Оптимізація параметрів елементів системи теплопостачання

Курсова робота

з дисципліни: «Основи інформатики та обчислювальної техніки»

на тему «Оптимізація параметрів елементів системи теплопостачання»

 

Одеса 2010

Вступ

Дана курсова робота – це поєднання усіх навиків які були отримані студентом на протязі навчального курсу програми.

Курсова робота передбачає в собі розрахунок оптимального діаметру енергосистеми для найменших затрат.

В роботі використовується поєднання як текстових так і графічних редакторів, а також однієї з вивчених алгоритмічних мов програмування.

Для перевірки правильності виконаних розрахунків уся робота виконується двома способами, збіжність котрих і буде свідченням правильності виконання. Серед таких методів в курсовій роботі використаний пакет Microsoft Excel та для перевірки мова програмування Basic, алгоритм програми якої був написаний за допомогою програми QBasic.

1.         Основна мета курсової роботи

Основною метою курсової роботи є визначення оптимального діаметра теплової dопт теплової мережі системи теплопостачання від джерела до споживача при змінені швидкості теплоносія у внутрішньому контурі (у діапазоні w₁=0.4÷5.0 м/с) та діаметра теплообмінника зовнішнього контуру d2 (у діапазоні 0,25÷0,4м).

При зростанні швидкості теплоносія w₁ у трубопроводі відповідно зменшується його діаметр d₁ та товщина стінки δ₁, що зменшує витрати на матеріал трубопроводу. Однак відповідно зростає гідравлічний опір у системі та, отже, витрати електроенергії на привод мережного насоса. Тому завданням КР є визначення оптимального значення швидкості теплоносія w₁, при якій щорічні витрати на енергосистему будуть мінімальні.

 

2.         Текст завдання курсової роботи з розрахунковими формулами

 

Визначають діаметр внутрішнього контуру енергосистеми:

 

де G1 - витрати теплоносія у внутрішньому контуру, кг/с;

π- коефіцієнт, що дорівнює 3,14;

ρ₁- густина теплоносія внутрішнього контору, кг/м³;

с - питома теплоємність теплоносія, Дж/(кг*К).

Визначають товщину стінки трубопроводів внутрішнього та зовнішнього контурів енергосистеми:

,

 

де p_1, p₂ – відповідно тиск всередині трубопроводу внутрішнього та зовнішнього контурів, МПа;

[σ_м] - припустима міцність матеріалу трубопроводу, МПа.

d2 – діаметр зовнішнього контору, що змінюється в діапазоні 0,25÷0,4м.

Число Рейнольда для внутрішнього та зовнішнього контурів:

;

 

де w₂,w₂ – відповідно середня кінематична в’язкість теплоносіїв внутрішнього та зовнішнього контурів при заданій температурі, м²/с;

d_2екв=d₂-d₁-₁ - еквівалентний діаметр кільцевого каналу теплообмінника, м;

 

швидкість теплоносія у кільцевому каналі теплообмінника, м/с;

p₂ – густина теплоносія в зовнішнього контурі, кг/м³;

G₂- витрата теплоносія в зовнішньому контурі, кг/с;

Число Нусальта для внутрішнього та зовнішнього контурів:

; ,

Де Pr₁, Pr₂ – відповідно числа Прандтля теплоносіїв внутрішнього та зовнішнього контурів при заданій температурі.

Коефіцієнти тепловіддачі теплоносіїв внутрішнього та зовнішнього контурів, Вт/(м² К):

 

 ;

 

Де , - відповідно коефіцієнти теплопровідності носіїв внутрішнього та зовнішнього контурів при заданій температурі, Вт/(м К).

Коефіцієнти теплопередачі від внутрішнього до зовнішнього контурів:

,

 

Де - коефіцієнт теплопровідності матеріалу трубопроводів, Вт/(м К).

Розрахункова площа теплообмінника:

,

 

Де Q-теплова продуктивність енергосистеми, кВт;

- температурний напір, К.

Довжина теплообмінника типу «труба в трубі»:

 

.

Маса матеріалу енергосистеми:

Де - відповідно довжина ділянок енергосистеми, м;

- густина матеріалу трубопроводів, кг/м³

Витрата коштів на енергосистему за рік:

,

 

Де Е_{н -} нормативний коефіцієнт, що дорівнює 0,15:

S_м- вартість металу трубопроводу, грн/кг;

S_ел- вартість 1 кВт∙год електроенергії;

λ- коефіцієнт тертя трубопроводу;

∑- підсумковий коефіцієнт місцевого опору трубопроводу;

- ККД мережного насоса;

- ККД електродвигуна для приводу насоса;

g – прискорення вільного падіння, м/с²