СВЯЗЬ ОБЩИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭХТС С ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЕЕ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. ОСОБЕННОСТИ ПОТЕРЬ ЭКСЕРГИИ В ЭХТС. Эхтс и их оптимизация
Эксергетический метод - термодинамический анализ
Эксергетический метод - термодинамический анализ
Cтраница 1
Эксергетический метод термодинамического анализа ЭХТС основан на широком использовании эксергии. В самом общем смысле эксергия вещества есть максимальная работа, которую оно может совершить в обратимом процессе с окружающей средой е качестве источника даровой теплоты, если в конце этого процесса все участвующие в нем виды материи переходят в состояние термодинамического равновесия со всеми компонентами окружающей среды. [1]
Эксергетический метод термодинамического анализа ЗНС основан на широком использовании эксергии. Он является наиболее общим и универсальным способом термодинамического исследования различных процессов преобразования энергии в ЭХТС. Все реально протекающие процессы - необратимые и в каждом случае необратимость является причиной снижения совершенства процесса. Это происходит не из-за потери энергии, а из-за понижения ее качества, т.к. в необратимых процессах энергия не исчезает, а обесценивается. Так, например, дросселирование рабочего тела не изменяет его энергии / sh /, а снижает ее пригодность к совершению паботы или использованию в теплообменниках. [2]
Целью эксергетического метода термодинамического анализа является количественное исследование потенциальных возможностей потоков системы для выбора оптимальной пары потоков при генерации УТ. Во всех опубликованных работах, посвященных эксергетическим исследованиям ХТС [7, 20-24], до конца не решается ключевой вопрос: как использовать результаты эксергетического анализа на практике автоматизированного синтеза ТС. [3]
Обоснован и развит эксергетический метод термодинамического анализа для проектирования ресурсосберегающих химико-технологических систем водного хозяйства промышленных предприятий, позволяющий научно обосновать решение технической проблемы разделения-смешения водных технологических потоков. [4]
В [231-236] рассматривается общая методика использования эксергетического метода термодинамического анализа для исследования и оптимизации теплотехнических схем. [5]
При оценке эффективности теплотехно-лопических схем и установок с использованием эксергетического метода термодинамического анализа основным показателем степени термодинамического совершенства является эксергетический коэффициент полезного действия т ех. Абсолютное значение эксергетического КПД позволяет определить степень термодинамического совершенства процесса. [6]
Согласно термодинамическим способам повышения эффективности синтезируемых ТС, вытекающим из эксергетического метода термодинамического анализа, потери эксергии в каждом из УТ системы минимальны, если обеспечивается максимизация J и минимизация у. [7]
Преимущества комбинированного энергоиспользования перед раздельным производством технологической и энергетической продукции отчетливо выявляются при эксергетическом методе термодинамического анализа, который позволяет определить предельные возможности процессов, источники потерь и пути их устранения, повысить эффективность рассматриваемых ЭТА и ее элементов. [8]
В подобных расчетах принято понятие энергия заменять понятием эксергия, что позволяет значительно упростить расчеты и проводить операции суммирования отдельных компонент потоков энергии ( в нашем случае электрической и тепловой), не опасаясь недоразумений, вызванных их различной работоспособностью или природой. Таким образом, эксергетический метод термодинамического анализа позволяет учесть качественные различия энергоресурсов и особенности реальных рабочих процессов. [9]
При исследовании химико-технологической ( ХТС) и энерготехнологической схемы ( ЭТО хорошие результаты дает применение эксергетического метода термодинамического анализа, который позволяет учитывать как количество, так и качество произведенных и затраченных потоков вещества и энергии. Эксергия, или техническая работоспособность, характеризует максимальную полезную работу ( т.е. работу, получаемую в обратимом процессе), которая может быть получена при переходе рабочего тела от параметров системы к параметрам окружающей среды. [10]
От ранее изданных учебников книгу отличает введение новых глав, связанных с новыми задачами курса теплотехники. В учебнике впервые приводится глава Печи химической промышленности, материал по тепло - и парогенераторам, работающим на высокотемпературных теплоносителях, описаны теплоутилизационные установки, в том числе котлы-утилизаторы, даны характеристика и пути использования вторичных энергоресурсов в химических производствах, уделено большое внимание эксергетическому методу термодинамического анализа энергохимико-технологических систем и их элементов. В книге приведены таблицы и графики для решения отдельных задач. [11]
