструктивные характеристики (переменные в расчете) не могут принимать любые значения. При назначении диаметра труб, их числа, шагов и т. п. конструктор должен исходить из существующих стандартов и ориентироваться на типоразмеры-деталей и сортамент конструкционных материалов, выпускаемых промышленностью. Чаще всего на практике стремятся либо выбрать аппарат из соответствующего отраслевого стандарта, либо спроектировать аппарат, минимально отличающийся от нормализованного или стандартизированного (например, сохранить диаметры труб, разбивку труб в трубных решетках, геометрию трубного пучка, допустив при этом нестандартную длину труб). Это обстоятельство существенным образом сокращает круг вариантов, расчет которых необходимо выполнить при поиске оптимума, и задача выбора оптимального варианта из нормализованного ряда аппаратов либо аппарата, близкого к нормализованному, может быть с успехом решена методом полного перебора. Этот метод заключается в том, что из назначенного круга вариантов (например, все варианты отраслевого стандарта) последовательно -производится расчет каждого аппарата часть из них отбрасывается по различного рода ограничениям, а другие сравниваются по вели,-чине критерия оптимальности с целью выбора наилучшего варианта. [c.310]

Основным вопросом, который приходится рассматривать при проектировании теплообменных аппаратов, является выбор поверхности теплообмена F и соответствующей ей нагрузки по хладоагенту их для заданной тепловой нагрузки на теплообменник Q. В связи с этим для экономической оценки эффективности теплообменника заданной конструкции может быть использован критерий оптимальности, объединяющий параметры F и v > который может быть записан в виде соотношения [c.103]

Чтобы получить возможность использовать критерий оптимальности (111,25) для выбора оптимальной поверхности теплообмена / "опт и оптимального расхода хладоагента аХ)0пт, необходимо найти связь между F и ах, которую дают уравнения математического описания теплообменника. Разумеется, что на выбор оптимальных значений F ич их при этом оказывает влияние тип применяемого теплообменного аппарата. Поэтому при решении задачи оптимального проектирования нужно также рассмотреть возможные варианты реализации теплообмена, т. е. по существу оценить экономическую эффективность от использования того или иного варианта теплообменника. [c.103]

Как следует из данных лабораторных исследований и подтверждается промышленным опытом, максимальный эффект магнитной обработки водно-дисперсных систем наблюдается при определенных оптимальных условиях (напряженность магнитного поля, скорость потока, температура, число перемен полюсов и др.). Выводы о достигаемом эффекте, как правило, делают на основании определения тех или иных технологических показателей. Критериями для оценки при этом служат сведения о тепловом напоре при работе теплообменных аппаратов, скорости отделения осадка от фильтрата и другие данные в зависимости от области и цели применения магнитной обработки. Однако методы технологического контроля, принятые на предприятии, не всегда могут применяться для оперативного контроля и определения наилучшего режима обработки. В этом случае особое значение приобретают лабораторные способы индикации и оценки воздействия магнитного поля на водно-дисперсные системы. [c.41]

Экономическая эффективность использования экстракционного аппарата определяется, с одной стороны, достигаемой степенью извлечения вещества, а с другой, затратами на ведение процесса. Для оценки экономической эффективности применения данного типа экстракционного аппарата используют критерий оптимальности, который зависит от стоимости единицы объема взаимодействующих фаз на входе в аппарат и выходе из него, составов и объемных скоростей потоков, эксплуатационных расходов (энергетических затрат на обеспечение движения потоков и теплообмен, затрат на амортизацию оборудования трудовых затрат и т. д.). [c.176]

САПР теплообменной аппаратуры может решать следующие задачи оптимизация и автоматизация проектных и поверочных расчетов теплообменных аппаратов заданной конструкции автоматизация выбора конструкции теплообменных аппаратов оптимального типа оптимальный синтез систем теплообменной аппаратуры. Соответственно система состоит из четырех иерархических уровней. Первый уровень — набор стандартных программ расчета теплообменных аппаратов определенной конструкции. Каждая программа позволяет вести расчет и выбор по ГОСТ или нормалям стандартного аппарата оптимального типоразмера при использовании в качестве критерия оптимизации минимума приведенных затрат. [c.222]

