Вестник МГТУ. 2015, №4.

Карпов В. Н., Немцев А. А. Определение энергетической эффективности… 714 Рассчитаем число Рейнольдса, используя выражение (10): 3 4 998, 2 0,001 1268 Re . 3,14 1, 002 10 D D − ⋅ ⋅ = = ⋅ ⋅ (12) Поток будет турбулентным (Re > 4 000) при D < 0,317 м. Диаметр трубы D = 0,317 м значительно превышает тот, который приемлем для системы, изображенной на рис. 2, поэтому без всякого риска можно полагать, что поток является турбулентным. Так как турбулентный профиль скорости почти однороден по всей длине трубопровода, принимаем, что α 1 = α 2 = 1. Для резьбовых угловых штуцеров 90° значения коэффициента потерь напора составят: K L 4 = K L 5 = K L 6 = K L 7 = 1,5. Для полностью открытого шарового клапана K L Ш = 10 и крана K L К = 2. После подстановки всех известных величин, уравнение энергетической мощности (9) приобретет вид: 3 2 4 7 4 8 998, 2 (0, 001) 30 1 (1,5 4 10 2) 998, 2 9,81 0,001 10, 8, 0911 10 30 19 97,923. P f D D P f D D −   ⋅ ⋅     = + + ⋅ + + + ⋅ ⋅ ⋅       π         ⋅     = + +             Предположим, что для изготовления трубопровода используются тянутые медные трубы диаметром D = 0,015 м. Подставим это значение в уравнение (12) для вычисления числа Рейнольдса: 1 268, 411 Re 84561. 0, 015 = = Для тянутых труб эквивалент шероховатости ε = 0,0015 мм, таким образом 0, 0015 0, 0001. 15 D ε = = Коэффициент трения f = 0,0195 при Re = 84561 и ε/ D = 0,0001, следовательно: 7 4 8, 0911 10 30 0, 0195 19 97,923 1 025 Вт. 0, 015 0, 015 P −     ⋅   = + + =             Таким образом, если в системе, изображенной на рис. 2, используются тянутые медные трубы диаметром D = 0,015 м, то для обеспечения объемной скорости потока на выходе W = 0,001 м 3 /с требуется насос мощностью Р = 1 025 Вт. Показатель энергетической эффективности инжинирингового решения при традиционном проектировании по выражению (5) составит: э (проект) 1 025 10, 468. 97,92 P Q = = Исходя из полученного значения проектной эффективности, можно сделать вывод о том, что данная система имеет большой потенциал в сфере энергосбережения и должна быть оптимизирована. 4. Инжиниринг при интегральном подходе к проектированию систем Интегральный (комплексный подход) – это процесс проектирования систем как единого целого, в ходе которого активно рассматриваются взаимодействия между подсистемами и системами, и решения подыскиваются таким образом, чтобы одно и то же решение устраняло сразу несколько проблем [3, с. 35]. Исходя из данного определения, были сформулированы основные недостатки инжиниринговых решений при традиционном подходе к проектированию: • конфигурация трубопровода предполагает потери напора воды, которых можно было бы избежать (конфигурация трубопровода выбрана с учетом схемы размещения оборудования и окна, но не является оптимальным с точки зрения эффективности); • при процедуре выбора диаметра труб D и мощности насоса Р система как целое не рассматривалась (не установлена связь между этими показателями). На основании вышеизложенных причин, процесс проектирования дополняется двумя этапами, которые проводятся с целью совершенствования системы и призваны обеспечить ее максимальную эффективность.