5.8. Эксергетический анализ печи.

Схема материальных и тепловых потоков печи показана на рис. 5.18.

Рис. 5.18. Схема технологических потоков печи.

Вычислим эксергетический КПД печи (см. уравнение эксергети­ческого баланса печи):

Суммарные потери эксергии в печи составят:

2969145 - 1158547 = 1810598 Вт.

Различные виды эксергии на выходе из печи.

Эксергия потока дымовых газов на выходе из печи:

0,06824·11,887·50339 = 40822 Вт,

где удельная эксергия:

1404·(196 - 25) - 298·(1404·ln ) = 50339 ,

где - средняя изобарная объемная теплоемкость дымовых газов; - объем уходящих из печи дымовых газов; < 1.

Обратите внимание! При t_1ух = 196°C дымовыми газами уносится тепловая энергия (энтальпия), содержащая 18,3% эксергии: .

Эксергия потока нефти, уходящей из печи: 4,2·266465 = 1119154 Вт,

где удельная эксергия: , причем <1, а средняя изобарная массовая теплоемкость нефти составит .

Рассчитываем химическую эксергию топлива на входе в печь.

Химическая эксергия топлива на входе в печь составит

= 0,06824·(35·676·10³ +1,983·0,803·2442·10³) = 2699883 Вт,

где плотность паров воды при н.у. ; теплота парообразования воды при t_окр = 25°C =2442·10³ .

Эксергия потока нефти на входе в печь: =4,2·64110 = 269262 Вт,

где удельная эксергия =2123·(180-25)–298·(2123ln)=64110 , причем <1, а средняя изобарная теплоемкость

Проанализируем, в какой части системы теряется больше эксер­гии: в топке или газоходе?

Потери эксергии в топке (из уравнения эксергетического балан­са топки) составят:

= 2699183 + 422917 - (290131 + 1119154)=1713515 Вт.

При этом эксергетический КПД топки:

В этих уравнениях эксергия потока нефти у перевала печи составит:

Е_2пер = G · e_2пер = 4,2 · 100694 = 422917 Вт,

где удел. эксергия , причем <1, а средняя массовая изобарная теплоемкость нефти .

Вычислим эксергию потока дымовых газов у перевала:

Е_1пер = В · V_1пер · e_1пер = 0,06824 · 11,414 · 372623 = 290131 Вт,

где удельная эксергия , =1463·(600–25)-298·(1463·ln) = 372623 причем <1, и средняя объемная изобарная теплоемкость дымовых газов , а объем дымовых газов у перевала 10,468 + 9,464 · 0,1 = = 11,414 .

Потери эксергии в газоходе находим из уравнения эксергетичес­кого баланса газохода:

= (29013 + 269262) - (40822 + 422917) = 95656 Вт.

Тогда эксергетический КПД газохода составит: .

Смысл различных КПД печи заключается в следующем:

- энергетический КПД учитывает потери энергии независимо от ее качества. Например, если эксергия, то есть используемая часть электроэнергии, всегда равна самой энергии, то эксергия теплоты в зависимости от значений температуры и давления теплоносителя может быть существенно меньше тепловой энергии.

- эксергетический КПД, хотя и учитывает потери эксергии, но лишь в самой печи. Между тем эксергия, ушедшая из печи с дымовыми газами, тоже является потерянной для этой печи.

- полный эксергетический КПД печи является наиболее общей и совершенной оценкой эффективности использования эксергии. В нем отсутствуют недостатки, свойственные предыдущим видам КПД. Он учи­тывает все виды потерь эксергии как внутри печи, так и вне ее с уходящими дымовыми газами.

Таким образом, полный эксергетический КПД печи составит:

.

ВЫВОДЫ

Поверочный расчет печи выявил следующие КПД печи:

= 0,85; = 0,39; = 0,315.

Эти значения не являются оптимальными, так как не относятся к расчетно-конструкторскому экономическому режиму.

В общем балансе потерь сопоставим относительные доли потерь эксергии в топке, газоходе с уходящими из печи газами:

= 1810598 + 40822 = 1810598 Вт;

; ; .

Видно, что основная доля эксергии теряется в топке (92,6%), не­большая - в газоходе (5,2%) и еще меньше - с уходящими из печи га­зами (2,2%). Это объясняется тем, что в топке протекают наиболее неравновесные процессы по сравнению с таковыми в газоходе ( = 0,45 < = 0,84).

* Здесь и далее теплофизические свойства дымовых газов в газоходе будем принимать в первом приближении, как для воздуха.

57