Оптимальное проектирование теплообменника типа смешение-смешение
Расчет поверхности теплопередачи и расхода теплоносителя, обеспечивающих минимум приведенных затрат на функционирование теплообменника. Применение модели статического режима аппарата для решения задачи проектирования теплообменника смешение-смешение.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.06.2019 |
| Размер файла | 109,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРЕГТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра ИК
Лабораторная работа «Оптимальное проектирование теплообменника типа смешение-смешение»
Выполнила: студентка гр. ПМ-1-16
Розенфельд.В.Н.
Казань, 2019
1. Постановка задачи. Проектируется теплообменник типа смешение-смешение. Задана тепловая нагрузка, т. е. тепло, которое необходимо подводить или отводить от исходной среды в единицу времени. Необходимо рассчитать поверхность теплопередачи и расход теплоносителя (хладагента), обеспечивающих минимум приведенных затрат на функционирование теплообменника.
Размещено на http://www.allbest.ru/
теплообменник теплоноситель проектирование модель
2. Методика решения задачи. Модель типа смешение-смешение предполагает, что происходит перемешивание обоих потоков. Такая структура потоков присуща некоторым аппаратам с мешалками, оборудованными тепловыми «рубашками».
Для решения задачи проектирования используется модель статического режима аппарата. Математическая модель теплообменника - это система уравнений теплового баланса по горячему и холодному потокам. При полном смешении потоков модель будет состоять из двух следующих алгебраических уравнений:
;
,
где , х, ср, срх, r, rх - объемный расход, теплоемкость и плотность горячего и холодного потоков; Т0, Т, , Тх - температуры горячего и холодного потоков на входе и выходе теплообменника; F - поверхность теплопередачи; Kт - коэффициент теплопередачи.
Проектирование теплообменника сводится к расчету основных его параметров: поверхности теплопередачи F и расхода холодного потока х при заданной тепловой нагрузке Q.
.
Информационный анализ задачи оптимизации по уравнениям
(6.2)-(6.3) показывает, что модель объекта (система двух уравнений) содержит три неизвестных переменных. Следовательно число свободных переменных задачи будет равно р = m - n = 3 - 2 = 1. Это значит, что для решения задачи проектирования необходимо одной из неизвестных либо задаваться, либо переходить к задаче оптимизации, в которой неизвестная переменная используется как поисковая переменная. Поставим задачу оптимального проектирования. В качестве критерия оптимальности задачи проектирования принимаются обычно приведенные затраты, которые упрощенно для рассматриваемого теплообменника можно представить следующей формулой:
,
где sx, sF - стоимости единиц расхода хладагента и поверхности теплопередачи; m, n - постоянные.
В качестве поисковой (оптимизирующей) переменной выбирается конечная температура хладагента Тх, поскольку для нее проще установить интервал поиска Т0 < Тх < Т. Алгоритм расчета сводится к пошаговому движению к оптимуму по переменной Тх в соответствии с выбранным методом оптимизации, при этом на каждом шаге движения проводится последовательный расчет расхода хладагента х, поверхности теплопередачи F и приведенных затрат R.
Размещено на http://www.allbest.ru/
3. Исходные данные. Решается задача оптимального проектирования теплообменника на заданную тепловую нагрузку. Исходные данные для проектирования заданы в таблице:
|
х, |
cp, |
r, |
T0, |
T, |
cpx, |
rx, |
, |
Kт, |
sx, |
sF, |
m, n |
|
|
м3/ч |
ккал/ кгС |
кг/м3 |
С |
С |
ккал/ кгС |
кг/ м3 |
С |
ккал/ м2чС |
руб/ м3 |
руб/ м2ч |
||
|
10 |
1.3 |
103 |
80 |
70 |
1.3 |
1.1 103 |
24 |
400 |
3 |
1 |
1 |
Используя данные таблицы и блок-схему алгоритма расчета, необходимо рассчитать поверхность теплопередачи теплообменника и расход хладагента, обеспечивающие минимум приведенных затрат.
