ДЗ: Неизвестный вариант типового расчёта

Распознанный текст из изображения:

2. Оптимизация эксплуатационных параметров (Т.1)

электролизной ячейки с ТПЭ

Используя в качестве критерия оптимизации приведенные затраты на производсво 1 ньР Нз, найти оптимальные значения эксплуатационных параметров: плотности тока Я и температуры (Т). Цель оптимизации найти такие значения эксплуатационных параметров при которых значение приведенных затрат будет минимальным.

ПЗ = РЯ.Т) - приведенные затраты. раб/нмз Н:

К - чдельные капзатоаты.10000 п3 б/м2'

О = ОЛ) - годовое производство Н. на мето электполизной поверхности. мз/м~:

Е - эффективность капвложений, 0,1,

р = ф1,Т) - ресурс электролизера;

ВТ - выход по току, 0,98;

Р - фарадеевский коэффициент.2.4 кА~ч/ нмз Н,:

В - стоимость сырья на производство 1 нмз Н.. 1.2 руб/нмз Н,'

а - отчисления на зарплату и обп(езаводские расходы, 0,05;

тт ..асл, 2 ~74( 00чэт 0422~ ~875 10 Т2 001аьТ

и(( т) .= 11 857 12е4( 0 03~т+4 774(2+ 1 25.10 т2 — 0.144ьт

Задаем лыунк(пню прнаеденных ай,рат ст,. плотности кока

температуры

К:= 10000 о.:= 0.05 )3:= 1.2 т:= 8760 Е:= 0.1 ЕТ:= 0.98

На 10 домножаем т.к. 1А/см2 = 10 кА/м2

вт ь. 10

2.4

К +а <-2.10 0(!,Т).(.т

Е

— Е в(!,Т)

Р((,Т):= л- ~3

0(0

Распознанный текст из изображения:

гд

Найдем локальный минимум в заданной области

1:= 0.1

реп

Т:= 30

1>01

) < 0.3

Т< 120

Т> 30

с ~я(п )

= М)пптиае(Р 1 Т)

рафик функпии приведенных затрат ПЗ от параметров (Т.1)

Распознанный текст из изображения:

1; = 0.509 Т;„= 97.745

РЙ ..ы Т; 1 = 2.358

~:= 0.8 Т:= 120

Огкеп

!>О

~:= М!пап~ее(Р Л,Т1

Т„;п,~

;„= 0.509 Т;и =97.745

,: .Т,;и) = 2,358 РУб/имз Н, минимальное значение лРиввде

Таким образом найдены оптимальные значения температуры и тока

РГ!,— нных затрат

1опт:= 0.509

см

Топт:= 97.745 град

Цля нахождения оптимального значения напряжения полученные оптимальные значения тока и

1~мавра ухта ал~авим в полином напряжения

с 3 " 2

Оопт То~ !: — 1.721 -' 1.258!опт — 1.75 10 Топт — О 0831опт «- б 25 10: — 5.75 10 'юпт Топт

Щ'опт,топт) = 1,973 В

3. Материальный расчет батареи.

1„„,:= 0.509 А/смз

Чюэл:= Р 11опт УУ „= 4.715 х 10 Вт":ч/мэ

3

Р;= 2390 А*ч~мэ

Э1эл:= тчэл О

Задаемся количеством ячеек п = 402 для этого количества маетодом последовательного

приближения рассчитаем габбариты электоолизера.

! ~ 0.8

Т < 120

Тэ.80

0опт:= 1,973 В Т„;= (273 «-97,745) к е:= 5 мэнч

Распознанный текст из изображения:

° нс.1 Габар~-,иыс размеры алсктродизсра.

-4

1з = 59.158 А 'зл. 10

зл. =

Тогда обшая поверхность Р б щ'

~олт

Робщ

и2 о. 2 ~ общ 1= 0.122м 5:= 3 10 ~ и

к

й ~зл.:=,,

'-'олт'-

Р,бщ — О.О1г

' = 4.982

б

с = 0.606 и

.= л'н

~,У

~1выд:= ~.("олт-148).О

О, = 5,891 х 10" Вт

тос:= 298 к р:= 7.39.10 к-'

Параметры воздуха и вольс

Разводы:= 1.79'Ргвоз .- -0.702

ввоз.— - 15.53 10 " и 1с

чводы:= 0.302 10 м2/с

стенка

воздух

Рис.2. Распределение

температуры.

