Оптимізація параметрів елементів системи теплопостачання (47876)

Посмотреть архив целиком














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.


    1. 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 p1, p2 – відповідно тиск всередині трубопроводу внутрішнього та зовнішнього контурів, МПа;

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,w2відповідно середня кінематична в’язкість теплоносіїв внутрішнього та зовнішнього контурів при заданій температурі, м2/с;

d2екв=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 Ен - нормативний коефіцієнт, що дорівнює 0,15:

Sм- вартість металу трубопроводу, грн/кг;

Sел- 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


    1. Електронна таблиця з оптимізаційними розрахунками енергосистеми


Таблиця 1

Початкові дані для розрахунків


Витрата теплоносія у внутр. контурі, G1 кг/с

29

Витрата теплоносія у зовн. контурі, G2 кг/с

44

Густина теплоносія внутр. контуру, ρ1, кг/м3

1000

Густина теплоносія зовн. контуру, ρ2, кг/м3

1000

Густина матеріалу трубопроводів, ρм, кг/м3

8000

Нормативний коефіцієнт, Ен

0,15

Тиск теплоносія внутрішнього контуру, Р1, Мпа

2,4

Тиск теплоносія зовнішнього контуру, Р2. Мпа

1,9

Міцність матер. трубопроводів, σ, Мпа

34

Довжина ділянки трубопроводу, L1, м

34

Довжина ділянки трубопроводу, L2, м

44

Довжина ділянки трубопроводу, L3, м

54

Число годин роботи системи за рік, h, год

6800

ККД мережного насоса, ηн

0,65

ККД електродвигуна, ηэл

0,9

Вартість електроенергії, Sел, грн/(кВт)

0,4

Вартість металу трубопроводу, Sм, грн/кг

2,8

Підсумковий коеф. місц. опору трубопроводу, Σξм

30

Коеф. Тертя трубопроводу, λ

0,02

Теплова продуктивність системи, Q, кВт

240

Питома теплоємність теплоносіїв, с, Дж/(кг∙К)

4180

Температура на вих. теплообмінника, Т2вих, гр. С

60

Температурний напір, ∆t, гр. С

29

Коеф. Теплопровідності матер. трубопроводу, λм, Вт/(м∙К)

40

Число Прандтля для внутр.. контуру, Pr1

2,2

Число Прандтля для зовн. Контуру,Pr2

3

Коеф. Теплопровідності теплонос. Внутр.. контуру, λ1, Вт/(м∙К)

0,67

Коеф. Теплопровідності теплонос.зовн.. контуру, λ2, Вт/(м∙К)

0,66

Кінемат. В’язкість теплонос. Внутр.. контуру, v1, м.кв/с

3,60Е-07

Кінемат. В’язкість теплонос.зовн.. контуру, v2, м.кв/с

4,80Е-07


4. Текст програми на мові програмування QBASIK


Розрахунки виконуються за допомогою програми QBASIK

Програма оптимізації діаметра системи теплопостачання

Склав студент групи ТЕ –0901 Незгодюк Л.И.

Вхідні дані для розрахунку

rom = 8000: ro1 = 1000: ro2 = 1000: en = .15: dzeta = 30: lyamda = .02

kpd2 = .9: sel = .4: c = 4180: lyamdam = 40: pr1 = 2.2: pr2 = 3: lyamda1 = .67

lyamda2 = .66: mu1 = 3.6E-07: mu2 = 4.8E-07: g1 = 17: g2 = 32: p1 = 1.2: p2 = .7

sigma = 22: l1 = 22: l2 = 32: l3 = 42: q = 120: sm = 1.7: dt = 17: h = 5700:

kpd1 = .7

Тіло програми

DIM d1, delta1, l, z, w1, delta2

FOR d2 = .25 TO .4 STEP .05

PRINT USING "#.##"; d2

delta2 = .1 * (d2 * p2 / (2 * sigma / 2.5 - p2)) ^ .5

FOR w1 = .4 TO 1 STEP .2

d1 = (4 * g1 / 3.14 / ro1 / w1) ^ .5

delta1 = .1 * (d1 * p1 / (2 * sigma / 2.5 - p1)) ^ .5

re1 = w1 * d1 / mu1

nu1 = .021 * re1 ^ .8 * pr1 ^ .43

alfa1 = nu1 * lyamda1 / d1

d2ekv = d2 - d1 - delta1

w2 = 4 * g2 / (3.14 * ro2 * (d2 ^ 2 - (d1 + delta1) ^ 2))

re2 = w2 * d2ekv / mu2

nu2 = .021 * re2 ^ .8 * pr2 ^ .43

alfa2 = nu2 * lyamda2 / d2ekv

k = 1 / (1 / alfa1 + delta1 / lyamdam + 1 / alfa2)

fr = q * 1000 / k / dt

l = fr / 3.14 / (d1 + delta1)

m = 3.14 / 4 * (((d1 + delta1) ^ 2 - d1 ^ 2) * (l + l1 + l2 + l3) + ((d2 + delta2) ^ 2 - d2 ^ 2) * l) * rom

z = m * en * sm + g1 * (1 + lyamda * (l + l1 + l2 + l3) / d1 + dzeta) * kpd1 * kpd2 * h * sel * .001 * w1 ^ 2 / 2 / 9.81

PRINT "w1="; w1; TAB(15); "d1="; d1; TAB(30); "delta1="; delta1; TAB(45); "l="; l; TAB(60); "z="; z

