При необходимости для достижения заданных конечных температур в теплообменных системах используются вспомогательные тепло- и хладагенты.

Таким образом, задача синтеза является многоэтапной задачей, в которой на каждом этапе осуществляется выбор пары потоков, вступающих во взаимный теплообмен. Пары потоков можно выбирать с помощью эвристических правил (эвристик). Под эвристиками понимают правила, полученные на основе анализа опыта квалифицированных специалистов, которые носят характер вероятных, хотя и не всегда безошибочных утверждений.

В данной работе использовались следующие эвристики:

1. Выбрать вариант теплообмена между потоками i и j, для которых начальные температуры максимальны.

2. Выбрать вариант теплообмена между потоками, который обеспечивает максимальное количество передаваемого тепла.

Выбор конкретной эвристики на каждом этапе синтеза осуществлялся с помощью равномерно распределенных в интервале [0,1] псевдослучайных чисел. Если выбранное псевдослучайное число А входило в интервал [0;0,5], то выбиралась 1-я эвристика, если оно входило в интервал [0,5;1], то выбиралась 2-я эвристика.

Синтез тепловой системы осуществлялся с применением электронных таблиц Excel на основе Задания и таблицы 3. Таблица исходных потоков приведена в таблице 5.

Таблица 5. Основные технологические потоки

Разработанная тепловая система имеет следующий вид:

Площади поверхности теплообмена аппаратов приведены ниже.

1. Теплообменник 1: F=625,2 м² .

2. Теплообменник 2: F=663,1 м².

3. Теплообменник 3: F=4165 м².

4. Теплообменник 4: F=445,9 м².

5. Теплообменник 5: F=8967,9 м².

6. Холодильник: F=1055,7 м².

7. Нагреватель 1: F=1225,5 м².

8. Нагреватель 2: F=1578 м².

Приведенные затраты, связанные с эксплуатацией синтезированной тепловой системы составили 148919,3 ус.д.ед./год.

Выводы

В данной курсовой работе был проведен синтез ХТС с использованием различных методов обработки экспериментальных данных, а также принятых математических моделей аппаратов (РИВ). Синтез тепловой системы осуществлялся с помощью эвристического метода.

Расчеты реакторов РИВ показали, что равновесие в 1-м реакторе наступает достаточно быстро, и почти половина объема реактора не работает. Поэтому целесообразно было бы уменьшить объем 1-го реактора до V=45 м³, что привело бы к существенной экономии материалов. Среди недостатков данной ХТС можно указать также крайне низкую эффективность работы реакторов 4 и 5, а также абсорбера 2, что, в свою очередь, связано с низкой концентрацией компонента А в реакционной смеси и связанными с ней низкими скоростями процесса в реакторах и малым содержанием целевого компонента С в смеси, поступающей во 2 абсорбер. В то же время в смеси, выходящей из абсорбера 2, велико содержание компонента В, что весьма нежелательно. Устранить эти недостатки можно, увеличив концентрацию компонента А в свежей реакционной смеси либо обеспечив рециркуляцию реакционной смеси, содержащей избыток В с добавлением в нее свежих компонентов А и В до нужной концентрации, указанной в Задании.

Список используемой литературы

1. Саутин С.Н., Шибаев В.А., Левин В.Л. Исследование на ЭВМ кинетических закономерностей химических реакций. Метод. указ. - Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 1988.

2. Холоднов В.А., Вениаминова Г.Н., Иванова Е.Н., Чепикова В.Н. Программные продукты Microsoft Office в химии и химической технологии. Обработка экспериментальных данных с использованием электронных таблиц Excel. Метод указ. – СПб.: СПГТИ(ТУ), 2002.

3. Кузичкин Н.В., Саутин С.Н., Холоднов В.А., Хартманн К. Синтез оптимальных тепловых систем. Метод. указ. – Л.: ЛТИ им. Ленсовета, 1985.

4. Химическая энциклопедия. В 5-и т.Тт.4,5/гл. ред. Зефиров. – М.: Изд-во «Большая Российская энциклопедия», 1995-1998.