Вопрос№11 ТЭР- совокупность природных и произведенных энергоносителей, запасенная энергия которых при существующем развитии техники и технологии доступна для использования в народном хоз-ве.

  Виды ТЭР: Первичные ТЭР, Вторичные ТЭР

  Альтернативные виды топлива – виды топлива  (сжатый и сжиженный газ, биогаз, ге-

нераторный газ, продукты переработки биомассы, водо-угольное топливо и другие), ис-

пользование которого сокращает или замещает потребление энергетических ресурсов

более дорогих и дефицитных видов.

   Возобновляемые источники энергии –  энергия солнца,  ветра,  тепла земли,  естественного движения водных потоков, а также энергия существующих в природе градиентов температур. Возобновляемые топливоэнергети ческие ресурсы –  природные энергоносители постоянно пополняемые в результате естественных природных процессов.

    Возобновляемые ТЭР основаны на использовании возобновляемых источников энергии:  солнечного излучения,  энергии морей,  рек,  и океанов,  внутреннего тепла Земли, воды и воздуха,  энергии естественного движения водных потоков и существующих в природе градиентов температур, энергии от использования всех видов биомассы, получаемой в качестве отходов растениеводства и животноводства, энергию от утилизации отходов промышленного производства, твердых бытовых отходов и сточных вод, Энергию от прямого сжигания растительной биомассы,  термической переработки отходов лесной и деревообрабатывающей промышленности

 

      

 

Вопрос №12

       Первичные топливно-энергетические ресурсы (ПЭР) - совокупность различных видов топлива и энергии (нефть, газ, уголь, атомная и гидроэнергия, нетрадиционные источники энергии (энергия приливов и отливов, энергия ветра, солнечная и др.)), которыми располагает страна для обеспечения производственных, бытовых и экспортных потребностей.

       Вторичные топливо - энергетические ресурсы  (ВЭР) – энергетический ресурс, получаемый в виде побочного продукта основного производства или являющийся таким

продуктом. Вторичные ТЭР могут быть в виде тепла различных параметров и топлива. К ВЭР в виде тепла относят нагретые отходящие газы технологических установок, газы и жидкости систем охлаждения на выходе из технологической установки,  отработанный водяной пар,  сбросные воды,  вентиляционные выбросы,  теплота которых может быть полезно использована. К ВЭР в виде топлива относят, например, твердые отходы, жидкие сбросы и газообразные выбросы нефтеперерабатывающей, нефтедобывающей, химической и других отраслей промышленности (доменный газ, древесные опилки, городской мусор и т.п.). 

 

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос№14

Энергоноситель- вещ-во в различных агрегатных состояниях (тв. жид. газообр.) либо иные виды формы материи (плазма, эл.магнитного поля) запасенная энергия которых может быть использована для энергоснабжения.

   Виды:

Вода- Преимущество: общедоступность, большая теплоемкость, транспортировка на большие расстояния (до 30км), централизованный отпуск потребителю

Недостатки- большой расход на перекачку, невозможность использования выше 200 градусов.

 Пар-преимущество: использование непосредственно в технических аппаратах, отсутствие затрат на транспортировку, быстрый прогрев сети отопления, меньшая поверхность нагрева.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос№15  Энергосбережение за счет уменьшения мощности, затрачиваемой на прокачку теплоносителя.

При движении жидкого и газообразного теплоносителя по трубопроводам мощность, затрачиваемая на

его прокачку равна: N=(G*∆P)/ ρ ⋅ .

где G - расход теплоносителя, кг/с; ∆P - гидравлическое сопротивление трубопровода, Па; ρ - плотность, кг/м3; ηн - КПД нагнетательного устройства.

Тепло, передаваемое по теплопроводу, равно: Q = G⋅ Cp ⋅ ∆t , где Cp- теплоемкость теплоносителя, КДж/(кг·К), ∆t- перепад температур на входе и выходе теплоносителя у потребителя, ºС; N = (G·∆P)/(Cp·∆t ·ρ·ηн) Отсюда следует,  что при одинаковых передаваемых тепловых нагрузках Q   перепадах температур ∆t мощность,  затрачиваемая на перекачку теплоносителя,  будет тем меньше,  чем выше теплоемкость и плотность теплоносителя при прочих равных условиях.  Поэтому жидкие теплоносители имеют,  в этом плане, преимущество по сравнению с газообразными, о чем уже говорилось выше. Общее гидравлическое сопротивление   ∆P складывается из потерь на трение ∆Pт , на местные сопротивления ∆Pм  и учитывает изменение гидростатического сопротивления системы(для газовых теплоносителей ими можно пренебречь). Следовательно без учета последней составляющей можно записать:  ∆P= ∆Pт + ∆Pм Потери давления на трение   ∆P= ξ· ((ρ·W2)/2)·(l/d)   ,  Где ξ – коэффициент трения; W – скорость, м/с;  D – диаметр, м; l – единица длинны, м;потери давления из-за местных сопротивлений:      ∆Pм=Σ с· ((ρ·W2)/2 ,  Где λм – коэффициент местного сопротивления; Для уменьшения местных сопротивлений в последние годы применяют вместо задвижек шаровую запорную арматуру, которые хотя и дороже ранее применяющихся, но имеют гидравлическое сопротивление на порядок ниже ранее применяемых. Следует отметить,  что в отдельных случаях,  когда особенно остро стоят вопросы энергосбережения

