METODA PROJEKTOWANIA WYMIENNIKÓW CIEPŁA TECHNICZNYCH SYSTEMÓW ENERGETYCZNYCH ZE WZGLĘDU NA WYMAGANĄ NIEZAWODNOŚĆ TYCH SYSTEMÓW CZĘŚĆ 1

Transkrypt

1 Krzysztof Łukaszewsk Akadema Morska w Gdyn METODA PROJEKTOWANIA WYMIENNIKÓW CIEPŁA TECHNICZNYCH SYSTEMÓW ENERGETYCZNYCH ZE WZGLĘDU NA WYMAGANĄ NIEZAWODNOŚĆ TYCH SYSTEMÓW CZĘŚĆ Artykuł zawera skrót obrononej rozprawy doktorskej [3] składa sę z dwóch częśc. Perwsza dotyczy dzałań weloetapowego projektowana wymennków cepła w prezentowanej metodze, natomast druga część zawera ops dzałań weryfkujących to projektowane. Całość jako rozważana metoda stanow system dzałań: a) projektowana wymennków cepła ze względu na pożądane wartośc nezawodnośc tych wymennków, wynkające z wymaganej nezawodnośc techncznych systemów energetycznych, w których występują wymennk cepła, b) weryfkujących to projektowane. W tej częśc artykułu opsano dzałana weloetapowego projektowana wymennków cepła oraz nformacyjne powązana mędzy tym dzałanam. Opsane dzałana w projektowanu wymennków cepła umożlwają kreowane relacj mędzy wyróżnonym welkoścam, w tym cecham wymennków cepła, dobór generowane model tych relacj oraz wykreowane systemu tych model w postac określonych algorytmów. Przedstawono równeż wybrane szczegółowe algorytmy odwzorowujące powyżej wskazane zagadnena w odnesenu do płaszczowo-rurowego skraplacza okrętowej turbny parowej. Słowa kluczowe: metoda, projektowane, weryfkacja, wymennk cepła, nezawodność. WSTĘP Na podstawe rozpoznana stanu wedzy, przedstawonego ponżej, stwerdzono potrzebę projektowana wymennków cepła techncznych systemów energetycznych o określonych cechach tych wymennków, w szczególnośc ze względu na wymaganą nezawodność systemów, w których te wymennk występują. Postrzegany problem technk jest następujący: jak projektować wymennk cepła techncznych systemów energetycznych o nezawodnośc wynkającej z wymaganej nezawodnośc tych systemów? Problem ten zamplkował następujący problem naukowy: jak tworzyć system model relacj mędzy wyróżnonym welkoścam w rozważanym projektowanu? [3]. Postawono hpotezę: rozwązane określonego problemu naukowego umożlwa rozwązywane wcześnej sformułowanego problemu technk, a w konsekwen-

2 50 ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 83, serpeń 204 cj spełnene postulatu wymaganej nezawodnośc techncznych systemów energetycznych, co stanow jeden z stotnych warunków realzacj zadań, zapewnena szeroko pojętego bezpeczeństwa efektywnej eksploatacj tych systemów. W opracowanej metodze zawarto systemowe podejśce do projektowana wymennków cepła. Wyraża sę ono poprzez zherarchzowane oraz dekompozycję dzałań projektowych je weryfkujących. Wyróżnone dzałana powązano nformacyjne, umożlwając welowarantowe projektowane wymennków cepła welostopnową weryfkację tego projektowana. Stanow to system określonych dzałań, który z kole umożlwa tworzene systemu model relacj mędzy wyróżnonym welkoścam w rozważanym projektowanu jego weryfkacj. Projektowane wymennków cepła jest podporządkowane projektowanu techncznych systemów energetycznych. Wymagana nezawodność techncznych systemów energetycznych wynka przede wszystkm z potrzeby realzacj funkcj przez te systemy, konecznośc zapewnena szeroko pojętego bezpeczeństwa oraz efektywnej eksploatacj tych systemów [5]. Z kole ze znajomośc wartośc wymaganej nezawodnośc w zadanym czase rozważanych systemów wynka pożądana wartość nezawodnośc, w tym samym czase, wymennków cepła, które w tych systemach występują [5]. Nezawodność wymennków cepła uznaje sę za jedną z ch stotnych cech, gdyż umożlwa ona realzację postulatu wymaganej nezawodnośc techncznych systemów energetycznych. Jest to zgodne z flozofczno-etycznym uwarunkowanam dzałań na rzecz nezawodnośc technk wyrażonym w []. Wymennk cepła ne tylko wymenają określone lośc cepła mędzy płynam, ale także są nezawodne, ne wpływają negatywne na funkcjonowane techncznych systemów energetycznych pod każdym względem. W celu rozpoznana stanu wedzy w zakrese sformułowanych problemów technk posłużono sę następującym źródłam nformacj o publkacjach: nformatyczne bazy danych, tj. Nauka Polska, Scence Drect, BazTech, Knovel, oraz korespondencja elektronczna z następującym frmam: Alfa Laval, GEA, Danfoss, Sondex, Heatrc, Conex, Faco Yuba, także normy PN ISO, bblotek polskch wyższych uczeln techncznych oraz Instytutu Maszyn Przepływowych PAN w Gdańsku, Instytutu Energetyk w Warszawe Instytutu Podstawowych Problemów Technk PAN w Warszawe, równeż wyszukwark nternetowe, w tym m.n. Google. Na podstawe rozpoznana stanu wedzy, szczegółowo przedstawonego w rozprawe [3] stwerdzono, że ne są projektowane wymennk cepła o pożądanych nezawodnoścach, wynkających z wymaganej nezawodnośc techncznego systemu energetycznego, w którym występują. Prace [2, 4] stanową merytoryczną podstawę do rozwązana określonego problemu. Ponadto, z dokonanego rozpoznana stanu wedzy wynka, że ne podejmuje sę nterdyscyplnarnego projektowana wymennków cepła w rozumenu uwzględnena w ch projektowanu współzależnośc następujących ch cech: nezawodnośc, welkośc zwązanych z wymaną cepła przepływam płynów oraz stosownych kosztów. Take nterdyscyplnarne podejśce zwęźle scharakteryzowano w pracy [3]. Ne podej-

