17 Transformador de calor Conecta una red III - la Capital y Objetivos de Coste Totales

Además de la capacidad de predecir los gastos de energía del transformador de calor conectan

una red directamente del material y el balance energético, sería útil ser capaz de calcular el costo

de inversión de la red.

Los componentes principales que contribuyen al costo de inversión de la red de transformador de

calor son:

· el número de unidades (cerillas entre corrientes calientes y frías)

· el cambio de calor el área

· el número de cáscaras

· los materiales de construcción

· tipo de transformador de calor

· posición de presión.

Ahora considere cada uno de estos componentes a su turno y explore si ellos pueden ser

estimados del material y el balance energético sin necesidad realizar el diseño de red de

transformador de calor.

17.1 EL NÚMERO DE UNIDADES DE CAMBIO DE CALOR

Para entender el número mínimo de cerillas o unidades en una red de transformador de calor,

algunos resultados básicos de teoría de gráfico pueden ser usados1,2. Un gráfico es cualquier

colección de puntos en los cuales algunos pares de puntos son unidos por líneas. Las figuras 17.1a

y 17.1b dan dos ejemplos de gráficos. Note que las líneas como BG Y CE Y CF en la Figura 17.1a no,

como se supone, se cruzan, es decir el diagrama debería ser dibujado en tres dimensiones. Esto es

verdadero para otras líneas en la Figura 17.1 que aparecen cruzarse.

En este contexto, los puntos corresponden al proceso y corrientes de utilidad, y las líneas para

calentar cerillas de cambio entre las fuentes de calor y fregaderos de calor.

Un path es una secuencia de las líneas distintas que son unidas el uno al otro. Por ejemplo, en la

Figura 17.1a AECGD es un camino. Un gráfico forma un componente solo (a veces llamaba un

sistema separado) si cualquier dos punto es unido por un camino. Así, la Figura 17.1b tiene dos

componentes (o dos sistemas separados), y la Figura 17.1a tiene sólo un.

Un lazo es un camino que comienza y se termina en el mismo punto, como CGDHC en la Figura

17.1a. Si dos lazos tienen una línea en común, ellos pueden ser unidos para formar un tercer lazo

por) la supresión de la línea común. En la Figura 17.1a, por ejemplo, BGCEB y CGDHC puede ser

unido para dar BGDHCEB. En este caso, este último lazo, como se dice, es dependiente de otros

dos.

De la teoría de gráfico, el resultado principal necesario en el contexto presente es que dan al

número de lazos independientes para un gráfico 1:

NUNITS = S + L-C (17.1)

donde

NUNITS = el número de cerillas o unidades (líneas en la teoría de gráfico)

S = el número de corrientes incluyendo utilidades (puntos en la teoría de gráfico)

L = el número de lazos independientes

C = el número de componentes

En general, el diseño de red final debería ser alcanzado en el número mínimo de unidades para

contener el costo de inversión (aunque esto no sea la única consideración para contener el costo

de inversión). Para reducir al mínimo el número de unidades en la Ecuación 17.1, la L debería ser el

cero y C debería ser un máximo. La Asumisión de la L ser el cero en el diseño final es una

suposición razonable. ¿Sin embargo, qué debería ser asumido sobre C? Considere la red en la

Figura 17.1besto tiene dos componentes. Para allí para ser dos componentes, los impuestos de

calor para corrientes un y la B exactamente deben equilibrar los impuestos para corrientes la E y la

F. También, los impuestos de calor para corrientes C y la D exactamente deben equilibrar los

impuestos para corrientes la G y la H. Tales equilibrios probablemente son insólitos y no fáciles

para predecir. La suposición más salva para C así aparece ser que habrá un componente sólo, es

decir C = 1. Esto conduce a un caso importante especial cuando la red tiene un componente solo y

es sin lazo. En este caso1,2:

NUNITS = S - 1 (17.2)

La ecuación 17.2 puesto en palabras declara que el número mínimo de unidades requeridas es un

menos que el número de corrientes (incluyendo corrientes de utilidad). Esto es un resultado útil

desde entonces, si la red es asumida para ser sin lazo y tiene un componente solo, el número

mínimo de unidades puede ser predicho simplemente por sabiendo el número de corrientes. Si el

problema no tiene un pellizco, entonces la Ecuación 17.2 predice el número mínimo de unidades.

