Виды критериев энергоэффективности. Термодинамические показатели энергоэффективности. Экономические критерии оценки эффективности использования энергии, страница 2

r, x – индексы, относящиеся к греющему и нагревающему теплоносителям соответственно;

1, 2 – параметры теплоносителя на выходе в теплообменник и выходе из него.

Выражение (8.4) представляет собой отношение фактической тепловой мощности теплообменника к максимально возможной, которая может быть реализована в теплообменнике с коэффициентом теплоотдачи K®¥ или поверхностью теплообмена F®¥. Под водяным эквивалентом подразумевается произведение расхода теплоносителя на его теплоемкость, а C_min – наименьшая из величин C_r и C_x.

Оценку общей эффективности использования ТЭР на промышленных предприятиях предполагается выполнять по величине полного энергетического к.п.д. предприятия (производства), определяемого по следующему выражению:

где Э_пол – суммарное полезное использование энергии;

Э_доп – дополнительная энергия, выработанная внутри рассматриваемого объекта и отпускаемая на сторону;

Э_подв – суммарная подведенная энергия;

Э_внутр – суммарное поступление энергии за счет экзотермических реакций.

Рекомендуется также для использования энергетического баланса определять коэффициент полезного использования (к.п.и.) либо отдельных энергоносителей и всего энергетического хозяйства предприятия по данным расходной части баланса, либо к.п.и. подведенных энергетических ресурсов. Если на предприятиях-потребителях энергии – потери при преобразовании энергии и топлива в энергоприемниках относительно невелики, представляет интерес прежде всего определить к. п. д. подведенных энергетических ресурсов:

где m – виды энергоносителей, поступающих на конечное потребление;

n – виды процессов, составляющих группу конечного потребления топлива и энергии, т.е. за исключением всех процессов их преобразования;

В_mn – годовой расход энергоносителя в процессе (в натуральном выражении);

K_m – калорийный эквивалент энергоносителя m;

h_mn – КПИ процесса n на энергоносителе m, который определяется по результатам обследования или расчета;

В – суммарное количество потребленных энергетических ресурсов, подведенных к предприятию и приведенных к условному топливу.

/В обоих методах предполагается рассчитывать по физико-химическим характеристикам всех компонентов полезную энергию процесса. Приходится к категории "полезной" относить и ряд потерь, вызванных реальными условиями осуществления процесса. Это вносит элемент условности и неоднозначности в конечный результат при определении полезной энергии различных технологических процессов./

Один из типов критериев оптимизации – эксергетические критерии оптимизации. /Как известно, эксергия – максимальная работа, которая может быть совершена термодинамической системой при переходе в состояние равновесия с окружающей средой в обратимом термодинамическом процессе./ Первоначально эксергетический анализ предназначался для применения к теплосиловым установкам, предназначенным для совершения технической работы. Если на вход в такую установку поступает поток рабочего тела с эксергией E', Вт, на выходе имеется поток рабочего тела с эксергией E", Вт, и установка совершает техническую работу L, Вт, ее эксергетический КПД определяется следующим образом:

где D = E' – E" – L – потеря эксергии в результате необратимости термодинамического процесса, Вт. Такое определение эксергетического КПД не имеет смысла для технологических установок, не предназначенных для совершения технической работы. Поскольку для любой такой установки L = 0, по формуле (8.7) эксергетический КПД будет нулевым. Эксергетический КПД установок, предназначенных для трансформации энергии, было предложено вычислять по формуле:

Эта формула имеет смысл, если применять ее к технологическим установкам, предназначенным для трансформации энергии рабочего тела теплосиловой установки, то есть, если рабочее тело на выходе из установки для трансформации энергии в дальнейшем используется в теплосиловой установке для совершения технической работы.

Очевидный недостаток эксергетических критериев оптимизации применительно к технологическим аппаратам заключается в следующем. Эксергетический анализ трактует технологический аппарат как черный ящик. Об эффективности технологического процесса эксергетический анализ позволяет судить только по состоянию рабочих сред на входе и на выходе.

При оценке совершенства работы теплообменников, в которых используются два потока теплоносителей целесообразно применять:

где DE_х – увеличение эксергии нагреваемого теплоносителя;

DE_r – снижение эксергии греющего теплоносителя.