Одной из главных целей оптимизации ЭХТС является снижение до возможного минимума потребления энергии при сохранении высокой выработки целевого продукта. Преимущества комбинированного теплоиспользования перед раздельным производством технологической и энергетической продукции отчетливо выявляются при эксергети-ческом анализе. Эксергетический метод термодинамического анализа позволяет определить предельные возможности процессов, источники потерь и пути их устранения, повысить эффективность рассматриваемых ЭХТС и ее элементов. В настоящее время заложены основы системного подхода к сложным ЭХТС и оценки их совершенства с помощью эксергетического баланса, который учитывает различную ценность энергоресурсов разной физической природы или разного потенциала, в отличие от энергетического баланса, который не учитывает перечисленных факторов и особенностей процессов в связи с различными проявлениями необратимости. [12]
Страницы: 1
www.ngpedia.ru
Термодинамическая оптимизация - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Термодинамическая оптимизация
Cтраница 1
Термодинамическая оптимизация, основанная на варьировании исходных параметров или изменении структуры системы, в ряде случаев может дать значительный практический эффект. На этом уровне появляется возможность учитывать и технико-экономические факторы, влияющие на параметр оптимизации - эксергетический КПД. [1]
Термодинамическая оптимизация тепловых схем и параметров парогазовых установок позволяет из большого количества возможных вариантов отобрать основные для детального технико-экономического анализа. [2]
Результаты термодинамической оптимизации параметров различных схем турбоустановок представлены в табл. 4.1. Наивысшую тепловую экономичность имеет наиболее сложная схема установки с двукратным промежуточным перегревом пара. Принимаемая при расчетах оценка эффективности влагоудаления оказывает на расчетную тепловую экономичность установки существенное влияние, соизмеримое для простых схем с влиянием изменения параметров в схемах промежуточной сепарации и перегрева. [3]
Методика и программа термодинамической оптимизации принципиально не отличаются от методики и программы комплексной технико-экономической оптимизации. Отличие состоит в том, что при термодинамической оптимизации минимизируется удельный расход тепла на выработку электроэнергии. Кроме того, некоторые параметры должны быть исключены из состава оптимизируемых. К таким параметрам относятся в данном случае параметры регенеративного подогрева питательной воды и скорости пара в перегревателях, поскольку термодинамический оптимум по регенеративному подогреву соответствует минимальным значениям температурных напоров в подогревателях и минимальной величине подогрева воды в каждой ступени регенеративного подогрева, а оптимум по скорости пара соответствует бесконечно малой скорости пара. [4]
Методика предназначена для термодинамической оптимизации расхода промежуточного теплоносителя и площади поверхности теплообмена промежуточного теплообменника при проектировании или реконструкции системы подогрева вязких и высокозастывающих нефтепродуктов для резервуаров нефтебаз. [5]
Задача полного анализа систем и их термодинамической оптимизации с учетом основных системных связей требует в каждом конкретном случае специального рассмотрения, выходящего за рамки учебника. Поэтому ниже приводится пример анализа газотурбинной установки на термодинамическом уровне определением потерь в отдельных элементах, их эксергетического КПД и эффективности установки в целом. [6]
Третий уровень термодинамического анализа дает возможность найти факторы, варьирование которых позволяет выйти ни термодинамическую оптимизацию системы. [7]
Конечное давление пара, регенеративная система паровой ступени цикла, параметры газовой ступени подлежат технико-экономической оптимизации, при которой используются результаты предварительной термодинамической оптимизации. Технико-экономическая оптимизация основана на исследовании динамики соотношения капитальных и эксплуатационных затрат на установку при изменении тепловой схемы и параметров цикла. [8]
Особого внимания заслуживает вопрос о методике оптимизации циклов на смешанном хладагенте. Термодинамическая оптимизация циклов на смеси направлена на достижение минимальных энергетических затрат. Исходя из этого условия выбираются состав хладагента и его давление на стороне нагнетания и всасывания. Их определением исчерпывается первый этап оптимизационных исследований циклов на смеси. [10]