Si el problema tiene un pellizco, entonces la Ecuación 17.2 es aplicada sobre cada lado del

pinchseparadamente2:

NUNITS = [SABOVEPINCH - 1] + [SBELOW Pinch- 1] (17.3)

La ecuación 17.2 puesto en palabras declara que el número mínimo de unidades requeridas es un menos que el número de corrientes (incluyendo

corrientes de utilidad)

La figura 17.2 al objetivo el número de unidades para problemas cansados las corrientes encima y debajo del pinch debe ser contada separadamente con

las utilidades apropiadas incluidas

Ejemplo 17.1

Para el proceso en la Figura 17.2, calcule el número mínimo de unidades dadas que el pellizco está

en 150 C para las corrientes calientes y 140 C para las corrientes frías.

Solucion:

La Figura 17.2 de Solución muestra la rejilla de corriente con el pellizco en el lugar que divide el

proceso en dos partes. Encima del pellizco, hay cinco corrientes, incluyendo el vapor. Debajo del

pellizco, hay cuatro corrientes, incluyendo el agua que se enfría. Aplicación de Ecuación 17.3:

NUNITS = (5 - 1) + (4 - 1) = 7

Mirar hacia atrás en el diseño presentado para este problema en la Figura 16.9, esto realmente de

hecho usa el número mínimo de las unidades de 7. En el siguiente capítulo, el diseño para el

número mínimo de unidades será dirigido.

17.2 EL CALOR CAMBIA OBJETIVOS DE ÁREA

Además del dar a la información necesaria para predecir objetivos de energía, las curvas

compuestas también contienen la información necesaria para predecir la transferencia térmica de

red el área. Para calcular la red el área de las curvas compuestas, corrientes de utilidad debe ser

incluida con las corrientes de proceso en las curvas compuestas para obtener el compuesto

equilibrado curves3, examinando el mismo procedimiento que ilustrado en Figuras 16.3 y 16.4,

pero incluyendo las corrientes de utilidad. El pasar equilibró curvas compuestas no debería tener

ninguna demanda residual de utilidades. Las curvas equilibradas compuestas son divididas en

intervalos de entalpia verticales como mostrado en la Figura 17.3.

Asuma al principio que el coeficiente de transferencia térmica total la U es constante en todas

partes del proceso. Asumiendo la transferencia térmica verdadera contracorriente, dan a la

exigencia de área para la k de intervalo de entalpia para esta transferencia térmica vertical por1,3:

Dónde

ANETWORKK = el cambio de calor el área para la transferencia térmica vertical requerida por la k de

intervalo

ΔHk = la entalpia cambia la k de intervalo

ΔTLMk = el tronco significa la diferencia de temperaturas para la k de intervalo

U = el coeficiente de transferencia térmica total

Figura 17.3 Para determinar la red el área las curvas equilibradas compuestas son divididas en intervalos de entalpia.

Para obtener la red el área, la Ecuación 17.4 es aplicada a todos los intervalos de entalpia

Donde

ANETWORK= calientan el área de cambio para la transferencia térmica vertical para la red entera

K= número total de intervalos de entalpia

El problema con la Ecuación 17.5 es que el coeficiente de transferencia térmica total no es

constante en todas partes del proceso. ¿Allí algún camino es de ampliar este modelo para tratar

con los coeficientes de transferencia térmica individuales? El efecto de coeficientes de

transferencia de película de corriente individuales puede ser incluido usando la expresión

siguiente, que es sacada en el Apéndice F3,4