Энергосбережение в теплоэнергетике

 

 

 

 

№ варианта	Тип агрегата	Производитель- -ность,Wc, т/ч	Часовой расход топлива (номинальный) В, кг/ч (нм3/ч)	Номинальная температура  уходящих газов, tух1, °С	Темпратура уходящих газов при утилизации тепла, tух2, °С	Низшая теплота сгорания топлива  Qрн, кДж/кг (кДж/нм3)	Вид топлива
1	2	3	4	5	6	7	8
6	АВМ-1,5 РГ	1,5	300	155	100	36000	газ природный

 

Примечание: Производительность сушилки варьируется в зависимости от исходной влажности материала и режима работы агрегата.

Последовательность  расчета:

1. Удельный  расход топлива (q_т, кг/т (нм³/т)) на 1 т готовой продукции

 

где   - часовой расход топлива (номинальный), нм³/ч;

  - производительность, т/ч.

 

2. Действительный объем воздуха (V_в, м³/кг или м³/нм³), необходимый для полного сгорания 1 кг (нм³) топлива можно определить по формуле

где  - коэффициент избытка воздуха, ;

       - низшая теплота сгорания топлива, кДж/нм³.

3.   Экономия тепловой энергии (Q_р, кВт/т) на 1 т готовой продукции:

- для газообразного топлива

 

где   V_ух.г. – объем дымовых газов на 1т готовой продукции, нм³/т;

         C_г – средняя массовая теплоемкость дымовых газов, кДж/кг^.К

         r_г – плотность дымовых газов, кг/м³ (таблица 8)

Величину  V_ух.г. , в формуле (4.3), можно рассчитать из выражения

 

где  - удельный расход топлива, нм³/т;

       - действительный объем воздуха, м³/нм³.

4. Экономия энергоносителя за  счет регенерации тепла (∆B, кг/т или нм³/т)

где  - экономия тепловой энергии, кВт/т;

       - низшая теплота сгорания топлива, кДж/нм³.

Таблица 7 - Физические свойства дымовых газов

tух, оС	100	120	140	160	180	200
rг, кг/м3	0,950	0,910	0,870	0,830	0,790	0,748
Сг, кДж/кг.К	1,068	1,0738	1,0796	1,0854	I,0912	1,097

 

Вывод: Экономия тепловой энергии составляет , что приводит к экономии энергоносителя за счет регенерации тепла и составит 3,41 нм³/т.

 

5. Снижение расхода энергии на воздушное отопление и вентиляцию животноводческих помещений за счет регенерации тепла отработавшего воздуха.

Животноводческие  фермы в большинстве случаях  имеют производственные помещения с воздушным отоплением, при этом вентиляция совмещается с системой отопления за счет подогрева приточного воздуха в калориферных установках. Воздух из помещения удаляется через вытяжные шахты или магистрали вытяжной вентиляции.

Экономия  тепловой энергии на воздушное отопление и вентиляцию животноводческих помещений может быть достигнута за счет утилизации физического тепла воздуха, удаляемого из помещения, в рекуперативном теплообменнике, через который в обратном направлении проходит атмосферный воздух к калориферной установке.  При этом очевидно, что экономия тепла будет пропорциональна расчетному перепаду температур между внутренним и наружным воздухом. Чем ниже температура окружающей среды, тем большую часть отбросного тепла можно утилизировать.

При расчете эффекта от применения утилизации тепла изначально определяют удельную величину экономии тепловой энергии (Dq, кДж/кг)

 

где  h₁ – энтальпия влажного воздуха, удаляемого из помещения в кДж/кг;

          h₂ - энтальпия удаляемого влажного воздуха за теплообменником кДж/кг

Величины  h₁ и h₂ рассчитываются с помощью формул

                                                                  

                                                                            

где  – массовая изобарная теплоемкость сухого воздуха, кДж/кг^.К (при расчетах принимаем =1 кДж/кг^.К);

          - средняя массовая теплоемкость перегретого пара при постоянном давлении, кДж/кг^.К (при расчетах принимаем =1,93 кДж/кг^.К);

          - температура воздуха соответственно внутри помещения и на выходе из теплообменника, °С (таблица 9);

           r - теплота парообразования, кДж/кг (принимаем r =2500 кДж/кг);

           - влагосодержание влажного воздуха соответственно внутри помещения и на выходе из теплообменника, кг/кг_св;

Подставляя  данные значения в формулы получим:

  кДж/кг                                                                            

  кДж/кг                                                                           

Удельная величина экономии тепловой энергии составит:

  кДж/кг                                                                                                     

Примечание:

При отсутствии конденсации в теплообменнике ( ) экономия мощности калориферной установки (DN, кВт) составит:               

,

где – расход удаляемого из помещения воздуха, кг/с;

- удельная величина экономии тепловой энергии, кДж/кг.