Выбор оптимального режима работы. Оптимальный режим работы теплообменных аппаратов выбирают на основании анализа работы установки в целом или отдельного аппарата. Этот анализ может быть технико-эконо-мическим (по минимуму приведенных годовых затрат) или энергетическим (iio минимуму потребляемой энергии). В отдельных случаях в качестве критерия оптимизации могут быть использованы масса аппарата или его объем по габаритным размерам. Если задана тепловая производительность аппарата, то при проведении оптимизационных расчетов аппарата допускается рассматривать ту часть приведенных годовых затрат, которая зависит от режима работы аппарата и является. пере.мен-ной. Такие эксплуатационные расходы, как заработная плата обслуживающего персонала, расходы на отопление и освещение здания, а также на его амортизацию и ремонт, накладные расходы и некоторые другие, в расчет не принимают, так как они от режима работы аппарата не зависят. [c.4]

В зависимости от цели оптимизации в качестве критерия оптимальности могут быть приняты различные параметры габариты, масса аппарата, удельные энергетические затраты и т. п. Однако наиболее полным и надежным критерием оптимальности (КО) при выборе теплообменного аппарата принято считать [14—16] универсальный технико-экономический показатель— приведенные затраты П [c.78]

Выбор вида критерия оптимальности является одним из самых ответственных моментов при оптимизации аппарата, так как от него зависит направленность расчета и результаты выбора окончательного варианта. Рассмотрим основные величины, характеризующие качества теплообменной аппаратуры, поскольку именно такие величины потенциально могут играть роль критериев опти- мальности. [c.293]

Ра ссмотрим подробнее составляющие технико-экономического критерия оптимальности применительно к теплообменному аппарату с двумя теплоносителями. Впервые наиболее полная расшифровка критерия для этого случая была дана в работах Клименко и Каневца [79]. [c.302]

Принцип оптимального расчета теплообменных аппаратов. Основным критерием оптимальности инженерных решений является технико-экономическая эффективность, т. е. обеспечение заданной цели при минимальных затратах материальных средств и труда. Технико-экономические показатели оцениваются значением эксплуатационных затрат Э, капитальных затрат К и сроком окупаемости Т. Основными статьями эксплуатациоппых расходов в процессах теплообмена являются 1) затраты, связанные с расходом теплоносителя (или хладагента) 2) амортизационные отчисления 3) затраты на обслуживание (включая ремонт) 4) затраты на перемещение теплоносителей через аппарат. С технико-экономической точки зрения оптимальным будет такое решение, для которого сумма П годовых эксплуатационных затрат и капитальных затрат, приходящихся на один год нормативного срока окупаемости [c.350]

Рис. 4.14. Примеры зависимости критерия оптимальности по приведенным затратам (энергия - экология - капитальные затраты) от прямых физико-химического и теплоойиенного г , КПД при комплексных весовых коэффициентах — 0,642 и В = 0,856 руб./т а — при отсутствии автогенерации (в том числе для теплоо ленных аппаратов т , = Л,р) —при автогенерации I — теплооб-менных противоток 2 — массо- и теплообмен (при И, = >) - — теплоо иенный прямоток 4 — г = Л, при противотоке 5 — л = Л "Р" массообмене и л, = Л, при теплоо лене и И, = оо б — Л. = Л ш при прямотоке при противотоке и прямотоке W /fV = 0,7 (а) = 1,7, 0 = 1 (б)

В холодильных установках изменение интенсивности теплообмена (при постоянной температуре хладоносителя) приводит к изменению температуры кипения хладагента и связанному с ним изменению мощности, потребляемой компрессором на один киловатт его холодопроизводительности. Это изменение существенно влияет на расход электроэнергии, и не учитывать его нельзя. Отметим, что при интенсификации теплообмена в аппарате более важно приращение не коэффициента теплоотдачи, а коэффициента теплопередачи, которое значительно меньше. Кроме того, сопоставление надо производить не при Ng = idem, а при экономически или энергетически оптимальных режимах работы аппарата, о чем речь будет идти ниже. Поэтому, как для сопоставления отдельных теплообменных поверхностей так и для определения оптимального режима их работы более целесообразно использовать единый оценочный критерий как для количества переданной теплоты, так и для механической энергии, потребляемой перекачивающим устройством. [c.29]