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 p1, p2 – відповідно тиск всередині трубопроводу внутрішнього та зовнішнього контурів, МПа;
[σм] - 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;
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
3. Електронна таблиця з оптимізаційними розрахунками енергосистеми
Таблиця 1
Початкові дані для розрахунків Витрата теплоносія у внутр. ............