3 K. Łukaszewsk, Metoda projektowana wymennków cepła techncznych systemów energetycznych... część 5 muje sę równeż weryfkacj procesu projektowana wymennków cepła, poza występującą cząstkową weryfkacją, np. w pracach [4, 6]. Wyróżnone zagadnena uzasadnły potrzebę podjęca opracowana metody projektowana wymennków cepła techncznych systemów energetycznych ze względu na wymaganą nezawodność tych systemów. Natomast utworzene systemu model mędzy wyróżnonym welkoścam (problem naukowy do rozwązana) było koneczne do wykreowana tej metody. Najperw wykreowano system dzałań, który składa sę zarówno z dzałań projektowana wymennków, jak z dzałań weryfkujących to projektowane. Umożlwło to wybór najkorzystnejszych rozwązań projektów określonego wymennka względem przyjętych kryterów. Prace [6, 7 9, 5] stanową merytoryczną podstawę w kreowanu wskazanego powyżej systemu dzałań. Do wygenerowana systemu model relacj mędzy wyróżnonym welkoścam zastnała potrzeba wykreowana model następujących relacj: mędzy gruboścą osadów a czasem ch powstawana, mędzy głębokoścą korozj a czasem, mędzy naprężenam ceplno-mechancznym określonych elementów określonego wymennka cepła a cśnenam płynów wymenających cepło temperaturam tych płynów na wejścu oraz wyjścu z wymennka cepła, z których pozyskwane wynk oblczenowe wykorzystuje sę w doborze funkcj nezawodnośc określonych elementów, a także odpowednch funkcj kosztów. Wystąpła potrzeba wykreowana funkcj kosztów względem prędkośc przepływu płynów wymenających cepło oraz względem temperatury płynu chłodzącego na wyjścu z tych wymennków, a następne optymalzacj wartośc tych welkośc. Odnośne do funkcj kosztów, na podstawe m.n. [8], dokonano dentyfkacj składnków kosztów branych pod rozwagę w projektowanu wymennków cepła. W zakrese podjętego do rozwązana problemu weryfkacj projektów wymennków cepła brakowało główne rozwązana problemu wyboru welkośc, których wartośc będą weryfkowane przy mnmalzacj lczby tych welkośc, przy uwzględnenu praktycznych uwarunkowań co do mejsca czasu tej weryfkacj, sposobu określonych pomarów oraz kosztów z tą weryfkacją zwązanych. Stwerdzono także, że brakuje odpowedno opracowanej organzacj badań wymennków cepła techncznych systemów energetycznych wraz ze sprzężenam zwrotnym wynków tych badań z kolejnym projektowanam wymennków cepła.. OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA DZIAŁAŃ W ROZWAŻANEJ METODZIE Prezentowana metoda zawera zbór dzałań relacj mędzy nm, co stanow określony system dzałań. Zasadncze dzałana w opracowanej metodze przedstawono na rysunku. Utworzene zboru danych stanow dentyfkację welkośc, których wartośc są stałe w projektowanu wymennków cepła, a które wynkają z potrzeby realzacj funkcj (zadań) przez wymennk cepła w techncznych

4 52 ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 83, serpeń 204 systemach energetycznych. Dalej sformułowane założeń obejmuje przyjęce wartośc welkośc, które ulegają zmanom (doborom) w procese projektowana wymennków cepła, aż do uzyskana satysfakcjonujących wynków projektowana wymennków cepła. Następne dzałana są to: weloetapowe projektowane wymennków cepła welostopnowa eksperymentalna weryfkacja projektowana wymennków cepła.. Utworzene zboru danych 2. Sformułowane założeń 3. Weloetapowe projektowane wymennków cepła 4. Welostopnowa eksperymentalna weryfkacja projektowana wymennków cepła Rys.. Ogólny schemat systemu dzałań w projektowanu wymennków cepła weryfkacj tego projektowana Fg.. General scheme of the system of actvtes undertaken n desgnng heat exchangers and n verfyng ths desgnng 2. WIELOETAPOWE PROJEKTOWANIE WYMIENNIKÓW CIEPŁA Schemat systemu dzałań weloetapowego projektowana wymennków cepła przedstawono na rysunku 2. Weloetapowe projektowane wymennków cepła są to dzałana, w których dokonuje sę: welokrotnego teracyjnego oszacowana powerzchn wymany cepła określonych wymennków cepła, oblczeń konstrukcyjno-wytrzymałoścowych tych wymennków, optymalzacj wybranych welkośc projektowych projektowana wymennków cepła o pożądanej nezawodnośc. 3. Weloetapowe projektowane wymennków cepła 3.. Weloetapowe oblczena powerzchn wymany cepła wymennków cepła 3.2. Oblczena konstrukcyjno- -wytrzymałoścowe wymennków cepła 3.3. Optymalzacja wartośc wybranych welkośc projektowych 3.4. Projektowane wymennków cepła o pożądanej nezawodnośc Rys. 2. Schemat systemu dzałań projektowych Fg. 2. General scheme of the system of actvtes undertaken n desgnng heat exchangers Zgodne ze schematem przedstawonym na rysunku projektowane to poprzedza utworzene zboru danych, np. C D = { Q, T ', T", T2 ', m, Gwc max, Lwc max, Rwc ( tz )}, oraz sformułowane założeń np. C Z = { T2 ", L, M, p j,w j, F j }. Weloetapowe oblczena powerzchn wymany cepła wymennków cepła zdekomponowano na dzałana wskazane na rysunku 3. Wstępnego oszacowana powerzchn A 0 wymany cepła określonego wymennka cepła dokonuje sę z użycem przekształconego równana Pêckleta,

5 K. Łukaszewsk, Metoda projektowana wymennków cepła techncznych systemów energetycznych... część 53 Q A0 =, () k ΔT przy wstępne założonej wartośc współczynnka przenkana cepła k 0, korzystając z odpowednch tablc oraz bez uwzględnena osadów w wymennku cepła. Dzałane zawarca powerzchn wymany cepła w określonej konstrukcj wymennka cepła zdekomponowano na dzałana wskazane na rysunku 4. Po wyborze typu konstrukcyjnego określonego wymennka cepła dobera sę wartośc prędkośc płynów wymenających cepło względem zakładanych rodzajów przepływów płynów, wyrażanych odpowednm lczbam Reynoldsa Re Re 2. Dobera sę l ch lnowy wymar charakterystyczny. Następne oblcza sę lczbę n elementów powerzchn wymany cepła (np. rur, płyt), które rozmeszcza sę w przestrzen wymennka cepła. Dalej doborom podlegają wszystke elementy określonego wymennka cepła na podstawe katalogów producentów w celu pozyskana zboru welkośc CI, określających cechy dentyfkujące -te doberane elementy określonego wymennka cepła, w tym: cechy konstrukcyjne CK, cechy technolog wytwarzana CT, cechy jakośc CI = CK,CT, CJ [2]. wytwarzana CJ : { } 0 sr 3.. Weloetapowe oblczena powerzchn wymany cepła wymennka(-ów) cepła 3... Wstępne oszacowane powerzchn A 0 wymany cepła określonego wymennka cepła Zawarce powerzchn wymany cepła w konstrukcj określonego wymennka cepła Oszacowane powerzchn A wymany cepła określonego wymennka cepła bez osadów Oszacowane powerzchn A 2 wymany cepła określonego wymennka cepła z uwzględnenem prognozowanej grubośc osadów Ewentualny podzał oszacowanej powerzchn A 2 wymany cepła, wynkający z określonych kryterów, na określoną lczbę wymennków cepła Oszacowane nadmaru powerzchn A 3 wymany cepła wymennków cepła w wypadku uszkodzena częśc (określonej lczby) wymennków Rys. 3. Ogólny schemat dzałań projektowych weloetapowego oblczana powerzchn wymany cepła wymennka(-ów) cepła Fg. 3. General scheme of desgnng actvtes of mult-calculaton of heat transfer area Zawarce powerzchn wymany cepła w konstrukcj określonego wymennka cepła Korekta wstępne wybranego typu konstrukcyjnego określonego wymennka cepła Dobór prędkośc w, w2 przepływów płynów przez określony wymennk cepła oraz wymarów stanowących kanały ch przepływów Oblczane lczby n elementów określonego wymennka cepła stanowących powerzchne wymany cepła, ch wymarów oraz rozmeszczene ch w przestrzen tego wymennka Rys. 4. Schemat dzałań zawarca powerzchn wymany cepła w określonej konstrukcj wymennka cepła Fg. 4. General scheme of actvtes whch nclude heat transfer area n the defnte constructon of the heat exchanger

