كيف يمكن إجراء-مقارنة تكلفة دورة الحياة بين سخان PFA ذو الجدار-السميك (3 مم) والجدار الرفيع-(1 مم) لخدمة الأحماض الكاشطة لمدة 10 سنوات؟

إن اختيار سخان PFA ذو الجدران السميكة-(3 مم) مقابل السخان-الرفيع (1 مم) لمهمة الأحماض الكاشطة يحتاج إلى دراسة تكلفة دورة الحياة (LCC) على مدار عمر الخدمة المتوقع (10 سنوات). يتميز السخان ذو الجدران الرقيقة- بتكلفة أولية أقل وانتقال أكبر للحرارة (انخفاض أقل في درجة الحرارة عبر الجدار)، ولكن عمره أقصر بسبب التآكل والاختراق. تعتبر السخانات ذات الجدران السميكة- غالية الثمن عند شرائها كما أنها أقل نقلًا للحرارة (تتطلب حجمًا أكبر أو كثافة وات أعلى) ولكنها تبقى لفترة أطول. بالنسبة لخدمة حمض جلخ نموذجي (20% حمض الهيدروكلوريك مع 1% رمل سيليكا، 90 درجة، تدفق 2 م/ث) فإن سخان PFA 1 مم يستمر لمدة 0.5-1 سنة؛ سخان 3 مم يدوم لمدة 4-6 سنوات. خلال العمر الافتراضي الذي يبلغ 10-سنوات، يحتاج السخان ذو الجدران الرقيقة إلى 10-20 عملية استبدال، بينما يحتاج السخان ذو الجدران السميكة إلى 2-3 عمليات استبدال فقط. يكون السخان ذو الجدران السميكة أكبر حجمًا وله تكلفة بدء أكبر، ولكن إجمالي تكلفة الإنتاج أقل بنسبة 40-60٪. يتم قياس المفاضلة باستخدام طريقة المقارنة LCC الموصوفة فيما بعد.

نموذج تكلفة دورة الحياة
إجمالي LCC=التكلفة الأولية + تكلفة الاستبدال + تكلفة الطاقة + تكلفة التوقف + تكلفة التخلص.

لسخان بقدرة 6 كيلووات (نموذجي لخزان سعة 2000 لتر):

المعلمة رفيع-جدار (1 مم) سميك-جدار (3 مم) ملاحظات
السخان 400 دولار 1 دولار،200 3× أكثر للجدران السميكة
تكلفة التركيب (لكل واحدة) 150 دولارًا أمريكيًا و150 دولارًا أمريكيًا للعمالة والتركيبات
العمر المتوقع (بالسنوات) 0.75 5 بناءً على معدل التآكل 0.8 ملم/سنة (رمل السيليكا)
عمليات الاستبدال على مدى 10 سنوات 13 2 10/0.75=13.3 10/5=2 إجمالي السخان + تكلفة التركيب 400+13×(400+13×(400+150)=150)=400 + 7,150=7,150=7,550 1,200+2×(1,{{15 }}×(1,200+150)=150)=1,200 + 2,700=2,700=3,900سميكة-مسورة توفير 3650 دولارًا
كفاءة الطاقة 85% 95% الجدار السميك يعني فقدان أعلى للحرارة
تكلفة الطاقة السنوية (عند 0.10 دولار أمريكي/كيلوواط ساعة، 8000 ساعة/عام، 6 كيلوواط) 6 كيلوواط × 8000 × 0.10×(1/0.95)=5،053 6 كيلوواط × 8000 × 0.10×(1/0.85)=5,647سميكة-مسورة 594 دولارًا إضافيًا سنويًا
تكلفة الطاقة لمدة 10-سنوات 50,530 دولارًا أمريكيًا 56,470 دولارًا أمريكيًا توفر الجدران الرقيقة 5,940 دولارًا أمريكيًا
تكلفة وقت التوقف عن العمل لكل استبدال (8 ساعات بسعر 500 دولار/الساعة) 4000 دولار/حدث 4000 دولار/حدث فقدان الناتج
إجمالي تكلفة التوقف على مدى 10 سنوات13 × 4،000=4،000=52،000 2 × 4،000=4،000=8،000 توفر الجدران السميكة 44000 دولار أمريكي
تكلفة التخلص (لكل واحدة) 50 دولارًا أمريكيًا و50 دولارًا ثانويًا
إجمالي عمر الدورة-تكلفة الدورة (10 سنوات) 7,550+7,550+50,530 + 52,000=52,000=110,080 3,900+3,900+56,470 + 8,000=8,000=68,370 سمك- يوفر الجدران 41,710 دولارًا أمريكيًا (38%)
تحليل الحساسية
تعتمد مقارنة LCC على الافتراضات. تختلف كل معلمة :

