МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОПТИМИЗАЦИИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГАЗОВЫХ ФИЛЬТРОВ, РАСПОЛАГАЕМЫХ В ОБОГРЕВАЕМЫХ ПОМЕЩЕНИЯХ

А. П. Усачев, С. В. Густов

Аннотация


В действующих нормативных документах отсутствуют рекомендации по оптимизации геометрических параметров газовых фильтров, располагаемых в обогреваемых помещениях, что значительно снижает экономическую эффективность их эксплуатации.

В результате анализа установлено, что на экономичность эксплуатации и величину интегральных затрат газового фильтра, размещаемого в обогреваемом помещении совместно с другим газовым оборудованием, существенное влияние оказывает отношение высоты корпуса фильтра к его диаметру.

При увеличении отношения высоты корпуса фильтра к его диаметру, уменьшаются диаметр, металлоемкость, капвложения в газовый фильтр, но, одновременно с этим, увеличиваются капвложения в его размещение и эксплуатационные расходы на обогрев.

Предложена математическая модель для определения оптимального соотношения высоты к диаметру корпуса фильтра, располагаемого в обогреваемом помещении, которая включает в себя расчетные схемы, целевую функцию интегральных затрат, уравнения капитальных вложений и эксплуатационных затрат, диапазон ограничения управляющих параметров. Разработанная математическая модель позволяет учитывать взаимное влияние геометрических параметров фильтра к его диаметру, объема и теплозащитных характеристик помещения, в котором он установлен, расхода тепловой энергии на нужды его отопления.

Результаты расчетов, проведенных согласно предложенной математической модели применительно к газовому фильтру объемом 0,004 м3 с выходным и входным патрубками диаметром 57 мм, показывают, что оптимальное отношение высоты и диаметра корпуса фильтра, расположенного в обогреваемом технологическом помещении с другим газовым оборудованием, составляет (Н/D)opt = 4,5, а минимальные интегральные затраты составляют Зmin = 13200 рублей.

Сравнение оптимальной конфигурации предложенного фильтра (Н/D)opt = 4,5 с осредненной величиной для существующих конструкций (Н/D) = 2,1, показывает значительное различие в 2,15 раза, которое объясняется игнорированием стоимостных показателей несущих и теплозащитных конструкций помещения, в котором он установлен, расхода тепловой энергии на нужды отопления, удельного веса стоимости фланцевого соединения.

Использование предложенной математической модели по определению оптимального соотношения высоты к диаметру корпуса фильтров, располагаемых в обогреваемом помещении, позволяет существенно повысить экономичность их эксплуатации.


Ключевые слова


consumption of thermal energy for heating needs;filter;geometric parameters;heating accommodation;heating protective characteristics of defensive constructions;height-body diameter ratio;mathematical model;objective function of costs;operation economy.;optimization;геометрические параметры;математическая модель;обогреваемое помещение;оптимизация;расход тепловой энергии на нужды отопления;соотношение высоты к диаметру корпуса;теплозащитные характеристики ограждающих конструкций;фильтр;целевая функция затрат;экономичность эксплуатации

Полный текст:

PDF

Литература


Разработка математической модели оптимизации формы фильтров, размещаемых в шкафных газораспределительных пунктах / Усачев А.П. [и др.] // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2010. № 4 (82). С. 145–155. URL: http://ntj-oil.ru/article/view/2417

Математическая модель оптимизации формы фильтров шкафных ГРП, обеспечивающая экономию металло– и капиталовложений / Усачев А.П. [и др.] // Научно-технические проблемы совершенствования и развития систем газоэнергоснабжения, Саратов: СГТУ. Сборник научн. трудов. 2010. С. 55-68.

СП 50.13330.2012.актуализированная редакция СНиП 23-02-2003. Тепловая защита зданий. НИИСФ РААСН. М.: ФАУ «ФЦС», 2012. 95с.

СП 60.13330.2012 актуализированная редакция СНиП 41-01-2003. Отопление вентиляция, кондиционирование. ОАО «СантехНИИпроект» М.: ФАУ «ФЦС». 75с.

ГОСТ Р 54960-2012. Системы газораспределительные. Пункты газорегуляторные блочные. Пункты редуцирования газа шкафные. Общие технические требования. М.: Росстандарт, 2012. 65 с.

СП 131.13330.2012. актуализированная редакция СНиП 23-01-99*. Строительная климатология. НИИСФ РААСН. М.: ФАУ «ФЦС». 2012. 115 с.

ГОСТ Р 52857.2-2007 Сосуды и аппараты. Нормы и методы расчета на прочность. Расчет цилиндрических обечаек, выпуклых и плоских днищ и крышек. М.: Стандартинформ, 2008. 45 с.

ГОСТ 6533-78. Днища эллиптические отбортованные стальные для сосудов, аппаратов и котлов. Основные размеры. М.: Изд-во стандартов, 1985. 37 с.

ГОСТ 12815-80. Фланцы арматуры, соединительных частей и трубопроводов на Ру от 0,1 до 20,0 МПа (от 1 до 200 кгс/см²). Типы. Присоединительные размеры и размеры уплотнительных поверхностей. М.: Изд-во стандартов, 1980. 21с.

ГОСТ 12820-80. Фланцы стальные плоские приварные на Ру от 0,1 до 2,5 МПа (от 1 до 25 кгс/см²). Конструкция и размеры. М.: Изд-во стандартов, 1980. 11с.

Промышленное газовое оборудование: справочник. 6-е изд., перераб. и доп./под редакцией Карякина Е.А. Саратов: Газовик, 2013. 1280 с.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ogbus-2014-4-279-301

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.