Основные направления энергосбережения

 

Принципы  и оборудования для утилизации сбросной теплоты

Утилизация  теплоты в зданиях с кондиционированием воздуха может быть разделена  на три категории:

· Утилизация теплоты вентиляционных выбросов,

· Утилизация теплоты систем освещения,

· Утилизация сбросной теплоты холодильных машин.

Утилизация  сбросной теплоты является одним  из основных способов экономии энергии. Эта теплота содержится в воздухе, газах и жидкостях. Основным элементом  системы утилизации является теплообменник. Известны различные типы теплообменного оборудования, принцип работы которых различен.

1. Теплообменник  с тепловыми трубами представляет  собой пучок ребристых труб, собранных  в виде обычного теплообменника. Тепловая труба представляет  собой герметичный контейнер  с фитилем. Фитиль содержит  рабочую жидкость, которая служит  теплопередающей средой. Если теплота  передается к одному концу  тепловой трубы, то жидкость  в фитиле на этом конце испаряется, пар поступает к более холодным  зонам тепловой трубы, в которых  конденсируется, и скрытая теплота  конденсации отводится.

2. Теплообменники  с промежуточным теплоносителем  или кольцевые змеевики. Они состоят  из двух теплообменных агрегатов,  которые связаны между собой  системой циркуляции жидкого  теплоносителя. В системе устанавливается  циркуляционный насос.

3. Теплообменник  с промежуточным газовым теплоносителем  и вентилятором.

4. Вращающиеся  регенераторы имеют специальную  насадку, обеспечивающую перенос  тепла от более горячего потока  к менее горячему потоку. Гигроскопические  регенераторы переносят влагу  из одного потока в другой.

5. Пластинчатые  теплообменники.

6. Рекуператоры  представляют собой теплообменники  типа газ-газ, используются для  рекуперации тепла сбросных газов.  Рекуператоры бывают конвективные  и радиационные.

7. Тепловые  насосы. Принцип работы теплового  насоса основан на нагреве,  испарении и конденсации циркулирующего  рабочего тепла. Используется  в системах, в которых требуется  как нагрев, так и охлаждение.

8. Теплообменники  других типов.

9. Котлы-аккумуляторы. Среды, аккумулирующие  теплоту.

Прогнозное моделирование  в области энергосбережения, исходные данные, анализ и структура

Прогнозирование- это метод в котором используются как накопленный в прошлом опыт, так и текущие допущения насчет будущего с целью его определения. Результатом является картина будущего, которую можно использовать как основу для планирования. Появляются новые возможности для анализа последствий принятых решений до их практической реализации. ПЭВМ позволяют:

1. проанализировать  большой массив исходных данных  по всему предприятию;

2. наложить  варианты развития топливно-энергетического  комплекса в стране, в мире, в  своем регионе;

3. сделать  расчет на значительный период  времени;

4. проанализировать  большое число прогнозных вариантов,  выполнить оптимизацию и найти  пути их реализации;

5. повысить  точность и надежность расчетов  путем испытания на моделях.

Прогноз является эффективным инструментом при выработке решений, если он полный, точный и достоверный.

В области  энергосбережения прогнозирование  основывается на предметной информации об объекте. Анализ результата прогнозирования  дает конкретные решения по изменению  функций организационно-производственной системы и подсказывает пути к изменению структуры и параметров объекта прогнозирования. Первым шагом делается написания прогнозного сценария - это установление логической последовательности событий с целью показать, как, исходя из существующей ситуации, может шаг за шагом развиваться будущее состояние анализируемого объекта.

Структурное прогнозирование - позволяет найти  решение проблемы при сохранении функций, но при изменении структуры  или параметров объекта прогнозирования.

Прогнозирование по аналогии - такое прогнозирование  может быть только в одном случае, если существует полная аналогия между  предприятиями.

Список используемой литературы

1. Ганин  Е.А. Теплоиспользующие установки  в текстильной промышленности. М.: Легпромиздат. 1989.

2. Охотин А.С. Экономия топливно-энергетических ресурсов на предприятиях текстильной промышленности. М.: Легпромиздат. 1990.

3. Артамонов  Н.А., Исаев В.В. Энергосбережение  на предприятиях текстильной  и легкой промышленности. Учебное  пособие. РОСЗИТЛП, М., 2003.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант № 9

Задача№1

Из парового котла в пароперегреватель поступает  пар (G) при давлении (P) и степени  сухости (X). Температура пара после  пароперегревателя (T) равна.

