Dokumen ini menjelaskan model matematika untuk jaringan penukar panas dalam sistem energi boiler steam, mencakup persamaan kestimbangan masa dan energi. Diberikan juga asumsi dan kendala yang digunakan dalam model, serta proses linierisasi untuk menghitung variabel-variabel tertentu. Selain itu, perangkat lunak Sistem digunakan untuk membantu perhitungan dan iterasi nilai variabel.

1. Model matematika
Gambar 2 menunjukkan jaringan penukar panas yang digunakan untuk memodelkan sistem energi dari
boiler steam Gambar. 1. Matematika representasi dari aliran massa dan energi terdiri dari satu set
persamaan linier dan nonlinier. Persamaan linear model matematika dari sistem ini adalah:
dimanamw [kg / s] adalah aliran massa air atau uap, mw1 [kg / s] adalah aliran massa air melalui F, mw2
[kg / s] adalah aliran massa air melalui CS, mA [kg / s] adalah aliran massa udara, L [kg / kg] adalah massa
udara yang dibutuhkan untuk pembakaran, B [kg / s] adalah konsumsi bahan bakar, mcp [kg / s] adalah
aliran massa produk pembakaran, V [kg / kg] adalah massa produk pembakaran untuk 1 kg bahan bakar,
Mout = (6 ÷ 10) [kg / s] adalah aliran massa uap pada ketel uap keluar, m1 [kg / s] adalah aliran massa
air umpan, h4 = 3211 [kg / s] adalah entalpi spesifik uap dari FSH, h1 = 591,9 [kJ / kg] adalah entalpi
spesifik air umpan dan h5 = 3113 [kg / s] adalah entalpi spesifik uap pada keluar C. di sini, Persamaan. (1)
menyajikan neraca massa untuk node A; Persamaan. (2) menyajikan keseimbangan massa udara untuk
pembakaran; Persamaan. (3) menyajikan neraca massa produk pembakaran; Persamaan. (4) dan (5)
hadir neraca massa dan energi C.

2. Gambar. 2. Skema diagram jaringan penukar panas dari boiler steam
Persamaan nonlinier model matematis dari sistem adalah persamaan neraca energi pada :
- Furnace F:
- the Second super heater SSH:
- the First super heater FSH:

3. - Convective surface CS:
- Economizer ECO:
- Air heater AH:
manacpcp [J / KGK] adalahpanasspesifikdariprodukpembakaran, Tc [K] adalahsuhupembakaran, Tpci [K]
adalahsuhuprodukpembakaran, Zi [kW / K] adalahnilaikarakteristikpenukarpanas boiler uap, TA1 = 333
[K] adalahsuhuudaradingin, TA2 = 373 [K] adalahsuhuudarapanas, h2 = 994 [kJ / kg]
adalahentalpispesifik air panas, h3 = 2801 [kJ / kg] adalahentalpispesifik steam jenuh, h6 = 3324 [kJ / kg]
adalahentalpispesifikuap
superheated
di
pintukeluardariketeluapdansuhu
air
danuap
di
tempatsebenarnyadariketeluap: T1 = 413 [K], T2 = 492 [K], T3 = 523 [K], T4 = 673 [K] T5 = 633 [K] dan
T6 = 723 [K].
Mengingat keseimbangan ini massa dan energi kita mengasumsikan sebagai berikut: penukar panas dari
boiler steam adalah tipe counter-flow, koefisien transmitansi termal konstan sepanjang exchanger,
bukannya berarti perbedaan suhu logaritmik kami menggunakan aritmatika perbedaan suhu rata-rata,
yang koefisien udara berlebih adalah nilai konstan λ = 1,2, dan tidak ada kerugian panas melalui pipa dan
menghubungkan bagian.
Kendala dari model matematika yang diberikan dengan menggunakan ketidaksamaan berikut:

4. Fungsi tujuan, yang harus diminimalkan, adalah total biaya dari ketel uap (biaya investasi pipa, katup
dan aksesori yang tidak dianalisis):
dimana
adalah biaya investasi penukar panas , G [ € ] adalah biaya bahan bakar,
periode waktu τ = 10 tahun .
Istilah nonlinier dalam saldo energi aliran massa mcp kali suhu pembakaran TCPI dan nilai karakteristik
penukar panas Zi kali TCPI . Istilah nonlinier yang linierisasi dengan menggunakan deret Taylor ekspansi .
Pertama , nilai awal diasumsikan untuk 13 variabel linierisasi : ( Tcp1 ) c , ( Tcp2 ) c , ( Tcp3 ) c , ( Tcp4 ) c ,
( Tcp5 ) c , ( Tcp6 ) c , ( ZF ) c , ( ZSSH ) c , ( ZFSH ) c , ( ZCS ) c , ( ZECO ) c , ( ZAH ) c dan ( mcp ) c .
kemudian kita menghitung Tcp1 , Tcp2 , Tcp3 , Tcp4 , Tcp5 , Tcp6 , ZF , ZSSH , ZFSH , ZCS , ZECO , ZAH , B ,
mw , MWF , mwCS , mpc , mA dan m1 . dari persamaan sebelumnya ( 1-17 ) . Nilai-nilai untuk linierisasi
variabel dibandingkan dengan nilai-nilai mereka diasumsikan . Jika ada perbedaan maka dihitung nilainilai yang diambil sebagai nilai awal untuk iterasi baru . Prosedur ini diulang sampai semua nilai dihitung
hampir sama dengan nilai input . Untuk mengatasi masalah ini kita telah menggunakan perangkat lunak
" SISTEM " ....