Методика и программа термодинамической оптимизации принципиально не отличаются от методики и программы комплексной технико-экономической оптимизации. Отличие состоит в том, что при термодинамической оптимизации минимизируется удельный расход тепла на выработку электроэнергии. Кроме того, некоторые параметры должны быть исключены из состава оптимизируемых. К таким параметрам относятся в данном случае параметры регенеративного подогрева питательной воды и скорости пара в перегревателях, поскольку термодинамический оптимум по регенеративному подогреву соответствует минимальным значениям температурных напоров в подогревателях и минимальной величине подогрева воды в каждой ступени регенеративного подогрева, а оптимум по скорости пара соответствует бесконечно малой скорости пара. [11]
В основу термоэкономического анализа ЭХТС положено понятие стоимости эксергии, включающей все виды затрат в денежном выражении. Эксергетический же метод термодинамического анализа ЭХТС, как и ее термодинамическая оптимизация, учитывает только прямые, непосредственные затраты энергии. Другие виды затрат ( как, например, расход материалов, также связанный с затратой энергии на их получение, транспорт и обработку) не учитываются. Однако целевая функция при анализе и оптимизации любой ЭХТС должна учитывать все виды затрат и поэтому в качестве такой функции в термоэкономическом анализе используются приведенные затраты. [12]
После определения перспективных схем АЭС и выбора термодинамических параметров, подлежащих оптимизации, после выбора конструкций элементов схем ( и, следовательно, конструктивных параметров, подлежащих оптимизации) моделируются стоимостные зависимости для всех элементов схем и проводятся исследования влияния термодинамических, расходных и конструктивных параметров на технико-экономические показатели АЭС. Так же, как при термодинамических исследованиях, выявляются основные ( сильно влияющие) параметры, подлежащие оптимизации, и производится оптимизация термодинамических, расходных и конструктивных параметров по критерию экономической эффективности. В отличие от термодинамической оптимизации дополнительно следует проверить несколько конструктивных решений по отдельным элементам схем и выявить влияние внешних условий на оптимальные параметры АЭС. [13]
В книге рассмотрены термодинамические процессы, лежащие в основе работы криогенных систем. Изложены специальные разделы термодинамики низких температур. Рассмотрены процессы охлаждения, в которых используются квантовые, термоэлектрические и термомагнитные явления. Описаны методы термодинамической оптимизации и оценки качества криогенных систем. [14]
Страницы: 1
www.ngpedia.ru
СВЯЗЬ ОБЩИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭХТС С ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЕЕ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. ОСОБЕННОСТИ ПОТЕРЬ ЭКСЕРГИИ В ЭХТС
ТЕПЛОТЕХНИКА
Эта связь имеет существенное значение при термодинамическом анализе ЭХТС. Если Хе — эксергетическая характеристика, связанная с эффективностью ЭХТС (£>, r|ex, Е) в целом, а хеЛ — та же характеристика i-ro элемента этой системы, то величина
Zx = {дхе1дхег)у = шт (7.25)
Будет показывать влияние изменений характеристики в і-м элементе на характеристику ЭХТС в целом, где у - параметры других элементов ЭХТС; у — idem не означает, что они будут неизменны; это только означает то, что под действием изменения хе,; останутся неизменными все остальные величины, не связанные с хеЛ. Чем больше величина Zh Тем большее влияние оказывает изменение характеристики і-го элемента на показатели ЭХТС в целом. Следовательно, при оптимизации и совершенствовании данной ЭХТС главное внимание должно быть уделено ее элементам с наибольшей величиной Zt. Таким образом, Коэффициент Zi Характеризует внутренние связи системы и определяется ее структурой. Так, если ЭХТС представляет собой последовательно расположенные элементы, процессы в которых протекают без подвода и отвода эксергии извне и без циркуляции ее между элементами, связь между г|е*1С и Цех будет простейшей, а именно: так как в этом случае эксергия на выходе из і-го элемента Е" всегда равна эксергии на входе в (1 + і)-й элемент, то эксергетический к. п. д. ЭХТС будет равен произведению эксергетических к. п. д. всех ее элементов, т. е.
Л? хХТС= Пл, х.1- (7.26)
;= і
На примере этой системы можно наглядно установить особенности потерь эксергии в различных элементах ЭХТС. Пусть в системе, состоя-
Рис. 7.3. К демонстрации особенностей потерь эксергии в ЭХТС
Щей из трех элементов (рис. 7.3), Di = £>2 = D3 = D. Так как в направлении от первого элемента к третьему эксергия на входе в элемент Et будет непрерывно уменьшаться, то в этом случае также непрерывно будет уменьшаться и r)Mii, поскольку г|еЯі£ = — £>)/£,-. Следовательно, уменьшение потерь особенно важно на заключительных стадиях технологического процесса — это обстоятельство следует учитывать при совершенствовании ЭХТС и ее оптимизации.
