Міністерство освіти і науки України

ОДЕСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ ХОЛОДУ

Желєзний В.П.

ЕНЕРГЕТИЧНИЙ АУДИТ ТА МЕНЕДЖМЕНТ

Посібник до практичних занять

Одеса 2010

Желєзний В.П., Лозовський Т.Л., Івченко Д.О. Енергетичний аудит та менеджмент: Посібник до практичних занять. Одеська державна академія холоду, 2010. – 42 с.

Посібник до практичних занять призначено для студентів напрямів підготовки 090504 - „Нетрадиційні джерела енергії”, 090510 - „Теплоенергетика” та 090511 - „Теплофізика”.

Рецензент:

Завідувач кафедри

інженерної теплофізики

Голова науково–методичної комісії

з напряму підготовки « Енергетика»

В.П. Желєзний

М.М. Зацеркляний

ОДАХ

Анотація

Процеси перетворення тепла і холоду найбільш широко застосовуються в технологічних процесах промисловості. Після ратифікації Україною Кіотського протоколу проблема розвитку еколого-енергетичних методів аналізу ефективності для виробництв різного профілю стає актуальною у зв'язку з необхідністю адаптації існуючого екологічного законодавства до Європейських стандартів, спрямованих на реалізацію концепції екологічно стійкого розвитку. Дисципліна базується на методології розрахунку повної еквівалентної емісії парникових газів на повному життєвому циклі устаткування. Розвиток методології еколого-енергетичного аудиту і менеджменту спрямований на формування припустимих науково обґрунтованих об’ємів емісії парникових газів. Отримані в процесі навчання знання будуть сприяти придбанню студентами навичок вирішення таких задач: підвищення еколого-енергетичної ефективності підприємств, що випускають різного виду продукцію; підвищенню конкурентноздатності товарів; зниженню антропогенного навантаження; раціональному використанню енергетичних ресурсів; одержання коштів за рахунок продажу квот на екобіржах.

Курс “Енергетичний аудит та менеджмент” (ЕАМ) є однією з фахових дисциплін при навчанні студентів, що навчаються за напрямом “Енергетика”. Дисципліна викладається студентам Інституту теплофізики спеціальностей 090504 „Нетрадиційні джерела енергії”, 090510 „Теплоенергетика” і 090511 „Теплофізика”. Цей курс знайомить студентів з основними методами теоретичного еколого-енергетичного аналізу різноманітних технологічних процесів виробництва тепла і холоду.

Зміст

Вступ 5

Задачі 6

Теоретичний мінімум для виконання розрахунково-графічного завдання. 14

Приклад виконання розрахунково-графічного завдання 17

Довідково-інформаційні дані 31

Питання для самоконтролю 40

Бібліографічний опис 41

Вступ

Метою викладання дисципліни є вивчення методів аналізу ефективності технологічних процесів, ознайомлення з консалтинговими схемами в галузі енергетики, методами енергетичного аудиту і менеджменту. Докладно розглядається семиступенева схема енергетичного менеджменту і вивчається законодавча база України в галузі енергозбереження.

Вивчення даної дисципліни сприяє підготовці випускників до практичної діяльності в галузі енергетичного аудиту і менеджменту, дозволяє сформувати світогляд, спрямований на повсюдне збереження енергетичних ресурсів з метою підвищення ефективності виробництв і захисту навколишнього середовища.

Загальний феноменологічний характер структури курсу завершує професійну підготовку фахівців у галузі раціонального використання енергетичних ресурсів.

У змісті курсу знайшли відображення результати досліджень у галузі еколого-енергетичного аудиту і менеджменту, що були отримані безпосередньо в Одеській державній академії холоду.

Задачі

Числові дані для вирішення задач треба брати з таблиці 3 в довідково-інформаційні данних.

Числові відповіді до наведених задач треба брати з таблиці 4 в довідково-інформаційні данних.

№ 1. Д ля циклу, в якому тепло підводиться в процесі υ = const (цикл Отто), визначити корисну роботу , кількість відведеного тепла , об’єм в кінці процесу стиснення і термічний ККД , якщо на початку процесу стиснення тиск робочого тіла і температура . Ступінь стиснення дорівнює . Питома кількість підведеного тепла . Властивості робочого тіла прийняти як для повітря.

Рішення.

Спочатку визначаємо термічний ККД:

де - показник адіабати для повітря.

Визначаємо корисну роботу:

Визначаємо кількість відведеного тепла:

З даних по властивостям повітря по [6] P₁ і t₁ визначаємо питомий об’єм υ₁.

Визначаємо об’єм в кінці процесу стиснення:

.

№ 2. Для циклу, в якому тепло підводиться в процесі p = const (цикл Дизеля), визначити корисну роботу , кількість підведеного і відведеного тепла і термічний ККД , якщо на початку процесу стиснення тиск робочого тіла і температура . Визначити ступінь термодинамічної досконалості циклу. Ступінь с тиснення дорівнює , коефіцієнт попереднього розширення дорівнює . Температура робочого тіла в кінці процесі підводу тепла . Властивості робочого тіла прийняти як для повітря.

Рішення.

Спочатку визначаємо термічний ККД:

де - показник адіабати для повітря.