Листинг программы на C#:
using System;
using static System.Math;
class Program
{
static void Main()
{
double V = 10; //м3/ч
double Cp = 1.3; //ккал/кг*С
double p = 1000; //кг/м3
int T0 = 80; //С
int T = 70; //С
double Cpx = 1.3; //ккал/кг*С
double px = 1100; //кг/м3
int Tx0 = 24; //С
double Kt = 400; //ккал/м2*ч*С
double Sx = 3; //руб/м3
double SF = 1; //руб/м2*ч
double m = 2, n = 1;
double Q = V * Cp * p * (T0 - T);
Console.WriteLine("Тепловая нагрузка Q = " + Q);
double Tx = Tx0 + 1;
var R = new double[T - Tx0 - 1, 4];
for (int i = 0; i < R.GetLength(0); i++)
{
R[i, 0] = Tx;
R[i, 1] = Q / (Kt * (T - Tx)); //F
R[i, 2] = Q / (Cpx * px * (Tx - Tx0)); //Vx
R[i, 3] = Sx * Pow(R[i, 2], m) + SF * Pow(R[i, 1], n); //R
Tx++;
}
Print(R);
Min(R);
Console.ReadKey(true);
}
static void Min(double[,] M, int q1 = 0)
{
double min = M[q1, 3];
for (int i = 1; i < M.GetLength(0); i++)
{
if (M[i, 3] < min)
{
min = M[i, 3];
q1 = i;
}
}
Console.WriteLine($"Минимальные приведенные затраты R = {min:0.00} при Tx = {M[q1, 0]}, при поверхности теплопередачи F = {M[q1, 1]:0.00}, при Vx = {M[q1, 2]:0.00}");
}
static void Print(double[,] M)
{
Console.WriteLine("\nTx F Vx R");
for (int i = 0; i < M.GetLength(0); i++)
{
for (int j = 0; j < M.GetLength(1); j++)
{
if (j == 0) Console.Write($"{M[i, j]} \t");
else Console.Write($"{M[i, j]:0.00} \t");
}
Console.WriteLine();
}
Console.WriteLine();
}
}
Результат работы программы:
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Понятие компьютерной графики. Реализация альфа-смешения. Демонстрация свойств прозрачных тел: отображение непрозрачного предмета сквозь прозрачный и сокрытие прозрачного предмета (или его части) за непрозрачным. Описание используемых алгоритмов.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 12.01.2013- Математическое моделирование одноходового кожухотрубного противоточного теплообменника-подогревателя
Создание модели какого-либо процесса или объекта как основная цель процесса моделирования. Получение математической модели теплообменника-подогревателя для смесей газ-газ, жидкость-газ и жидкость-жидкость. Принятые допущения при разработке модели.
контрольная работа [351,5 K], добавлен 24.11.2014 Определение схемы теплообмена в трубном пространстве. Расчет теплообменника и площади теплообмена в среде системы автоматизированного проектирования MathCAD. Приближенное графическое решение. Определение истинных значений коэффициентов теплоотдачи.
курсовая работа [327,9 K], добавлен 12.04.2015Виды компьютерной графики: растровая, векторная, фрактальная и трёхмерная. Основные понятия компьютерной графики. Кодирование аудиоинформации, основные аудио форматы. Смешение сигналов и видео форматы. Разработка программы построения фракталов.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 14.01.2015Моделирование системы автоматического регулирования температуры этилена на выходе из теплообменника. Определение начальной температуры стенки установки и расхода водяного пара для нагрева. Построение схемы в Simulink математического пакета MatLab.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 04.05.2011Постановка задачи. Математические и алгоритмические основы решения. Функциональные модели и блок-схемы решения. Программная реализация решения. Пример выполнения программы. Методы, использующие исключение отрезков. Учет информации о значениях функции.