СИ единицы
ПРОИЗВОДНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ СИСТЕМЫ (СИ) И ИХ ЕДИНИЦЫ (теплофизические и температурные измерения) Наименование Наименование Обозначение Величины Единицы Единицы Температура Кельвии К Температурный коэффициент Кельвин в ми К-' Нус первой Степени …
ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ КОМБИНИРОВАНИЕ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
В установках утилизации ВЭР вырабатываются: водяной пар, горячая вода, электроэнергия, высокотемпературные теплоносители (ВОТ, соляные и др.), охлажденная вода, горячий воздух, механическая энергия для непосредственного привода машин. В зависимости от роли …
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ВЭР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ХОЛОДА
Одним из способов использования низкотемпературных ВЭР является применение термотрансформаторов. Этот метод может быть применен для использования теплоты загрязненных горячих жидкостей в результате их самоиспарения под вакуумом, т. е. минуя поверхностные …
msd.com.ua
СВЯЗЬ ОБЩИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ЭХТС С ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ЕЕ ОТДЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ. ОСОБЕННОСТИ ПОТЕРЬ ЭКСЕРГИИ В ЭХТС
Эта связь имеет существенное значение при термодинамическом анализе ЭХТС. Если Хе — эксергетическая характеристика, связанная с эффективностью ЭХТС (£>, r|ex, Е) в целом, а хеЛ — та же характеристика i-ro элемента этой системы, то величина
Zx = {дхе1дхег)у = шт (7.25)
Будет показывать влияние изменений характеристики в і-м элементе на характеристику ЭХТС в целом, где у — параметры других элементов ЭХТС; у — idem не означает, что они будут неизменны; это только означает то, что под действием изменения хе,; останутся неизменными все остальные величины, не связанные с хеЛ. Чем больше величина Zh Тем большее влияние оказывает изменение характеристики і-го элемента на показатели ЭХТС в целом. Следовательно, при оптимизации и совершенствовании данной ЭХТС главное внимание должно быть уделено ее элементам с наибольшей величиной Zt. Таким образом, Коэффициент Zi Характеризует внутренние связи системы и определяется ее структурой. Так, если ЭХТС представляет собой последовательно расположенные элементы, процессы в которых протекают без подвода и отвода эксергии извне и без циркуляции ее между элементами, связь между г|е*1С и Цех будет простейшей, а именно: так как в этом случае эксергия на выходе из і-го элемента Е" всегда равна эксергии на входе в (1 + і)-й элемент, то эксергетический к. п. д. ЭХТС будет равен произведению эксергетических к. п. д. всех ее элементов, т. е.
Л? хХТС= Пл, х.1- (7.26)
;= і
На примере этой системы можно наглядно установить особенности потерь эксергии в различных элементах ЭХТС. Пусть в системе, состоя-
Рис. 7.3. К демонстрации особенностей потерь эксергии в ЭХТС
Щей из трех элементов (рис. 7.3), Di = £>2 = D3 = D. Так как в направлении от первого элемента к третьему эксергия на входе в элемент Et будет непрерывно уменьшаться, то в этом случае также непрерывно будет уменьшаться и r)Mii, поскольку г|еЯі£ = — £>)/£,-. Следовательно, уменьшение потерь особенно важно на заключительных стадиях технологического процесса — это обстоятельство следует учитывать при совершенствовании ЭХТС и ее оптимизации.
