3. Методы анализа эффективности энергопотребления в химико-технологических системах

В современной практике анализа эффективности энергопотребления нашли применение следующие три метода анализа: энергетический, энтропийный, эксергетический. Последние два метода близки друг к другу. В обоих случаях изучаются эксергетические потоки и потери эксергии.

Следует отметить, что методы термодинамического анализа применимы к любой химико-технологической системе, поскольку в них происходит преобразование вещества, а, следовательно, и преобразование энергии.

Таблица 4

Основные методы анализа эффективности использования энергии

Метод анализа	Основа метода	Получаемый ответ
энергетический	Первый закон термоди­намики. Закон сохране­ния энергии	Сколько энергии необходимо для осуществления процесса (сколько энергии надо передать от одного тела к другому), частично оценить эффективность использования энергии.
энтропийный	Второй закон термоди­намики. Условие само­произвольной передачи теплоты	Почему реальный объект отличается от идеального, оценить эффективность использования энергии, как устранить потери энергии.
эксергетический	Второй закон термодинамики. Условие самопроизвольной передачи теплоты	Почему при реализации процесса происходит падение работоспособности энергетических потоков и как уменьшить это падение.

3.1.Энергетический метод

Энергетический метод в основе своей использует первый закон термодинамики – закон сохранения энергии. Метод позволяет оценить затраты энергии на осуществление технологических процессов; определить потери энергии в целом по всей ХТС и отдельным ее элементам; выявить, какие из них протекают с наибольшими потерями энергии. Это единственный метод анализа, позволяющий определить потери тепловой энергии через внешнюю поверхность оборудования в окружающую среду. Недостатком данного метода является то, что он не учитывает ценность различных видов энергии.

3.2. Энтропийный метод

Этот метод позволяет установить связь между внешними энергетическими потоками (количество теплоты, работы) и параметрами системы, а также между некоторыми внутренними параметрами. Посредством анализа теплового баланса системы, в которой совершаются термодинамические процессы, можно вычислить характеризующие их коэффициенты и сопоставить значения их со значениями этих коэффициентов для идеальных термодинамических процессов. Это позволяет определить в данной системе суммарную потерю производимой и затрачиваемой работы вследствие необратимости процессов. Если такого анализа недостаточно, то его дополняют расчетом возрастания энтропии в отдельных частях системы.

В термодинамическом анализе необходимо ответить на следующие вопросы:

1. Насколько велик к.п.д. обратимого цикла установки, от каких факторов он зависит и что следует делать для его увеличения?

2. Насколько велики потери от необратимости в реальном процессе?

3. Как распределяются эти потери по отдельным элементам ХТС?

4. На усовершенствование какой части ХТС следует обратить внимание с целью уменьшения степени необратимости, в частности к.п.д. цикла, по которому работает установка?