З даних по властивостям повітря по [6] і визначаємо питомий об’єм . З адіабатного процесу 1-2 визначаємо тиск та температуру в точці 2:

Знайдемо питомий об’єм в точці 3 з рівняння ідеальногазового стану для ізобарного процесу:

З адіабатного процесу 3-4 визначаємо температуру в точці 4:

А оскільки процес 1-4 ізохорний, то

В изначимо середню логарифмічну температуру в процесі підводу тепла :

Визначимо середню логарифмічну температуру в процесі відводу тепла :

По середній логарифмічній температурі в процесі підводу тепла по [6] визначимо тепломісткість .

Визначаємо питому кількість підведеного тепла :

По середній логарифмічній температурі в процесі відводу тепла по [6] визначимо тепломісткість .

Визначаємо питому кількість відведеного тепла :

Визначаємо корисну роботу

.

Розрахуємо ККД еталонного циклу Карно, у якого процеси підводу та відводу тепла відбуваються при граничних температурах заданого циклу Дизеля, а ізоентропи співпадають (цикл ‘1а3б’ ).

Ступінь термодинамічної досконалості циклу визначається як відношення термічних ККД дійсного циклу к термічному ККД еталонного циклу Карно:

№ 3. Для холодильного циклу, визначити параметри робочого тіла в характерних точках циклу, корисну роботу , питомі теплові навантаження на випарник та конденсатор , витрати холодоагенту і холодильний коефіцієнт , якщо температура на в ході в компресор _, тиск у конденсаторі . Теплова потужність випарника .

Рішення.

Спочатку визначимо параметри робочого тіла в характерних точках циклу. По для сухого насиченого пару визначаємо . По для насиченої рідини визначаємо .

Оскільки процес 1-2 ізоентропний, то . По визначаємо .

Оскільки процес 3-4 ізоентальпійний, то . По визначаємо .

Визначаємо питомі теплові навантаження теплообмінників:

Визначаємо витрати холодоагенту

Визначаємо холодильний коефіцієнт

№ 4. Камінь масою m = 1,2 кг падає з висоти h = 14 м на землю. Визначити викликану цим процесом зміну ентропії системи камінь-земля. Температура каменю и оточуючої середи дорівнює 20ºС.

Рішення.

Зміна ентропії системи в даному незворотному процесі може бути розрахована з формули втрати роботоздатності. Втрата роботоздатності дорівнює зменшенню потенційної енергії, тобто .

Звідси

Відповідь: .

№ 5. Визначити максимальну корисну роботу, яка може бути отримана в процесі конденсації сухої насиченої пари при тиску . Температуру оточуючої середи приймаємо .

Рішення.

По тиску визначаємо температуру процесу і питому теплоту паротворення .

Визначаємо коефіцієнт роботоздатності .

Визначаємо максимальну корисну роботу .

№ 6. Визначити втрати роботоздатності, якщо параметри робочого тіла на вході: температура , тиск . Параметри оточуючої середи: температура , тиск .

Рішення.

По тиску і визначаємо параметри для точки 1: .

По тиску визначаємо параметри для точки 2: .

Визначаємо ентальпію і ентропію робочого тіла при параметрах оточуючої середи.

Визначаємо ексергію потоку робочого тіла в точці 1:

.

Визначаємо ексергію потоку робочого тіла в точці 2:

.

Визначаємо втрати роботоздатності

_.

№ 7. Визначити ексергетичні втрати конденсатора і ексергетичний ККД, якщо параметри робочого тіла на вході: температура , тиск . Параметри оточуючої середи: температура , тиск . Температури охолоджуючої води на вході в конденсатор і на виході . Тепло води на виході конденсатора нами не використовується. Повна потужність конденсатора

Рішення.

Складаємо ексергетичний баланс конденсатора:

Оскільки тепло води на виході конденсатора нами не використовується, тому воно має нульовий вклад в роботоздатність системи. Тому можна записати, що .

Остаточно отримаємо:

По тиску і визначаємо параметри для точки 1: .

По тиску визначаємо параметри для точки 2: .

Визначаємо ентальпію і ентропію робочого тіла при параметрах оточуючої середи.

Визначаємо ексергію потоку робочого тіла на вході:

.

Визначаємо ексергію потоку робочого тіла на виході:

.

По тиску і визначаємо параметри води на вході в конденсатор: .

Визначаємо ентальпію і ентропію води при параметрах оточуючої середи.

Визначаємо ексергію води на вході в конденсатор:

.

Треба відмітити, що має розмірність кДж/кг(води), на відміну від і , які мають розмірність кДж/кг(холодоагенту).

Визначаємо питоме теплове навантаження конденсатора:

Визначаємо витрату холодоагенту в конденсаторі:

Визначаємо середню температуру води в конденсаторі:

.

По з [5] визначаємо середню тепломісткість води .

Визначаємо витрату води в конденсаторі:

Нехай усі доданки в ексергетичному балансі конденсатора матимуть розмірність кДж/кг(холодоагенту), тому ексергію води на вході конденсатора треба віднести до кг холодоагенту:

.

Визначаємо ексергетичні втрати конденсатора

Визначаємо ексергетичний ККД конденсатора

.