6 54 ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 83, serpeń 204 Schemat dzałań oszacowana powerzchn wymany cepła określonego wymennka cepła bez osadów przedstawono na rysunku Oszacowane powerzchn A wymany cepła określonego wymennka cepła bez o sadów Oszacowane współczynnka α przejmowana cepła od określonego płynu do ścank Oszacowane współczynnka przejmowana cepła od ścank do określonego płynu α Oszacowane współczynnka przenkana cepła k przez powerzchnę wymany cepła bez osadów Oszacowane powerzchn A wymany cepła określonego wymennka cepła Rys. 5. Schemat dzałań oszacowana powerzchn wymany cepła określonego wymennka cepła bez osadów Fg. 5. General scheme of actvtes undertaken to estmate heat transfer area of the defnte heat exchanger wthout foulng n ths area Dzałane oszacowana wartośc współczynnków przejmowana cepła α α 2 odpowednch płynów 2 zwązane jest z utworzenem przedzałów wartośc tych współczynnków α,mn, α,max α2,mn, α2,max, które stanową wynk oblczenowe z użytych określonych model do oszacowań tych współczynnków. Następne dokonuje sę wyboru wartośc α α 2 z tych określonych przedzałów do dalszych dzałań projektowych. Wyboru tego dokonuje sę śwadome z jego konsekwencją na oszacowane powerzchn wymany cepła A nadmarowość tej powerzchn w dalszych dzałanach. W tym celu określa sę zbory cech C proj,, charakteryzujących rozważane zjawska przejmowana cepła, które wyrażane są lczbam kryteralnym. Po czym dokonuje sę wyboru model, wążących określone lczby kryteralne relatywne do rodzajów stanów skupena płynów wymenających cepło w wymennku. Przykład takego postępowana przedstawono na rysunku 6, odnośne do oszacowana współczynnka przejmowana cepła α 2. Welkośc wejścowe: Re 2, d w l w podanym na rysunku 6 przykładze powstają z dzałana dotyczącego zawarca powerzchn wymany cepła konstrukcj określonego wymennka cepła. Welkośc Re 2 d w wynkają z doboru prędkośc w 2 przepływu wody chłodzącej skraplacz, a długość rur l wynka z oblczeń lczby n rur skraplacza rozmeszczena ch w jego przestrzen. Dalsze dzałana w omawanym zakrese wskazuje rysunek 5, gdze k oblcza sę według wzoru: k =, (2) Ac 0 Ac 0 δ s Ac A α A λ A α c natomast powerzchnę A wymany cepła odpowedno z wzoru (). sr s c2 2

7 K. Łukaszewsk, Metoda projektowana wymennków cepła techncznych systemów energetycznych... część 55 Dzałane oszacowana powerzchn A 2 wymany cepła określonego wymennka cepła, z uwzględnenem prognozowanej grubośc osadów, zdekomponowano na następujące dzałana: prognozowane grubośc narastana osadów na powerzchnach wymany cepła określonego wymennka cepła w zadanym czase, oszacowane współczynnka przenkana cepła k 2 przez powerzchnę wymany cepła określonego wymennka cepła z osadam, oszacowane powerzchn A 2 wymany cepła określonego wymennka cepła z uwzględnenem prognozowanej grubośc osadów. W badanach emprycznych tworzy sę zbór -tych funkcj δ, = f ( τ ) {, }, os C b które wyrażają relacje mędzy czasem τ, który należy do -tych przedzałów 0 τ τ,max, narastana osadów a -tym gruboścam osadów δ os, na powerzchn wymany cepła, w określonych -tych zborach cech Cb, = { T,,T } mn, max, m,,m mn, max, w,,w mn,, L max,,l mn,, b, b,m max,mn, max r,, F. Wyróżnene zboru -tych funkcj następuje ze względu na to, że płyny (ndeks j) wymenające cepło w wymennku cepła mogą zmenać swoje właścwośc fzyczno-chemczne F, jak lość w nch zawartych mkroorganzmów b j, j,, w różnych przedzałach czasu 0 τ τ,max, podczas jego funkcjonowana w techncznym systeme energetycznym, np. w słown statku morskego. Wówczas nemożlwe jest oszacowane za pomocą jednej funkcj realnego przyrostu grubośc osadów na powerzchn wymany cepła. Przebeg procesu narastana osadów ścśle zależy od prędkośc temperatur płynów wymenających cepło, które zawerają sę w określonym zborze danych albo założeń. Należy węc podjąć sę prognozowana grubośc osadów w -tych przedzałach czasu τ, 0 τ τ,max, w których występują określone warunk eksploatacyjne C proj, przyjęte (prognozowane) w projektowanu. Suma -tych przedzałów czasu stanow całkowty czas τ z eksploatacj określonego wymennka cepła albo założony czas τ c do jego czyszczena. Po dokonanu odpowednego wyboru funkcj δos, = f ( τ ) { C b, } w ogólnym przypadku otrzymuje sę: n = n = ( τ ) { C } δ = f, (3) os, j, przy czym δ os, stanową wartośc średne z pomarów, a funkcje tu wyrażone składane są przez projektanta z wynków badań na podobeństwo do funkcj sklejanych. Dalej oszacowuje sę powerzchnę A 2 wymany cepła z użycem wzoru (), z uwzględnenem prognozowanej grubośc osadów w oblczenach wartośc k 2 po przekształcenu odpowedno wyrażena (2). b,j,

8 56 ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 83, serpeń 204 Pozostałe dzałana wskazane na rysunku 3, odnoszące sę do podzału powerzchn wymany cepła A 2 oszacowana nadmaru powerzchn A 3, przedstawono w dalszej częśc tego artykułu. Rys. 6. Algorytm oszacowana współczynnka przejmowana cepła od wewnętrznych powerzchn rur do wody chłodzącej skraplacz Fg. 6. Algorthm for calculatng the heat transfer coeffcent of takng over the heat from the nsde surfaces of the ppe wall to the water coolng the condenser

9 K. Łukaszewsk, Metoda projektowana wymennków cepła techncznych systemów energetycznych... część 57 Na rysunku 7 wskazano schemat systemu dzałań oblczeń konstrukcyjno- -wytrzymałoścowych wymennków cepła. W dzałanu oszacowana gabarytowo-cężarowego określonego wymennka cepła sprawdzenu podlegają -te wymary L wc, oraz cężar G wc wymennka wraz z płynam wymenającym cepło, względem wartośc maksymalnych Lwc max, G, wc max wynkających z projektowana techncznego systemu energetycznego, w którym ten wymennk występuje. W wypadku przekroczena wartośc zakładanych L wcmax, G wcmax dokonuje sę wyboru welkośc zawartych w zborze założeń, tj. prędkośc przepływu określonego płynu przez wymennk albo możlwej do zmany temperatury określonego płynu, a następne odpowedno zmena sę ch wartośc Oblczena konstrukcyjno-wytrzymałoścowe wymennków cepła Oszacowane gabarytowo-cężarowe określonego wymennka cepła Oszacowane maksymalnych prędkośc przepływu określonych płynów przez wymennk cepła Oszacowane oporów przepływu płynów przez wymennk cepła wraz z osadam zwązane z nm nstalacje Oszacowane maksymalnych naprężeń ceplno-mechancznych elementów wymennka cepła oraz sprawdzene czy ne przekraczają one wartośc dopuszczalnych 3.2.5/6. Oszacowane prognozowanych maksymalnych głębokośc korozj elementów wymennka cepła Szczegółowe oblczena obcążeń mechancznych oszacowane drgań własnych określonych elementów wymennka cepła Rys. 7. Schemat systemu dzałań dotyczących oblczeń konstrukcyjno-wytrzymałoścowych wymennków cepła Fg. 7. General outlne of the system of actvtes undertaken to calculate the structural strength of heat exchangers Oszacowane maksymalnych prędkośc przepływu określonych płynów przez wymennk cepła jest podejmowane w celu ogranczena występowana zjawsk erozj kawtacj w tym wymennku podczas jego funkcjonowana w techncznym systeme energetycznym. Doboru wartośc projektowych maksymalnych prędkośc w,max przepływu -tych płynów przez określony wymennk cepła oraz ch cśneń p statycznych dokonuje sę po sprawdzenu następującego warunku χ χ, ka ka,mn gdze wartość lczby kawtacj χ ka wynka z projektowana, a χ ka, mn wyznaczana jest empryczne. Następne sprawdza sę odporność -tych elementów wymennków cepła na występowane erozj poprzez porównane zborów cech C C, proj, b,