paruem.ru
Чечеткин — Теплотехника | ТЕПЛОТА
В книге Чечеткин — Теплотехника освещены следующие разделы
Глава 1. Техническая термодинамика1.1. Основные положения1.2. Первый закон термодинамики1.3. Первый закон термодинамики для рабочего тела, находящегося в относительном покое (закрытая система)1.4. Первый закон термодинамики для потока (открытая система)1.5. Второй закон термодинамики1.6. Методы термодинамического анализа энергохимико-технологических систем (ЭХТС)1.7. Термодинамические основы компрессора1.8. Прямые циклы, используемые в химической технологии1.9. Циклы холодильных установок (обратные циклы)1.10. Цикл теплового насоса1.11. Цикл совместного получения теплоты и холода1.12. Термотрансформаторы
Глава 2. Теплопередача2.1. Основные понятия и определения2.2. Дифференциальные уравнения теплообмена2.3. Основы теории подобия2.4. Теплопроводность2.5. Конвективный теплообмен2.6. Теплообмен излучением2.7. Основы теплового расчета теплообменных аппаратов
Глава 3. Топливо, основы горения и организация сжигания топлива3.1. Характеристики топлива3.2. Элементы теории горения и организация сжигания топлива3.3. Расчеты процессов горения топлив3.4. Основные типы топочных устройств
Глава 4. Печи химической промышленности4.1. Общие сведения4.2. Классификация печей химической промышленности4.3. Некоторые типы печей химической промышленности4.4. Печи для сжигания отходов химических производств4.5. Тепловой баланс печей4.6. Тягодутьевые устройства
Глава 5. Котлоагрегаты химической промышленности5.1. Общие сведения5.2. Процессы, протекающие в котлоагрегате5.3. Тепловой баланс и к. п. д. котлоагрегата. Расход топлива5.4. Парогенераторы, работающие на воде5.5. Парогенераторы ВТ5.6. Теплогенераторы ВТ5.7. Котлы-утилизаторы
Глава 6. Паровые и газовые турбины6.1. Основные сведения6.2. Паровые турбины6.3. Газовые турбины6.4. Турборасширительные машины
Глава 7. Основы энерготехнологии химической промышленности7.1. Общие сведения7.2. Единое математическое выражение эксергетического к. п. д. ЭХТС и ее элементов. Диаграмма Грассмана — Шаргута7.3. Виды эксергетических потерь7.4. Эксергетическая производительность и мощность7.5. Связь между энергетическими и эксергетическими характеристиками термодинамических систем7.6. Связь общих показателей ЭХТС с характеристиками ее отдельных элементов. Особенности потерь эксергии в ЭХТС7.7. Анализ отдельных процессов химической технологии7.8. Анализ и термодинамическая оптимизация ЭХТС7.9. Понятие о термоэкономическом анализе7.10. Вторичные энергоресурсы (ВЭР) химической промышленности7.11. Использование низкотемпературных ВЭР для получения холода7.12. Энерготехнологическое комбинирование в химической технологии
Скачать — Чечеткин — Теплотехника >>
Зеркало — Чечеткин — Теплотехника >>
www.teplota.org.ua
ТЕПЛОТЕХНИКА:
ПРОИЗВОДНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ СИСТЕМЫ (СИ) И ИХ ЕДИНИЦЫ (теплофизические и температурные измерения) Наименование Наименование Обозначение Величины Единицы Единицы Температура Кельвии К Температурный коэффициент Кельвин в ми К-' Нус первой Степени …
В установках утилизации ВЭР вырабатываются: водяной пар, горячая вода, электроэнергия, высокотемпературные теплоносители (ВОТ, соляные и др.), охлажденная вода, горячий воздух, механическая энергия для непосредственного привода машин. В зависимости от роли …
Одним из способов использования низкотемпературных ВЭР является применение термотрансформаторов. Этот метод может быть применен для использования теплоты загрязненных горячих жидкостей в результате их самоиспарения под вакуумом, т. е. минуя поверхностные …
Эксергетический анализ затрат эксергии и ее потерь не позволяет окончательно оценить ЭХТС, так как для этого необходимо учесть все виды затрат, т. е. провести технико-экономический анализ. В большинстве случаев рекомендации …
В качестве примера эксергетического анализа ЭХТС рассмотрим циклонную установку для получения плавленых фосфатов. На рис. 7.7 показана схема циклонной энерготехиологической установки для получения обесфторенных плавленых фосфатов и энергети Flap 317 …
Сжатие газов н жидкостей. Для действительных процессов сжатия уравнение эксергегического баланса имеет вид /?ех = Де + еч + = Де + Qxe + (7.27) На рис. 7.4 изображены процессы …
Эта связь имеет существенное значение при термодинамическом анализе ЭХТС. Если Хе — эксергетическая характеристика, связанная с эффективностью ЭХТС (£>, r|ex, Е) в целом, а хеЛ — та же характеристика i-ro …
Теплосиловая установка может быть охарактеризована следующими к. п. д.: энергетическим гt = L/Qx и эксергетическим г^. = = Е-,ф/Еш = Л„|,/Л,;1Г. Полезный эффект теплосиловой установки выражается электрической или механической работой …
