DANE | OBLICZENIA | WYNIK |
---|---|---|
tpn= 105 °C tg= 4 °C |
Obliczenia temperatury zewnętrznej rurociągu: tz=tpn – 70 + tg [°C] tz= 105- 70 + 4 = 39 [°C] |
tz=39°C |
Dz= 500mm= 0,5m S= 60mm= 0,06m |
Obliczenie średnicy z izolacją standardową: Dst = Dz + 2*s Dst = 0,5 + 2* 0,06= 0,62 [m] |
Dst= 0,62m |
tpn=105°C L= 5,3km= 5300m tz=39°C π=3,14 λ=0,087W/mk Dz=0,5m Dst= 0,62m |
Obliczenie strumienia cieplnego dla izolacji standardowej: q0=$\frac{\text{πL}\ (\ \text{tpn} - \text{tz})}{\frac{1}{2\lambda}\ln\frac{\text{Dst}}{D}}$ q0= $\frac{3,14*5300(105 - 39)}{\frac{1}{2*0,087}\ln\frac{620}{500}}$ q0=$\frac{1098372}{1,27}$= 868278 W |
q0=868278 W |
q0=868278W T= 31536000s |
Obliczanie rocznej straty strumienia ciepła dla izolacji standardowej: Qstr0= q0 * T Qstr0= 868278 * 31536000 Qstr0= 27300GJ/rok |
Qstr0= 27300GJ/rok |
C= 28 zł/GJ Qstr0= 27300 GJ/rok |
Obliczanie rocznego kosztu strat ciepła dla izolacji standardowej: Kstr=C * Qstr0 Kstr= 28 * 27300 Kstr= 764400 zł/rok |
Kstr= 764400 zł/rok |
Dz= 0,5m | Obliczanie grubości warstw izolacyjnych ( 0,05: 0,1: 0,2) 0,05 * 0,5 * 2 = 0,05 0,1 * 0,5 *2 = 0,1 0,2 * 0,5 * 2 = 0,2 |
I = 0,05m II= 0,1m III = 0,2m |
L= 5300m λ = 0,087 W/mK λs=0,105 W/mK λm=0,042 W/mk Dz= 0,5m Dst=0,62m Ds= 0,67m Dm=0,72m tpn= 105°C tz=39°C π=3,14 |
Ustalenie układanie kolejnych warstw izolacji: - warstwa szklana – warstwa mineralna q'= $\frac{\ \ \ \ \ \ \ \pi*L\ \left( \ tpn - tz \right)}{\frac{1}{2*\ \lambda}*\ln\frac{\text{Dst}}{\text{Dz}} + \ \frac{1}{2*\ \lambda s}*\ln\frac{\text{Dm}}{\text{Dst}} + \frac{1}{2*\ \lambda m}*\ln\frac{\text{Ds}}{\text{Dm}}}$ q'= $\frac{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 3,14*5300\ (\ 105 - 39)}{\frac{1}{2*0,087}*\ln\frac{0,62}{0,5} + \ \frac{1}{2*0,042}*\ln\frac{0,72}{0,62} + \ \frac{1}{2*0,105}*\ln\frac{0,67}{0,72}}$ q'= $\frac{1098372}{3,39}$ q'= 324004 W - warstwa mineralna – warstwa szklana q"= $\frac{\text{\ \ \ \ \ \ \ }\pi*L\ \left( \ \text{tpn} - \text{tz} \right)}{\frac{1}{2*\ \lambda}*\ln\frac{\text{Dst}}{\text{Dz}} + \ \frac{1}{2*\ \text{λm}}*\ln\frac{\text{Dm}}{\text{Dst}} + \frac{1}{2*\ \text{λs}}*\ln\frac{\text{Ds}}{\text{Dm}}}$ q"= $\frac{\ \ 1098372}{5,75*0,22 + 4,76*0,15 + 11,9*0,07}$ q"= $\frac{1098372}{2,81}$ q"= 390880 W q'>q" Warstwa dodatkowej izolacji będzie układana w kolejności: wata szklana – wata mineralna |
