Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
53. Эффективность СКВ с утилизаторами тепла. Оценка эффективности и технико-экономических показателей.
При разработке аппаратов и систем теплоутилизации важнейшими являются вопросы оценки эффективности принимаемых решений. В зависимости от теплофизических особенностей решаемой задачи и располагаемой технико-экономической информации для оценки по основным признакам применяют термодинамические, термоэкономические и технико-экономические показатели эффективности. Эти показатели используют для оценки всей системы теплоутилизации, отдельных теплообменников, отдельных элементов теплообменников, процессов тепломассообмена в них.
Теплофизические характеристики аппаратов и систем теплоутилизации в СКВ изменяются при изменении параметров наружного климата, внутренних воздействий, специфики технологии и т. д., поэтому перечисленные показатели эффективности по временному признаку могут быть мгновенными, срочными, для расчетных условий, сменными, среднесуточными, сезонными, годовыми, за нормативный срок окупаемости, за весь период эксплуатации системы.
Понятие эффективность как комплексный собирательный показатель качества СКВ включает в себя такие понятия, как надежность (безотказность работы, долговечность, ремонтопригодность), обеспеченность внутренних условий (расчетная вероятность отказов и частичных отказов), устойчивость (регулируемость, управляемость системы.
Термодинамические показатели.
Коэффициент термодинамического совершенства. Для оценки качества реального процесса в термодинамике широко используют прием, который состоит в сопоставлении его с аналогичным процессом, обеспечивающим максимальную эффективности при преобразовании или передаче энергии Подобного рода показатели именуют коэффициентом термодинамического совершенства (КТС), определяя их как:
где Q — энергия, получаемая в реальном процессе, QMAKC — максимальная энергия, которая может быть полечена в идеальном процессе-эталоне.
Коэффициент использования энергии. Практически во всех термодинамических системах преобразование тепловой энергии или ее передача связаны с затратами других видов энергии (электрической, механической и т. д.).
Коэффициент использования энергии (КИЭ) представляет собой отношение величины получаемой тепловой мощности к величине затрачиваемой при этом мощности:
Для тепловых насосов и холодильных машин КИЭ определяют как отношение тепловой мощности, получаемой в конденсаторе, или холодильной мощности, получаемой в испарителе, к затрачиваемой в компрессоре электрической или механической мощности. Его часто называют тепловым (холодильным) коэффициентом.
При сопоставительной оценке теплообменных поверхностей КИЭ определяют как отношение тепловой мощности, получаемой при работе данного аппарата, к мощности, затрачиваемой на прокачиваниетеплообменивающихся сред при прочих равных условиях.
Эксергетический КПД. Применительно к СКВ эксергетический КПД представляет собой относительную эксергию тепла, влаги и давления приточного воздуха системы:
где Е2— эксергия тепла, влаги и давления приточного воздуха системы, Е1— располагаемая эксергия тепла, влаги и давления в потоке удаляемого воздуха; EN— эксергия потребляемой электрической и механической энергии в системе.
Любой из приведенных термодинамических показателей дает лишь представление о степени термодинамического совершенства процесса и не может служить основанием для принятия технического решения.
Термоэкономические показатели. Основным экономическим показателем качества работы СКВ являются приведенные затраты, учитывающие капитальные и эксплуатационные расходы.
Часто определяющими могут быть затраты материальных и трудовых ресурсов. Для оценки расхода материала (а косвенно и труда) в теплообменных аппаратах применяют коэффициент расхода металла:
где М — масса металла, идущего на изготовление аппарата; Q — тепловая мощность аппарата.
Для оценки степени использования вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) применяют коэффициент использования ВЭР (КИВ):
где Q — фактически используемая тепловая мощность ВЭР; Qвэр, —общая тепловая мощность ВЭР.
Технико-экономические показатели. При экономическом сопоставлении различных вариантов систем утилизации тепла для каждого из них определяется экономический эффект как разность приведенных затрат для базового и сравниваемого вариантов. В качестве базового варианта обычно принимают вариант без системы утилизации тепла.
В связи с тем, что при проектировании СКВ с утилизацией тепла (а особенно при разработке новой системы) могут отсутствовать данные о стоимости ее отдельных элементов, целесообразно проводить ее сопоставление с обычно применяемыми вариантами на основе термоэкономического показателя — характеристики тепловой эффективности по коэффициенту использования первичного топлива (КИТ):
где Qпом — тепло, подведенное к помещению, mт — масса сожженного первичного топлива, Qpи — удельная теплота сгорания первичного топлива.
На рис.1 представлено распределение тепла в схеме гелиоустановки с компрессионным тепловым насосом, использующим электрический привод. Сжигаемое на тепловой электростанции топливо преобразуется () в электрическую энергию и расходуется на привод теплового насоса. Тепловой насос преобразует подводимую к нему электроэнергию с эффективностью ηт.н.. Распределительная система частично теряет тепло (ηрас) и подводит его к обслуживаемым помещениям в количестве
В связи с тем, что тепло наружного воздуха не учитывается в общих затратах тепла, показатель ηт.э. может быть больше единицы.
Показатель тепловой эффективности зависит от температуры наружного воздуха, поэтому для характеристики годовой эффективности работы систем его представляют в виде функции этого параметра.
Для полной оценки экономической эффективности систем по тепловым эквивалентам необходимо выразить через них и затраты труда рабочих на монтаже и обслуживании системы.
Классификация и конструкции теплоутилизаторов.
Виды теплоутилизаторов.
Теплоутилизационные установки можно разделить на два вида: теплоутилизаторы-теплообменники непосредственного действия и тепловые насосы, обеспечивающие увеличение потенциала утилизируемого тепла. Теплоутилизаторы-теплообменники могут использоваться только в том случае, если потенциал источника выше потенциала той среды, которой передается тепловая энергия.
Теплоутилизаторы-теплообменники подразделяются на три группы: воздухо-воздушные или воздухо-жидкостные рекуперативные теплоутилизаторы, теплоутилизаторы с промежуточным теплоносителем и регенеративные теплоутилизаторы.
При всем многообразии конструктивных решений утилизаторов тепла характерным для них является наличие следующих элементов: среды — источника тепловой энергии; среды — потребителя тепловой энергии; теплообменника-теплоприемника, воспринимающего тепловую энергию от источника; теплообменника-теплопередатчика, передающего тепловую энергию потребителю; рабочего вещества, транспортирующего тепловую энергию от источника к потребителю. В регенеративных и рекуперативных утилизаторах рабочим веществом являются сами теплообменивающиеся среды
Одна из возможных форм термодинамической оценки циклов, протекающих в утилизаторах, состоит в определении отношения полезной тепловой мощности к затрачиваемой на совершение цикла. Поскольку в утилизаторах тепла с насосами затраты мощности на совершение цикла несоизмеримо меньше, чем в компрессорах, для них это отношение выше. Однако окончательное решение о целесообразности применения конкретного утилизатора следует делать на основе экономических расчетов.