玉米化工用换热器的技术经济分析

论文摘要

换热器是玉米化工生产系统中实现能量交换必不可少的重要设备之一,其初投资和运行费用在生产总费用中占有较大比重。为了实现既满足换热要求又尽可能地节省换热器初投资和运行费用的目标,对该设备进行经济性分析是有必要的。本文用技术经济学静态分析法,以传热学和流体力学为理论基础,以年折算费用为目标函数,以物流流速为自变量,建立了换热器设备初投资和运行费用的经济分析数学模型,并基于年折算费用最少的原则,推导了适用于无相变换热的管壳式和板式换热器的经济流速计算公式,并总结和分析了经济流速计算公式的适用条件和计算步骤。从求解物流经济流速的角度入手,通过实例对管壳式和板式换热器分别进行优化计算,并将优化前后的结果进行对比分析;详细分析了换热管数量、管长、管径、折流挡板间距、换热管中心距、单位换热面积投资费、电价、年运行时间、污垢系数、换热量对年折算费用的影响;应用经济学动态分析法,分别计算了最佳折旧年限和最少年折算费用;并应用敏感度系数法深入分析了上述诸因素对年折算费用的影响程度,为设计人员提供参考。最后,以某玉米化工企业10万吨麦芽糊精和10万吨果糖生产工艺系统为例,在满足换热要求的前提下,通过求解物流经济流速,优化其应用的部分管壳式和板式换热器的结构参数,结果发现优化后管壳式换热器每年可节省17.44%的投资费,板式换热器每年可节省17.96%的投资费,可为该企业生产运营和设备更新改造提供借鉴。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 本课题研究的目的和意义
• 1.3 换热器及其分类
• 1.4 换热器在玉米化工生产中的应用
• 1.4.1 玉米化工生产工艺流程
• 1.4.2 玉米化工工艺中换热器的应用
• 1.5 国内外研究现状
• 1.6 本课题研究的主要内容
• 第2章 换热器的基本理论与计算
• 2.1 换热器的传热计算
• 2.1.1 传热计算的基本方程
• 2.1.2 总传热系数
• 2.1.3 换热器传热计算的基本方法
• 2.2 换热器传热壁面的换热特性
• 2.2.1 管壳式换热器传热壁面的换热特性
• 2.2.2 板式换热器传热壁面的换热特性及试验关系式
• 2.3 换热器阻力计算
• 2.3.1 管壳式换热器流阻计算
• 2.3.2 板式换热器阻力计算
• 2.4 换热器结垢及其对换热和阻力的影响
• 2.5 玉米化工用换热器的选择
• 2.5.1 材质的选择
• 2.5.2 型式的选择
• 2.5.3 流动空间的选择
• 2.6 本章小结
• 第3章 换热器经济分析数学模型的建立及经济流速的推导
• 3.1 技术经济分析
• 3.1.1 经济效果
• 3.1.2 技术经济常用方法
• 3.2 经济分析数学模型的建立及经济流速的推导
• 3.2.1 经济流速
• 3.2.2 管壳式换热器经济分析数学模型及经济流速推导
• 3.2.3 板式换热器经济分析数学模型及经济流速推导
• 3.3 MATLAB计算程序设计
• 3.3.1 管壳式换热器计算程序
• 3.3.2 板式换热器计算程序
• 3.4 本章小结
• 第4章 数学模型应用及经济性分析
• 4.1 数学模型应用
• 4.1.1 管壳式换热器数学模型应用算例
• 4.1.2 板式换热器数学模型应用算例
• 4.2 换热器经济性分析
• 4.2.1 管壳式换热器算例经济性分析
• 4.2.2 板式换热器算例经济性分析
• 4.3 敏感性分析
• 4.3.1 敏感性分析的概念
• 4.3.2 敏感度系数
• 4.3.3 年折算费用影响因素的敏感性分析
• 4.4 某玉米化工企业用换热器的经济性分析
• 4.4.1 某玉米化工企业用换热器
• 4.4.2 优化设备的选择
• 4.4.3 优化结果
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