q'= 324004W q"=390880 W |
Przypadek I warstwa izolacyjna dla ǿ0,05 Dz | ||
L=5100m λ= 0,087W/mK λs=0,105 W/mK λm=0,042W/mK Dz= 0,5m Dst= 0,62m Ds=0,67m Dm=0,72m tpn= 105°C tz=39°C π=3,14 |
Obliczanie strumienia cieplnego q [W] dla instalacji dodatkowej: q'= $\frac{\text{\ \ \ \ \ \ \ }\pi*L\ \left( \ \text{tpn} - \text{tz} \right)}{\frac{1}{2*\ \lambda}*\ln\frac{\text{Dst}}{\text{Dz}} + \ \frac{1}{2*\ \text{λs}}*\ln\frac{\text{Dm}}{\text{Dst}} + \frac{1}{2*\ \text{λm}}*\ln\frac{\text{Ds}}{\text{Dm}}}$ q'= $\frac{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ 3,14*5300\ (\ 105 - 39)}{\frac{1}{2*0,087}*\ln\frac{0,62}{0,5} + \ \frac{1}{2*0,042}*\ln\frac{0,72}{0,62} + \ \frac{1}{2*0,105}*\ln\frac{0,67}{0,72}}$ q'= $\frac{1098372}{3,39}$ q'= 324004 W |
q= 324004W |
q= 324004W T=31536000s |
Obliczenie rocznych strat ciepła: Qstr1=q * T Qstr1 = 324004* 31536000 Qstr1=10200GJ/rok |
Qstr1= 10200GJ/rok |
Q str0= 27300 GJ/rok Qstr1= 10200 GJ/ rok |
Obliczenie oszczędności ciepła Qzysk dodatkowej izolacji: Qzysk= Qstr0 – Qstr1 Qzysk= 27300 – 10200 = 17100GJ/rok |
Qzysk= 17100 GJ/rok |
Qzysk= 17100 GJ/rok C= 28 zł/rok |
Obliczenie zysku finansowego Z dzięki zainstalowanej dodatkowej izolacji: Z= Qzysk * C Z= 17100 * 28 = 478800 zł/ rok |
Z= 478800 zł/rok |
L= 5300m Dm= 0,72m Ds= 0,67m Vm= 289 m3 Pm= 105 kg/m3 |
Obliczanie objętości i masy waty mineralnej Vm3: Vm= $\frac{\pi*Dm^{2}}{4}*L - \frac{\pi*Ds^{2}}{4}*L$ Vm= $\frac{3,14*(\ 0,72)^{2}}{4}*5300 - \ \frac{3,14*(\ 0,67)^{2}}{4}$ * 5300 Vm= 2157-1868=289m3 Mm= Vm * pm Mm=289 * 105 Mm=30345 kg |
Vm= 289 m3 Mm= 30345 kg |
Mm= 30345 kg Cm= 15,70 zł/kg |
Obliczenie kosztu zakupu waty mineralnej Km: Km = Mm * Cm Km= 30345 * 15,70 Km= 476416,5 zł |
Km= 476416,5zł |
L= 5300 Ds= 0,67m Dst= 0,62m Vs= 269 m3 Ps= 87 kg/m3 |
Obliczenie objętości i masy waty szklanej Vs: Vs=$\frac{\pi*\ D_{s}^{2}}{4}*L - \ \frac{\pi*\ D_{\text{st}}^{2}}{4}*L$ Vs= $\frac{3,14*(\ {0,67)}^{2}}{4}*5300 - \ \frac{3,14*(\ 0,62)^{2}}{4}\ *\ 5300$ Vs= 269 m3 Ms= Vs * ps Ms = 269 * 87 Ms=23403 kg |
Vs= 269 m3 Ms= 23403kg |
Ms= 23403kg Cs = 6,90 zł/kg |
