Σχεδιασμός Χημικών Διεργασιών και Βιομηχανιών Διάλεξη 6

Σχετικά έγγραφα
Βελτιστοποίηση εναλλακτών θερμότητας

Οικονομική Ανάλυση Βιομηχανιών και Διεργασιών

ΑΣΚΗΣΗ m 5.13 ΛΥΣΗ. Α. (Γυμνός αγωγός) ΤΕΙ ΚΡΗΤΗΣ Τμήμα Μηχανολογίας ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Καθηγητής : Μιχ. Κτενιαδάκης - Σπουδαστής : Ζάνη Γιώργος

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ

Εφαρμοσμένη Βελτιστοποίηση

Γραμμικός Προγραμματισμός

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΒΙΟΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ

Συστήματα Ανάκτησης Θερμότητας

Χημική Κινητική Γενικές Υποδείξεις 1. Τάξη Αντίδρασης 2. Ενέργεια Ενεργοποίησης

Υποθέστε ότι ο ρυθμός ροής από ένα ακροφύσιο είναι γραμμική συνάρτηση της διαφοράς στάθμης στα δύο άκρα του ακροφυσίου.

Απορρόφηση Αερίων (2)

Λύσεις θεμάτων Επιχειρησιακής Έρευνας (17/09/2014)

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ. Καθηγητής Δ. Ματαράς

Ανάκτηση Ακετόνης από ρεύμα αέρα (κεφάλαιο 12)

Χειμερινό εξάμηνο

Μαθηματικά Γενικής Παιδείας Κεφάλαιο 1ο Ανάλυση ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΑΝΑΛΥΣΗ

ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΕΡΓΟΣΤΑΣΙΩΝ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ. Καθηγητής Δ. Ματαράς

(1) ταχύτητα, v δεδομένη την πιο πάνω κατανομή θερμοκρασίας; 6. Γιατί είναι σωστή η προσέγγιση του ερωτήματος [2]; Ποια είναι η

Kεφάλαιο 4. Συστήματα διαφορικών εξισώσεων. F : : F = F r, όπου r xy

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΚΑΙ ΜΑΖΑΣ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΙΑ ΟΙΚΟΝΟΜΟΛΟΓΟΥΣ ΙΙ ΤΜΗΜΑ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΜΑΘΗΜΑ ΟΓΔΟΟ-ΜΕΓΙΣΤΑ & ΕΛΑΧΙΣΤΑ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΩΝ

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ Ι ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ

2 Μετάδοση θερμότητας με εξαναγκασμένη μεταφορά

Συνδυαστική Βελτιστοποίηση Εισαγωγή στον γραμμικό προγραμματισμό (ΓΠ)

ΑΛΟΥΜΙΝΙΟ ΠΡΟΣΔΙΟΡΙΣΜΟΣ ΤΟΥ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΟΣ: Η ΠΕΡΙΠΤΩΣΗ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΑΛΟΥΜΙΝΙΟΥ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

Ογκομετρική (PVT) συμπεριφορά καθαρών ρευστών

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

παραγωγή θερμότητας T=T1

ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ «ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΚΑΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΥΠΟΓΕΙΩΝ ΕΡΓΩΝ»

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ. όπου το κ εξαρτάται από το υλικό και τη θερμοκρασία.

ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΥ ΜΑΔ, 2013

IV.13 ΔΙΑΦΟΡΙΚΕΣ ΕΞΙΣΩΣΕΙΣ 1 ης ΤΑΞΕΩΣ

Θεωρία Δυαδικότητας ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ. Η παρουσίαση προετοιμάστηκε από τον Ν.Α. Παναγιώτου. Επιχειρησιακή Έρευνα

ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΔΥΟ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΕΣ ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΔΥΟ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ

Μαθηματικά Θετικής και Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Γ Λυκείου ΑΚΡΟΤΑΤΑ ΣΥΝΑΡΤΗΣΗΣ

1. ΣΤΑΤΙΚΗ ΑΡΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ

Δηλαδή η ρητή συνάρτηση είναι πηλίκο δύο ακέραιων πολυωνύμων. Επομένως, το ζητούμενο ολοκλήρωμα είναι της μορφής

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ

Περιεχόμενα. 1. Ανάλυση ευαισθησίας. (1) Ανάλυση ευαισθησίας (2) Δυϊκό πρόβλημα (κανονική μορφή) (3) Δυαδικός προγραμματισμός (4) Ανάλυση αποφάσεων

