р (1067700), страница 35
Текст из файла (страница 35)
Для этих же условий проводятся конструкционный и гидродинамический расчеты. В целях предварительной оценки оптимальности выбираемых в расчетах величин следует определить наименьшее значение годовых затрат, приходящихся на данную теплообмеиную поверхность в зависимости от скоростей теплоносителя. Для этого подсчитываются приведенные капитальные и годовые эксплуатационные затраты для каждого расчетного варианта. Капитальные затраты могут быть определены в целом для элемента ПГ, включая и его корпус. Затраты иа корпус подсчитываются при известной его толщине, получаемой из расчета на прочность (см. гл. 14).
Суммарная себестоимость (К, руб.) корпуса и поверхности теплообмена зависит от их размеров и выбранных материалов и может быть определена (на данной стадии проектирования ориентировочно) по соотношению К =Э„/)„=(!/ц.)(С„Ц„+/Ц ), кВт; т,— число часов работы ПГ в год (ТООО), ч/год; Цз — цена 1 кВт ч электроэнергии, руб/(кВт.ч). Результаты расчетов по (11.33) и 11.34) представляются в виде графиков н=/(еп) и Эн=/(ен) (рис. 11.4).
Кривые Э, и Эк суммируются, и по минимуму суммарной кривой определяется оптимальное значение скорости теплоносителя. Рассмотренная методика выбора оптимальной скорости не является окончательным критерием оптимальности данного варианта ПГ. Технико-экономическое совершенство ПГ должно оцениваться при проведении специальных технико-экономических расчетов. /' ! ь Ркс. 11зй Технико-зкономический выбор оптимальной скорости теплоносителя: ! — прннепенные капитальные затраты; у — знспауатапипииые расхпаы: а — суммарные расчетные гавапые затраты б 11.6. ПРИМЕНЕНИЕ ЭВМ ДЛЯ РАСЧЕТА ПГ Оптимизация параметров н характеристик ПГ.
Используемые в практике проектирования два вида расчетов: конструкторский и поверочный, применительно к ПГ АЭС связаны с большим объемом вычислительных работ. Кроме того, конструкторский расчет требует выполнения ряда оптимизационных сопоставлений. Проведение полного объема расчетов, получение на их основе обоснованных результатов без использования ЭВМ невозможно. Но необходимо четко представлять себе, что без глубокого знания закономерностей всех процессов, протекающих прн производстве пара, правил и принципов конструирования и техиико-экономических обоснований, а также требований обшей методики расчетов успешною применения ЭВМ быть не может.
Проведение расчетов начинается с составления уравнений, определяющих математическ ю модель ПГ нли его элементов. ля анализа влияния на результаты расчетов различных величин, входящих в уравнения, предварительно целесообразно представить последние в общем виде. При этом могут быть введены обоснованные допущения.
Начальной стадией конструкторского расчета ПГ является определение площади теплопередающей поверхности (тепловой расчет). Ниже приведены в виде функциональных зависимостей уравнения, используемые при этом со следующими допущениями: падение давления теплоносителя и рабочего тела при движении в поверхности теплообмена пренебрежимо мало; повеохность теплообмеиа не имеет оксидов и отложений. Прн необходимости эти допущения могут быть легко сняты н требуемые характеристики введены в соответствующие уравнения. В итоге получим такую систему уравнений: О=бе;(!1 — !1)ц=ОЧ/.Ь» !' !'); (11.35) 2б! (1 =- ~-'>(йааых — />авх) = Т>/2(Рае /2 /2) ' (11.36) =- Ф(пцгср); (11.37) А/ =- еха (/ь /1 /2 /2) > (11.38) й==/4(СЕ2 Ссае />схе Е/ее' Е/в) =/а(Р>е "!е /ее Рае 12 12 'е'1 ° П>ве Е(не г/,, 4, )с ); (11.39) е/в = 4>мее/П =-/2(6, п>1, /->, ц>2, 11н 1/в рее рх) = =/аЫ.
п>1 О. '1'>е е/н* е/ве Рее /!е /1 Ра /2 /2) ' (11.40) с(, = 1(н — 2бс,; (11.41) б„=-/,((он!, е>е„, Р, или Рв). (11.42) Анализ системы уравнений (11.35) — (11.42) показывает, что в нее входят параметры, значения которых в большинстве случаев получаются из расчета тепловой схемы АЭС в целом, а некоторые оцениваются на основе имеющегося опыта. К ним относятся: количество тепла, переданного от теплоносителя к рабочему телу, Я; расходы теплоносителя е> и рабочего тела О; их давления на входе в поверхность теплообмена ре и Р2., температуры сред на входе в поверхность >'е и 1'2 и выходе /'е и /в2.
Эти параметры, называемые внешними (или неуправляемыми), при составлении уравнений (11.35) — (11,42) считаются заданными. Вследствие этого (11.35) и (11.36) из системы уравнений исключаются и в ней остается шесть уравнений с 11 переменными. Переменные в левых частях уравнений являютя рассчитываемыми, они носят название выходных. Остальные переменные: характеристики материала труб (иомииальное допускаемое напря>кение пн и теплопроводность ).с,), наружный диаметр труб е(„, скорости теплоносителя и рабочего тела нее и ш2 составляют группу управляемых параметров, посредством которых можно влиять на выходные параметры.
Имея в виду изложенное выше, следует продолжить составление математической модели ПГ, переписав предыдущие и завершая составление других уравнений (коиструкционного и гидродннамического расчетов) в явном виде, Для различных типов ПГ, а так>ке для конкретных условий работы однотипных ПГ некоторые параметры и характеристики (например, скорости сред, диаметры труб, размеры корпусов и др.), входящие в уравнения математической модели, могут изменяться в довольно широком диапазоне их значений. Поэтому для расчетных вариантов должны быть установлены границы их изменения.
