d2Dt
Dt»= ¾¾ = F (t, Dt, Dt’, Dty),
dt2
имеющий погрешность R~(h5), реализовался с помощью следующих формул [8]:
К1=h * F(ti; Dt i; Dt’i; Dtyi);
К2=h * F(ti +(h/2); Dt i +(h/2)* Dt’i+(h/8)* К1;Dt’i + (К1/2); Dtyi);
К3=h * F(ti +(h/2); Dt i +(h/2)* Dt’i+(h/8)* К1;Dt’i + (К2/2); Dtyi);
К4=h * F(ti +h; Dt i +h* Dt’i+(h/2)* К3;Dt’i + К3; Dtyi);
Dt i+1=Dt i+ h*[Dt’i +(К1+ К2 + К3)/6];
Dt’i+1 =Dt’i + (К1+ 2*К2 + 2*К3 + К4)/6
Расчет проводился на участке от 0 ч до 200 ч при следующих начальных условиях:
Dt 0=Dt0;
Dt’0 = 0.
Вариант 1. Т1 =100 ч, Т2 =10 ч, заданный диапазон 0,5 – 1 °С, установившаяся температура при ее росте 10 °С и установившаяся температура при ее снижении минус 3 °С. При этом были получены следующие результаты: фактический диапазон поддержания температуры составил 0,45 – 1,25 °С, а период колебаний 54,2 часа. График переходного процесса и протокол работы приведен в приложении.
При описании холодильной камеры линейным дифуравнением первого порядка следующего вида:
dDt
Т ¾¾ + Dt = Dty
dt
провели аналогичные исследования системы двухпозиционного регулирования, т.е. полагали Т= Т1 +2* Т2=120 ч, а остальные данные были такими же, как и в варианте 1. При этом температура поддерживалась в заданном диапазоне (запаздыванием пренебрегали), а период колебаний составил 22,5 ч.
Из приведенных данных следует, что фактический диапазон поддержания температуры при более точном математическом описании холодильной камеры увеличивается в 1,6 раза а период колебаний возрастает в 2,5 раза. Следовательно для приведенных исходных данных рассматривать камеру в упрощенном варианте не следует.
Вариант 2. Т2 = 0,5 ч, а остальные данные аналогичны варианту 1. По данному варианту получили, что температура поддерживается в заданном диапазоне, а период колебаний составил 21,3 ч. Исследования в упрощенном объекте (Т = 101 ч) показало, что период колебаний получился равным 19 ч. Как видим, для варианта 2 апроксимация холодильной камеры апериодическим звеном первого порядка вполне допустима.
Вариант 3. Поддержание рабочей температуры в камере происходит за счет работы электронагревателей при Т1 =100 ч, Т2 =15 ч, заданный диапазон 0,5 – 1 °С, установившаяся температура при ее росте 4 °С и установившаяся температура при ее снижении минус 5 °С. При этом были получены следующие результаты: фактический диапазон поддержания температуры составил 0,307 – 1,082 °С, а период колебаний 73 часа. График переходного процесса и протокол работы приведен в приложении.
Вариант 4. Т2 =1.5 ч, а остальные данные аналогичны варианту 3. По данному варианту получили, что температура поддерживается в заданном диапазоне, а период колебаний составил 30,3 ч. Исследования в упрощенном объекте (Т = 103 ч) показало, что период колебаний получился равным 29 ч. Как видим, для варианта апроксимация холодильной камеры апериодическим звеном первого порядка вполне допустима.
Как мы можем видеть из рассмотренного выше целесообразно производить апроксимацию холодильной камеры апереодическим звеном первого порядка только в тех случаях когда постоянная времени Т2 составляет не более чем 0,01…0,025 Т1 то есть ее влияние на качество переходного процесса – несущественно.
В случае, когда постоянная времени Т2 составляет 0,1Т2 то эта апроксимация приводит к значительным погрешностям при расчетах, что недопустимо в современной инженерной практике.
На основании вышеизложенного можно сделать следующий вывод: в современной инженерной практике при использовании средств вычислительной техники необходимо для повышения точности расчетов рассматривать промышленную холодильную камеру, как апериодическое звено второго порядка (при Т2 > 0,01…0,025 Т1)
5 Технико-экономическое обоснование проекта
5.1 Расчет капитальных вложений
Стоимость строительного объема камеры(Кзд)
Кзд=Vзд*Сзд, где
Vзд – объем строительный модуля м3
Сзд – стоимость 1 м3 строительства
Кзд=6*18*6*40=25920 грн.
Стоимость оборудования
| № п/п | Наименованиеоборудования | Количество | Стоимостьза ед., грн. | Суммарная стоимость, грн. |
| 1 | Компрессор (55кВт) | 2 | 2100 | 4200 |
| 2 | Конденсатор | 1 | 1600 | 1600 |
| 3 | Градирня ТВ‑20 | 1 | 800 | 800 |
| 4 | Воздухоохладитель ВОП – 50 | 2 | 1300 | 2600 |
| 5 | Вспомогательное оборудование | 2 | 1000 | 2000 |
| Итого | 10200 | |||
| Транспортные расходы (10%) | 1020 | |||
| Итого | 11220 | |||
| Монтаж (10%) | 1120 | |||
| КИП, автоматика (7%) | 785 | |||
| Специальные работы (1%) | 112 | |||
| Итого | 13237 |
Суммарные капитальные затраты составят 36160 грн.