NEXT: NEXT

END


5. Результати розрахунків у QBASIC



б2

d2




0.0073

0.25



w1, м/с

d1 , м

б1 , м

L , м

Z,грн/год

.4

.23268031

.01305

8.14001

1097.26

.6

.18998268

.01179

9.00539

848.947

.8

.16452983

.01097

9.76593

724.761

1

.14715995

.01038

10.4481

657.525

1.2

.13433804

.00991

11.0702

623.369

1.4

.12437286

.00954

11.6447

611.645

1.6

.11634016

.00923

12.1802

616.918

1.8

.10968655

.00896

12.6834

636.157

2

.1040578

.00873

13.1591

667.572

2.2

.09921522

.00852

13.611

710.07

2.4

.09499134

.00834

14.0422

762.967

2.6

.09126473

.00817

14.455

825.841

2.8

.08794489

.00802

14.8516

898.436

3

.08496284

.00788

15.2335

980.609

3.2

.08226491

.00776

15.6021

1072.29

3.4

.07980869

.00764

15.9587

1173.48

3.6

.0775601

.00753

16.3042

1284.19

3.8

.07549146

.00743

16.6397

1404.49

4

.07357998

.00734

16.9657

1534.46

4.2

.0718067

.00725

17.2831

1674.18

4.4

.07015575

.00716

17.5924

1823.76

4.6

.06861368

.00709

17.8942

1983.32

4.8

.06716902

.00701

18.189

2152.98

5

.06581193

.00694

18.4771

2332.86


б2

d2




0.008

0.3



w1, м/с

d1 , м

б1 , м

L , м

Z,грн/год

0.4

.32680312

.013048

9.593718

1138.274

0.6

.189982679

.01179

10.77816

892.6906

0.8

.164529826

.010972

11.80706

771.2051

1

.14715995

.010377

12.72505

706.5952

1.2

.134338041

.009914

13.55975

675.0131

1.4

.124372858

0.00954

14.3292

665.8462

1.6

.16340156

.009226

15.04585

673.6911

1.8

.09686551

.008959

15.71869

695,5492

2

.104057799

.008726

16.35445

729.6609

2.2

.099215218

.00852

16.95832

774.9588

2.4

.094991339

.008337

17.53438

830.7873

2.6

.091264727

.008172

18.08594

896.7474

2.8

.087944891

.008022

18.6157

972.6068

3

.084962837

.007885

19.12589

1058.245

3.2

.082264913

.007758

19.6184

1153.619

3.4

.079808688

.007642

20.09485

1258.738

3.6

.077560104

.007533

20.5566

1373.652

3.8

.075491462

.007432

21.00486

1498.439

4

.073579975

.007338

21.44066

1633.195

4.2

.071806703

.007249

21.86493

1778.035

4.4

.070155754

.007165

22.27846

1933.082

4.6

.068613681

.007086

22.682

2098.471

4.8

.06716902

.007011

23.07617

2274.341

5

.06581193

.006939

23.46155

2460.836


б2

d2




0.0086

0.35



w1, м/с

d1 , м

б1 , м

L , м

Z,грн/год

.4

.232680312

.013048

11.25716

1190.611

.6

.189982679

.01179

12.80816

948.84146

.8

.164529826

.010972

14.14511

831.47296

1

.14715995

.010377

15.33363

777.6505

1.2

.134338041

.009914

16.41215

742.9351

1.4

.124372858

.00954

17.40517

737.43137

1.6

.116340156

.009226

18.32934

748.90376

1.8

.109686551

.008959

19.19659

774.39992

2

.104057799

.008726

2.01578

812.20129

2.2

.099215218

.00852

2.79372

861.27755

2.4

.094991339

.008337

21.53574

921.0069

2.6

.091264727

.008172

22.24615

991.02195

2.8

.087944891

.008022

22.92845

1071.1202

3

.084962837

.007885

23.58555

1161.2094

3.2

.082264913

.007758

24.21991

1261.2731

3.4

.079808688

.007642

24.83358

1371.3476

3.6

.077560104

.007533

25.42836

1491.5074

3.8

.075491462

.007432

26.00579

1621.8544

4

.073579975

.007338

26.56722

1762.5105

4.2

.071806703

.007249

27.11382

1913.6125

4.4

.070155754

.007165

27.64663

2075.3082

4.6

.068613681

.007086

28.1666

2247.7536

4.8

.06716902

.007011

28.67455

2431.111

5

.06581193

.006939

29.17121

2625.547


б2

d2




0.0092

0.4



w1, м/с

d1 , м

б1 , м

L , м

Z,грн/год

.4

.23268031

.01305

13.1251

1255.3841

.6

.18998268

.01179

15.0886

1020.7086

.8

.16452983

.01097

16.7721

909.3363

1

.14715995

.01038

18.2647

854.21246

1.2

.13433804

.00991

19.6173

831.67772

1.4

.12437286

.00954

20.8615

831.27846

1.6

.11634016

.00923

22.0188

847.74343

1.8

.10968655

.00896

23.1045

878.18555

2

.1040578

.00873

24.1297

920.94196

2.2

.09921522

.00852

25.1031

975.03117

2.4

.09499134

.00834

26.0315

1039.8751

2.6

.09126473

.00817

26.9203

1115.1463

2.8

.08794489

.00802

27.7738

1200.6792

3

.08496284

.00788

28.5959

1296.4163

3.2

.08226491

.00776

29.3894

1402.3737

3.4

.07980869

.00764

30.1572

1518.6195

3.6

.0775601

.00753

30.9013

1645.2582

3.8

.07549146

.00743

31.6237

1782.4207

4

.07357998

.00734

32.3261

1930.2573

4.2

.0718067

.00725

33.01

2088.9325

4.4

.07015575

.00716

33.6767

2258.6211

4.6

.06861368

.00709

34.3273

2439.5056

4.8

.06716902

.00701

34.963

2631.7743

5

.06581193

.00694

35.5845

2835.6195


Случайные файлы

Файл
160566.rtf
36972.rtf
Zastench.doc
13851-1.rtf
47850.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.