То обстоятельство, что эксергия делает возможным оценивать доли потоков всех видов энергии, входящих в энергетический баланс любой ЭХТС, позволяет получить ее обобщенные характеристики. Такими обобщенными характеристиками являются эксергетическая производительность и …
Эксергетические к. п. д. ЭХТС, машин и аппаратов вычисляют по формулам (1.250) - (1.252). Нетрудно видеть, что все они по существу сводятся к единой формуле, в которой числитель представляет собой …
§ 7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Энерготехнологией называется раздел энергетики, изучающий закономерности взаимосвязи и взаимообусловленности технологических и энергетических процессов данного производства с Ііелью экономии топливно-энергетических ресурсов и создания практически безотходного производства по …
Турборасширительные машины представляют собой газовые турбины, в которых энергия газа при расширении преобразуется в работу одновременно с понижением температуры газа. Они применяются для охлаждения газов в технике сжижения и разделения …
По принципу работы газовые турбины не отличаются от паровых: все процессы, протекающие в газовых турбинах и основные математические уравнения, описывающие эти процессы, идентичны. Газовая турбина является основным элементом рассмотренной в …
В настоящее время в химической технологии применяются только активные турбины низкого (0,12...0,25 МПа), среднего (4 МПа) и высокого (6... 13 МПа) давления с температурой свежего пара до 530 °С, конденсационные, …
Турбиной называется лопаточный двигатель, преобразующий энергию потока пара, газа или воды, протекающего через сопловой аппарат и рабочие лопатки ротора (лопасти рабочего колеса) в механическую энергию. В зависимости от характера рабочего …
Рис. 2.61. График для определения поправочного коэффициента к, к формуле (2.335) Особенностью теплообмена излучением является то, что такой теплообмен не требует непосредственного контакта тел. Излучение рассматривается как процесс распространения электромагнитных …
Теплообмен между движущейся средой и поверхностью твердого тела называется конвективным теплообменом или теплоотдачей. Конвективный теплообмен обусловлен совместным действием конвективного и молекулярного переноса теплоты (теплопроводности). Под конвективным переносом теплоты в среде …
Определение переноса теплоты теплопроводностью было дано в § 2.1. Далее даны основные аналитические соотношения процесса теплопроводности. Дифференциальные уравнения теплопроводности. Теория теплопроводности является феноменологической теорией, она не рассматривает механизм процесса распространения …
Теория подобия — это учение о подобных явлениях. Она позволяет сделать из анализа дифференциальных уравнений и условий однозначности ряд общих выводов, не прибегая к интегрированию. Термин «подобие» заимствован из геометрии. …
Аналитическое исследование процессов теплообмена связано с изучением пространственно-временного распределения температуры T = F(X, у, Z, т). В общем случае теплообмен определяется не только тепловыми, но и гидродинамическими явлениями, поэтому математическое …
Теплопередача — это наука о самопроизвольных необратимых процессах распространения теплоты, обусловленных неоднородным температурным полем. Температурным полем называется совокупность мгновенных значений температуры во всех точках тела или системы тел в данный …
А D К & S Рис, 1.84. Графическое изображение цикла совместного получения теплоты и холода в координатах Т, S В химической промышленности часто требуется затрата энергии в форме теплоты различной …
В тех случаях, когда одновременно требуется получить теплоту и холод, целесообразно совместить циклы холодильной машины и теплового насоса в один обратный цикл, как это показано на рис. 1.84. На этом …
Машина, предназначенная для поглощения теплоты из окружающей среды и передачи ее объекту с более высокой температурой, называется тепловым насосом. Эффективность теплового насоса оценивается Коэффициентом преобразования, представляющим собой отношение количества теплоты …
«9 Положительный дроссель-эффект используется для получения низких температур и, в частности, для сжижения газов (способ Линде). Для этих же целей на практике также применяют адиабатное расширение газа с отдачей внешней …
Второй закон термодинамики является основой теории теплоэнергетических установок, холодильных установок, теплового насоса и термотрансформаторов. Он используется также для расчета термодинамических параметров реальных газов, паров и жидкостей. Всестороннее рассмотрение второго закона …
Компрессором называется машина, предназначенная для сжатия газа или пара и транспорта его к потребителю. По принципу сжатия рабочего тела в компрессоре эти машины классифицируются на две основные группы: первая — …