10 58 ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 83, serpeń 204 gdze C proj, stanow zbór cech charakteryzujących zjawsko erozj, wynkający z oblczeń projektowych (np. C proj7 rys. 8), a C b, zbór cech wynkający z badań emprycznych (np. C b7 rys. 8). Przykład zlustrowano na rysunku 8. Rys. 8. Algorytm oszacowana maksymalnej prędkośc przepływu wody chłodzącej skraplacz Fg. 8. Algorthm for calculatng the maxmum velocty of the flow of the water coolng the condenser Welkośc wejścowe: w 2, d w, l, d z, M r w podanym na rysunku 8 przykładze wynkają z dzałana, dotyczącego zawarca powerzchn wymany cepła w konstrukcj określonego wymennka cepła. Welkośc w 2 d w wynkają z doboru prędkośc w 2 przepływu wody chłodzącej skraplacz, a l, d z, M r wynkają z oblczeń lczby n rur skraplacza rozmeszczena ch w jego przestrzen. Oblczena oporów przepływu płynów przez wymennk cepła oraz nstalacje z nm zwązane wykonuje sę z uwzględnenem ch zaneczyszczeń osadam. Całkowte opory przepływu Δp str określonego płynu przez wymennk cepła nstalację z nm zwązaną oblcza sę z następującej zależnośc [0]:

11 K. Łukaszewsk, Metoda projektowana wymennków cepła techncznych systemów energetycznych... część 59 n n Δ pstr = Δp + Δpm, + Δpa. (4) t, = = W dzałanu tym stotne jest oszacowane oporów tarca przepływów płynów przez określony wymennk cepła nstalację z nm zwązaną oraz oporów mejscowych przepływów tych płynów. Opory akceleracj Δ p a, wynkające z przyspeszena płynu, z reguły są pomjane ze względu na mały ch wpływ względem oporów całkowtych przepływu płynu z wyjątkem przepływu, podczas którego następuje zamana fazy (odparowane płynu) [0]. Dokonuje sę dentyfkacj -tych elementów określonego wymennka cepła nstalacj z nm zwązanych względem oporów przepływów płynów. Następne oblcza sę -te wartośc współczynnków oporów tarca λ str, z użycem stosownych wzorów, określających te współczynnk względem rodzajów przepływów płynów przez te elementy oraz główne względem stanów powerzchn tych elementów. Dalej wyznacza sę -te wartośc współczynnków oporów mejscowych ξ dla określonych -tych elementów w drodze eksperymentów, które uwzględnają prędkośc przepływów określonych płynów wymary charakteryzujące badane elementy. Jednak oszacowywane wartośc λ str, mogą sę znaczne różnć od wartośc rzeczywstych ze względu na to, że stan powerzchn (chropowatość) wymany cepła oraz przewodów nstalacj ulegają zmane w czase eksploatacj wymennka cepła wskutek erozj, kawtacj narastana osadów. Dlatego wyznacza sę przedzały wartośc współczynnków oporów tarca λstr, λstr,,mn, λstr,,max, które wynkają z użytych w tym celu wzorów, a następne przedzały wartośc oporów tarca Δpt, Δpt,,mn, Δpt,,max. Zwększa to pewność, że w dalej podjętych oblczenach właścwe dobrane zostaną pompy oraz oszacowane poprawne koszty całkowte określonego wymennka cepła wraz z nstalacjam z nm zwązanym. Do projektowana wprowadza sę wartość maksymalną Δ p t z określonego przedzału. Utworzenu podlegają równeż,,max przedzały wartośc współczynnków oporów mejscowych ξ dla -tych elementów ξ ξ,mn, ξ,max, a dalsze postępowane jest analogczne jak powyżej wskazane, dla wprowadzena do dalszych oblczeń projektowych określonej wartośc Δ p m z określonego przedzału,,max Δpm, Δpm,,mn, Δpm,,max. Na rysunku 9 przedstawono powyższe zagadnena, gdze welkośc wejścowe: w 2, d w, l wynkają z dzałana dotyczącego zawarca powerzchn wymany cepła w konstrukcj określonego wymennka cepła, welkość m 2 wynka z dzałana weloetapowego oblczena powerzchn wymany cepła, a δ os2 wynka z dzałana prognozowana grubośc narastana na powerzchnach wymany cepła określonego wymennka cepła w zadanym czase.

12 60 ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 83, serpeń 204 Kolejne dzałane obejmuje oszacowane maksymalnych naprężeń ceplnomechancznych elementów wymennka cepła oraz sprawdzene, czy ne przekraczają one wartośc dopuszczalnych. Dokonuje sę dentyfkacj elementów określonego wymennka cepła, które podczas funkcjonowana w określonych warunkach (warunk te są określane wartoścam następujących welkośc: p, j ' j T, " j T ) są najbardzej obcążone ceplne mechanczne. Następne wykonuje sę oblczena sprawdzające, czy wartośc naprężeń ceplnych mechancznych σ ne przekraczają wartośc maksymalnych dla tych elementów. W wypadku ch przekroczena rozważa sę zmanę w konstrukcj określonego wymennka, wprowadzene kompensatora naprężeń albo dokonuje sę zmany wartośc wybranych welkośc, stanowących wewnętrzne warunk eksploatacyjne wymennka cepła, np. cśneń lub temperatury przynależnych do zboru założeń. W projektowanu wymennków cepła należy brać pod rozwagę zależność następujących welkośc: ( p, p,t ',T ",T ',T ",T, M, L ) σ =. (5) f ot Rys. 9. Algorytm oszacowana oporów przepływu wody chłodzącej skraplacz wraz z osadam oraz zwązaną z nm nstalacją Fg. 9. Algorthm for calculatng the pressure drop of the flow of the water coolng the condenser wth the foulng on the nsde heat transfer area and wth the nstallaton connected wth t