Найти количество теплоты, которое  пар получает в пароперегревателе

Дано: G = 2560 кг/с P = 0,152 МПа X = 0,86 T = 370 °C Найти: Q - ?

Решение:

По таблице насыщенности водяного пара при давлении Р=0,152 МПа определяем энтальпию кипящей воды и энтальпию сухого насыщенного пара

h' =475,41 кДж/кг

h "= 2696,3 кДж/кг

Определяем энтальпию пара

h ₁ = h" × X + h' ×(1-Х) =  2696,3 × 0,86 + 475,41 (1 – 0,86) = 2385,38 кДж /кг

По таблице перегретого водяного пара при давлении Р= 0,152 МПа и  температуре Т=370 ᵒС находим энтальпию пара

h ₂ = 3171,71 кДж /кг

Определяем количество теплоты, которое  пар получает в пароперегревателе

Q = G (h₂ – h₁) = 2560(3171,71 – 2385,38) = 2013004,8 кДж /с 

Ответ: Q = 2013004,8 кДж /с ,  количество теплоты, которое пар получает в пароперегревателе.

 

 

 

 

 

 

Задача №2

Для использования  теплоты газов, уходящих из паровых  котлов, в газоходах устанавливают  воздухоподогреватели. Газы проходят внутри труб встроенного теплообменника и подогревают воздух, проходящий поперек тока газа. Температура газов  на входе (tr1) и выходе (tr2), объемный состав газа, проходящего через воздухоподогреватель: CO2 = 12%; О2 = 6%; H2O = 8%; N2 = 74%.

Определить количество снимаемого тепла (Q) и расход воздуха (Vn).

Дано

t_r1 = 360°C

t_r2= 152°C

t_b1 = 26°C

t_b2 = 230°C

V_r = 3740 м³/ч

Найти: Q - ? и V2 - ?

Решение :

1. Определяем массовую теплоемкость отдельных компонентов газовой смеси при температуре

t_r1 = 360 ᵒС

СО₂   С_mv = 0,7335 + 0,00009575 × 360 = 0,768 кДж /кг × ⁰С

О₂    С_mv = 0,6527 + 0,00012724 × 360 = 0,698 кДж /кг × ⁰С

Н₂О   С_mv = 1,3783 + 0,0002927 × 360 = 1,483 кДж /кг × ⁰С

N₂   С_mv = 0,7289 + 0,00008382 × 360 = 0,759 кДж /кг × ⁰С

Определяем теплоемкость газовой  смеси при температуре t_r1 = 360 ⁰С

С_mvr = ∑ c_i × r_i = 0,768 × 0,12 + 0,698 × 0,06 + 1,483 × 0,08 + 0,759 × 0,74 = 0,814 кДж /кг × ⁰С

2. Определяем массовую теплоемкости отдельных компонентов газовой смеси при температуре

t_r2 = 152 ⁰С

СО₂   С_mv = 0,7335 + 0,00009575 × 152 = 0,748 кДж /кг × ⁰С

О₂    С_mv = 0,6527 + 0,00012724 × 152 = 0,672 кДж /кг × ⁰С

Н₂О   С_mv = 1,3783 + 0,0002927 × 152 = 1,422 кДж /кг × ⁰С

N₂   С_mv = 0,7289 + 0,00008382 × 152= 0,742 кДж /кг × ⁰С

Определяем теплоемкость газовой  смеси при температуре t_r2 = 152 ⁰С

С_mvr = ∑ c_i × r_i = 0,748 × 0,12 + 0,672 × 0,06 + 1,422 × 0,08 + 0,742 × 0,74 = 0,793 кДж /кг × ⁰С

3. Определяем среднюю теплоемкость газовой смеси

 

С_mvr = кДж /кг × ⁰С

 

4. Определяем массовую теплоемкость воздуха при температуре t_b1 = 26 ⁰С

С_mv = 0,7084 + 0,00009349 × 26 = 0,711 кДж /кг × ⁰С

5. Определяем массовую теплоемкость воздуха при температуре t_b2 = 230 ᵒС

С_mvв = 0,7084 + 0,00009349 × 230 = 0,73 кДж /кг × ⁰С

6. Определяем среднюю теплоемкость газовой смеси

 С_mvв = = 0,72 кДж /кг × ⁰С

7. Определяем количество теплоты

Q = V_r × С_mr (t_r1 - t_r2) = 3740 × 0,8035 × (360 - 152) = 625058 кДж /ч

8. Из теплового баланса определяем расход воздуха

V_b = ₌ 4256 м³/ ч

Ответ: Количество снимаемого тепла Q = 625058 кДж /ч и расход воздуха V = 4256 м³/ч

 

 

 

 

 

 

 

 

Вариант № 6

Задача№1

Из парового котла в пароперегреватель поступает  пар (G) при давлении (P) и степени  сухости (X). Температура пара после  пароперегревателя (T) равна.

