курс лоиха. Некоторые положения эксергетического анализа. Другие методы расчета эксергии
 Скачать 0.61 Mb.
|
|
Министерство высшего и среднего образования Республики Узбекистан Алмалыкский филиал Ташкентского государственного технического университета имени Ислама Каримова Кафедра: «Химическая технология» Курсовое проектирование  По предмету: « Энерготехнология в химическом производстве» На тему: « Некоторые положения эксергетического анализа. Другие методы расчета эксергии» Выполнила: студентка группы 12-19ХТ Урумбаева Динара Приняла: Шоназарова Ш.И. «УТВЕРЖДАЮ» _______________________________ _______________________________ _______________________________ «___»_____________________2022г. Курсовое проектирование По курсу: «Энерготехнология в химическом производстве» Группа 12-19ХТ студентка Урумбаева Динара Руководитель: Задание на проектирование Исходные данные:    =             Вид топлива: Ставропольский природный газ       Исследовательская задача: Используя аналитические выражения построить зависимость влияния температуры уходящих газов tух на КПД брутто котельного агрегата при  ух =constСодержание Введение Экономические аспекты Актуальность применения эксергетического анализа на энергетических объектах Принципиальная схема котельного агрегата Теплотехнический расчет котельного агрегата Расчет процесса горения топлива в топке котла Расчет процесса горения и ht - диаграмма продуктов сгорания топлива Тепловой баланс котельного агрегата Упрощенный эксергетический баланс котельного агрегата Тепловой расчет котла- утилизатора Выбор типа котла – утилизатора Расчет поверхности теплообмена котла - утилизатора Термодинамическая эффективность работы котла - утилизатора Графическая зависимость по исследовательской задаче Термодинамическая эффективность совместной работы котельного агрегата с котлом - утилизатором Заключение Техника безопасности Список используемых литератур Содержание пояснительной записки: ____________________________________________ Дополнительные задания и указания: ____________________________________________ Срок сдачи работы: «_____» ________________2022г.
Руководитель: ___________________________________
Введение В настоящее время появление в промышленной теплоэнергетике различных комбинаций технологий требует оценки эффективности энергетических установок непосредственно как источников тепловой и электрической энергии еще до поступления их на рынок и особенно - оценки с единых позиций, что может быть сделано на основе эксергетического анализа. На современном этапе развития энергетики все большее количество предприятий придерживаются децентрализованного принципа тепло- и электроснабжения. На стадии проектирования мини-ТЭЦ или при реконструкции уже существующих ТЭЦ используются новые технологии, такие как газотурбинные установки с УК, парогазовые установки, паровые турбогенераторы в котельных, детандер-генераторные агрегаты и т.д. Кроме того, идет привлечение низкопотенциальной тепловой энергии и возобновляемых источников энергии, путем комбинирования их с традиционными. Существуют различные методы оценки эффективности теплоэнергетических технологий на основе различных коэффициентов, показателей и т.д., которые не всегда имеют ясный физический смысл и не сравнимы для технологий разных видов. Одним из недостатков показателей эффективности является также то, что в них термодинамические потери, которые являются наибольшими, учитываются совместно с потерями механическими, гидро- и аэродинамическими, химическими, потерями через тепловую изоляцию, с затратами энергии на собственные нужды и др. Эксергетический анализ, метод термодинамическое анализа пром. систем, рассматриваемых во взаимодействие с окружающей средой. Связи, устанавливаемые при эксергетическом анализе между термодинамическое характеристиками и технико-экономическими показателями анализируемой системы, дают возможность оценить эффективность ее работы, а также определить пути и способы совершенствования. Объективность получаемых при таком анализе оценок обусловлена прежде всего тем, что они основаны на расчете минимально необходимых материальных и энергетических затрат на реализацию исследуемого технологического процесса. В большинстве других методов для этих целей используют некоторые операции сравнения (например, изменения энтропии системы), по отношению к которым и оцениваются показатели изучаемого объекта; результаты подобного анализа, естественно, зависят от удачного выбора операций сравнения. Эксергетический анализ избавляет исследователя от необходимости подбора указанных операций для действующих установок, а для новых (проектируемых) позволяет сразу выявить возможность их внедрения в производство путем сопоставления минимально требуемых затрат с имеющимися в наличии ресурсами. Эксергетический анализ успешно используют в отраслях химически-лесного комплекса (например, в производствах метанола, HNO3), металлургии, криогенной технике и др., причем все шире для повышения экономичности высокоэнергоемких процессов и производств. Понятие эксергии используется в различных ситуациях для выявления непроизводительного использования природных. Данные методики могут применяться для анализа любых тепловых систем. Их важным преимуществом является то, что они допускают непосредственное сравнение различных предприятий. Более того, в эксергетическом анализе имеется абсолютная точка отсчета: идеальная система, в которой отсутствуют потери эксергии. Описанные подходы могут использоваться для анализа характеристик действующего производства на основе данных измерений и сопоставления этих характеристик с проектными значениями. Кроме того, на этапе проектирования эти методики могут использоваться для оценки альтернатив и возможных усовершенствований предлагаемого процесса. Тем не менее, к настоящему времени концепция эксергии получили лишь ограниченное применение в практике бизнеса. Например, в Нидерландах эта концепция используется инженерными подразделениями таких крупных компаний, как Shell, Dow Chemical, Unilever, DSM, AKZO NOBEL и т.