1.4 ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΤΩΝ ΠΑΡΑΓΩΓΩΝ

12. ΑΝΙΣΩΣΕΙΣ Α ΒΑΘΜΟΥ. είναι δύο παραστάσεις μιας μεταβλητής x πού παίρνει τιμές στο

Χημικές Διεργασίες: Εισαγωγή

ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΚΑΙ ΠΡΑΚΤΙΚΗ ΑΝΤΙΜΕΤΩΠΙΣΗ ΚΑΜΙΝΑΔΑΣ

Συνοπτική Παρουσίαση Σχέσεων για τον Προσδιορισμό του Επιφανειακού Συντελεστή Μεταφοράς της Θερμότητας.

3 Μετάδοση Θερμότητας με Φυσική Μεταφορά και με Ακτινοβολία

to edit Master title style


ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙ ΕΙΑΣ Γ ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ

Ομογενή Χημικά Συστήματα

Περιεχόμενα. Κεφάλαιο 1 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΣΥΝΤΕΤΑΓΜΕΝΩΝ ΣΕ ΜΙΑ ΕΥΘΕΙΑ Οι συντεταγμένες ενός σημείου Απόλυτη τιμή...14


Παραμετρική αριστοποίηση και αλγόριθμος LCR

ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΙΔΑΝΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΙΔΑΝΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ

ΔΕΟ 13 ΠΟΣΟΤΙΚΕΣ ΜΕΘΟΔΟΙ

Ανάλυση: όπου, με αντικατάσταση των δεδομένων, οι ζητούμενες απώλειες είναι: o C. 4400W ή 4.4kW 0.30m Συζήτηση: ka ka ka dx x L

Επίδραση του συνδυασμού μόνωσης και υαλοπινάκων στη μεταβατική κατανάλωση ενέργειας των κτιρίων

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΙΙ. Διδάσκων: Παπασιώπη Νυμφοδώρα Αναπληρώτρια Καθηγήτρια Ε.Μ.Π. Ενότητα 2 η : Αγωγή Μονοδιάστατη αγωγή

Μαθηματικά ΜΕΡΟΣ 3 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΞΙΣΩΣΕΩΝ

min f(x) x R n b j - g j (x) = s j - b j = 0 g j (x) + s j = 0 - b j ) min L(x, s, λ) x R n λ, s R m L x i = 1, 2,, n (1) m L(x, s, λ) = f(x) +

Εναλλαγή θερμότητας. Σχ. 4.1 (α) Διάταξη εναλλάκτη θερμότητας καθ` ομορροή (πάνω) και αντίστοιχο θερμοκρασιακό προφίλ (κάτω)

ΔΕΟ13 - Επαναληπτικές Εξετάσεις 2010 Λύσεις

ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ ΦΩΤΙΑΣ. Γενικά Έκλυση μεγάλης ποσότητας θερμότητας Θερμική ακτινοβολία. Καύση ουσιών υψηλής τοξικότητας Αναπνευστικά προβλήματα

Κεφάλαιο 2. Τα μαθηματικά της αριστοποίησης ΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΤΗΣ ΑΡΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗΣ. Τιμή μιας παραγώγου σ ένα σημείο. Παράγωγοι

Επιχειρησιακή Έρευνα I

Διάλεξη 1. Άρα, είναι ο κλάδος που αφορά παραγωγή προϊόντων σε βιομηχανική κλίμακα, βασισμένη σε φυσικοχημικές διεργασίες.

ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ Γ ΕΞΑΜΗΝΟ

Μέθοδος μέγιστης πιθανοφάνειας

ΨΗΦΙΑΚΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΑ ΒΟΗΘΗΜΑΤΑ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΕΝΟΤΗΤΑ 3: Η ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ Η ΕΞΙΣΩΣΗ BERNOULLI ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β

Κεφάλαιο 4: Επιλογή σημείου παραγωγής

ΑΝΑΛΥΣΗ ΔΙΑΚΥΜΑΝΣΗΣ. Επικ. Καθ. Στέλιος Ζήμερας. Τμήμα Μαθηματικών Κατεύθυνση Στατιστικής και Αναλογιστικά Χρηματοοικονομικά Μαθηματικά