5.2 Расчет эксплуатационных расходов (расчет себестоимости холода)
Себестоимость холода для проектируемого модуля рассчитываем методов калькулрования себестоимости 1000 кДж холода.
Расчет выполняем по следующим статьям калькуляции:
1. Вспомогательные материалы
2. Электроенергия
3. Вода
4. Зароботная плата производственных рабочих.
5. Отчисления по зароботной плате
6. Цеховые работы
Расчет затрат по статье «Вспомогательные материалы»
Включает расходы на холодильный агент, смазочные материалы, ветошь.
а) Расчет стоимости годового потребления хладагента
С2а=qа *Sа, где
qа – годовое потребление аммиака;
Sа – стоимость 1 т аммиака, грн. (принимаем 4000 грн.)
q2а=qа’+qа «’, где
qа’ – эксплуатационное годовое потребление хладагента, т
qа’’ – годовой расход хладагента при ремонте.
С2а = 4000*0.21=840 грн.
б) Расчет стоимости смазочных материалов за год:
С см.м. =qм*Sм=0,321*4100=1316 грн.
где qм – годовое потребление смазочных материалов, т;
Sм – стоимость одной тонны масла ХА – 30, грн. (принимаем 4100 грн./т)
qм=qц*nц*t*T=4*10-2*22*365=321,2 кг =0,321 т
где nц =4 – количество цилиндров
qц – норма массового расхода масла на один цилиндр, кг;
t – число часов работы в сутки, час;
T – количество рабочих дней в году.
в) Стоимость использованной ветоши составляет 100 грн.
Итого (по вспомогательным материалам):2256 грн.
Расчет затрат по статье «Электроэнергия «выполняем по формеле:
Ст.э. =q э *а э,
где а э – стоимость 1 кВт*ч, грн. (принимаем 0,12 грн/кВт*ч).
q э – годовое потребление электроенергии кВт*ч, определяем в зависимости от годовой холодопроизводительности:
Qг 0,37*2,5*109
q э =¾¾¾¾¾q’ э =¾¾¾¾¾=22070 кВт*ч
4190 4190
Годовая холодопроизводительность
Qг = åQ *t *T *3600,
где Q – холодопроизволительность компрессоров в рабочем режиме, кВт;
t – число часов работы компрессоров в сутки;
Т – число рабочих дней в году.
Qг=2*6,5*18*300*3600=2,5*108 кДж
С т.э. = 0,12 *22070=2648,4 грн.
Расчет затрат по статье «Вода «.
Стоимость годового потребления воды определяем по следующей формуле:
Ств=ав*qв
где ав = 0,5 грн, стоимость 1м3 воды;
qв – годовое потребдение воды, м3;
Q
qв=q’в*¾¾¾, где
4190
qв – норма расхода воды на 4090 кДж холода;
qв=0.035*(2.5 * 108) / 4190=2080 м3
Ст. в=0.5*2080=1040 грн.
Расчет затрат по статье «Заработная плата производственных рабочих.»
Годовой фонд заработной платы определяем по формуле:
Ст.з.п.= åСм*11*1.08*1.5, где
См – прямой месячный фонд заработной платы, грн.;
11 – число рабочих месяцев в году;
1,5 – коэффициент, учитывающий размер премиальных доплат;
1,08 – коэффициент, учитывающий процент дополнительной заработной платы.
См= åкi* ci, где
кi – количество производственных рабочих i‑го наименования;
ci – прямая зароботная плата i – го рабочего в мясяц по тарифу.
Для обслуживания оборудования модуля предпологается использовать одного машиниста – слесаря V – го разряда, среднемесячная зарплата которого сотавляет 150 грн.
Ст.з.п= 120*11*1,08*1,5=2138,4 грн.
Отчисления по зарплате в фонд социального страхования и в фонд Чернобыля составят 49%(37% – отчисления в фонд социального страхования, 12% – отчисления в фонд Чернобыля)
Со.з.п.=2138,4*0,49=1047,8 грн.
Расчет затрат по статье «Цеховые расходы»
Цеховые расходы включают в себя:
а) заработную плату цехового персонала;
| № п/п | Должность | Численность | Месячный фонд з.п., грн | Годовой фонд з.п., грн |
| 1 | Механик | 1 | 190 | 3386 |
б) отчисления по заработной плате
Со.з.п.= 3386*0,49=1659 грн;
в) годовые амортизационные отчисления по зданию и оборудованию:
Са=Са.об. + Са.зд., где
Са.зд – амартизационные отчисления от стоимости здания,
Са.об. – амартизационные отчисления от стоимости оборудования,
Са.зд = Кзд * На.зд = 25920*0,028=725,8 грн