Простейшим методом термодинамического анализа ЭХТС является энергетический, основанный на первом законе термодинамики. Этот метод позволяет оценить потери энергии в ЭХТС и в ее отдельных элементах, а также выявить элементы ЭХТС, …
При макрофизическом подходе к явлениям природы мы встречаемся со специфическими свойствами теплоты. Повседневный опыт дает основание утверждать, что невозможно возвращение какой-либо термодинамической системы (или рабочего тела) в первоначальное состояние без …
Движущееся по какому-либо каналу рабочее тело образует поток. Этот поток может быть дискретным и сплошным. Термодинамику потоков ограничим следующими условиями: 1) переменные по поперечному сечению потока термодинамические параметры и скорость …
В данном случае, поскольку центр массы рабочего тела не перемещается, внешняя кинетическая энергия рабочего тела будет величиной постоянной и изменение ее будет равно нулю. Тогда первый закон термодинамики можно записать …
Первый закон термодинамики является частным случаем закона сохранения и превращения энергии. Он представляет собой приложение этого фундаментального закона к термодинамическим системам. Закон сохранения энергии гласит, что сумма всех видов энергии …
Термодинамика есть феноменологическая теория макроскопических процессов, сопровождающихся превращением энергии. В самом общем смысле она представляет науку об энергии и ее свойствах. Положенные в основу этой науки так называемые начала или …
Теплотехника — общетехническая фундаментальная дисциплина, изучающая методы получения, преобразования, передачи и использования теплоты, а также принципы действия и конструктивные особенности тепло - и парогенераторов, трансформаторов теплоты, тепловых машин, аппаратов и …
msd.com.ua
ОСНОВЫ ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИИ ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
ТЕПЛОТЕХНИКА
§ 7.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Энерготехнологией называется раздел энергетики, изучающий закономерности взаимосвязи и взаимообусловленности технологических и энергетических процессов данного производства с Ііелью экономии топливно-энергетических ресурсов и создания практически безотходного производства по материалу и теплоте. С наибольшим экономическим эффектом первичные и вторичные энергоресурсы используются в таких производствах, в которых доля энергозатрат в себестоимости выпускаемой продукции относительно велика.
До настоящего времени предприятия химической промышленности являются большими потребителями первичных энергоресурсов (топлива, теплоты и электроэнергии), получаемых со стороны. При правильной разработке энерготехнологической схемы производства можно не только значительно сократить потребление первичных энергоресур - .сов, но и даже полностью отказаться от потребления теплоты и электроэнергии, получаемых со стороны. Считается наиболее перспективным создание ЭХТС, в которых энергетическое оборудование (тепло - и парогенераторы, котлы-утилизаторы, паровые и газовые турбины, теплоиспользующие аппараты, холодильные установки, тепловые насосы и термотрансформаторы) входит в прямое соединение с химико - технологическим оборудованием, составляя единую систему. В такой ЭХТС всякому изменению параметров химической технологии должны сопутствовать и соответствующие изменения энергетических параметров и наоборот. Таким образом, в ЭХТС создается тесная взаимосвязь и взаимообусловленность между технологическими и энергетическими стадиями производства.
Большая потенциальная возможность экономии первичных энергоресурсов заложена в эффективном использовании вторичных энергоресурсов (ВЭР): физической теплоты печных и технологических газов, сбросных жидкостей, теплоты сгорания отходов химических производств, энергии избыточного давления продуктов и сырья химических производств. Во всех химико-технологических системах (ХТС) сведение к минимуму использования первичных энергоресурсов и, наоборот, к максимуму использования ВЭР должно происходить без какого-либо снижения качества получаемой продукции.
При разработке энерготехнологических схем химических производств необходимо прежде всего предусмотреть максимальное использование отходов производств для выработки побочных продуктов и только в случае невозможности этого подвергать горючие отходы производства сжиганию в целях получения теплоты. При таком подходе к созданию ЭХТС можно успешно решить задачу создания безотходной технологии как по энергии, так и по материалам. Другими словами, эиерготехпология позволяет успешно решать одну из основных задач строительства коммунистического общества — задачу экономии энергоресурсов и защиты окружающей среды.
