Формирование критерия оптимальности

 

Критерий оптимальности:

,

где - стоимость выпаривания, ;

- суммарное количество выпаренной воды, ;

- стоимость топлива, ;

- низшая теплота сгорания топлива, ;

- общая удельная мощность циркуляционных насосов, ;

- количество циркуляционных насосов;

- стоимость и изготовление поверхности, (принимаем);

- стоимость циркуляционного насоса, (принимаем);

- коэффициент амортизационных отчислений (принимаем);

- число часов работы в год.

 

2.2. Матрица планирования эксперимента

 

Составляем матрицу планирования эксперимента для трёх переменных. Выбираем нулевой уровень для каждой переменной и шаг для каждой переменной и определяем звёздные точки.

 

	Номер опыта	Матрица плана	Стоимость выпаренной воды
Х1	Х2	Х3
Ядро плана	1	-1	-1	-1	0,090
2	+1	-1	-1	0,096
3	-1	+1	-1	0,058
4	+1	+1	-1	0,060
5	-1	-1	+1	0,166
6	+1	-1	+1	0,128
7	-1	+1	+1	0,223
8	+1	+1	+1	0,155
Звездные точки	9	-1,682	0	0	0,091
10	+1,682	0	0	0,090
11	0	-1,682	0	0,120
12	0	+1,682	0	0,087
13	0	0	-1,682	0,073
14	0	0	+1,682	0,284
Центр плана	15	0	0	0	0,086

 

Таблица. 1. - План эксперимента в кодовых значениях переменных

 

 

Расчеты

 

Исходные данные:

 

1. Концентрация раствора: - на входе ,

- на выходе ;

2. Расход раствора: ;

3. Теплоемкость воды: ;

4. Теплоемкость раствора: ;

5. Температура исходного раствора: ;

6. Гидравлическая депрессия: ;

7. Температура вторичного пара из последнего (по пару) корпуса выпарной батареи: ;

8. Общий температурный напор (задается матрице): ;

9. Температура греющего пара на выпарную батарею: ;

10. Недогрев в теплообменнике: ;

11. Минимальный нагрев в теплообменнике: ;

12. КТП в единичном теплообменнике: ;

13. КТП в выпарном аппарате: .

 

 

1. Материальный баланс:

где - расход раствора, ;

- расход греющего пара на батарею, ;

- расход вторичного пара, ;

- суммарное количество выпаренной воды, ;

- расход конденсата суммарных вторичных паров на выходе из батареи, ;

- расход конденсата греющего пара (), .

2. Тепловой баланс:

где - теплоемкость раствора, ;

- температура исходного раствора, ;

- энтальпия греющего пара на батарею, ;

- энтальпия пара на выходе из батареи, ;

- теплоемкость воды, ;

- температура конденсата, ;

- температура греющего пара, .

Из теплового баланса находим температуру конденсата .

Циркуляционный расход на трубу:

при скорости .

Расход раствора на одну трубу:

где - расход раствора на одну трубу;

- плотность раствора, ;

- переводной коэффициент из в .

5. Количество трубок в аппарате:

где - суммарная поверхность теплообмена, ;

- диаметр одной трубки, ;

- длина трубки, .

Напор для одной трубки

,

где - коэффициент расхода;

- ускорение свободного падения, ;

- сечение входного отверстия насадки, .

7. Полезная работа, развиваемая насосом:

,

где - объемный расход раствора на одну трубу, ;

0,36 - переводной коэффициент, учитывающий перевод в и расход раствора в час.

8. Действительная мощность, потребляемая насосом:

,

где - КПД насоса (принимаем).

9. Удельные эксергетические потери:

, ;

где - энтальпия конденсата, ;

- температура пара на выходе из батареи;

- температура окружающей среды, ;

- расход и соответствующая ему энтропия i-го потока на выходе и входе в узел взаимодействия, , ;

Вход:

- Пар: при ;

- Раствор: ;

- при .

Выход:

- Вторичный пар: при ;

- Крепкий раствор: ;

- при ;

- Конденсат греющего пара: при ;

- Конденсат суммарных вторичных паров: при .

10. Критерий оптимальности:

где - стоимость выпаривания, ;

- суммарное количество выпаренной воды, ;

- стоимость топлива, ;

- низшая теплота сгорания топлива, ;

- общая удельная мощность циркуляционных насосов, ;

- количество циркуляционных насосов;

- стоимость и изготовление поверхности, (принимаем);

- стоимость циркуляционного насоса, (принимаем);

- коэффициент амортизационных отчислений (принимаем);

- число часов работы в год.