Оптимизация температурного напора
Расчет теплообменного аппарата на основании ур.(9.1) сводится к определению величины теплообменной поверхности
(9.3)
Поскольку величина коэффициента теплопередачи к считается заданной (известен тип теплообменной поверхности, а также свойства рабочих веществ, применяемых в качестве холодного и горячего потоков), то встает задача определения величины вт для тепло- обменного аппарата. Выбор вт относится к задачам оптимизации холодильных машин (тепловых насосов) в целом, а также каждого теплообмениого аппарата в отдельности.
При большом температурном напоре вт поверхность аппарата F мала, и капитальные затраты также невелики. Например для конденсатора, по укрупненным показателям вт ~{гк -Т ). Давление
Конденсации рк определяется температурой конденсации Тк, с ростом Тк возрастает Рк и степень сжатия рк / Ро, что увеличивает мощность, потребляемую компрессором Ne, т. е. способствует повышению эксплуатационных затрат холодильной машины в целом. Кроме того, с ростом разности (рк - р0) повышаются механические напряжения, уменьшается надежность и долговечность компрессора, что проявляется в проведении частых ремонтных работ, следовательно, повышается стоимость обслуживания и ремонта, которая составляет часть общих эксплуатационных затрат как на отдельный теплообменный аппарат, так и на холодильную машину. Проведенный логический анализ имеет графическую интерпретацию, которая приведена на рис.9.12.
При расчете суммарных затрат учитывают срок службы тепло - обменного аппарата. Очевидно, что существует некоторое значение температурного напора, при котором суммарные затраты (отдельного
Капитальные затраты |
От, град |
Рис.9.12. Графическая интерпретация выбора оптимальной величины вт в теплообменном аппарате
Таблица 9.1
|
Теплообменного аппарата или машины в целом) будут минимальными. Такой расчетный температурный напор считают оптимальным
6opt. На основании опыта проведения оптимизации и последующей длительной эксплуатации теплообменных аппаратов существуют рекомендуемые расчетные температурные напоры в аппаратах (для ориентировочных расчетов) - Таблица 9.1.
В малых холодильных машинах (тепловых насосах) большую роль играют габариты теплообменных аппаратов. В этом случае понятие «оптимальный теплообменный аппарат» соответствует минимальным массогабаритным характеристикам, что, естественно, сопровождается увеличением эксплуатационных затрат.