мощности затрачиваемой на прокачку теплоносителя,  скорости теплоносителей могут существенно отличаться от вышеуказанных и выбираться из технико- экономических показателей всего изделия. Так накосмические летательные аппараты,  где  электрическую мощность вырабатывают солнечные батареи скорости жидких теплоносителей в системах жизнеобеспечения могут более чем на порядок быть меньше. За счет этого существенно уменьшается гидравлическое сопротивление и затрачиваемая на перекачку мощность.

Вопрос№16 Толщина изоляции определяется техническими и технико-  экономическими соображениями.  Технические соображения связаны с тем,  что заданная по техническому заданию температура должна иметь строго определенное значение в определенных точках теплопровода  (холодопровода)  и должны быть строго выдержанны теплопотерь (теплопритоков), при этом могут быть ограничения, когда температура поверхности изоляции не должна превышать строго определенное значение  (например 40°С в рабочих

помещениях) или не должна быть ниже температуры точки росы tР при транспортировке по трубопроводу холодоносителя. Последнее требование связано с тем, что при температуре  tР  на поверхности теплоизоляции конденсируется влага,  которая может впитываться в пористую изоляцию,  что приводит к ухудшению ее качества. На основании всех технических требований определяется минимальная толщина теплоизоляции.  Вопросы целесообразности разности увеличения ее толщины решается технико-экономическим расчетом.

Рассмотрим перенос тепла через боковую стенку трубы, когда теплообмен между поверхностью изоляции и окружающей средой осуществляется конвективным путем. Выражение для  теплового потока имеет вид: q=∆t/R    

здесь  ∆t – перепад температур между температурой теплоносителя  в трубе и окружающей средой,   °С;R – общее термическое сопротивление, (м2·К/Вт);

Сопротивление R  учитывает термическое сопротивление непосредственно изоляции  Rк (R=Rи +Rк).Пренебрегая термическим сопротивлением выражение для Rзапишем в виде:

R=(dт / 2λ)·ln(dн / dт)+(dт / αdн) Здесь α-ь коэффициент теплообмена между окружающей средой и поверхностью изоляции, Вт / (м2·К); dт – наружный диаметр трубопровода, м;

dн – диаметр теплоизоляции, м; При рассмотрении вопросов энергосбережения конкретной трубы, когда известны и фиксированы  λ, dт , α и ∆t  встает вопрос о выборе наиболее рациональной толщины теплоизоляции. Для этого строится зависимость термического сопротивления R от толщины изоляции (диаметр изоляции, вид которой представлен на рис

  Следует отметить, что при естественной   конвекции  α  зависит от температуры  поверхности изоляции, которая меняется с изменением dн , однако она меняется  незначительно и при инженерных  расчетах может быть вычислена по  температуре теплоносителя. для более  dн  точных расчетов проводится итерация.  При малых значениях  dн (dн< dкр) термическое сопротивление изоляционного слоя не велико, а термическое сопротивление поверхности значительно. При  dн > dкр наоборот, лимитирующей составляющей является  Rиз , а  Rк мало. Из рис. 2. видно, что при  dн< dкр увеличение толщины теплоизоляции   дает отрицательный эффект, т.е. термическое сопротивление R уменьшается и тепловые потери увеличиваются. В большинстве прикладных задач  dн > dкр , т.к. при малых  dн   температура поверхности обычно высока и не удовлетворяет условиям технического задания. Значение dкр определяется по уравнению | |  из условия δR / dкр = 0 и имеет вид dкр=(2 λ) / α . Как уже упоминалось выше по техническому заданию могут иметь ограничения по температуре поверхности изоляции tи . Эта температура может быть определена из уравнения теплового баланса. При стационарной работе теплопровода тепло передаваемое от горячего теплоносителя с температурой  tг к  поверхности изоляции с температурой  tи равно теплу,  которое передается от поверхности изоляции в окружающую среду с температурой t0. Для однослойной теплоизоляции, пренебрегая термическим сопротивлением стенки трубы получаем:     ((tг- tи) / ((dт / 2λ)·ln(dн /dт)))=(((tи- t0)·α·dи) / dт). По данному уравнению можно найти минимально допустимый диаметр теплоизоляции, при котором, например, температура поверхности изоляции tи не превышает заданную по техническому заданию. Как уже упоминалось выше,  при транспортировке холодоносителя температура поверхности изоляции не должна быть ниже температуры точки росы  tр.  рассуждая аналогично предыдущему в этом случае можно получить:         ((tр- tх) / ((dт / 2λ)·ln(dн /dт)))=(((t0- tр)·α·c) / dт) где tх – температура холодного теплоносителя. Зная значение  tр по данному уравнению можно найти минимальный диаметр теплоизоляции  dмин при котором начинается выпадение влаги из воздуха окружающей среды на поверхности изоляции. Для надежности работы холодопровода необходимо, чтобы диаметр dи был более dмин..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос№ 17