Case 10: Ανάλυση Νεκρού Σημείου (Break Even Analysis) με περιορισμούς ΣΕΝΑΡΙΟ

2. ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΤΙΚΟΣ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΙΣΜΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ

Ποσοτικές Μέθοδοι στη Διοίκηση Επιχειρήσεων ΙΙ Σύνολο- Περιεχόμενο Μαθήματος

Kefˆlaio 1. Jermìthta. 1.1 Ask seic. k 1. k 2 + L2

Στις εξισώσεις σχεδιασμού υπεισέρχεται ο ρυθμός της αντίδρασης. Επομένως, είναι βασικό να γνωρίζουμε την έκφραση που περιγράφει το ρυθμό.

ΝΟΜΟΙ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

Πληροφοριακά Συστήματα Διοίκησης. Εισαγωγή στον Γραμμικό Προγραμματισμό

Πρόσθετες Εφαρμογές Αξιολόγηση Ενεργειακών Επενδύσεων

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΡΟΦΙΜΩΝ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΟΡΜΗΣ ΡΕΟΛΟΓΙΑ. (συνέχεια) Περιστροφικά ιξωδόμετρα μεγάλου διάκενου.

1. Η διαδικασία, με την οποία κάθε στοιχείο ενός συνόλου Α αντιστοιχίζεται σ ένα ακριβώς στοιχείο ενός άλλου συνόλου Β είναι συνάρτηση.

Γενικά Μαθηματικά. , :: x, :: x. , :: x, :: x. , :: x, :: x

1.1. Διαφορική Εξίσωση και λύση αυτής

ΕΝ ΕΙΚΤΙΚΕΣ ΧΡΗΜΑΤΟΡΡΟΕΣ ΥΠΟΘΕΤΙΚΗΣ ΜΟΝΑ ΑΣ ΕΓΓΥΗΣΗΣ ΕΣΟ ΩΝ

Κεφάλαιο 4: Επιλογή σημείου παραγωγής

Α. Συντελεστής Ανάκτησης Κεφαλαίου ΣΑΚ = Β. Συντελεστής Συσσώρευσης Κεφαλαίου ΣΣΚ =

Δυναμικότητα (GWh) A B C Ζήτηση (GWh) W X Y Z

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΕΛΟΠΟΝΝΗΣΟΥ

Παθητικό Κτίριο. Passive House

Κεφάλαιο 5 Eναλλάκτες Θερμότητας

ΑΓΩΓΟΣ VENTURI. Σχήμα 1. Διάταξη πειραματικής συσκευής σωλήνα Venturi.

ΟΡΙΑΚΟ ΣΤΡΩΜΑ: ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΑΙ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ. Σημειώσεις. Επιμέλεια: Άγγελος Θ. Παπαϊωάννου, Ομοτ. Καθηγητής ΕΜΠ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ - Γ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ

Ορθή πόλωση της επαφής p n

ΔΙΑΣΠΟΡΑ ΑΕΡΙΩΝ ΡΥΠΩΝ

5.3 Υπολογισμοί ισορροπίας φάσεων υγρού-υγρού

ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΗ ΡΕΥΣΤΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟΔΟ ΤΩΝ ΠΕΠΕΡΑΣΜΕΝΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

Transcript:

Σχεδιασμός Χημικών Διεργασιών και Βιομηχανιών Διάλεξη 6 Δευτέρα, 14 Απριλίου 008 Οικονομική Ανάλυση Βιομηχανιών και Διεργασιών 1 Εισαγωγή Αριστοποίηση: ενός κριτηρίου (αντικειμενικής συνάρτησης) πολυκριτηριακή ανάλυση και προγραμματισμός Ως εδώ ασχοληθήκαμε με μονού κριτηρίου ανάλυση. Το κριτήριο εκφράζεται μαθηματικά με μια αντικειμενική συνάρτηση (ΑΣ). Αυτή μπορεί να είναι: απόδοση μιας διεργασίας, π.χ. παραγωγή ενός συστατικού σε έναν αντιδραστήρα ελαχιστοποίηση κάποιων απαιτήσεων, π.χ. όγκος μιας στήλης απόσταξης με πληρωτικό υλικό ελαχιστοποίηση απωλειών θερμικών ή άλλων ελαχιστοποίηση αποκλίσεων χαρακτηριστικών προϊόντος από κάποιες προδιαγραφές ή στόχους οικονομικό κόστος έσοδα καθαρό κέρδος Τα οικονομικά κριτήρια όπως τα τρία τελευταία είναι από τα πιο συνήθη παραδείγματα ΑΣ και συχνά αναφέραμε ρητά ότι η ΑΣ που μας ενδιαφέρει είναι αυτού του είδους. Ποια είναι τα συστατικά μέρη μιας τέτοιας ΑΣ και πώς υπολογίζονται; Στη συνέχεια βλέπουμε, με δεδομένη μια διεργασία ή και ένα ολόκληρο εργοστάσιο ή βιομηχανία, πώς λαμβάνεται η ΑΣ όταν πρόκειται για χρηματοοικονομικό μέγεθος. Οι Οικονομικές Αντικειμενικές Συναρτήσεις.1 Πάγιο και Λειτουργικό Κόστος Η ΑΣ είναι το αποτέλεσμα ενός ακόμη ισοζυγίου, πέρα από τα ισοζύγια μάζας και ενέργειας που έχουμε δει, το οποίο περιλαμβάνει χρηματικές ροές. Επομένως ΑΣ = Εσοδα Εξοδα Περαιτέρω: Έξοδα ή Κόστος = Πάγιο + Λειτουργικό Πάγιο = κόστος εξοπλισμού και εν γένει επένδυσης, αναδόμησης ή εκσυγχρονισμού κλπ Λειτουργικό = κόστος πρώτων υλών, ενέργειας, εργασίας σε κάθε χρονική περίοδο που η εγκατάσταση λειτουργεί Ακολουθούν παραδείγματα: με λειτουργικό κόστος με πάγιο κόστος και με τα δύο. Παράδειγμα με Λειτουργικό Κόστος Θεωρούμε εγκατάσταση που λειτουργεί με τα εξής δεδομένα: τρεις πρώτες ύλες A, B, C τρία προϊόντα E, F, G τρεις διαφορετικές διεργασίες 1,, 3, μία για κάθε προϊόν Αντιδράσεις: Διεργασία 1: A + B ---> E Διεργασία : A + B ---> F Διεργασία 3: 3A + B + C ---> G Διαθέσιμη πρώτη ύλη (t/day): A < 40, B < 30, C < 5 Κόστος πρώτης ύλης ( /t): A = 15, B = 0, C = 5 Τιμή πώλησης προϊόντος ( /t): E = 40, F = 33, G = 38 Να διατυπωθεί η ΑΣ για το συνολικό καθαρό κέρδος από τη λειτουργία της μονάδας.

Α x11 x1 x 1 E x8 B x1 x3 x4 F x9 C x13 x5 x6 x7 3 G x10 Με τη βοήθεια και της στοιχειομετρίας καταστρώνουμε τον πίνακα όπου επίσης περιλαμβάνεται και το λειτουργικό κόστος της διεργασίας καθαυτής: Διεργασία Προϊόν Απαιτήσεις σε αντιδρόν (t/t) Κόστος κατεργασίας ( /t προϊόντος) Τιμή πώλησης προϊόντος ( /t) 1 E 0.667A, 0.333B 15 40 F 0.667A, 0.333B 5 33 3 G 0.500A, 0.167B, 0.333C Τα έσοδα προέρχονται από τις πωλήσεις του προϊόντος: 40E + 33F + 38G Κόστος πρώτων υλών: 15E + 0F + 5G Κόστος κατεργασίας: 15E + 5F + 10G Συνολικό κόστος: 15A + 0B + 5C + 15E + 5F + 10G Ημερήσιο καθαρό κέρδος: 5E + 8F + 8G 15A 0B 5C Αν το εκφράσουμε με όρους ρευμάτων του παραπάνω διαγράμματος ροής: f(x) = 5 x8 + 8 x9 + 8 x10 15 x11 0 x1 5 x7 Περιορισμοί: Ισοζύγιο μάζας Διαθεσιμότητα πρώτης ύλης 0 <= x11 <= 40 0 <= x1 <= 30 0 <= x7 <= 5 x11 = 0.667 x8 + 0.667 x9 + 0.5 x10 x1 = 0.333 x8 + 0.333 x9 + 0.167 x10 x7 = 0.333 x10 10 38.3 Πάγιο Κόστος Διαστασιολόγηση πιεστικού δοχείου (pressure vessel) για ελάχιστο κόστος. Θέλουμε τις άριστες διαστάσεις: μήκος (L) και διάμετρο (D) ή γενικά, τον άριστο λόγο L/D που ελαχιστοποιεί το κόστος.

