Главная Обратная связь

Дисциплины:






Глава III. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ



ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

 

Анализ энергетической эффективности любого теплотехнического оборудования, независимо от его назначения, конструкции и диапазона режимных температур и давлений основан на составлении балансов: материального, теплового, энергетического и эксергетического. Составление баланса, в свою очередь, требует досконального знания теплотехнологии и оборудования. Для точного расчета составляющих в приходной и расходной частях балансового уравнения необходимо глубокое понимание явлений и процессов, наиболее важных для решаемой задачи. В этом смысле «Энергосбережение» как дисциплина опирается на такие дисциплины, как «Техническая термодинамика», «Термодинамика необратимых процессов», «Теория тепло- и массобмена».

Энергетический и тепловой балансы

Изучение энергетических балансов установок или отдельных аппаратов позволяет обосновать внедрение менее энергоемких процессов и технологий. Основой энергобаланса является первый закон термодинамики, согласно которому сумма подведенной к системе энергии всех видов должна равняться сумме расходуемой системой энергии:

 

,

где Qт- теплота при сжигании топлива;

Qст- физическая теплота потоков сырья и топлива;

DНэкз- теплота, выделяющаяся при протекании экзотермических реакций;

Qe- другие виды энергии (нетепловые, как правило, электроэнергия, расходуемая на транспорт либо перемешивание потоков);

Qn- физическая теплота продуктовых потоков;

Qотх- физическая теплота потоков отходов;

DНэнд- теплота, поглощаемая при протекании эндотермических реакций;

DQ- потери теплоты в окружающую среду.

Так как в технологических процессах используются разные виды энергии, то при составлении энергобаланса их приводят к единому виду (теплоте), вводя соответствующие эквиваленты:

- тепловая энергия [Дж] (или) [ккал];

- тепловая мощность (кВт) или (ккал/ч);

- электрическая энергия (кВт×ч);

- электрическая мощность (кВт);

- 1Дж = 0,239 ккал = 0,278×106 кВт×ч;

- 1ккал = 4187 Дж = 1,163×10-3 кВт×ч;

- 1кВт×ч = 3,6×106 Дж = 860 ккал;

- 1000 кВт×ч = 0,86 Гкал;

- 1т.у.т.=7×106 ккал;

- 1т.н.э. @ 107 ккал;

- 1м3 природного газа = 9,56×106 ккал;

- т.н.э. - тонна нефтяного эквивалента;

- 1000 м3 газа = 1,37 т.у.т. = 0,956 т.н.э.;

- 1кВт×ч = 3122 у.т.;

- 1мВт×ч = 0,086 т.н.э.;

- 1м3 нефти = 0,86 т нефти = 42 ГДж;

- 1нефт. баррель = 159 л;

- 1кДж = 0,9478 БТЕ (британская тепловая единица);

- 1Вт = 3,412 БТЕ/ч2;

- 1МТЕ = 1,8 БТЕ = 0,453 ккал (международная тепловая единица).

Энергетический баланс составляют исходя из данных материального баланса, химического состава всех материальных потоков и их температурного уровня. Эффективность энергоиспользования определяется величиной энергетического КПД (отношение полезно затраченной энергии в технологическом процессе к ее общему расходу). На первой стадии проектирования данных для расчета полного энергетического баланса обычно недостаточно, поэтому предварительно составляется тепловой баланс.



 

,

где Qc- физическая теплота потоков сырья (газ, жидкость, твердое сырье);

QТ- физическая теплота, вносимая теплоносителем либо отводимая хладагентом;

- тепловые эффекты экзотермических либо эндортемических реакций;

Qn- физическая теплота продуктовых потоков;

Qн- теплота, расходуемая на нагрев установки;

- потери в окружающую среду.

 

Для стационарных и непрерывных процессов Qн= 0. Для периодичных и нестационарных процессов Qн= М×с×Dt, где M- масса аппарата; c- теплоемкость конструкционного материала, из которого изготовлен аппарат,

Искомой в тепловом балансе является величина ±QТ:

 

.

Величина QТ необходима для определения массового расхода теплоносителя:

Для греющего пара М = QТ/r; где........... r- удельная теплота парообразования.

Для дымовых газов В = QТ/Qн, где Qн- низшая теплотворная способность топлива.





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...