Критический диаметр – это минимальный диаметр трубопровода при котором применяется та или иная изоляция.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос №20

Тепловая энергия. В 1985 г. на долю ТЭЦ и крупных котельных мощностью более 50 Гкал/ч приходилось более 50% выработки тепловой энергии. В настоящее время коэффициент полезного действия ТЭЦ составляет:

ТЭЦ = 0,82 ÷ 0,88 – на твердом топливе;

ТЭЦ = 0,88 ÷ 0,92 – на жидком топливе.

КПД соответственно районных и местных котельных составляет:

для районных:  к.р. = 0,75 ÷ 0,80 – на твердом топливе;

к.р. = 0,80 ÷ 0,85 – на газе и жидком топливе

для местных к.м. = 0,50 ÷ 0,55 – на твердом топливе;

к.м. = 0,60 ÷ 0,70 – на газе и жидком топливе.

Потери тепла в сетях при раздаче энергии определяются на основе показателей КПД сетей, величина которых в настоящее время составляет:

КПД тепловых сетей от ТЭЦ – 0,9 ÷ 0,95;

КПД тепловых сетей от районных котельных – 0,92 ÷ 0,96;

КПД тепловых сетей от местных квартальных котельных – 0,98 ÷ 0,99.

Усредненный коэффициент полезного действия систем теплоснабжения,  учитывающий сложившуюся структуру генераторов тепла  (ТЭЦ, котельных и т.д.), а также виды применяемого топлива, равен:

КПД котельных всех видов = 0,704

Электроэнергия. При определении расхода первичных топливно-энергетических ресурсов, необходимого для производства электроэнергии, может быть рассмотрено два случая. В первом можно определять расход первичного органического топлива на выработку электроэнергии.  При этом, чем выше доля энергии,  вырабатываемой на гидростанциях,  тем ниже удельный расход потребляемого органического топлива. В 1986 г. он был равен:

326,2 × 1+ 0 ( ) ,134 × 0,75 ×1,094 = 304 г у.т./кВт⋅ч, где 326,2 –  средний расход условного топлива,  необходимый для 1  кВт⋅час электроэнергии на электростанциях общего пользования,  г; 0,134 –  коэффициент,  учитывающий расход первичного условного топлива, необходимого для добычи, переработки и транспортирования1 т условного топлива до электростанции; 0,75 –  удельный вес электроэнергии,  вырабатываемой на тепловых электростанциях общего пользования; 1,094 – коэффициент, учитывающий потери энергии в сетях общего пользования. Во втором случае эти затраты оцениваются.

Усредненный расход топливно-энергетических ресурсов  (а не первичного топлива), необходимый

для выработки 1 кВт ч энергии, равен:

326,2 × 1+ 0 ( ) ,134 × 0,75 ×1,094 + 123 × 0,25 ×1,094 = 337,6 г у.т.,

где 0,25 – удельный вес электроэнергии, выработанной на гидроэлектростанциях и атомных стан-

циях в 1985 г.; 123 – эквивалент для пересчета в условное топливо 1 кВт⋅ч энергии, выработанной

на гидроэлектростанциях и атомных станциях.

При втором методе,  а он наиболее распространен,  принимается условно,  что для производства

электроэнергии и на атомных станциях, и на гидроэлектростанциях требуется такое же количество

топливно-энергетических ресурсов,  как и на тепловых,  то есть расчет ведется по замещаемому

топливу.  В этом случае усредненный расход ТЭР,  необходимый для выработки 1  кВт ч энергии

будет равен 326,2 × (1 + 0,134) × 1,094 = 389 г у.т.

