Расчет колличества теплоты отдаваемая теплоносителем

     I. Синтезирование системы

1. Исходные данные. 

Греющая среда:

1. вода: G_г1=32 кг/с, t_г1=130 ⁰С,                       W_г1=134,4 кВт/град;

2. воздух: G_г2=24 кг/с, t_г2=250 ⁰С, ,                W_г3=24 кВт/град.

3.пар: G_г3=12 кг/с, t_г3=220 ⁰С,                            t_s=180 ⁰С                

Нагреваемая среда:

1. вода: G_х1=62 кг/с, t_х1=10 ⁰С,                           W_х1=260.4 кВт/град;

2. воздух: G_х2=36 кг/с, t_х2=- 20 ⁰С,                    W_х2 =36 кВт/град;

3. вода: G_х3=20 кг/с, t_в=40 ⁰С,                          W_х3=84 кВт/град.  

Теплоёмкости:

теплоемкость пара: С_п=2 кДж/кг*град;е

теплоемкость воды: С_в=4,2 кДж/кг*град;

теплоемкость воздуха: С_вх=1 кДж/кг*град;

теплота фазового перехода: r=2400 кДж/кг. 

2. Расчёт количества теплоты, отдаваемой горячими теплоносителями. 

Определим шкалу  по Q: 

пусть горячие  потоки охлаждаются до 10 ⁰С.

1. Q₁=G_г1*C_в*Δt=32*4,2*(130-10)=16,126 МВт
2. Q₂=G_г2*C_в*Δt=24*1*(250-10)=5,76 МВт
3. Q₃=G_г3*C_п*Δt+ G_г3*r+ G_г3*C_в*Δt =12*2*(220-180)+12*2400+12*4,2*(180-  

      -10)=38,328 МВт 

ΣQ = 60,216 МВт 

 Строим кривые  нагрева и охлаждения для потоков. График кривых нагрева и охлаждения потоков представлен на рисунке 1.1. 

Процесс охлаждения:

1. Охлаждение пара с 250 ⁰С до 220 ⁰С:

Q_о1=G_п*C_п*(t_п-t_s)=24*1*(250-220)=0,72 МВт. 

2. Совместное  охлаждение воздуха и пара с 220 ⁰С до начала конденсации пара (180 ⁰С):

Q_о2= G_в*C_в*(t_в-t_s)+ G_п*C_п*(t_п-t_s)=12*2*(220-180)+ 24*1*(220-180)=1,92 МВт.

    

3. Конденсация пара при постоянной температуре 180 ⁰С:

Q_о3=r*G_п=2.4*12=28,8 МВт.

4. Совместное охлаждение потоков воздуха и конденсата с 180 ⁰С до 130 ⁰С:

Q_о4= G_п*C_в*(t_s-t_г1)+ G_в*C_в*(t_s-t_г1)=12*4.2*(180-130)+ 24*1*(180-130)=3,7 МВт. 
 

5. Охлаждение конденсата, воздуха и воды с 130 ⁰С до 10 ⁰С:

Q_о5= G_п*C_в*(t_г1-10)+ G_вх*C_вх*(t_вх-10)+ G_в*C_в*(t_в-10)=12*4,2*(130-10)+ 24*1*(130-10)+ 32*4,2*(130-10)=25,056 МВт. 

Суммарное тепло процесса охлаждения:

Q_г= Q_о1+ Q_о2+ Q_о3+ Q_о4+ Q_о5;

Q_г=0,72+1,92+28,8+3,7+25,056=61,196 МВт.     

Процесс нагрева:

1. Нагрев потока воды с 5 ⁰С до 20 ⁰С:

Q_н1= G_вх*C_вх*(t_в-t_вх1)= 62*4,2*(20-5)= 3,906 МВт. 

2. Нагрев воды  и потока воздуха с 20 ⁰С до 40 ⁰С:

Q_н2= G_вх2*C_вх*(t_вх2-t_в)+ G_вх3*C_вх*(t_вх2-t_в)=36*1*(40-20)+ 62*4,2*(40-20)=5,9 МВт. 

3. Нагрев воздуха, первого и второго потоков воды с 40 ⁰С до 180 ⁰С:

Q_н2= G_вх*C_вх*(t_вхг-t_вх2)+ G_в1*C_в*(t_вхг-t_вх2)+ G_в2*C_в*(t_вхг-t_вх2)=36*1*(180-40)+ 62*4.2*(180-40)+ 20*1*(180-40)=53,256 МВт. 

Суммарное тепло  процесса нагрева:

Q_г= Q_н1+ Q_н2+ Q_н3=3,906+5,9+53,256=61,162 МВт. 
 

При наличии  точки касания линий нагрева  и охлаждения сдвигаем эквидестантно  линию нагрева, теоретически необходимое количество теплоты для нагрева холодных теплоносителей составляет

 

Q_теор= 61,162 МВт. 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3.         
 
 
 
 
 
 

Горячие и  холодные потоки разбиваются на пары для 

взаимного теплообмена, согласно максимальным и минимальным водяным эквивалентам W =G*Cp, приведенным в таблице. 

     

1. и

 

 

2. и  

 

 
 
 
 

3. и

 

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Синтезирование системы с использованием компьютерной программы EVOSTO. 

Система синтезируется  по девяти эвристическим правилам. 

 

η_сист=Q_сумм/ Q_граф=43644/61162=0,74 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 

 

η_сист=Q_сумм/ Q_граф=46643/61162=0,77 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

η_сист=Q_сумм/ Q_граф=44724.5/61162=0,75 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

η_сист=Q_сумм/ Q_граф=44942/61162=0,75 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

η_сист=Q_сумм/ Q_граф=45741/61162=0,76 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

η_сист=Q_сумм/ Q_граф=44768/61162=0,75 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

η_сист=Q_сумм/ Q_граф=45742/61162=0,76 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

η_сист=Q_сумм/ Q_граф=44104/61162=0,73 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

η_сист=Q_сумм/ Q_граф=44105/61162=0,73