д., а также некоторыми крупными инженерными компаниями. Было проведено несколько исследований, посвященных применению эксергетического анализа в практике компаний. По данным этих исследований, эксергетический анализ позволяет компаниям получить ценную информацию, но требует много времени; кроме того, существует немного доступных данных, с которыми можно было бы сравнивать полученные результаты. Например, недостаток данных затрудняет сравнительный анализ эксергетических КПД. Существует специализированное коммерческое ПО для расчета эксергии, использующее данные о технологических потоках из программного пакета для описания схем технологических процессов и позволяющее значительно ускорить соответствующий анализ. Однако стоимость указанного пакета высока, и его приобретение может быть оправданным лишь для немногих компаний. Большинство малых и средних компаний не используют подобное ПО в силу его высокой стоимости, недостатка обладающего соответствующей квалификацией персонала, а также степени точности исходных данных, необходимой для работы таких программ. С учетом потребностей малого и среднего бизнеса был разработан альтернативный подход к эксергетическому анализу, который в настоящее время продолжает развиваться. Экономические аспекты Эксергетический анализ имеет репутацию дорогостоящей и сложной в применении методологии. Однако при наличии необходимой информации о характеристиках технологических потоков (что имеет место во многих случаях), энергетический и эксергетический анализ могут быть выполнены с незначительными затратами. Существует несколько программных инструментов для этих типов анализа, интегрированных с пакетами для работы со схемами технологических процессов. С помощью этих пакетов анализ может быть выполнен быстро и эффективно. Потери эксергии указывают на участки процесса, обладающие наибольшим потенциалом экономии (материалов, энергии и, как следствие, финансов). Затраты на проведение эксергетического анализа начинаются с уровня 5 тыс. евро. Для небольших проектов анализ может выполняться вручную, однако практическая полезность такого анализа ограничена. В настоящее время разрабатывается новая методология - т.н. эксергетическое сканирование, адаптированная к потребностям малого и среднего бизнеса. Эксергетический метод термодинамического анализа ЭХТС основан на широком использовании эксергии. В самом общем смысле эксергия вещества есть максимальная работа, которую оно может совершить в обратимом процессе с окружающей средой е качестве источника даровой теплоты, если в конце этого процесса все участвующие в нем виды материи переходят в состояние термодинамического равновесия со всеми компонентами окружающей среды. Эксергетический метод термодинамического анализа ЗНС основан на широком использовании эксергии. Он является наиболее общим и универсальным способом термодинамического исследования различных процессов преобразования энергии в ЭХТС. Все реально протекающие процессы - необратимые и в каждом случае необратимость является причиной снижения совершенства процесса. Это происходит не из-за потери энергии, а из-за понижения ее качества, т.к. в необратимых процессах энергия не исчезает, а обесценивается. Так, например, дросселирование рабочего тела не изменяет его энергии / sh /, а снижает ее пригодность к совершению паботы или использованию в теплообменниках. Целью эксергетического метода термодинамического анализа является количественное исследование потенциальных возможностей потоков системы для выбора оптимальной пары потоков при генерации УТ. Во всех опубликованных работах, посвященных эксергетическим исследованиям ХТС, до конца не решается ключевой вопрос: как использовать результаты эксергетического анализа на практике автоматизированного синтеза ТС. Обоснован и развит эксергетический метод термодинамического анализа для проектирования ресурсосберегающих химико-технологических систем водного хозяйства промышленных предприятий, позволяющий научно обосновать решение технической проблемы разделения-смешения водных технологических потоков. При оценке эффективности теплотехно-лопических схем и установок с использованием эксергетического метода термодинамического анализа основным показателем степени термодинамического совершенства является эксергетический коэффициент полезного действия тех. Абсолютное значение эксергетического КПД позволяет определить степень термодинамического совершенства процесса. Согласно термодинамическим способам повышения эффективности синтезируемых ТС, вытекающим из эксергетического метода термодинамического анализа, потери эксергии в каждом из УТ системы минимальны, если обеспечивается максимизация J и минимизация у. Преимущества комбинированного энергоиспользования перед раздельным производством технологической и энергетической продукции отчетливо выявляются при эксергетическом методе термодинамического анализа, который позволяет определить предельные возможности процессов, источники потерь и пути их устранения, повысить эффективность рассматриваемых ЭТА и ее элементов. В подобных расчетах принято понятие энергия заменять понятием эксергия, что позволяет значительно упростить расчеты и проводить операции суммирования отдельных компонент потоков энергии (в нашем случае электрической и тепловой), не опасаясь недоразумений, вызванных их различной работоспособностью или природой. Таким образом, эксергетический метод термодинамического анализа позволяет учесть качественные различия энергоресурсов и особенности реальных рабочих процессов. При исследовании химико-технологической (ХТС) и энерготехнологической схемы (ЭТО хорошие результаты дает применение эксергетического метода термодинамического анализа, который позволяет учитывать как количество, так и качество произведенных и затраченных потоков вещества и энергии. Эксергия, или техническая работоспособность, характеризует максимальную полезную работу (т.е. работу, получаемую в обратимом процессе), которая может быть получена при переходе рабочего тела от параметров системы к параметрам окружающей среды. Одной из главных целей оптимизации ЭХТС является снижение до возможного минимума потребления энергии при сохранении высокой выработки целевого продукта. Преимущества комбинированного теплоиспользования перед раздельным производством технологической и энергетической продукции отчетливо выявляются при эксергети-ческом анализе. Эксергетический метод термодинамического анализа позволяет определить предельные возможности процессов, источники потерь и пути их устранения, повысить эффективность рассматриваемых ЭХТС и ее элементов. В настоящее время заложены основы системного подхода к сложным ЭХТС и оценки их совершенства с помощью эксергетического баланса, который учитывает различную ценность энергоресурсов разной физической природы или разного потенциала, в отличие от энергетического баланса, который не учитывает перечисленных факторов и особенностей процессов в связи с различными проявлениями необратимости. |