13 K. Łukaszewsk, Metoda projektowana wymennków cepła techncznych systemów energetycznych... część 6 Wartośc welkośc σ wprowadza sę do zboru określającego cechy dentyfkujące -te elementy wymennków cepła, który wykorzystuje sę w doborze funkcj nezawodnośc -tych elementów określonego wymennka cepła. Prognozowana maksymalnych głębokośc korozj elementów wymennka cepła dokonuje sę ze względu na oblczena maksymalnych naprężeń ceplnomechancznych (korozję uwzględna sę w powtórnych oblczenach) oraz oblczena dotyczące drgań własnych elementów wymennków cepła. Natomast postępowane jest analogczne do wcześnej przedstawonego prognozowana grubośc narastana osadów na powerzchn wymany cepła. Celem oszacowana drgań f własnych -tych elementów wymennków cepła jest wprowadzene wartośc f do zboru welkośc określających cechy dentyfkujące, który wykorzystuje sę w doborze funkcj nezawodnoścowych tych elementów. Oblczane wartośc f wchodzą w skład zboru welkośc, charakteryzujących warunk eksploatacyjne (obcążena mechanczne) elementów. Optymalzacj podlegają wartośc prędkośc w przepływu określonych płynów przez wymennk cepła temperatura T 2 " płynu chłodzącego na wyjścu z określonego wymennka cepła, ze względu na to, że występują w stotnych relacjach mędzy określonym welkoścam w projektowanu wymennków cepła. Podstawą powyższej optymalzacj jest ogólne równane kosztów całkowtych K C ( τ ) określonego wymennka cepła wraz z nstalacjam z nm zwązanym (w tym odnośne do pomp, armatury, rurocągów nnych elementów łączne z płynam wymenającym cepło), w czase τ: C ( τ ) K ( τ ) + K ( τ ) + K ( τ ) K ( τ ) K = +, (6) Iwc Inst gdze: K Iwc (τ) koszty nwestycj określonego wymennka cepła, w czase τ [zł], K Inst (τ) koszty nwestycj nstalacj płynów wymenających cepło określonego wymennka cepła, w czase τ [zł], K Ewc (τ) koszty eksploatacj określonego wymennka cepła, w czase τ [zł], K Enst (τ) koszty eksploatacj nstalacj płynów wymenających cepło określonego wymennka cepła, w czase τ [zł]. Rysunek 0 przedstawa rozwnęce równana (6). Koszty nwestycj K Iwc( τ ) określonego wymennka cepła w czase τ, zgodne z publkacją [8], dotyczą całego okresu jego użytkowana. Są to koszty zwązane z nwestycją dotyczącą powerzchn wymany cepła, a także pozostałych elementów, z których składa sę określony wymennk cepła, koszty -tych elementów wymennka cepła K,elwc( τ ), w tym koszty Kmwc( τ ) montażu tego wymennka amortyzacj w przypadku, gdy nwestycja realzowana jest ze środków własnych. Ewc Enst

14 62 ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 83, serpeń 204 Rys. 0. Algorytm oszacowana całkowtych kosztów skraplacza okrętowej turbny parowej wraz z nstalacją wody chłodzącej skraplacz Fg. 0. Algorthm for calculatng the overall costs of the condenser of marne steam turbne wth the nstallaton of water coolng the condenser Koszty nwestycj nstalacj K ( ) Inst τ płynów wymenających cepło określonego wymennka cepła są analogczne jak wcześnej wskazane koszty odnośne τ K τ do wymennka cepła: koszty K ( ) elementów nstalacj, koszty ( ) montażu nstalacj.,elnst K czyszczeń powerzchn wymany cepła okre- W skład kosztów eksploatacj Ewc( τ ) w czase τ wchodzą: koszty czwc( τ ) ślonego wymennka cepła, koszty ( τ ) mnst K określonego wymennka cepła, K rwc proflaktycznych wyman określonych elementów wymennka cepła, koszty przeglądów remontów wymennka cepła K τ dagnozowana wymennka w czase jego funkcjonowana oraz koszty ( ) pwc w techncznym systeme energetycznym. W skład kosztów eksploatacj K Enst( τ ) nstalacj płynów wymenających τ K fnst cepło określonego wymennka cepła, w czase τ wchodzą: koszty ( ) funkcjonowana nstalacj (koszty pompowana płynów wymenających cepło, w tym koszty energ elektrycznej płynów), koszty K rnst( τ ) przeglądów K τ dagnozowana nstalacj remontów techncznych nstalacj oraz koszty ( ) w czase funkcjonowana techncznego systemu energetycznego. Za kryterum optymalzacj wartośc wskazanych welkośc projektowych przyjmuje sę mnmum sumy kosztów całkowtych mn K ( τ ) pnst n w czase τ. = Czas τ jest wartoścą zadaną τ z stanow okres, w którym rozważana jest optymalzacja, a wynka z przyjętego kryterum w optymalzacj techncznego systemu energetycznego, w którym określony wymennk cepła występuje.

15 K. Łukaszewsk, Metoda projektowana wymennków cepła techncznych systemów energetycznych... część 63 W celu wyznaczena mn K ( τ ) zależnośc: K n z w czase z = ( τ ) f ( ), K ( τ ) f ( ), K ( ) = f ( T " ) C z = w C z = w 2 τ określa sę następujące τ. (7) C z 2 Przykład oblczeń wartośc welkośc optymalzowanej przedstawono na rysunku. Rys.. Algorytm optymalzacj prędkośc przepływu wody chłodzącej przez rury skraplacza Fg.. Algorthm for optmzng the velocty values of the flow of the coolng water through the ppes of the condenser Ogranczena prędkośc w 2 określonego płynu, w jej optymalzacj, stanową maksymalne mnmalne wartośc tej welkośc w2,mn, w2,max. Wartość mnmalna w 2,mn wynka z relacj mędzy tą prędkoścą przepływu określonego płynu a osadzanem sę zaneczyszczeń na powerzchn wymany cepła, wartość maksymalna w 2,max wynka z relacj mędzy prędkoścą przepływu określonego płynu a erozją kawtacją. Ogranczena temperatury T 2 " płynu chłodzącego na wyjścu z wymennka cepła stanową maksymalne mnmalne wartośc tej welkośc T" 2,mn, T" 2,max. Wartość mnmalna T jest ogranczona wartoścą temperatury na wejścu do " 2,mn wymennka cepła, a wartość maksymalna T " 2,max wynka z relacj mędzy tą temperaturą płynu chłodzącego a wytrącanem sę zaneczyszczeń (sol) na powerzchn wymany cepła. Oszacowane optymalne wartośc wyróżnonych welkośc, tj. prędkośc w 2, opt przepływu płynu chłodzącego optymalnej temperatury T" 2, opt tego płynu na wyjścu z wymennka, wprowadza sę ponowne do projektowana jako kolejne

16 64 ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 83, serpeń 204 sprzężene zwrotne po sprawdzenu czy zawerają sę we wcześnej określonych przedzałach: w2,mn, w2,max T" 2,mn, T" 2,max. Następne dokonuje sę powtórnych oblczeń projektowych określonego wymennka cepła oraz oszacowuje sę jego koszty całkowte w zadanym czase τ z. Ostateczne wartośc welkośc optymalzowanych przyjmowane są w projektowanu określonego wymennka cepła po spełnenu wyróżnonych warunków projektowych, które odnoszą sę do określonych cech wymennka cepła, w tym pożądanej wartośc nezawodnośc R wc( t z ) wymennka, w zadanym czase (trwałośc) t z, określonych maksymalnych wymarów L wcmax, wymennka cepła oraz jego maksymalnego cężaru G wcmax wraz z płynam wymenającym cepło. W algorytmach , przedstawonych na rysunkach 0, wszystke wartośc welkośc, które przyjmuje sę w zborze założeń C z, są wartoścam oblczenowym w dzałanach poprzedzających omawaną optymalzację. Wartośc te przyjmuje sę po uwzględnenu określonych w tych dzałanach warunków projektowych. Projektowane wymennków cepła o pożądanej nezawodnośc przedstawono na rysunku 2. Rys. 2. Ogólny schemat projektowana wymennków cepła o pożądanej nezawodnośc Fg. 2. General scheme of desgnng heat exchangers of the desred relablty Wymaganą nezawodnoścą techncznego systemu energetycznego, na podstawe [3], nazwano wartość tej nezawodnośc w zadanym czase, wynkającą z potrzeby realzacj przeznaczonych mu zadań, konecznośc zapewnena szeroko pojmowanego bezpeczeństwa techncznego systemu energetycznego jego otoczena (ludz, nnych obektów techncznych środowska przyrodnczego) oraz potrzeby efektywnej (optymalnej według kryterów ekonomcznych) eksploatacj wskazanego systemu. Pożądaną nezawodnoścą wymennka cepła nazwano wartość nezawodnośc wymennka cepła w zadanym czase, wynkającą z wymaganej nezawodnośc techncznego systemu energetycznego, w którym ten wymennk występuje. Oszacowana wartośc defnowanej welkośc dokonuje sę, wykorzystując metodę zawartą w [3].