Obliczenie kosztu zakupu waty szklanej Ks: Ks= Ms * Cs Ks= 23403 * 6.90 Ks= 161480,7 zł |
Ks=161480,7 zł |
Ks= 161480,7 zł Km= 476415,5zł |
Obliczanie kosztu zakupu izolacji Kz: Kz= + Ks + Km Kz=161480,7 + 476415,5 =637897,2 zł |
Kz=637897,2zł |
L= 5300 m Ko= 30 zł |
Obliczanie kosztów stałego instalacji , izolacji Ks: Ks= Ko * L Ks= 30 * 5300= 159000 zł |
Ks= 159000zl |
Ks=159000zł Kz= 637897,2zł |
Obliczanie kosztu całkowitego Kc: Kc = Ks + Kz Kc= 159000 + 637897,2=796897,2 zł |
Kc = 796897,2zł |
Kc= 796897,2zł Z= 316400 zł/rok |
Obliczenie czasu zwrotu inwestycji: τ = $\frac{\text{Kc}}{Z}$ τ = $\frac{796897,2\ }{478800}$ τ = 1,7 roku |
τ=1,7 roku |
Przypadek II warstwa izolacyjna dla ǿ 0,1 Dz | ||
L=5300m λ= 0,087W/mK λs=0,105 W/mK λm=0,042W/mK Dz= 0,5m Dst= 0,62m Ds=0,72m Dm=0,82m tpn= 105°C tz=39°C |
Obliczanie strumienia cieplnego q [W] dla instalacji dodatkowej: q$\frac{\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ }\text{πL}\ (\ \text{Tpn} - \text{Tz})}{\frac{1}{2\lambda\ }\ln\frac{\text{Ds}}{\text{Dz}} + \frac{1}{2\text{λs}}\ln\frac{\text{Dm}}{\text{Ds}} + \frac{1}{2\text{λm}}\ln\frac{\text{Ds}}{\text{Dm}}}$ q= $\frac{1098372}{\frac{1}{2*0,087}\ln\frac{0,72}{0,5} + \frac{1}{2*0,105}\ln\frac{0,82}{0,72} + \frac{1}{2*0,042}\ln\frac{0,72}{0,82}}$ q= 259050 W |
q=259050W |
q= 259050W T=31536000s |
Obliczenie rocznych strat ciepła: Qstr2=q * T Qstr2 = 259050 * 31536000 Qstr2=8,17* 1012 J/rok = 8,17* 103 GJ/rok |
QSTR1= 8170 GJ/rok |
Q str0= 27300 GJ/rok Qstr2= 8170GJ/ rok |
Obliczenie oszczędności ciepła Qzysk dodatkowej izolacji: Qzysk=Qstr0- Qstr2 Qzysk=27300 - 8170= 19130 GJ/rok |
Qzysk= 19130 GJ/rok |
Qzysk= 19130 GJ/rok C= 28 zł/rok |
Obliczenie zysku finansowego Z dzięki zainstalowanej dodatkowej izolacji: Z= Qzysk * C Z=19130 * 28 = 535640 zł/ rok |
Z= 535640 zł/rok |
L= 5300m Dm= 0,82m Ds= 0,72m Π=3,14 Vm= 667m3 Pm= 105 kg/m3 |
Obliczanie masy waty mineralnej Vm3: Vm= $\frac{\pi*Dm^{2}}{4}*L - \frac{\pi*Ds^{2}}{4}*L$ Vm= $\frac{3,14*(\ 0,82)^{2}}{4}*5300 - \frac{3,14*(\ 0,72)^{2}}{4}*5300$ Vm=667m3 Mm= Vm * pm Mm=667* 105 Mm= 70035kg |
Vm= 667m3 Mm=70035kg |
Mm= 70035kg Cm= 15,70 zł/kg |
Obliczenie kosztu zakupu waty mineralnej Km: Km = Mm * Cm Km= 70035* 15.70 Km= 1099549,5 zł |