В основе любой ЭХТС лежит какой-либо термодинамический цикл. Так, в СССР в производстве аммиака наибольшее распространение получила энерготехнологическая схема с паросиловым циклом. Отличительной чертой этой схемы является энергетическая автономность, полностью исключающая потребление водяного пара со стороны и сведение к минимуму потребления электроэнергии. Встроенное в технологический процесс энергетическое оборудование (котлы-утилизаторы, паровые и газовые турбины и т. д.) позволяет полностью удовлетворить потребность химического производства как в технологическом, так и в энергетическом водяном паре. В этом случае водяной пар позволяет заменить электропривод компрессоров и насосов на паровой (привод от паровых турбин). Схема с паросиловым циклом имеет еще то достоинство, что для получения водяного пара применяется многоступенчатая схема комплексного использования теплоты экзотермических технологических процессов и частичного сжигания природного газа. Здесь природный газ одновременно служит и исходным сырьем и топливом, а с термодинамической точки зрения паросиловой цикл приближается к обобщенному (регенеративному) циклу Карно, увеличивая тем самым относительный термический к. п. д. энерготехиологи - ческой системы. Еще большую экономию можно получить при работе ЭХТС производства аммиака по парогазовому циклу. В этой схеме топка трубчатой печи работает под давлением 3,0 МПа. Получающиеся в ней дымовые газы используются в качестве рабочего тела в газовой турбине. Таким образом, в данной энерготехнологической схеме наряду с парогенератором и паровой турбиной используется и газовая турбина. Согласно расчетам схема с парогазовым циклом экономичнее схемы с паросиловым циклом на 5... 10%.
Больший экономический эффект может быть получен, если энерго - техиологическая схема с парогазовым циклом дополняется циклом газовой (воздушной) холодильной установки. В этой схеме продукты сгорания топлива превращаются в хладагент с температурой -(60... 80) °С. В ЭХТС, работающей по этой схеме, можно осуществить (при снижении температуры продуктов сгорания до температуры конденсации их компонента — углекислоты) энерготехнологическое использование топлива не только для целевого назначения, но и для получения товарной продукции — твердой углекислоты.
Основной задачей при разработке ЭХТС является изыскание наиболее эффективных методов уменьшения затрат топливно-энергетических ресурсов при одновременном повышении технологических показателей.
Создание ЭХТС невозможно без ее термодинамического анализа. Этот анализ преследует две цели, а именно: 1) получить картинупроисходящих в системе энергетических превращений, что позволит получить достоверную информацию об ЭХТС (значения к. п. д. системы и ее отдельных элементов, распределение и характер потерь в системе, относительный вес каждого элемента системы, характеристику связей между элементами, взаимодействие со средой и т. д.). Эта информация явится основой для дальнейшей работы по совершенствованию системы и сопоставления ее с другими системами данного производства; 2) иметь возможность провести оптимизацию различных пара - метров элементов ЭХТС с целью получения максимальной термодинамической и экономической эффективности. При этом следует иметь в виду, что очень часто ЭХТС, весьма термодинамически эффективная, экономически далеко не оптимальна.
| X! І 1 = 1 А < ___________ п чф ~ А SR. -^затр •Е-затр,! I = 1 |
Как было отмечено в гл. 1 настоящего учебника, термодинамический анализ ЭХТС целесообразно вести, используя эксергетический метод. Используем его к конкретным задачам термодинамического анализа машин и аппаратов химической технологии, а также к ЭХТС в целом.
СИ единицы
ПРОИЗВОДНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ СИСТЕМЫ (СИ) И ИХ ЕДИНИЦЫ (теплофизические и температурные измерения) Наименование Наименование Обозначение Величины Единицы Единицы Температура Кельвии К Температурный коэффициент Кельвин в ми К-' Нус первой Степени …
ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ КОМБИНИРОВАНИЕ В ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ
В установках утилизации ВЭР вырабатываются: водяной пар, горячая вода, электроэнергия, высокотемпературные теплоносители (ВОТ, соляные и др.), охлажденная вода, горячий воздух, механическая энергия для непосредственного привода машин. В зависимости от роли …
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ВЭР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ХОЛОДА
Одним из способов использования низкотемпературных ВЭР является применение термотрансформаторов. Этот метод может быть применен для использования теплоты загрязненных горячих жидкостей в результате их самоиспарения под вакуумом, т. е. минуя поверхностные …
msd.com.ua