 

 

 

Вопрос№13 Энергосбережение при транспортировке тепловой энергии  (холода) жидкими и газообразными теплоносителями в различных отраслях промышленности могут базироваться как на общих закономерностях

производства и эксплуатации технического оборудования,  так и на особенностях характерных только

для данной отрасли промышленности, области рабочих температур, месте расположения трубопровода,

передаваемой мощности и т.д.

К общим закономерностям энергосбережения относятся:

1.  Энергосбережение и экономичность при создании систем транспортировки,  ремонтопригодность

конструкции, позволяющая быстро обнаружить и устранить неполадки и отказы в надежной работе.

2.  Эффективная теплоизоляция канала,  надежно и долговечно работающая при условиях эксплуата-

ции.

3.  Мало гидравлическое сопротивление канала, по которому проходит транспортировка теплоносителя,

что обеспечивает малую мощность, затрачиваемую на прокачку теплоносителя.

4.  Герметичность систем транспортировки,  что обеспечивает энергосбережение на воспроизводство

теплоносителя.

Ниже будут рассмотрены вопросы энергосбережения при транспортировке тепла и холода как газооб-

разными, так и жидкими теплоносителями

 

 

 

 

 

 

Вопрос№19  Условное топливо и первичное условное топливо.

Для сопоставления энергетической ценности различных видов топлива и его суммарный учет ведено понятие УСЛОВНОЕ ТОПЛИВО.  В качестве единицы условного топлива применяется топливо с низшей теплотой сгорания 7000 Ккал/кг.1 кал=4.19 Дж    ;    .

Нефтяной эквивалент- это топливо с низшей теплотой сгорания 11000 Ккал.

   Первичное условное топливо.

Учесть затраты на добычу транспортировку её подготовку переработку позволяет ведение новой единицы такой как первичное условное топливо.

Для мазута 107 кг

Для газа 7кг на 1000

Для добычи каменного печного топлива необходимо добыть 134 кг

Для выработки: 1 Гкал = 230 кг условного топлива

Среднее КПД котельной всех видов =0,704

326,2*(1+0,134)*0,75*1,094+123*0,25*1,094=337,6 г. у. т.

Средний расход топлива 1 кВт/ч необходимо электроэнергии на электростанции общего пользования.

Для электростанции общего пользования 0,134 – это коэффициент первичного топлива.

123- расход условного топлива АЭС и ГЭС.

0,25 – доля АЭС и ГЭС

1,094- потери электрической энергии в эл. сетях.

326,2*(1+0,134)*1,094=389 г. у. т.

 

 

 

 

Вопрос№ 18 Теплота сгорания топлива

Горение- быстрый процесс экзотермического окисления горючего вещества, сопровождающийся выделением СО₂ и Н₂О

Теплота сгорания - количество теплоты, выделившееся при полном сгорании 1 кг жидкого или твердого или 1  газообразного топлива.

Высшая теплота сгорания - максимальное количество теплоты, которое может получиться в результате химической реакции горения.

Низшая теплота сгорания отличается от высшей на то количество тепла, которое затрачивается на испарение влаги содержащейся в топливе, а так же образующейся в результате химической реакции горения.

При сжигании сухого газа

Удельная теплота сгорания твердого и жидкого топлива определяется сжиганием 1кг топлива калометрической бомбе заполненной кислородом, которое помещается в сосуд с водой.

Расчет горения органического топлива

C+

Для полного горения топлива необходимо:

- нужное количество воздуха;

-хорошее перемешивание воздуха с топливом;

-высокая температура в топке;

-постоянный отвод продуктов сгорания из топки;

- достаточное пребывание топлива в топке.

Полнота сгорания топлива определяется двумя способами:

- визуально- по цвету пламени и дыму;

- с помощью газоанализаторов.

 

 

 

 

Вопрос№16 Выбор толщины теплоизоляционного материала

Теплоизоляционным называют материал коэффициент теплопроводности λ₂ которых        при t от 50 до 100°С меньше 0,23 Вт/м К.

Теплоизоляцию можно оценить по коэффициенту эффективности:

Q_г – теплота голой трубы;

Q_из – теплота изолированной трубы.

Вт/м

При надземной прокладке принимается среднегодовая t воздуха.

При подземной безканальной t берется по t грунта +3…+5°С.

При канальной прокладке t +25…+30°С.

Расчетную температуру теплоносителя принимаем:

- для водяных тепловых сетей среднегодовую t горячей воды.

- в паровых системах принимаем максимальную t пара.

- для сетей горячего водоснабжения также принимается максимальная  t теплоносителя (55°С)

R_в,R_ст,R_из,R_н,R_гр,R_к- все основные составляющие.

Линейную плотность теплового потока сравнивают с нормативной

d_кр- критический диаметр