17 K. Łukaszewsk, Metoda projektowana wymennków cepła techncznych systemów energetycznych... część 65 Nezawodnoścowa strukturalzacja wymennków wymennka cepła. Zagadnena transformacj wymaganej nezawodnośc techncznego systemu energetycznego w pożądane nezawodnośc maszyn urządzeń tego systemu podane są w pracy [3]. Na podstawe wartośc pożądanej nezawodnośc określonego wymennka cepła, wynkającej z wymaganej nezawodnośc techncznego systemu energetycznego mejsca tego wymennka w strukturze nezawodnoścowej tego systemu, w projektowanu tegoż wymennka cepła określa sę pożądane wartośc nezawodnośc jego elementów. Ponższe przykładowe zależnośc lustrują to postępowane. Wykreowano model nezawodnośc R wc () t płaszczowo-rurowego wymennka cepła [2]. Model struktury nezawodnoścowej wymennka cepła określono na podstawe model podstawowych struktur nezawodnoścowych znanych z lteratury przedmotu oraz uwzględnono zadana (funkcje) do realzacj przez wymennk cepła, a także rodzaje uszkodzeń konstrukcję określonego wymennka cepła. Model ten wyraża sę jako 2 2 n 2 [ ] [ R () t ] R () t [ R () t ] [ R () t ] [ R () t ] m () t R () t Rwc, 2, 3 4, 5, 6, =, (8) a składa sę z nezawodnośc następujących elementów: każdej z dwóch ścan stowych R, () t, każdej z dwóch pokryw R 2, () t, płaszcza R 3 () t, każdej -tej z n lczby rur R 4, () t, każdej z dwóch uszczelek R 5, () t, każdej -tej z m śrub złączenowych () t R 6,. Borąc pod rozwagę model (8), pożądaną wartość nezawodnośc R wc( t z ) określonego wymennka cepła w zadanym czase (trwałośc) t z, wyodrębna sę podsystemy określonych elementów wymennka cepła, a następne oszacowuje sę pożądane wartośc nezawodnośc -tych elementów, które, będąc w relacjach mędzy sobą, stanową model wyszczególnonych podsystemów, np. rozważając [ ] n nezawodność ( ) rury wynos: R 4 podsystemu rur, pożądana wartość nezawodnośc n-tej, t z 4, ( tz ) Rwc( tz ) 6 R n =. (9) Zakłada sę tu, że zostały przeprowadzone eksperymentalne badana -tych elementów określonego wymennka cepła w celu oszacowana funkcj nezawodnośc R () t = f ( t ) { CI e,,w e,, W ru,e, }, -tych elementów w zadanych -tych przedzałach czasu 0 t t,max, przez producentów elementów wymennków cepła. W tych badanach uwzględna sę cechy dentyfkujące CI e, -te elementy określonego wymennka cepła, warunk ch eksploatacj W e, rodzaje ch uszkodzeń W. ru,, e Po czym sprawdza sę, czy wartośc welkośc projektowych

18 66 ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 83, serpeń 204 CI,W, W zawerają sę w następujących odpowednch zborach wartośc, ep, ru, welkośc określonych w badanach eksperymentalnych -tych elementów przykład zlustrowano na rysunku 3. Na tej podstawe podejmuje sę decyzje o przyjęcu w projektowanu określonego wymennka cepła -tych rozważanych R tych elementów. elementów oraz funkcj nezawodnośc () t { CI,W, W } W przytoczonych przykładach algorytmów na rysunkach 3 oraz 4 wszystke wartośc welkośc w zborze założeń C z są wartoścam oblczenowym w dzałanach poprzedzających omawane zagadnena, po uwzględnenu wszystkch występujących w tych dzałanach warunków projektowych. Następne porównuje sę pożądane wartośc nezawodnośc rozważanych -tych elementów R ( t z ), pozyskanych (w perwszej kolejnośc) w drodze struktu- R rodza- ralzacj wymennków cepła z wartoścą nezawodnośc ( t z ) { CI,W, W } jowo takch samych -tych elementów o nezawodnośc pozyskwanych w drodze badań emprycznych rysunek 4. Na rysunku 4 przedstawono równeż możlwość wyboru dalszych dzałań projektowych w wypadku, gdy ne są dostępne elementy o określonych wartoścach nezawodnośc w zadanym czase. R t = f t -tych ele- Wykorzystując funkcje nezawodnośc ( ) ( ) { CI } e,, W e,, W rue,, mentów określonego wymennka cepła, odczytuje sę wartośc nezawodnośc R tych elementów, w zadanym czase t z. Umożlwa to wprowa- ( ) { CI,W, W } t z e e, ru,e, dzane tych wartośc nezawodnośc elementów do określonych struktur nezawodnoścowych oblczane nezawodnośc wymennka cepła albo wymennków cepła funkcjonujących w określonej strukturze nezawodnoścowej w zadanym czase na etape ch projektowana. W wyborze tym należy sę kerować ndywdualnym przesłankam, które wynkają z funkcjonowana projektowanego wymennka(-ów) cepła w techncznym systeme energetycznym. Jeśl występuje potrzeba zwększena nezawodnośc określonego wymennka cepła, to możlwy jest podzał powerzchn A 2, np. na dwa wymennk cepła. W takm przypadku można rozważyć system wymennków cepła o strukturze równoległej ( ) r t z R lub o strukturze z rezerwą nepracującą R ( t ) dotyczy struktury równoległej, co wyraża sę: gdze ( t ) R r ep, ru, ( t ) [ R ( t )] 2 z wc / 2 z e, n p e, z ru,e,. Przykład =, (0) Rwc / 2 z oznacza wartość nezawodnośc każdego wymennka cepła w zadanym czase trwałośc t z, w określonej strukturze. W celu oszacowana wartośc Rwc / 2( tz ) przyrównuje sę pożądaną wartość nezawodnośc określonego R w zadanym czase (trwałośc) t z do wartośc nezawodnośc wybranej struktury wymennków cepła, np. R wc( tz ) = Rr ( tz ). Po czym oszacowanu podlegają nezawodnośc każdego z dwóch Rwc / 2( tz ) wymennków wymennka cepła ( ) wc t z

19 K. Łukaszewsk, Metoda projektowana wymennków cepła techncznych systemów energetycznych... część 67 cepła funkcjonujących w branych pod rozwagę strukturach nezawodnoścowych, dla systemu dwóch wymennków cepła funkcjonujących w strukturze równoległej: R wc/ 2( tz ) [ Rr ( tz )]2 =. () Rys. 3. Algorytm sprawdzena zgodnośc wartośc welkośc projektowych z wartoścam tych welkośc zawartych w odpowednch zborach welkośc określonych w badanach eksperymentalnych -tych elementów skraplacza Fg. 3. Algorthm for checkng the conformty of the desgn data values wth the values of these data contaned n the approprate sets n the expermental nvestgatons of -number elements of the condenser

