Оптимальный выбор нормализованного теплообменного аппарата

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 [8,9] универсальный технико-экономический показатель: сумму капитальных и эксплуатационных затрат, отнесенную к одному году нормативного срока окупаемости, или так называемые приведенные затраты П:

П=К/Т_н+Э

В соответствии с этим критерием наиболее эффективен тот из сравниваемых аппаратов, у которого приведенные затраты минимальны, т. е.

КО=min П=min (К/Т_н+Э)

Капитальные затраты К складываются из затрат на изготовление аппарата и его монтаж, причем затраты на монтаж очень малы по сравнению со стоимостью изготовления теплообменника, и ими можно пренебречь. Когда по технологической схеме работа теплообменника неразрывно связана с работой обслуживающих его насосов или компрессоров, в капитальные затраты должна быть включена их полная стоимость или ее часть, пропорциональная доле мощности, затрачиваемой на преодоление гидравлического сопротивления теплообменника, от всей необходимой мощности на перемещение теплоносителя:

Эксплуатационные затраты Э могут быть разделены на две группы: пропорциональные капитальным затратам и не зависящие от капитальных затрат. К первой группе относятся амортизационные отчисления, определяемые коэффициентом ; ко второй группе относятся расходы энергии на привод нагнетателей и стоимость теплоносителей:

,

где - число часов работы оборудования в году; - цена единицы электроэнергии; - мощности нагнетателей, затрачиваемые на преодоление гидравлических сопротивлений теплообменника.

Поскольку при решении задачи оптимального выбора теплообменника расходы теплоносителей заданы, затраты на них могут рассматриваться как постоянные, а при поиске оптимального варианта конструкции их можно исключить. Тогда приведенные затраты П на теплообменник (в руб/год) можно приближенно рассчитывать по формуле:

Нормативный срок окупаемости Т_н, например, в химической промышленности составляет 3-5 лет. Расчет амортизационных отчислений и отчислений на ремонт оборудования для химической промышленности может быть проведен по средним нормам – соответственно 10 и 5 % от капитальных затрат. Тогда можно принять [8]:

При поиске оптимального варианта из нормализованного ряда аппаратов наиболее простым и надежным оказывается метод полного перебора [8]. Этот метод, предполагающий использование ЭВМ, заключается в последовательном уточненном расчете каждого аппарата из определенной области вариантов однотипной конструкции. Часть из них затем отбрасывается по различного рода ограничениям (превышение требуемой поверхности над нормализованной; заведомо худшие, чем хотя бы у одного из остальных аппаратов, показатели – такие как масса и гидравлическое сопротивление; неприемлемые габариты и т. п.). Оставшиеся конкурентоспособные варианты сравниваются по приведенным затратам с целью выбора наилучшего варианты.

Достоинством технико-экономического критерия оптимальности является то, что только этот критерий позволяет выбрать наилучший вариант среди аппаратов различных типов конструкций. При этом окончательный выбор осуществляется из аппаратов, лучших среди однотипных.

Дата добавления: 2014-01-20