Что такое оптимизация теплообменников?
Представим себе простую холодильную систему. Рассол поступает в нее с некоторой температурой и выходит с более низкой температурой. В то же время охлаждающая вода входит в систему с низкой температурой и выходит с более высокой температурой. Система имеет определенную производительность. Хотя у нас есть некоторая свобода выбора входной температуры рассола, выходной температуры охлаждающей воды и расходов этих жидкостей, все-таки три параметра, как правило, должны оставаться фиксированными — это выходная температура рассола, входная температура доступной охлаждающей воды и производительность установки. Наша цель состоит в проектировании оптимальной системы с учетом данных ограничений. Возникает вопрос, что есть оптимальная система, и можно ли такую систему реализовать на практике. К сожалению, термин «оптимальный» не имеет строго количественного определения. Ниже приведено несколько произвольное определение.
Полная оптимизация. Ее можно определить как создание такой системы, которая характеризуется низкими, насколько это возможно, эксплуатационными затратами при данной стоимости оборудования. В этом случае необходимо минимизировать сумму годовых амортизационных отчислений и эксплуатационных расходов. Оптимальной в этом смысле обычно является дешевая в эксплуатации система, но требующая довольно больших капитальных затрат. Однако на практике владельцы установок предпочитают снижать капитальные затраты в ущерб расходам на эксплуатацию.
Проведение полной оптимизации требует значительных затрат времени и средств. Как правило, отсутствуют исчерпывающие данные о том, как изменение одного параметра влияет на другие. Это обстоятельство делает точную полную оптимизацию практически невозможной.
Оптимизация цикла. Разработчик системы выбирает тип хладагента, решает, нужно ли установить экономайзер, двухступенчатый компрессор, переохладитель и т.д.
Оптимизация оборудования. Стоит ли сделать испаритель чуть меньше, а конденсатор чуть больше? Можно ли использовать компрессор меньшей мощности, зато с ТРВ и испарителем большей производительности? Можно ли уменьшить размеры испарителя, если увеличился перепад давлений хладагента? На эти вопросы, зачастую, можно ответить без особых проблем. Они и составляют содержание этой главы.