20 68 ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 83, serpeń 204 Rys. 4. Algorytm doboru -tego rodzaju elementów skraplacza o pożądanych nezawodnoścach w zadanym czase Fg. 4. Algorthm for selectng the elements of the condenser of the desred relablty n the set tme Podzału oszacowanej powerzchn wymany cepła, którą zawera sę w określonej lczbe wymennków cepła, dokonuje sę ze względu na stawane krytera projektowe, które odnoszą sę do: całkowtych wymarów określonego wymennka cepła L,, L max, maksymalnego cężaru określonego wymennka cepła wraz wc wc z płynam wymenającym cepło wc( t z ) wc ( t z ) Rwc ( t z ) { CI wc,wep,wc, Wru,wc } wc ( t z ) { CI,W, W } G wc G wcmax, pożądanej wartośc nezawodnośc R określonego wymennka cepła w zadanym czase (trwałośc) t z R, gdze wartość nezawodnośc wymennka cepła R wynka z doborów -tych elementów wymennka cepła wc ep,wc ru,wc o określonej nezawodnośc w zadanym czase t z oraz w określonych warunkach. Nadmar powerzchn wymany cepła oszacowuje sę, gdy powerzchnę A 2 wymany cepła dzel sę np. na dwa wymennk cepła, a strumeń cepła wymenany jest tylko przez jeden wymennk. W takm przypadku następują zmany wartośc: prędkośc w2 przepływu określonego płynu przez wymennk cepła oraz masowego natężena przepływu ṁ 2 tego płynu, wskutek wyłączena z eksploatacj wymennka uszkodzonego. Powerzchnę wymany cepła zwększa sę względem oszacowanej powerzchn A 2 o wartość, która zapewna wymanę danej lośc cepła w nowo określonych warunkach eksploatacyjnych określonego funkcjonu-

21 K. Łukaszewsk, Metoda projektowana wymennków cepła techncznych systemów energetycznych... część 69 jącego wymennka cepła w techncznym systeme energetycznym. Tak przypadek projektowy wymaga powtórnych oblczeń projektowych ze względu na zmanę wartośc wcześnej wskazanych welkośc w 2 ṁ. 2 Dodatkowo prognozowanu podlega grubość osadów, poneważ wyróżnone welkośc w 2 ṁ 2 mają stotny wpływ na proces osadzana sę osadów na powerzchn wymany cepła. Ostateczne do oblczeń korekty oszacowana powerzchn wymany cepła wprowadza sę wartość wększej grubośc osadów, co wyraża wartość współczynnka przenkana cepła k n, uwzględnająca nowo oszacowane grubośc osadów. Wówczas oblczenu podlega wartość powerzchn A 3. Wnosk zostaną podane w drugej częśc artykułu. Wykaz ważnejszych oznaczeń welkośc oraz symbol A c0 powerzchna odnesena w oblczanu -tego współczynnka przenkana cepła k [m 2 ], A c powerzchna wymany cepła określonego wymennka cepła, po strone płynu chłodzonego (grzewczego) [m 2 ], A c2 powerzchna wymany cepła określonego wymennka cepła, po strone płynu chłodzącego (podgrzewanego) [m 2 ], A sr średna (logarytmczna dla powerzchn cylndrycznych) wartość powerzchn wymany cepła, oblczana z użycem wartośc A c A c2 [m 2 ], a 2 współczynnk wyrównywana temperatury wody chłodzącej skraplacz [m 2 /s], C proj, zbór cech charakteryzujących określone -te rozważane zjawsko (proces), wartośc określonych w tym zborze cech są uwzględnane w projektowanu, c p,j średne cepło właścwe j-tego płynu przy stałym cśnenu p [J/kgK], D w średnca wewnętrzna płaszcza skraplacza [m], d w średnca wewnętrzna rur skraplacza [m], d wnst średnca wewnętrzna rur nstalacj wody chłodzącej skraplacz [m], d z średnca zewnętrzna rur skraplacza [m], E moduł sprężystośc rur skraplacza [N/m 2 ], f wrsk częstotlwość drgań własnych rury skraplacza, w przęśle skrajnym [Hz], f wrsr częstotlwość drgań własnych rury skraplacza, w przęśle środkowym [Hz], G wcmax maksymalny cężar określonego wymennka cepła wraz z płynam wymenającym cepło [N], JC certyfkaty specjalstyczne producentów -tych elementów skraplacza, JG gwarancje producentów na -te elementy skraplacza, JN normy wykonana -tych elementów skraplacza, JU uprawnena do produkcj -tych elementów skraplacza, KC A cena powerzchn wymany cepła skraplacza [zł/m 2 ], KC e cena energ elektrycznej [zł/kwh], L wymary -tych elementów określonego wymennka cepła [m], L wcmax, maksymalne wymary określonego wymennka cepła [m], l długość rur skraplacza [m],

22 70 ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 83, serpeń 204 l nst M ṁ j długość nstalacj wody chłodzącej skraplacz [m], rodzaj (symbol nazwa) materałów -tych elementów (ndeks r rur) określonego wymennka cepła, masowe natężene przepływu j-tego płynu wymenającego cepło [kg/s], Nu lczba Nusselta, N p2 moc pompy wody chłodzącej skraplacz [W], n lczba rur skraplacza, n c lczba czyszczeń rur skraplacza w zadanym czase τ z, n po lczba przekroczeń maksymalnych obcążeń ceplnych skraplacza, w określonym przedzale czasu, n w lczba włączeń albo wyłączeń z eksploatacj skraplacza w zadanym czase τ z, O odległośc mędzy -tym elementam określonego wymennka cepła, Pr lczba Prandtla, PK kolejność montażu -tych elementów określonego wymennka cepła, PPo rodzaj technolog połączeń -tych elementów określonego wymennka cepła, PW rodzaj technolog wytwarzana -tych elementów określonego wymennka cepła, p j cśnene określonego j-tego płynu wymenającego cepło w wymennku cepła [Pa], p 2ν prężność pary wodnej (podczas przepływu wody chłodzącej) w określonej temperaturze w skraplaczu [Pa], Re lczba Reynoldsa, R wc (t z ) pożądana wartość nezawodnośc określonego wymennka cepła, w zadanym czase (trwałośc) t z, Q strumeń cepła wymenany mędzy płynam w określonym wymennku(-ach) cepła [W], T j temperatura j-tego płynu na wejścu do określonego wymennka cepła [K], T j temperatura j-tego płynu na wyjścu z określonego wymennka cepła [K], T ot temperatura otoczena [K], W em zbór welkośc, których wartośc stanową wynk projektowe określonego wymennka cepła, W e zbór welkośc pomarowych wynkający ze zboru [W em ], W ep, określony w projektowanu wymennka cepła zbór welkośc, których wartośc charakteryzują warunk eksploatacyjne -tych elementów tego wymennka, W ru, zbór welkośc, których wartośc charakteryzują rodzaje uszkodzeń -tych elementów określonego wymennka cepła, branych pod rozwagę w jego projektowanu, W ru,e, zbór welkośc, których wartośc charakteryzują rodzaje uszkodzeń badanych -tych elementów określonego wymennka cepła, które to badana są podejmowane w celu oszacowana rozkładów prawdopodobeństwa trwałośc tych elementów, W wp, określony w projektowanu zbór welkośc, których wartośc charakteryzują wewnętrzne warunk eksploatacyjne -tych elementów określonego wymennka cepła, W zp, określony w projektowanu zbór welkośc, których wartośc charakteryzują zewnętrzne warunk eksploatacyjne -tych elementów określonego wymennka cepła, w j prędkość przepływu określonego j-tego płynu wymenającego cepło [m/s], w 2k prędkość przepływu wody chłodzącej przez króćce wejścowe do skraplacza [m/s], współczynnk rozszerzalnośc lnowej rur skraplacza [/K], β

