Теоретичні основи теплотехніки (стр. 25 из 35)

26. Шляхи економії енергоресурiв

26.1 Вторинні енергоресурси і відновлювальні джерела теплоти

Одним із важливих шляхів економії енергоресурсів є використання вторинних енергоресурсів (ВЕР) і в т.ч. і відновлювальних джерел теплоти (ВД).

Під ВЕР розуміють хімічно зв'язану теплоту, фізичну теплоту і потенціальну енергію надлишкового тиску продукції, відходів, побічних і проміжних продуктів, які утворюються в технологічних агрегатах (установках, процесах), не використовуються в самому агрегаті, але можуть бути частково або повністю використані для енергопостачання інших агрегатів. ВЕР можуть використовуватись безпосередньо без зміни ввду енергоносія або зі змною енергоносія шляхом одержання теплоти, енергії, холоду абот ехнічної роботи в утилізаційній установці.

В залежності від виду і параметрів робочих тіл відрізняють чотири основних напрямки використання ВЕР:

- паливне - безпосереднє використ ання горючих компонентів в якості палива;

- теплове-використання теплоти, яку одержуємо зарахунокВЕР;

- ситове ( використання механічної та електричної енергії, яка виробляється за рахунок ВЕР;

- комбіноване;

Найбльші джерела ВЕР мають підприємства чорної і кольорової металургії, хімічної і нафтопереробної промисловості.

В даний час тегпота високого потенціалу в загальній витраті корисної енергії складає 26% Із загальної виграти теплоти високого потенціалу 33% йде на плавку, 40% на нагрів і 20% на випалювання руд.

Приблизно 52% всієї корисної енергії в народному господарстві витрачається в виді теплоти середнього (373-623 К) потенціалу і на її одержання витрачається 38% всіх паливно-енергетичних ресурсів. Ця теплота використовується для задоволення технологічних потреб. Основними енергоносіями,які забезпечують середнії низькотемпературні процеси є пара і гаряча вода.

Для утилізації ВЕР найбільш поширеними в різних галузях народного господарства установками є котли-угилізатори, які використовують високо потенціальні димові гази промислових печей і технологічні гази хімічного виробництва, а такожводяні економайзери для нагріву живильної води котлів і повітрепідігрівачів для нагріву дуттєвого повітря.

Котли-утилізатори забезпечують велику економію палива шляхом генерування енергетичної і технологічної пари, а також нагріву води.

Можлива виробітка тегпоти в виді пари або гарячої води в утилізаційній установці за рахунок теплових ВЕР в загальному вигляді визначається за формулою

QT=(h1G1- h2G2)β(1-ζ)

а можлива виробітка холоду

Qx= QTε

де G1 і G2 -кількість енергоносія на вході і на виході.

h1, h2- ентальпія

β - враховує невідповідність годин роботи і режиму утипізаційної установки і джерела ВЕР.

ζ - коефіцієнт, який враховує втрати;

ε - холодильний коефіцієнт.

Можлива виробітка електроенергії в утипізаційній турбіні за рахунок ВЕР.

W=mВЕР∙τ∙l∙ηoi∙ηM∙ηI∙

де mВЕР∙-часова кількість енергоносія,яка має надлишковий тиск.

τ -число годинроботн;

l -робота ізоентропного розширення;

ηoi∙ - внутрішній відносний ККД турбіни;

ηM - механічний ККД;

ηI∙ -ККД генератора.

26.2 Відновлювані джерела теплоти

Відновлювальними джерелами теппоти є енергія сонця, енергія вітру, припливів і відпливів і т.д.

Таблиця 26.1. Природні ресурси енергії і їх величина.

Назва	Величина (кВт∙г)
Невідновлювальні джерела теплоти
Термоядерна енергія	100000000∙1012
Ядерна енергія ділення	547000 012
Хі мічна енергія корисних копалин органічного походження	55000 1012
Внутрішнє тепло земні	134 1012
Щорічно поповнювальні ресурси
Еіергія морських приплив в	70000 1012
Енергія падаючого на землю сонячного проміння	58000∙1012
Енергія сонячного проміння, яке акумулюється в верхніх шарах атмосфери (150-200 км) в вигляді атмосферних кисню і азоту.	0,012∙1012
Енергія вітру	1700∙1012
Енергія рік	18∙1012

Всі види енергії, які виробляються на землі складають 5% від поступаючої на землю сонячної радіації. Температура в центрі сонця досягає 10 °С. Температура на поверхні сонця 5500°С.

Сонячна енергія є виключно чистим джерелом енергії. її використ ання не зв'язано з забрудненням навколишнього середовища. Трудність її використання пов'язана із технічними проблемами її перетворення Сонячна радіація дуже розсіяна і має малу густину.

Одним із напрямків використання сонячної енергії є її перетворення в теплову.

