ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ УПРОЩЕННОГО ЭНЕРГОАУДИТА Стенин В.А.,Лыткин А.С.

Северный Арктический федеральный университет


Номер: 2-2
Год: 2016
Страницы: 104-106
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

энергоаудит, энергосбережение, первый закон термодинамики, период окупаемости энергосберегающего мероприятия, energy audit, energy, the first law of thermodynamics, the payback period of energy saving activities

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В работе предлагается при экспресс-аудите в качестве аналитического обоснования энергосберегающих технических решений использовать законы термодинамики, что позволяет оперативно получить информацию как о годовой экономии энергии, так и о периоде окупаемости энергосберегающего мероприятия.

Текст научной статьи

Правила проведения энергетических обследований организаций предполагают шесть видов: предпусковое и первичное (перед эксплуатацией); периодическое (повторное); внеочередное; локальное; экспресс-обследование. Однако практика проведения энергоаудита в нашей стране и за рубежом показала, что при решении проблем энергосбережения и лимита потребления энергоресурсов, энергоаудит достаточно проводить в два этапа: экспресс-обследование и углубленные энергетические обследования [1,190]. Упрощенный энергоаудит или экспресс-обследование (экспресс-аудит) проводится по сокращенной программе, как правило, с минимальным использованием или без использования приборного оборудования и носит ограниченный по объему и времени проведения характер. При этом может производиться оценка эффективности использования всех или одного из видов топливно-энергетических ресурсов (электрическая и тепловая энергии; твердое, жидкое или газообразное топливо), вторичных энергоресурсов, функционирования отдельной группы оборудования (отдельного агрегата), технологического процесса либо отдельных показателей энергоэффективности. На основе полученной информации и в результате обработки данных должны появиться следующие основные сведения: экономия энергии за год; общая стоимость энергосберегающих мероприятий; в рыночных условиях важно знать срок окупаемости мероприятий по энергосбережению. Для оценки энергетической эффективности технологических процессов и энергетических установок с последующей разработкой энергосберегающих мероприятий предлагается термодинамическое обоснование экспресс-аудита. Применительно к исследованию энергоемких технологических процессов и энергетических установок методика использования термодинамического метода включает следующие основные положения: составление уравнения первого начала термодинамики; установление критериев оптимизации; установление базисных переменных; составление математической модели; установление влияния базисных переменных на критерий оптимизации путем определения функций чувствительности; определение годового энергосбережения от внедрения энергосберегающего мероприятия и периода окупаемости. Рассмотрим приложения термодинамического метода (ТМ) к исследованию тепловых технологических процессов. В этом случае первое начало термодинамики имеет вид [2,73]: . (1) Теплота ,Дж, введенная в термодинамическую систему, идет на обеспечение теплового технологического процесса ,Дж, и компенсацию потерь теплоты ,Дж, через границы термодинамической системы. При реализации энергосберегающих мероприятий в качестве критериев оптимизации должны быть приняты в соответствии с (1) и , причем необходимо обеспечить минимум этих величин. В качестве основной базисной переменной величины принимается температура Т,К, которую следует рассматривать как определяющий параметр теплового технологического процесса. Для величины базисными переменными являются коэффициент теплопередачи k, , поверхность теплообмена F, , продолжительность теплового технологического процесса ,с, и температура рабочего тела T. После того, как выбран характеристический критерий и установлены базисные переменные, строится модель, которая описывает взаимосвязи между переменными. Если считать, в общем случае, что обеспечивается теплотой политропический технологический процесс, то определяется следующей зависимостью: . (2) Потери теплоты представим уравнением: , (3) где - температура окружающей среды, К, - теплоемкость рабочего тела, . Установление влияния базисных переменных на уровень критерия оптимизации осуществляется с помощью функций чувствительности, которые могут быть определены, для примера, в виде: . (4) Годовое энергосбережение определится по формуле: , (5) где - соответственно коэффициенты теплопередачи границ термодинамической системы до и после внедрения энергосберегающих мероприятий. Период окупаемости найдем следующим образом: , (6) где С - капитальные затраты, руб; Ц - стоимость сэкономленной энергии, . Рассмотрим пример практического применения методики. В качестве объекта исследования принимаем технологический процесс сушки сварочных электродов. Базисными переменными являются продолжительность сушки и температура Т. При сушке электродов используется понятие удельного расхода электроэнергии на тонну электродов . К примеру, удельный расход электроэнергии при сушке электродов в конвейерной сушильно-прокалочной печи составляет в среднем [3,95]. Модель процесса сушки представим в виде: , (7) где - удельный расход электроэнергии на сушку тонны электродов при изменении температуры на 1К и продолжительности сушки на 1минуту, . Определим коэффициент чувствительности по температуре Т: . Коэффициент чувствительности по времени равен: . Допустим, что при оптимизации процесса сушки электродов снижена продолжительность сушки на 20 минут, а уровень температурного воздействия на . В этом случае снижение удельного расхода электроэнергии за счет сокращения времени сушки составит: . Снижение удельного расхода электроэнергии за счет снижения уровня температурного воздействия представим в виде: . Общее снижение удельного расхода электроэнергии: . Энергосберегающий эффект процесса оптимизации сушки, обеспечивающего снижение удельных энергозатрат на сушку тонны сварочных электродов в конвейерной сушильно-прокалочной печи, составит в процентном отношении следующую величину: . Таким образом, проведенный анализ показывает перспективность использования термодинамического подхода в разработке энергосберегающих технологий в энергоемких тепловых технологических процессах, а также в определении направлений снижения энергоемкости выпускаемой продукции.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.