6

Міністерство освіти та науки України

Національний університет “Львівська політехніка”

Ю.О. МАЛИК

Енергозберігаючі технології

Частина 1

Конспект лекцій

Затверджено

на засіданні кафедри ЕОНС

Протокол № 1 від 4.09.2009 р.

Львів 2009

Конспект лекцій з дисципліни “Енергозберігаючі технології”. Частина 1. Навчальний посібник для студентів базового напряму підготовки 040106 “Екологія, охорона навколишнього середовища та збалансоване природокористування” усіх форм навчання /Укладач Ю. О. Малик. — Львів: Видавництво НУЛП, 2009. - 66 с.

В даному навчальному посібнику висвітлені основні визначення термодинаміки, І-ий та ІІ-ий закони термодинаміки, а також поняття про прямі та обернені цикли.

Даний конспект може бути корисним при підготовці до занять, при курсовому та дипломному проектуванні і виконанні магістерської кваліфікаційної роботи.

Посібник призначений для студентів – екологів.

Укладач Малик Юліан Олексійович,

доцент, канд. техн. наук

Відповідальний за випуск Мальований Мирослав Степанович,

професор, д-р. техн. наук

Рецензент Семенишин Євген Михайлович

професор, д-р. техн. наук

зміст

ВСтуп…………………………………………..………5

1. Основні визначення термодинаміки……………………..6

1.1. термодинаміка та її методи аналізу довкілля……….…6

1.2. параметри стану системи (робочого тіла)…………….10

1.3. поняття про термодинамічні процеси…………………12

1.3.1. рівноважні та нерівноважні процеси……………..12

1.3.2. оборотні та необоротні процеси………………….13

1.4. Ідеальний газ та його основні закони…………………15

2. Перший закон термодинаміки……………………………16

2.1. Закон збереження та перетворення енергії…………...16

2.2. Зовнішня робота процесу………………………………17

2.3. Рівняння І-го закону термодинаміки для робочого тіла, яке знаходиться у відносному спокої (закрита система)…….20

2.4. Ентальпія……………………………………………..…23

2.5. Теплоємність……………………………………………24 2.6. Формула Майєра………………………………………..27

3. Другий закон термодинаміки…………………..…………30

3.1. Кругові процеси (цикли). Робота та теплота кругових процесів…………………………………………………………30

3.2. Термодинамічний коефіцієнт корисної дії (к. к. д.) циклу…………………………………………………………….33

3.3. Поняття про джерела теплоти…………………………35

3.4. Формулювання ІІ-го закону термодинаміки………….35

3.5. Поняття про прямі та обернені цикли………………...37

3.5.1. Прямі цикли………………………………………..37

3.5.2. Обернені цикли…………………………………….40

3.6. Цикли Карно. Теорема Карно…………………………43

3.6.1. Прямий обернений цикл Карно…………………...43

3.6.2. Обернений оборотний цикл Карно………………..46

3.6.3. Термічний та холодильний коефіцієнти корисної дії циклів Карно…………………………………………………….50

3.7. Ентропія…………………………………………………53

Література………………….………………………………58

Вступ

Енергозберігаючою технологією називається розділ енергетики, що вивчає закономірності взаємозв’язку та взаємообумовленості технологічних і енергетичних процесів даного виробництва з метою економії паливно-енергетичних ресурсів і створення практично безвідходного виробництва за матеріалом та теплотою.

До даного часу виробництва отримують первинні енергоресурси зі сторони, хоча при правильній розробці енерго - технологічної схеми виробництва від цього можна відмовитися.

Вважається найбільш перспективним створення енерго – технологічних систем (ЕТС), в яких енергетичне обладнання (тепло- та парогенератори, котли-утилізатори, парові та газові турбіни, тепловикористовуючі апарати, холодильні установки і термотрансформатори) входять в прямі сполучення з хіміко- технологічним обладнанням, складаючи єдину систему. В цьому випадку в ЕТС створюється тісний взаємозв’язок та взаємообумовленість між технологічними та енергетичними стадіями виробництва.

Велика потенціальна можливість в економії первинних енергоресурсів (палива, теплоти та енергоресурсів) закладена в ефективному використанні вторинних енергоресурсів (ВЕР): фізичної теплоти пічних та технологічних газів, скидних рідин, теплоти згоряння відходів виробництв, енергії надлишкового тиску продуктів і сировини виробництв. У всіх ЕТС зведення до мінімуму використання первинних енергоресурсів, і, навпаки, до максимуму використання ВЕР повинна проходити без якого-небудь зниження якості продукції, яку отримують.

При розробці ЕТС різних виробництв необхідно перш за все передбачити максимальне використання відходів даного виробництва для вироблення побічних продуктів і тільки у випадку неможливості цього піддавати відходи даного виробництва спалюванню з метою отримання теплоти. При такому підході до створення ЕТС можна успішно вирішити задачу створення безвідходної технології як по енергії, так і по матеріалах. Іншими словами, енергозберігаюча технологія дозволяє успішно вирішити одну із основних проблем сучасності – економії енергоресурсів і захисту довкілля.

Основною задачею при розробці ЕТС є пошук найбільш ефективних методів зменшення паливно - енергетичних ресурсів при одночасному підвищенні технологічних показників.

Створення ЕТС неможливе без її термодинамічного аналізу. Цей аналіз переслідує дві мети:

1) отримати картину енергетичних перетворень, які проходять в системі, що дозволить отримати достовірну інформацію про ЕТС (значення к.к.д. системи та її окремих елементів, розподіл і характер втрат в системі, відносна вага кожного елемента системи, характеристику зв’язків між елементами системи, взаємодію із навколишнім середовищем, тощо; ця інформація є основною для подальшої роботи з удосконалення системи і співставлення її з іншими системами даного виробництва (існуючими);

2) мати можливість провести оптимізацію різних параметрів елементів ЕТС з метою отримання максимальної термодинамічної та економічної ефективності ЕТС. При цьому потрібно мати на увазі, що дуже часто ЕТС досить ефективна термодинамічно економічно далека від оптимуму.