Km= 1099549,5 zł |
L= 5300m Dst= 0,62m Ds= 0,72m Π=3,14 Vs= 558m3 Ps= 87kg/m3 |
Obliczanie objętości i masy waty mineralnej Vm3: Vs= $\frac{\pi*Ds^{2}}{4}*L - \frac{\pi*D\text{st}^{2}}{4}*L$ Vs= $\frac{3,14*(\ 0,72)^{2}}{4}$ * 5300-$\frac{3,14*(\ 0,62)^{2}}{4}*5300$ Vs=558 m3 Ms= Vs * ps ms=558* 87=48546kg |
Vs= 558m3 Ms= 48546kg |
Ms= 48576kg Cs = 6,90 zł/kg |
Obliczenie kosztu zakupu waty szklanej Ks: Ks= Ms * Cs Ks= 48576* 6.90 Ks= 334967,4 zł |
Ks=334967,4 zł |
Km=1099549,5zł Ks= 334967,4zł |
Obliczanie kosztu zakupu izolacji Kz: Kz= Km + Ks Kz= 1099549,5+334967,4=1434546,9zł |
Kz= 1434546,9 zł |
L= 5300 m Ko= 30 zł |
Obliczanie kosztów stałego instalacji , izolacji Ks: Ks= Ko * L Ks= 159000 |
Ks = 159000 zł |
Ks=204000zł Kz= 1148689,98zł |
Obliczanie kosztu całkowitego Kc: Kc = Ks + Kz Kc= 1450416,9 zł |
Kc= 1450416,9 zł |
Kc= 1450416,9zł Z= 535640 zł/rok |
Obliczenie czasu zwrotu inwestycji: τ = $\frac{\text{Kc}}{Z}$ τ = $\frac{1450416,9}{535640}$ τ = 2,7 roku |
τ=2,7 roku |
Przypadek III warstwa izolacyjna dla ǿ 0,2 Dz | ||
L=5300m λ= 0,087W/mK λs=0,105 W/mK λm=0,042W/mK Dz= 0,5m Dst= 0,62m Ds=0,82m Dm=1,02m tpn= 105°C tz=39oC |
Obliczanie strumienia cieplnego q [W] dla instalacji dodatkowej: q$\frac{\text{\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ }\text{πL}\ (\ \text{Tpn} - \text{Tz})}{\frac{1}{2\lambda\ }\ln\frac{\text{Ds}}{\text{Dz}} + \frac{1}{2\text{λs}}\ln\frac{\text{Dm}}{\text{Ds}} + \frac{1}{2\text{λm}}\ln\frac{\text{Ds}}{\text{Dm}}}$ q= $\frac{1098372}{2,82 + 4,76*0,22 + 11,9*0,22}$ q= 169241 W |
q=169241W |
q= 169241W T=31536000s |
Obliczenie rocznych strat ciepła: Qstr1=q * T Qstr3 = 169241* 31536000 Qstr3=5,34 * 1012 J/rok = 5,34* 103 GJ/rok |
Qstr3=5340 GJ/rok |
Q str0= 27300 GJ/rok Qstr3= 5340 GJ/ rok |
Obliczenie oszczędności ciepła Qzysk dodatkowej izolacji: Qzysk= Qstr0- Qstr3 Qzysk=27300 - 5340 Qzysk=21960GJ/rok |
Qzysk= 21960 GJ/rok |
Qzysk= 21960 GJ/rok C= 28 zł/rok |
Obliczenie zysku finansowego Z dzięki zainstalowanej dodatkowej izolacji: Z= Qzysk * C Z=21960 * 28 = 614880 zł/ rok |
Z= 614880 zł/rok |
L= 5300m Dm= 1,02m Ds= 0,82m Π=3,14 Vm= 1505m3 Pm= 105 kg/m3 |