23 K. Łukaszewsk, Metoda projektowana wymennków cepła techncznych systemów energetycznych... część 7 Δp nst2omnst opór mejscowy przepływu wody chłodzącej przez określony -ty element nstalacj [Pa], Δp str2 opory przepływu wody chłodzącej przez skraplacz nstalację wody chłodzącej [Pa], Δp nst2nst opory przepływu wody chłodzącej przez nstalację tej wody odnoszącej sę do skraplacza [Pa], Δp m, opór mejscowy przepływu płynu przez -ty element traktowany jako opór mejscowy wymennka cepła nstalacj z nm zwązanej, ndeksy =, 2,, n stanową numery oporów [Pa], Δp str2wc opory przepływu wody chłodzącej przez skraplacz z osadam [Pa], Δp t, opór tarca przepływu płynu przez -ty element wymennka cepła nstalacj z nm zwązanej, ndeksy =,2,, n stanową numery oporów [Pa], Δp t2nst opory tarca przepływu wody chłodzącej przez nstalację tej wody odnoszącej sę do skraplacza [Pa], Δp t2wc opory tarca przepływu wody chłodzącej przez skraplacz z osadam [Pa], Δp 2k opór mejscowy przepływu wody chłodzącej przez krócec wejścowy skraplacza [Pa], Δp 2om opór mejscowy przepływu wody chłodzącej przez określony element skraplacza [Pa], ΔT sr średna różnca temperatur mędzy płynam wymenającym cepło [K], δ s grubość ścank elementu (rury, płyty) powerzchn wymany cepła określonego wymennka cepła [m], ε l współczynnk rozbegu hydraulcznego uwzględnany przy przejmowanu cepła przy przepływe turbulentnym wody chłodzącej wewnątrz rur skraplacza, η p2 sprawność pompy wody chłodzącej skraplacz, λ s współczynnk przewodzena cepła ścank elementu powerzchn wymany cepła [W/mK], λ str2nst współczynnk oporów tarca, przy przepływe wody chłodzącej, wewnętrznych powerzchn nstalacj skraplacza, λ str2os współczynnk oporów tarca, przy przepływe wody chłodzącej, wewnętrznych powerzchn rur skraplacza z osadam, λ 2 współczynnk przewodzena cepła wody chłodzącej skraplacz [W/mK], μ 2 dynamczny współczynnk lepkośc wody chłodzącej skraplacz, wartość dla średnej temperatury wody chłodzącej przy ścance wewnątrz rur skraplacza [kg/ms], ν 2 knematyczny współczynnk lepkośc wody chłodzącej skraplacz, wartość dla średnej temperatury w os (rdzenu) przepływającej wody [m 2 /s], ξ,elnst ξ k współczynnk oporu mejscowego -tego elementu nstalacj wody chłodzącej skraplacz, współczynnk oporu mejscowego króćca wejścowego, przez który wpływa woda chłodząca do skraplacza, ξ współczynnk oporu mejscowego na wejścu wody chłodzącej do rur skraplacza, ξ współczynnk oporu mejscowego przy wyjścu wody chłodzącej z rur skraplacza, ρ 2sr średna wartość gęstośc wody chłodzącej skraplacz [kg/m 3 ], Σb j zawartośc określonych mkroorganzmów w -tym płyne wymenającym cepło w wymennku cepła, ΣF j fzyczno-chemczne właścwośc określonego j-tego płynu przepływającego przez określony wymennk cepła, ΣΔp j,max (τ) suma przekroczeń dopuszczalnych zman wartośc cśneń j-tych płynów w określonym czase τ w określonych wymennkach cepła, σ,max τ c τ z maksymalna wartość naprężena -tego elementu określonego wymennka cepła [N/m 2 ], czas do czyszczena skraplacza [h], zadany czas funkcjonowana skraplacza w słown okrętowej [h].

24 72 ZESZYTY NAUKOWE AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI, nr 83, serpeń 204 LITERATURA. Czajguck J.Z., Flozofczno-etyczne uwarunkowana dzałań na rzecz nezawodnośc technk, materały konferencj Inżynera jakośc w przedsęborstwach produkcyjnych, usługowych sektorze publcznym, praca zborowa pod red. P. Grudowskego, M. Dobrzyńskego, J. Prehsa P. Waszczura, Poltechnka Gdańska, Gdańsk 2009, s Czajguck J.Z., Flozofczno-naukowo-dysertacyjne problemy modelowana symulacj relacj nezawodnoścowych w weloaspektowych systemach, Symulacja w Badanach Rozwoju, Polske Towarzystwo Symulacj Komputerowej, Kwartalnk, 200, Vol., No., Warszawa 200, s Czajguck J.Z., Metoda realzacj postulatu wymaganej nezawodnośc spalnowych słown okrętowych w procese ch projektowana, Wydawnctwo Uczelnane Wyższej Szkoły Morskej w Gdyn, Gdyna Czajguck J.Z., Modelowane relacj mędzy wymaganą nezawodnoścą obektów techncznych a nezawodnoścam elementów w procese projektowana, materały XXVI Zmowej Szkoły Nezawodnośc Problemy nezawodnośc obektów techncznych, Sekcja Podstaw Eksploatacj KBM PAN, Szczyrk 998, s Czajguck J.Z., O procese rozwązywana problemu projektowana nezawodnośc energetycznych nadsystemów techncznych, Zagadnena Eksploatacj Maszyn, 992, z. 2(90), s Czajguck J.Z., Prncples of Modellng of Processes and Exemplary of Interpretaton of These Prncples wth Reference to Technology, Systems Scence, 2009, Vol. 35, No., p Czajguck J.Z., Łukaszewsk K., O systemowym projektowanu wymennków cepła ze względu na ch wyróżnone cechy, materały konferencj Projektowane zarządzane realzacją produkcj, Unwersytet Zelonogórsk, Zelona Góra 2005, s Detrych J., System konstrukcja, WNT, Warszawa Gasparsk W., Projektoznawstwo, WNT, Warszawa Jankowsk Z., Kurpsz Ł., Oblczena hydraulczne wymennków cepła, Wydawnctwo Poltechnk Warszawskej, Warszawa 98.. Jeżowecka-Kabsch K., Szewczyk H., Mechanka płynów, Wydawnctwo Poltechnk Wrocławskej, Wrocław Łukaszewsk K., Eksploatacyjne badana nezawodnośc wymennków cepła wspomagane komputerowo, materały XII Szkoły Komputerowego Wspomagana Projektowana, Wytwarzana Eksploatacj, Wojskowa Akadema Technczna, Warszawa Jurata 2008, s Łukaszewsk K., Metoda projektowana wymennków cepła techncznych systemów energetycznych ze względu na wymaganą nezawodność tych systemów, rozprawa doktorska pod ker. J.Z. Czajguckego, Gdyna Pudlk W., Wymana wymennk cepła, Wydawnctwo Poltechnk Gdańskej, Gdańsk Rohatyńsk R., Systemowe ujęce procesu projektowo-konstrukcyjnego podstawą komputerowego wspomagana projektowana, [w:] Problemy metodolog komputerowego wspomagana projektowana techncznego, pod red. R. Rohatyńskego D. Mller, t. 2, Wydawnctwo Poltechnk Wrocławskej, Wrocław Schell and tube exchangers techncal manual, Yuba Heat Transfer, Stanszewsk B., Wymana cepła, PWN, Warszawa Szargut J., Zębk A., Podstawy energetyk ceplnej, PWN, Warszawa Wśnewsk S., Wśnewsk T.S., Wymana cepła, WNT, Warszawa 2000.