Они могут диктоваться требованиями условий эксплуатации, транспортировки, технологии изготовления узлов и элементов и др. Эти требования имеют свое математическое выра>кение. Ссютветствующие уравнения, налагающие ограничения на диапазон изменения параметров и характеристик, должны входить в состав математнческой модели. Решение оптимизационных задач на основе математической модели заключается в определении таких значений управляемых па- 262 раметров, которые удовлетворяют принятым ограничениям.
Вычисленные с учетом этого управляемые параметры должны обеспечивать минимальное (максимальное) значение некоторой функции, называемой целевой или критерием оптимизации. Таким критерием применительно к проектируемому ПГ являются годовые расчетные затраты 3 (см. гл. 15). Полученные при решении этой задачи значения управляемых параметров называются оптимальными. Конструкторский расчет ПГ относится к классу оптимизационных задач и состоит в нахождении минимальных значений управляемых параметров. Для определения критерия оптимизации 3 необходимо включить в математическую модель ПГ соответствующее уравнение (11.43) Здесь Р— доля отчислений, зависящих от капиталовложений (см.
$ 15.1); с „— стоимость ПГ, отнесенная к ! м' теплопередаюшей поверхности (с учетом изготовления, транспортировки, накладных расходов и т. п.), руб/м2; з — удельные расчетные затраты на электроэнергию, руб/(кВт.ч): тс — число часов работы ПГ в год. Параметры р, з, т, могут быть отнесены к числу внешних. Мощность насосов, необходимая для обеспечения движения в поверхностях теплообмена ПГ теплоносителя и рабочего тела, определяется уравнениями типа (11.28). В общем виде уравнение для определения Ае может быть представлено следующим образом: — е'2 (Саре (Е~м)хе (Лвм)2 Зе Г/н Е/в О ееЕ>е с'» Н>ве Чнас1' Чанс ы. (11,44) В этом уравнении коэффициент трения б,р обусловливается состоянием (шероховатостью) поверхностей труб; коэффициенты местных сопротивлений со стороны теплоносителя (Х$м) е и рабочего тела (Хс )2 зависят от конструкции проточной части поверхности теплообмена; если она известна, то они являются заданны- МИ, таи ЖЕ Кая И КПД НаСОСОВ 2>нас> И 21нас2.
Добавление уравнений (11.43) и (11.44) ие увеличило числа подлежащих оптимизации управляемых параметров. Если для определения минимального значения 3 взять по четыре значения каждого из них, то число рассчитываемых вариантов будет 4", т. е. 256. Таким образом, решение даже упрощенной оптимизационной задачи без вычислительной техники весьма трудоемко. С помощью уравнений (11,37) — (11.44) решается довольно ограниченная для практических целей задача оптимизации ПГ. При их использовании для выбранного конструкциоииого оформления элемента ПГ можно определить только наиболее целесообразные диаметр труб и скорости сред, Если по требованиям теплофизических и физико-химических процессов не определена единственно пригодная марка стали, то требуется определить наиболее целесо- 263 6= Р(/44~их йссс) = /ЖРс' /-"' 14) 1 (11 36) 4с 3 =- Я/(АД/ср); (1!.37) Р Д/„-=- ~с (1,'.
г,, /.'„1.',); (11.38) А=74(4Х,. Сс"* й„г[; С/с) =44(Р4 /1 /» Р- /С* /С Гаи и4М 4[с 4(„4[,, )с ); (11.39) с/,= 4~ми/П =-6(6, ю4, // и4э 4[, с/,. Рс рс) = =14(6. гз„Х1, из с[н с/с Р ° /1, /ь Рм / ° (с); (11-40) (11.41) б„=/,([а„[, с/„, р, или рс). (11.42) Анализ системы уравнений (! 1,35) — ( П.42) показывает, что в' нее входят параметры, значения которых в большинстве случаев получаютси нз расчета тепловой схемы АЭС в целом, а некоторые оцениваются на основе имеющегося опыта.
К ннм относятся: количество тепла, переданяого от теплоносителя к рабочему телу, Я; расходы теплоносителя 6 и рабочего тела 0; их давления на входе в поверхность теплообмена р4 н рз, температуры сред иа входа в поверхность 1'4 и 1'з и выходе 1'4 и 1"ь Эти параметры, называемые внешними (нли неуправляемыми), при составлении уравнений (11.35) †(11.42) считаются заданными. Вследствие этого (11,35) и (11.36) из системы уравнений исключаются и в ней остаетси шесть уравнений с 1! переменными.,-Переменные в левых частях уравнений являютя рассчитываемыми, они носят название выходных. Остальные переменные: характеристики материала труб (номинальное допускаемое напряжение о„ и теплопроводность 1,), наружный диаметр труб 4(„, скорости теплоносителя и рабочего тела гз4 и и4з составляют группу управляемых параметров, посредством которых можно влиять на выходные параметры.
Имея в виду изложенное выше, следует продолжить составление математической модели ПГ, переписав предыдущие и завершая составление других уравнений (конструкционного и гидродинамического расчетов) в явном виде. Для различных типов ПГ, а также для конкретных условий работы однотипных ПГ некоторые параметры и характеристики (например, скорости сред, диаметры труб, размеры корпусов и др.), входящие в уравнения математической модели, могут изменяться в довольно широком диапазоне их значений.
Поэтому для расчетных вариантов должны быть установлены границы их изменения. Они могут диктоваться требованиями условий эксплуатации, транспортировки, технологии изготовления узлов и элементов и др. Этн требования имеют свое математическое выражение. Соответствующие уравнения, налагающие ограничения на диапазон изменения параметров и характеристик, должны входить в состав математической модели.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