Найти количество теплоты, которое  пар получает в пароперегревателе

Дано: G = 2580 кг/с P = 0,148 МПа X = 0,86 T = 378 °C Найти: Q - ?

Решение:

По таблице насыщенности водяного пара при давлении Р=0,152 МПа определяем  энтальпию кипящей воды и энтальпию сухого насыщенного пара

h' =454,2 кДж/кг

h "= 2689  кДж/кг

Определяем энтальпию пара

h ₁ = h" × X + h' ×(1-Х) =  2689 × 0,88 + 454,2 (1 – 0,88) = 2420,82 кДж /кг

По таблице перегретого водяного пара при давлении Р= 0,152 МПа и  температуре Т=370 ᵒС находим энтальпию пара

h ₂ = 3143,2 кДж /кг

Определяем количество теплоты, которое  пар получает в пароперегревателе

Q = G (h₂ – h₁) = 2680 × (3143,2 – 2420,82) = 1935978,4 кДж /с

Ответ: Q = 1935978,4 кДж /с ,  количество теплоты, которое пар получает в пароперегревателе.

 

 

 

 

 

 

Задача №2

Для использования  теплоты газов, уходящих из паровых  котлов, в газоходах устанавливают  воздухоподогреватели. Газы проходят внутри труб встроенного теплообменника и подогревают воздух, проходящий поперек тока газа. Температура газов  на входе (tr1) и выходе (tr2), объемный состав газа, проходящего через воздухоподогреватель: CO2 = 12%; О2 = 6%; H2O = 8%; N2 = 74%.

Определить количество снимаемого тепла (Q) и расход воздуха (Vn).

Дано

t_r1 = 310°C

t_r2= 148°C

t_b1 = 23°C

t_b2 = 238°C

V_r = 5230 м³/ч

Найти: Q - ? и V2 - ?

Решение :

1. Определяем массовую теплоемкость отдельных компонентов газовой смеси при температуре

t_r1 = 310 ⁰С

СО₂   С_mv = 0,7335 + 0,00009575 × 310 = 0,763 кДж /кг × ⁰С

О₂    С_mv = 0,6527 + 0,00012724 × 310 = 0,692 кДж /кг × ⁰С

Н₂О   С_mv = 1,3783 + 0,0002927 × 310 = 1,469 кДж /кг × ⁰С

N₂   С_mv = 0,7289 + 0,00008382 × 310 = 0,755 кДж /кг × ⁰С

Определяем теплоемкость газовой  смеси при температуре t_r1 = 310 ⁰С

С_mvr = ∑ c_i × r_i = 0,763 × 0,12 + 0,692 × 0,06 + 1,469 × 0,08 + 0,755 × 0,74 = 0,8093 кДж /кг × ⁰С

2. Определяем массовую теплоемкости отдельных компонентов газовой смеси при температуре

t_r2 = 148 ⁰С

СО₂   С_mv = 0,7335 + 0,00009575 × 148 = 0,748 кДж /кг × ⁰С

О₂    С_mv = 0,6527 + 0,00012724 × 148 = 0,672 кДж /кг × ⁰С

Н₂О   С_mv = 1,3783 + 0,0002927 × 148 = 1,422 кДж /кг × ⁰С

N₂   С_mv = 0,7289 + 0,00008382 × 148= 0,741 кДж /кг × ⁰С

Определяем теплоемкость газовой  смеси при температуре t_r2 = 148 ⁰С

С_mvr = ∑ c_i × r_i = 0,748 × 0,12 + 0,672 × 0,06 + 1,422 × 0,08 + 0,741 × 0,74 = 0,792 кДж /кг × ⁰С

3. Определяем среднюю теплоемкость газовой смеси

 

С_mvr = кДж /кг × ⁰С

 

4. Определяем массовую теплоемкость воздуха при температуре t_b1 = 23 ⁰С

С_mv = 0,7084 + 0,00009349 × 23 = 0,711 кДж /кг × ⁰С

5. Определяем массовую теплоемкость воздуха при температуре t_b2 = 238 ⁰С

С_mvв = 0,7084 + 0,00009349 × 238 = 0,731 кДж /кг × ⁰С

6. Определяем среднюю теплоемкость газовой смеси

 С_mvв = = 0,721 кДж /кг × ⁰С