Obliczanie objętości i masy waty mineralnej Vm3: Vm= $\frac{\pi*Dm^{2}}{4}*L - \frac{\pi*Ds^{2}}{4}*L$ Vm= $\frac{3,14*(\ 1,02)^{2}}{4}$ * 5300$- \frac{3,14*\left( \ 0,82 \right)^{2}}{4}*5300$ Vm= 1505 m3 mm= Vm * pm mm=1505* 105 mm= 158025 kg |
Vm= 1505m3 Mm= 158025 kg |
Mm= 158025 kg Cm= 15,70 zł/kg |
Obliczenie kosztu zakupu waty mineralnej Km: Km = Mm * Cm Km= 158025 * 15.70 Km= 2480992,5 zł |
Km= 2480992,5 zł |
L= 5100m Dst= 0,62m Ds= 0,82m Π=3,14 Vs=1225 m3 Ps= 87kg/m3 |
Obliczanie objętości i masy waty szklanej Vm3: Vs= $\frac{\pi*Dm^{2}}{4}*L - \ \frac{\pi*Ds^{2}}{4}*L$ Vs= $\frac{3,14*(\ 0,82)^{2}}{4}*5300 - \ \frac{3,14*(\ 0,62)^{2}}{4}$ * 5300 Vs= 1225m3 MS= Vm * pm MS=1225 * 87 MS=106575 |
Vs=1225 m3 MS= 106575kg |
Ms= 106575kg Cs = 6,90 zł/kg |
Obliczenie kosztu zakupu waty szklanej Ks: Ks= Ms * Cs Ks= 106575* 6.90 Ks= 735367,5 zł |
Ks= 735367,5zł |
Km=2480992,5 zł Ks=735367,5 zł |
Obliczanie kosztu zakupu izolacji Kz: Kz= Km + Ks Kz= 3216360 |
Kz= 3216360zł |
L= 5300 m Ko= 30 zł |
Obliczanie kosztów stałego instalacji , izolacji Ks: Ks= Ko * L Ks= 159000 zł |
Ks= 159000 zł |
Ks= 159000 zł Kz= 3216360zł |
Obliczanie kosztu całkowitego Kc: Kc = Ks + Kz Kc= 3375360zł |
Kc= 3375360zł |
Kc=3375360 zł Z= 614880zł/rok |
Obliczenie czasu zwrotu inwestycji: τ = $\frac{\text{Kc}}{Z}$ τ = 5,5 roku |
τ=5,5 roku |
|
q= t1= 81 0C |
|
|
|
|
Tabela kosztów i zysków:
Ss, Sm [m] |
Qstr [GJ/rok] |
Qzysk [GJ/rok] |
Z [zł/rok] |
Vm [m3] |
Vs [m3] |
Kc [zł] |
τ [lata] |
|
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 0,05 | 10200 | 17100 | 478800 | 289 | 269 | 796897,2 | 1,7 |
2 | 0,1 | 8170 | 19130 | 535640 | 667 | 558 | 1450416,9 | 2,7 |
3 | 2 | 5340 | 21960 | 614880 | 1505 | 1225 | 3375360 | 5,5 |
Rozkład temperatury w dobranej izolacji:
tpn=105o C
t1=81 o C
tz=39o C
t2=31,2o C
Rozwiązanie optymalne
Ss,Sm[m] | Qstr[GJ/rok] | Qzysk[GJ/rok] | Z[zł/rok] | Vm[m3] | Vs[m3] | Kc | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1 |
Wykres obrazujący najkrótszy zwrot inwestycji
Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa
im. Prezydenta Stanisława Wojciechowskiego w Kaliszu
Wydział Politechniczny – Inżynieria Środowiska
Procesy Jednostkowe
PROJEKT 1
Określanie grubości izolacji cieplnej rurociągu pary
Anna Balcerzak
Semestr III gr. 2B