Методология энергетического анализа для определения эффективности тепловых процессов и технологического оборудования

• Автор: Гажур, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.18.12
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 396 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Критерий энергетической эффективности. Его зависимость от параметров процесса, аппарата, эксплуатационных характеристик и капитальных затрат. Применение критерия для нагрева

теплопроводностью

Г лава 2. Применение критерия энергетической эффективности для аппаратов,

реализующих инфракрасный, конвективный и микроволновой нагрев

Глава 3. Определение критерия энергетической эффективности для

комбинированного нагрева

Глава 4. Критерий энергетической эффективности при стационарных

режимах большой длительности

Глава 5. Апробация методики оценки и модернизации существующих аппаратов с использованием критерия энергетической эффективности
Заключение
Литература
Приложения

Введение
Актуальность темы,исследования. Повышение эффективности тепловых процессов путем снижения энергозатрат на их проведение совокупно с определением наиболее эффективно реализующего процессы оборудования при соблюдении требований к качеству конечного продукта является одной из существенных проблем энергосбережения, то есть одним из фактором повышения эффективности экономики и, соответственно, благосостояния России.
Для'решения этих проблем государством принят ряд документов:
1 .Федеральный закон Российской Федерации от 23 ноября 2009 г. № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»;
2. Федеральный закон от 27.07.2010 N 190-ФЗ «О теплоснабжении»;
3. Энергетическая стратегия'России на период до 2020 года;
В свою очередь правительство одного из основных потребителей энергии в РФ г. Москвы приняло целый пакет последовательных документов, посвященных энергосбережению во всех отраслях городского хозяйства, аккумулированных в документе «Энергосбережение в городе Москве на 2009-2013 гг. и на перспективу до 2020 года». В частности, в законе г.
Москвы от 5 июля 2006 г. N 35 "Об энергосбережении в городе Москве" в статье 4 в числе основных принципов городской государственной политики в области энергосбережения введены следующие: 1) приоритет эффективного использования энергетических ресурсов; 4) включение в государственные стандарты на оборудование, материалы и конструкции, транспортные средства показателей их энергоэффективности; 6) сертификация топливо-, энергопотребляющего, энергосберегающего и диагностического оборудования, материалов, конструкций, транспортных средств, а также

энергетических ресурсов; 10) внедрение нормативной системы оценок показателей энергопотребления и энергоэффективности.
В этих и других документах определено, что в целях снижения энергоемкости выпускаемой в г. Москве-продукции наряду, со структурной, перестройкой экономики необходимо целенаправленное проведение организационных и технологических мероприятий по повышению-эффективности использования топливно-энергетических ресурсов путем реализации программы энергосбережения.
Цели и задачи программы, задания по снижению объема потребляемых топливно-энергетических ресурсов, сокращению объема дотаций и бюджетных расходов должны определять необходимые меры по их достижению за счет проведения научно-технических, технических и организационно-технических мероприятий. Повышение эффективности тепловых процессов путем снижения энергозатрат на их проведение совокупно с определением наиболее эффективно реализующего процессы оборудования при соблюдении требований к качеству конечного продукта все более актуально. Для решения такой задачи в целом необходимо единообразное сертифицирование всех тепловых (и холодильных) аппаратов и осуществляемых ими процессов с точки зрения энергетической эффективности при соблюдении технологических требований к качеству обрабатываемых продуктов:
При этом необходим системный подход к решению задачи, учитывающий чрезвычайное многообразие, как существующей и разрабатываемой техники, так и применяемых или возможных теплофизических процессов.
Несмотря на то, что вопросами энергетической эффективности процессов и аппаратов занималось много как отечественных, так и зарубежных ученых, до настоящего времени отсутствует единая система сертификации тепловых процессов, позволяющая оценивать и сравнивать их с точки зрения-

базовую величину может быть принято минимально возможное количество тепла, аккумулированного телом , при соблюдении заданного диапазона условий. Анализ формулы 1.1.47. (Ql = с р (Тс -То)(1 - 8 ехр(- к"
а г Л®2)/ ж2)) показывает, что О] становится минимальным, если соответствует бесконечно долгому нагреву Г -» СО при бесконечно малой разности температур на поверхности Тс и минимальной конечной температуры тела, достигаемой в процессе Тк, то есть (Тс — Тк тш) -> 0. Таким образом, мы получаем реально недостижимый минимум энергозатрат, который можем взять за базовую функцию:
(^б<а=(Ъты=:ср2КУг (Тк-То) (1.1.54.)
Вышеприведенная формула относится к случаю, когда начальная То конечная Тк температуры тела являются постоянными. В частности, для рассматривавшегося в п. 1.1.5. и далее примера при То = 293 К, Тк = 333 К , с = 1760 Дж /кгК,р = 800 кг /м3, Ы= 1х10'2 м, Y=Z =1 м2 1.54. дает решение:
<31баз= <3.тт= 1Д264х10бДж. (1.1.55.)
Необходимо отметить, что базовые энергозатраты (Доаз совсем не
Обязательно будут ТОЛЬКО МИНИМаЛЬНЫМИ, ПОЭТОМУ равеНСТВО СЬбаз = СЬшт
имеет место для данного конкретного случая.
При варьировании конечной требуемой температурой внутри продукта Тк получаем зависимость вида:
СЫаз = Оншп = 2,816x104(Тк - То) (1.1.56.)
Зависимость 1.1.55. (при То = 293 К) представлена на рис. 1.1.10.