курсовая работа [527,0 K], добавлен 15.01.2010Оптимальное решение задач транспортного типа, математические модели; определение потребностей в грузах и суммарного объема поставок по пунктам назначения; сведение к минимуму общей суммы затрат на перевозку. Ситуации, ограничивающие транспортную задачу.
лабораторная работа [495,2 K], добавлен 11.03.2011Постановка, анализ задачи. Экспериментальные данные о разнообразии форм распределения погрешностей измерений. Оптимальное число интервалов группирования экспериментальных данных. Специфика проектирования, кодирование программы. Описание модулей в Delphi.
курсовая работа [526,5 K], добавлен 12.06.2010Создание с помощью пакета MatLab моделей систем регулирования объектов химической технологии: проточной гидравлической емкости и адиабатического теплообменника-смесителя переменного объема, а также каскада химических реакторов полного перемешивания.
курсовая работа [555,3 K], добавлен 14.10.2012Системный подход как метод анализа объектов в процессе проектирования, задачи: принятия оптимального решения, разбиение задачи на части. Анализ требований, предъявляемых к проектам технических систем: эргономические, патентно-правовые, экономические.
лекция [149,3 K], добавлен 13.08.2013Описание процесса экстракции. Математическое описание модели. Алгоритм решения системы уравнений математического описания. Этапы имитационного исследования модели. Анализ результатов. Зависимость неудовлетворительной работы аппарата от расхода бензола.
контрольная работа [116,4 K], добавлен 16.11.2012Современные семейства ПЛИС фирмы Xilinx, их характеристики и значимость в процессе построения систем цифровой обработки сигналов. Создание базы параметров, фактов и запрещенных комбинаций для решения открытой задачи поискового проектирования модели ПЛИС.
курсовая работа [3,6 M], добавлен 14.12.2012Обзор моделей анализа и синтеза модульных систем обработки данных. Модели и методы решения задач дискретного программирования при проектировании. Декомпозиция прикладных задач и документов систем обработки данных на этапе технического проектирования.
диссертация [423,1 K], добавлен 07.12.2010Описание математических методов решения задачи оптимизации. Рассмотрение использования линейного программирования для решения транспортной задачи. Применение симплекс-метода, разработка разработать компьютерной модели в Microsoft Office Excel 2010.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 24.05.2015Анализ взаимосвязей между отраслями промышленности, расчет межотраслевого баланса на основе использования экономико-математической модели. Функции MS Excel, необходимые для решения задачи. Расчет матрицы прямых затрат и вектора конечного продукта.
курсовая работа [561,9 K], добавлен 30.11.2011Технико-экономическая характеристика предметной области. Обоснование необходимости и цели использования информационных технологий для решения задачи. Выбор технологии проектирования, разработка АРМ. Расчет показателей экономической эффективности проекта.
дипломная работа [2,8 M], добавлен 11.03.2010Построение базовой аналитической модели оптимизации распределения затрат на рекламу и ее времени между радио и телевидением. Разработка приложения для решения оптимизационной задачи с помощью симплекс-метода. Испытание модели на чувствительность.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 11.02.2014Описание проектного решения стратегической системы, этапы объектно-ориентированного анализа и проектирования. Описание связей между объектами. Программная реализация, построение модели состояний объекта. Руководство пользователя и описание программы.
курсовая работа [388,8 K], добавлен 17.11.2011Проектирование информационной системы, обеспечивающей оптимальное функционирование информационных потоков в товариществе собственников жилья "Революции 8", построенной на основе модели основного бизнес-процесса TO-BE. Экономическая эффективность проекта.
дипломная работа [3,7 M], добавлен 06.07.2012Этапы компьютерного моделирования, принципы и закономерности. Последовательность решения задачи по минимизации затрат на перевозку минеральных удобрений со складов на поля севооборотов методом северо-западного угла, наименьших затрат и потенциалов.
контрольная работа [32,0 K], добавлен 15.02.2012