4, Тепловой расчет батареи

Расчитаем количество теплоты выделившейся на злектролизере.

Распознанный текст из изображения:

,3/

1'опт * ос,

~'воз:=

з2

1'во /

ц:= 9.81м/ст

о

ко —.- 1е ~ «..-Вт-~

Х ° ° я юо.25 ~0 от~'~м .ау

ВОДЫ '

отвод = 1.041. 10

10

ВОЗ

7 э" 0.25 0.25

з воз:= -65 10 ~т/(м "К) ~довез:= (Зтвоз рг„з) ' Мо„д~:= (~~воды-р~.„ды)

азл = а л — -2.074х10 Вт/(ма*К)

~~воз /'воз

асс:= аос = 8.815 Вт/(м2ВК)

о

йст:= 0.2-10 м

-2

Коэффипиент теплопередачи: хст:= 40Вт/(м*К)

1

8:=

1 1 ~от

азл аос З ст

'к = 8.774 Вт/(м2'""К)

0 очи ззз ~внеш = "---

С~коне:= ~'Рвнеш'(1опт тос) О~она = 162.646 Вт

Явыд > Озоне слеловательно необходим теплообменник. Выберем

рекуперативный кожухотрубный теплообменник:

-2 .,„-2

внУтРи тРУб диаметРом о:= 10 10 м и толщиной а р 0 1'10 и

будет течь охлаждаемая вода, а в межтрубном простанстве - охлзжданяпзя

вода Скорость движения, как охлаждмощей воды, так и охлажцаемой

примем равной

Критерий Рейнольдса движения охлаждаемой воды

'в. отр 5

йе1:= йе1 = 3.311 х 10 Для

хВОДЫ

(1) ( )

турбулентного движения:

= 703.82

а = 4.802 х 10 Вт/(м2"К) 1=

Критерий Рейнольдса движения охлаждающей волы: ~ох.воды:- -0.805 Рй м /с

г

"внеш .= 2'

4

из/т т

г3твод

,г

("вод ы/

~101 о воды

а

отр

Распознанный текст из изображения:

1

в « = 1.24кх кб

"ох.воды

по л л.~

г. с.~. ~ У.

~4"ох.воды:= о ""' 1,йеох.воды/ '1гтох.воды/

"ох.воды:= э.42

1

кто -'=

— .~. — +—

о2 Хст

Кто — 1.83 х 10' Вт/(М2'кк)

лт:= г1 К

:= 10К

лтб- лт„

~т:- -".

Лт — 14 вгб К

Теплоемкость воды: Сох воды .= 4.174.10 Вт/(кг К)

Поверхность теплообмена: 8то:= выд Зщ = 0.211

то лог

~вы ~кона

Расход питательной воды: лт:= 30 К б .=

~ох.воды'лт

й = 0.046- кв/сек р -- - -;= 996:кь1якм.;"':т/:= 1/ = 4.593 . 10 мз/сек

Рох.воды

5. Гидравлический расчет батареи

Для гидравлического расчета тракт батареи разбивается на 11 участков.

лР1,лР3,лР, -потери на входе в коллектор и каналы соответственно;

ЛР.,ЛР,ЛР6,ЛРа,ЛРи,-ПОТЕРИ ПО ДЛИНЕ;

лР,лР,лР „„-потери на выходе из коллектора и каналов соответственно

1

Принимаем анодную схему подачи воды как наиболее рапионачьную.

— 2

г1колл .-- 1.10 м -диаметр раздающего коллеь-.ора;

-2

окан:-- 0.2.10 м -диаметР канала; 1кол:-- 0.4м -длина канала.

Коэффищтенты местного сопротивления: входа ~ „:= 0.5

выхода ~вых:= 1

Коэффициент гидравлического сопротивления: ~:= 0.045

-2

~ох во....= 61.8-10 Вт//м'кК) и..= ~воды ~~~од ' *. = 3.193 — 10 Вт/(мт К)

стр