МЕТОД ОПТИМІЗАЦІЇ ОКРЕМИХ СТУПЕНІВ ВИПАРКИ ЦУКРОВОГО ВИРОБНИЦТВА
DOI:
https://doi.org/10.20998/2220-4784.2022.01.04Ключові слова:
багатоступеневі системи, виробництво цукру, термоекономіка, оптимізація та обчисленняАнотація
Для відділення випарки типового цукрового заводу був розроблений метод термоекономічної оптимізації окремих її ступенів. Оскільки основна частина втрат ексергії обумовлена теплообміном при кінцевій різниці температур, тому в якості незалежної змінної при термоекономічній оптимізації була обрана величина температурного напору в кожному із ступенів з відповідним пошуком своїх мінімальних термоекономічних витрат. Існування для кожного ступеня локального мінімуму зумовлено тим, що зі зростанням температурного напору збільшується величина енергетичних витрат (тому що збільшуються втрати ексергії) і зменшується величина капітальних і зв’язаних з ними витрат (тому що зменшується поверхня теплообміну ступеня), а, отже, їх сума буде мати мінімум. Пошук цього мінімуму в силу унімодальності функції термоекономічних витрат проводився для кожного із ступенів методом Гауса-Зейделя - шляхом послідовного порівняння витрат, отриманих на даному кроці ітерації з попередніми і, якщо знайдене значення менше, то переходять до наступної ітерації. Розрахунок закінчується в тому випадку, якщо знайдене значення стає більше, ніж значення, що отримане на попередньому кроці, яке і буде оптимальним. Потім розраховуються сумарні термоекономічні витрати, у ступені. В якості прикладу застосування розробленого методу були знайдені оптимальні температурні напори і локальні оптимуми річних термоекономічних витрат для першого ступеня. Знайдене значення температурного напору перевищує відповідне у існуючій системі випарки на 2,6 градуса і підтримання такого збільшеного температурного напору у першому ступені дозволяє зменшити річні витрати в цьому ступені на 3800 USD. Слід зазначити, що знайдені значення температурного напору в силу жорсткої прив’язки до технологічного ланцюжка кожного ступеня вимагають взаємного узгодження, тому що потоки, які виходять з попередніх ступенів, одночасно входять в наступні, а, отже, температурний рівень процесів в ступенях повинен узгоджено змінюватися, змінюючи тим самим величину термоекономічних витрат. Крім того, слід враховувати, що зміна параметрів потоків всередині енерготехнологічної системи відділення випарки викликає також зміну параметрів потоків, які покидають це відділення.
Посилання
Tovazhnjanskij L.L., Bukhkalo S.І., Kapustenko P.O. ta іn. Zagal'na tehnologіja harchovoї promislovostі u prikladah і zadachah. Pіdruchnik. K.: CNL, 2011. 832 p.
DSTU 4623:2006 «Cukor bіlij. Tehnіchnі umovi». K. : DERZhSPOZhIVSTANDART UKRAЇNI 2007. 14 р.
Shtangejev K.O. Vyparni ustanovky ta teplovi shemy cukrovyh zavodiv. [Evaporative installations and thermal schemes of sugar factories] K.: JuNIDO Publ. 2015. 66 р.
Slavjanskij A.A. Promyshlennoe proizvodstvo sahara: Uchebnoe posobie. [Industrial production of sugar: Tutorial]. Moscow: MGUTU im. K.G. Razumovskogo Publ. 2015.255 р.
Filonenko V.N., Cygankov D.N., Shvecov A.A. Racional'naja posledovatel'nost' jenergosberegajushhih tehnicheskih reshenij dlja saharnogo zavoda [A rational sequence of energy-saving technical solutions for the sugar factory]. Sahar. 2016. no. 9, рр. 24–31.
Schulze T. A look at technological and technical tower extraction trends SUGAR INDUSTRY. Zuckerindustrie. 2015. vol. 140. no. 12, рp. 748–752.
Yousif Karm and Ahmed Rahamatalla. 2014. Previous Study of Elgunied Sugar Factory. R. Deshmukh, A. Jacobson, D. Kammer, Thermal gasification or direct combustion? Comparison of advanced cogeneration systems in the sugarcane industry. Biomass Bioenerg. 2013. vol. 55, рp. 163–174.
http://dx.doi.org/10.1016/j.biombioe.2013.01.033
R. Palacois-Bereche, A. Ensinas, M. Modesto, S.A. Nebra. New alternatives for the fermentation process in the ethanol production from sugarcane: extractive and low temperature fermentation. Energy. 2014. vol. 70, рp. 595–604. http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2014.04.032.
. T. Taner, M. Sivrioglu, Data on energy, exergy analysis and optimization for a sugar factory. Data in Brief. 2015. no. 5, рp. 408–410. Journal homepage: www.elsevier.com/locate/dib
Tolga Taner, Mecit Sivrioglu. Energy exergy analysis and optimisation of a model sugar factory in Turkey. Energy. 2015. vol. 93. p. 641–654.
R. Palacios-Bereche, A. Ensinas, M. Modesto, S.A. Nebra. Doble-effect distillation and thermal integration applied to the ethanol production process. Energy. 2015. vol. 82, pр. 512–523. http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2015.01.062.
. Mel'nik S.I., Nikul'shin V.R., Denisova A.E. Potencialy jenergosberezhenija v jenergotehnologicheskih sistemah proizvodstva sahara. [Potential of energy saving in energy technology systems of sugar production]. Praci VII Mizhnarod. konf. “Municypal'na energetyka: Problemy, rishennja”.[Municipal Energy: Problems, Solutions. Abstracts of the VII Int.Conf. 21-22 December 2017, Mikolaev]. Mykolai'v. 21-22 grudnja 2017, рp. 31–33.
Bukhkalo S.I., Garder S.E., Himich O.Ju. i dr. Primenenie matematicheskogo modelirovanija dlja kompleksnyh predprijatij po pererabotke othodov. Vіsnik NTU «KhPІ». Kh., 2012, No. 10, рр. 74–78.
Bukhkalo S.І. Osnovnі skladovі kompleksnih pіdpriєmstv energetichnogo mіksu. Vіsnik NTU «KhPІ». 2015. No. 7 (1116), рр. 103–108.
Bukhkalo S.І. Zagal'na tehnologіja harchovih virobnictv u prikladah і zadachah (prikladi ta testi z tehnologії krohmalju). 2-ge vid. dop.: ch. 2, [tekst] pіdruchnik z grifom MON / S.І. Bukhkalo – K.: CNL., 2019. – 108 p.
Sirku M.A., Bukhkalo S.І., Іglіn S.P, Mіroshnіchenko N.M. ta іn. Pitannja kompleksnogo viznachennja vlastivostej sirovini u mezhah kursovih proektіv. Іnformacіjnі tehnologії: nauka, tehnіka, tehnologіja, osvіta, zdorov’ja: tezi dopovіdej HXVІІ mіzhn. n-pr. konf. MicroCAD-2019, 15-17 travnja 2019r. Ch. IІ / za red. prof. Sokola Є.І. Kh:.NTU «KhPІ», p. 342.