Θεωρούμε σταθερό όγκο V. Να γίνει σύγκριση με τον εμπειρικό κανόνα (L/D) opt = 3 Λύση: Παραδοχές: 1. και τα δύο άκρα κλειστά και επίπεδα. σταθερό πάχος τοιχώματος t για οποιαδήποτε πίεση λειτουργίας 3. σταθερή πυκνότητα υλικού ρ 4. κόστος υλικού και κατασκευής ανά μονάδα βάρους υλικού S, ίδιο για πλευρά και άκρα 5. όλο το υλικό χρησιμοποιείται στην κατασκευή (όχι απώλειες) Συνολική επιφάνεια = επιφάνεια άκρων + πλευρική επιφάνεια = (πd /4) + πdl = πd / + πdl Περιορισμός σταθερού όγκου: V = πd L/4 ΑΣ επιφάνειας: f 1 = D D L (1) ΑΣ βάρους: ΑΣ κόστους: f = D D L t () f 3 =S D D L t (3) Λόγω των παραδοχών, 3, 4, οι παραπάνω διαφέρουν κατά ένα σταθερό παράγοντα και όποια και αν πάρουμε το ίδιο συνεπάγεται. Εργαζόμαστε με την 1. Από τον περιορισμό σταθερού όγκου απαλείφουμε το μήκος L και παίρνουμε f 4 = D 4 V (4) D Παραγωγίζουμε ως προς D, εξισώνουμε με 0, λύνουμε ως προς D και βρίσκουμε: D = 4V 1/3 (5) Αντικαθιστούμε στη σχέση για τον όγκο και βρίσκουμε: L = 4 V 1/3 Από τις δύο τελευταίες βρίσκουμε (6) L D =1 (7) Αυτό είναι μάλλον απροσδόκητο και σημαντικά διαφορετικό από την προτεινόμενη εμπειρική σχέση. Πιθανά οφείλεται στις μη ρεαλιστικές παραδοχές. Ξαναδοκιμάζουμε με πιο ρεαλιστικές παραδοχές: 1. Η κορυφή και η βάση του δοχείου είναι ελλείψεις :1 με εμβαδό Χ 1.16D. Το κόστος κατασκευής των άκρων είναι 50% μεγαλύτερο από της πλευρικής επιφάνειας. 3. Το πάχος t εξαρτάται από: 1. διάμετρο δοχείου. μέγιστη επιτρεπτή καταπόνηση χάλυβα 3. πίεση λειτουργίας δοχείου 4. ανοχή για διάβρωση Π.χ. για πίεση λειτουργίας 50 psi και ανοχή στη διάβρωση 1/8 ίντσας δίνεται: t = 0.0108 D + 0.15 (σε πόδια) Λόγω των παραπάνω υποθέσεων δεν ισχύει πλέον ότι η επιφάνεια και το βάρος συνδέται με το κόστος μέσω μιας πολλαπλασιαστικής σταθεράς. Άρα ΑΣ είναι απευθείας το κόστος και μόνο αυτό: f 5 = D L S 1.5 S.3 D t (8) Αντικαθιστούμε τη νέα σχέση για το πάχος και έχουμε f 6 =0.0339 D L 0.435 D 0.397 DL 0.0376 D 3 (9) με περιορισμό για τον όγκο να παίρνει επίσης νέα μορφή:

Με απαλοιφή του μήκους παίρνουμε: V = D 4 L D 3 (10) f 7 =0.043 V 0.5 V D 0.3041 D 0.063 D 3 (11) Αν παραγωγίσουμε και λύσουμε ως προς τη διάμετρο θα πάρουμε ένα πολυώνυμο τέταρτου βαθμού. Είναι πιο πρακτικό να λυθεί αριθμητικά (μπορεί κανείς ακόμη και να υπολογίσει την τιμή για διάφορες διαμέτρους και να κάνει ένα διάγραμμα (π.χ. με πρόγραμμα λογιστικού φύλλου) και παράλληλα να L σχεδιασει την τιμή του D = 4V D 1 που προκύπτει από τον περιορισμό του όγκου. 3 3 Π.χ. σύμφωνα με το παρακάτω διάγραμμα προκύπτει άριστος λόγος ίσος με 3.4 500 5 475 450 45 400 L/D (L/D)* 4,5 4 3,5 375 3 350 35 F,5 300 75 50 F(D*) 1,5 1 5 0,5 00 0 D 5 6 7 8 9 10 11 1 13 14 Αυτή η διαδικασία πρέπει να γίνει για διάφορες πιέσεις λειτουργίας και δυναμικότητες (όγκους) επειδή τροποποιούνται οι σχέσεις στις παραδοχές. Έχει παρατηρηθεί ότι ο άριστος λόγος προσεγγίζει την ιδανική περίπτωση L/D = 1 για μικρές δυναμικότητες και χαμηλές πιέσεις λειτουργίας..4 Πάγιο και λειτουργικό κόστος Θεωρούμε το πρόβλημα του άριστου πάχους θερμικής μόνωσης σε κυλινδρικό σωλήνα ή αυλό. Εδώ πρέπει να θεωρήσουμε: πάγιο κόστος προμήθειας και εγκατάστασης τιμή της ενέργειας που εξοικονομείται με τη μόνωση αυτή είναι λειτουργικός όρος (κέρδος ή αρνητικό κόστος). Παραδοχές και δεδομένα: Μήκος πολύ μεγαλύτερο από διάμετρο πολύ μεγάλος εσωτερικός συντελεστής μεταφοράς θερμότητας ρυθμός απώλειας θερμότητας: Q= A T x k 1 h c (1) όπου Α = επιφάνεια σωλήνα, ΔΤ = μέση διαφορά θερμοκρασίας μεταξύ ρευστού και περιβάλλοντος, x = πάχος μόνωσης, hc = εξωτερικός συντελεστής μεταφοράς θερμότητας με συναγωγή, k = θερμική

αγωγιμότητα μόνωσης. Μόνη μεταβλητή στην ανωτέρω σχέση είναι το πάχος μόνωσης. Κόστος εγκατεστημένης μόνωσης ανά μονάδα επιφάνειας = Co + C1 x όπου οι σταθερές είναι πάγιο κόστος εγκατάστασης και κόστος ανά μονάδα πάχους, αντίστοιχα. Χρόνος ζωής μόνωσης = 5 χρόνια (μετά θέλει αντικατάσταση) Κόστος αγοράς και εγκατάστασης καλύπτεται από δάνειο πληρωτέο σε 5 ετήσιες δόσεις. Έστω r το κλάσμα του εγκατεστημένου κόστους πληρωτέο ετησίως στην τράπεζα. Αυτο εξαρτάται από το επιτόκιο (για αναλυτική αναφορά σε αυτό βλ. επόμενη διάλεξη). Τιμή ενέργειας που χάνεται ετησίως = Η Ώρες λειτουργίας ανά έτος = Υ Να διατυπωθεί αντικειμενική συνάρτηση για τη μεγιστοποίηση του εξοικονομούμενου λειτουργικού κόστους ως διαφορά μεταξύ θερμότητας που διατηρείται και κόστους εγκατάστασης σε ετήσια βάση Να λυθεί αναλυτικά Λύση: Ετήσια δόση r C 0 C 1 x A (13) Εξοικονόμηση ενέργειας = Απώλειες χωρίς μόνωση απώλειες με μόνωση = Q 0 Q=h c T A T A x k 1 (14) h c Αντικειμενική συνάρτηση (σε ετήσια βάση): F = Q 0 Q T H 1 r C 0 C 1 x A (15) (έχουμε διαιρέσει με το r και τα δύο μέλη: F = f / r, δεν πειράζει γιατί για κάθε έτος το r είναι δεδομένη παράμετρος) Από το συνδυασμό των δύο τελευταίων, παραγώγιση ως προς πάχος μόνωσης και εύρεση ρίζας της παραγώγου προκύπτει x =k { H Y T 1/ 10 6 k C 1 r 1 } (16) h c Παρατηρούμε ότι δεν υπεισέρχεται η επιφάνεια του σωλήνα. Αυτό είναι φυσικό γιατί το άριστο πάχος αφορά οποιοδήποτε τμήμα ή μήκος σωλήνα (αρκετά μεγάλο ώστε οι απώλειες στα άκρα να είναι αμελητέες σε σχέση με τις συνολικές).