кВт  

Величину  Q_в можно рассчитать из выражения

                                                                                      

где V_п – внутренний объем животноводческого помещения, м³ (таблица 9);

       К_в – кратность воздухообмена (таблица 9);

       r_в - плотность воздуха (кг/м³) внутри помещения при его температуре t_в, определяемая по формуле

  кг/м³                                                                                                

где - температура воздуха за теплообменником,

Полученное  значение подставляем в формулу

кг/с                                                                                           

Таблица 8 - Варианты заданий для расчета снижения расхода энергии на воздушное отопление и вентиляцию животноводческих помещений за счет регенерации тепла отработавшего воздуха

№ варианта	Наименование производственного  помещения	Внутренний объем помещения, Vп, м3	Кратность воздухообмена, К	Параметры воздуха внутри помещения		Температура воздуха за теплообменником, t/в, оС
				tв, оС	jв, %
1	2	3	4	5	6	7
6	Телятник на 300 гол.	6000	3,5	12	75	5

 

Вывод: Экономия тепловой энергии на воздушное отопление  в животноводческих помещениях достигается  за счет утилизации физического тепла воздуха, удаляемого из помещения, в рекуперативном теплообменнике, через который в обратном направлении проходит атмосферный воздух к калориферной установке. При этом способе удельная величина экономии тепловой энергии составляет 12,5 кДж/кг.

 

6. Снижение расхода электрической энергии на отопление зданий и сооружений путем замены электрокалориферов тепловыми насосами.

Воздушное отопление производственных помещений  часто базируется на электрокалориферных установках. При этом все теплопотери через ограждающие конструкции и вентиляцию компенсируются притоком тепла от электрокалориферов. К.П.Д. электрокалориферных установок можно считать равным 100%. Если вместо электрокалориферных установок использовать тепловые насосы, то расход электроэнергии снизится в e_т раз.

Задание:

1. Определить  экономию установленных мощностей  систем отопления и вентиляции при замене электрокалориферных установок на теплонасосные.

2. Определить  годовую экономию электрической  энергии по объекту.

Исходные  данные для расчета приведены в таблице 9.

Таблица 9 - Варианты индивидуальных заданий для расчета снижения расхода электрической энергии на отопление зданий и сооружений путем замены электрокалориферов тепловыми насосами

№ варианта	Наименование  объекта	Объем здания по наружному  обмеру Vз, тыс.м3	Удельная отопительная характеристика здания, qот, Вт/м3.К	Удельная вентиляционная характеристика здания, qв, Вт/м3.К	Температура воздуха внутри помещения, tв, оС	Средняя температура наружного воздуха за отопительный период, tн, оС	Число суток отопительного  периода, n, сут.	Коэффициент aк
1	2	3	4	5	6	7	8	9
6	Материально-технический склад	3,5	0,45	0,1	10	-5	198	1,0

 

Последовательность расчета:

1.Определяем коэффициент эффективности теплового насоса (e_т) для           объекта

                                                                                               

где   Т_о - температура окружающей среды, К;

         Т_в - температура воздуха в помещении, К.

                                                                                                 2.  В соответствии с данными таблицы 10, рассчитываем тепловую мощность (Q_т, кВт) системы отопления и вентиляции объекта

                                                                      

              где - коэффициент, учитывающий влияние на удельную тепловую характеристику местных климатических условий ;

- удельная отопительная характеристика здания, Вт/м^3.К;

- удельная вентиляционная характеристика здания, Вт/м^3.К;

- объем здания по наружному обмеру, тыс.м³;

- температура воздуха внутри помещения, ^оС;

   - средняя температура наружного воздуха за отопительный период, ^оС.