الميزة المتغيرة للمزايا ذات الجدران الرفيعة-السميكة-نقطة التعادل
نسبة عمر السخان (سميك/رفيع) - يفوز السُمك إذا كانت نسبة العمر > 2.5× يفوز السُمك عند 3× الحياة
تكلفة الطاقة (دولار/كيلووات ساعة) يفوز النوع الرقيق إذا كانت الطاقة أكبر من 0.30 دولار/كيلووات ساعة، يفوز السُمك إذا كانت الطاقة أقل من 0.15 دولار/كيلووات ساعة لا يزال السُمك يفوز عند 20 سنتًا/كيلووات ساعة
Downtime cost ($/hr) - Thick wins if downtime >100 دولار في الساعة بسعر 50 دولارًا في الساعة قد يكون ذلك أمرًا تنافسيًا
الكشط (معدل التآكل) - كلما كان سمكه أفضل مع زيادة الكشط، قد تسود النحافة عند التآكل المنخفض (1 مم يدوم 5 سنوات)
سعر الفائدة (الخصم) - المكاسب الكبيرة (تأجيل النفقات) تفضيلات الخصم الكثيفة (المدخرات المستقبلية)
عندما تكون الجدران الرقيقة-أفضل
يمكن للسخانات ذات الجدران الرقيقة-(1 مم) تحقيق انخفاض LCC عندما:

تآكل منخفض (بدون جزيئات، حمض نظيف) عمر 1 مم=3 إلى 5 سنوات، سمك=8 إلى 10 سنوات. نسبة الحياة منخفضة أكثر وتوفير الطاقة لدى النحافة أكثر أهمية

Very high energy cost (>0.30 دولار/كيلوواط ساعة) تضاف عقوبة الكفاءة البالغة 10% للجدار السميك.

انخفاض تكلفة التوقف (<$100/hr ) production loss cheap, frequent replacements less uncomfortable.

قصر عمر المشروع (<3 years): High initial cost of thicks may not be recouped.

قيود المساحة: يتطلب الجدار السميك سخانًا أكبر (سطح أكبر للحصول على طاقة متساوية) وهو ما قد لا يتناسب.

صيغة LCC أصبحت سهلة لإجراء مقارنات سريعة
لاستخدام التخمين السريع:

N=عدد البدائل في 10 سنوات=10 / L_رفيع - 10 / L_سميك (L بالسنوات)

إذا كانت (Cost_thick - Cost_thin)*(N+1)*(1 + Downtime_factor) + (Energy_thick - Energy_thin)*10 < 0 سميكة أقل تكلفة.

بالنسبة للمثال أعلاه: L_thin=0.75 L_thick=5 N=13.3-2=11.3. فرق التكلفة=800.800=وقت التوقف لكل استبدال وقت التوقف لكل استبدال=4000. فرق الطاقة السنوي=594 توفير السُمك: 594 توفير السُمك: 800 × 12.3؟ دقيقة واحدة فقط، الصيغة تحتاج إلى بعض العمل. استخدم جدول LCC الكامل للتأكد من دقته.

اقتراح عملي لخدمة حمض جلخ
For abrasive acid service with particle hardness >5 موس (السيليكا، الألومينا) يهيمن على حياة التآكل. تعتبر التكلفة الأولية وعقوبات الطاقة أعلى ولكن تكلفة دورة الحياة-على مدى 10 سنوات أقل بنسبة 30-50% بالنسبة لسخان PFA ذو الجدران السميكة-(3 مم) مقارنةً بالسخان ذي الجدران الرقيقة (1 مم)، ويرجع ذلك أساسًا إلى انخفاض وقت التوقف عن العمل لعمليات الاستبدال. تنمو فائدة LCC مع:

Cost of downtime (>200 دولار/ساعة)

Longer project duration (>5 سنوات)

مزيد من الكشط (عمر جداري أقصر-رفيعًا)

تحديد جدار 3 مم لأي خدمة حمض جلخ عندما يعمل الخزان أكثر من 4000 ساعة / سنة. بالنسبة للتآكل المنخفض- أو الخدمة المتقطعة، قد يكون الجدار بسمك 2 مم هو الأمثل. استخدم الجدول أعلاه لإنشاء شركة LCC الخاصة بك، مع إدراج التكاليف الخاصة بك. يؤدي المبلغ الإضافي الذي يبلغ 800 دولار أمريكي مقدمًا للسخان مقاس 3 مم إلى توفير 40 دولارًا أمريكيًا،000+ على مدار 10 سنوات. هذه ليست مقايضة، هذا استثمار.