Сонячні печі мають параболічний рефлектор. При діаметрі зеркала 1,5 м в тропічних умовах потужність, яку получають в фокусі такого пристрою складає 0,5 -1 кВт. Температура встановлюється на протязі години.

Дня одерлання дуже високих температур використовують декілька параболічних дзеркал (рис 22.2.1), таким чином, що вони мають спільний фокус. В системах, які складаються з декількох дзеркал додатково встановлюється плоске діеркало — геліостат, за допомогою якого слідкують з а сонцем і направляють проміннянанерухомідзеркала.

Рис. 22.2.1. Пристрій дляперетворення сонячної енергії в т еппову. 1 -рефлектор.

В лабораторії сонячної енергії Французького національного науково-дослідного центру, розміщеній в західних Піренеях за допомогою сонячної печі з дзеркалом діаметром біля 10 метрів, булипроведені роботи по очистці особливо тугоплавких металів.

Тепер встановлено параболічне діеркало діаметром 50 м. Воно виготовлене із 8000 невеликих дзеркал В фокусі одержують зображення сонця в виді кругу діаметром 50см. Таке дзеркало може забезпечити потужність 1200 кВт. Матеріал в центрі розппавляється і температура досягає 3000°С. За рахунок того,що тіглі обертаються, матеріал не виливається Тйким чином розплавляються оксиди кремнію і цирконію.

Використовують сонячну енергію для опалення, арячого водопостачання, нагріву води в басейнах. Складовою частиною є пластина-поглинач. Вода, чи повітря яке знаходиться в контакті з пластиною-поглиначем нагріваються.

Одним із шляхів використання сонячної енергії є акумулюання з можливістю забезпечення його рівномірного споживання.

Для акумулювання тепла необхідно забезпечити рівномірний нагрів. Використовують басейн з водою, парафін, камінь, шоуберову сіль Nа2SО410Н2O, яка плавиться при температурі 32°С, при цьому затрачується на руйнування кристалічної решітки 67 Вт∙г/кг.

26.3 Розробка раціональної схеми підприємства

Основним напрямком про розробці раціональної теплової схеми підприємства харчової промисловості є:

Вибір технологічного режиму з можливою низькою температурою процесів нагрівання.

Розвиток енерготехнологічного комбінування з метою найбільш повного використання генерованих енергоносіїв в виробничому процесі.

Основними напрямками енерготехнологічного комбінування є наступні: Комбінуванняпаровогокотлаі сушарки з метою використання димових газів для сушки продуктів, які використовуються в якості фуражу (сушка жому).

Комбінування парового котла із абсорбційною холодильною машиною з метою використання димових газів в якості теплоносія (птвоварені заводи).

Комбінування газотурбінної установки і сушки. Його метою є використання теплової енергії від палива і використання димових газів для скіпки.

Комбінування вистарної установки і скіпки. Для нагріву вологого гювітря в калорифері сушарки в якості енергоносія може бути використана пара або конденсат від випарної установки або те і інше одночасн о.

Комбінування випарної установки і ректифікаційної установки без посер едньо зв'язаних на лінії роз чину.

Комбінування випарної і абсорбційної холодильної машини. Ця комбінація може бути використана на цукрових заводах для зберігання буряку.

Комбінування випарної установки і вакуум кристалізаторів.

Міністерство освіти і науки України

Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя

Кафедра обладнання харчових технологій

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до лабораторної роботи № 1

«Дослідження процессу адіабатного витікання газу (повітря) через сопло».

Тернопіль 2003

Дослідження процесу адіабатного витікання газу (повітря) через сопло

Мета роботи: поглибити знання в питаннях витікання газу (повітря), експериментальне визначити розхід і швидкість витікання повітря через сопло при різних тисках перед ним.

Теоретичні основи витікання

Витікання - це процес прискореного руху і азу в коротких каналах змінного перерізу.

Канал, в якому збільшується швидкість струмини І падає тиск робочого тіла, називають соплом, В соплах потенціальна енергія газу перетворюється в кінетичну енергію потоку, їх використовують в парових і газових турбінах, реактивних двигунах, турбо- і пароструменевих компресорах.

Канап, в якому сповільнюється рух робочого тіла і збільшується його тиск, називають дифузором. В дифузорах кінетична енергія потоку газу перетворюється в його потенціальну енергію, їх використовують в турбо- і пароструменевих компресорах, а також в вентиляторах.

Рухаючись в горизонтальному каналі, газ виконує роботу подоланая зовнішнього тиску о\ру) і зміни кінетичної енергії потоку:

В цьому випадку рівняння пертого закону термодинаміки мас вигляд (для газового потоку):

dg=dU+d(pv)+wdw=di+wdw (1.1)

де: g - питома теплота, то сприймається газом, Вт/м2;

U - внутрішня енерпя газу, Дж/кг;

р - тиск газу. Па;

v - питомий об'єм газу, м3/кг;