ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Энергетическая эффективность установки из "Основные процессы и аппараты химической технологии" Выполним анализ энергетической эффективности технологической установки для извлечения толуола при этом последовательно оценим степень термодинамического совершенства холодильной машины, холодильной установки и технологической системы в целом. На рис. 12.9 дана схема распределения энергопотоков по основным подсистемам установки, показанной на рис. 12.1. [c.371] Таким образом, суммарный поток эксергии, вводимой в подсистему 3, составит + Ё (0.) ==210 + 4 = 214 кВт. [c.372] Удельную эксергию потока вещества можно представить как сумму эксергии энтальпии е , эксергии экстракции е и эксергии е, (Т р, Р р,х), принятой на начало отсчета. [c.373] При вычислении эксергии использованы массовые (х, х ) и мольные х ) доли толуола в парогазовых смесях, а также средние удельные теплоемкости газовых смесей Ср (х) и Ср х ), принятые равными истинным значениям теплоемкости смеси при среднеарифметических значениях температуры (7 г+7 ,р)/2 и (7 +Гср)/2. [c.374] При вычислении интеграла, определяющего минимальную работу изменения давления жидкой фазы, использовано условие несжимаемости. [c.374] Потери эксергии в контрольном объеме технологической системы равны й,,с= (1-11т с) Е Л-Е ) = (1-0,53) 299,4 = 283,4 кВт. [c.374] В контуре конденсации толуола (подсистема /) потери эксергии ( 31 %) обусловлены необратимьш теплообменом в технологических аппаратах / и // (см. рис. 12.1), в которых низкие значения коэффициентов теплоотдачи со стороны газовой фазы вынуждают поддерживать большие температурные напоры. Кроме того, охлаждение исходной смеси низкотемпературным газовым потоком, выходяшим из конденсатора толуола, по существу означает уничтожение эксергии этого потока. Целесообразнее применить охлаждение водой, а имеющийся запас холода использовать для других технологических целей, где реализуются процессы при пониженных температурах. При локальной системе хладоснабжения возможна регенерация холода технологических потоков в холодильном цикле для переохлаждения жидкого аммиака перед дросселированием (точка 3 нг рис. 12.2), при этом снижаются затраты энергии в холодильной машине. [c.375] При малых значениях л температура соответствующая состоянию насыщения, окажется значительно ниже / .р в этом случае необходимо использовать обедненную газовую смесь и жидкую фазу для охлаждения смеси исходного состава от /ср до температуры насыщения. [c.375] Заметно влияние потерь эксергии в контуре циркуляции хладоноснтеля ( 12 %), которые можно полностью исключить при непосредственном охлаждении аппаратов / и // кипящим аммиаком. [c.375] В водооборотной системе полезный эффект в форме потока эксергии, вводимой в аммиачный контур, невелик [ ( 3к) =4 кВт) и связан с небольшим понижением температуры конденсации (/ = 32,9 °С, /ср = 35 С), Этим объясняется термодинамическое несовершенство процессов ( )4 0,091) и значительные потери эксергии (гс13 %). Однако исключение водооборотной системы и непосредственное охлаждение конденсаторов атмосферным воздухом при / 5 = 35°С привело бы к повышению температуры конденсации на 10—12 С за счет низких коэффициентов теплоотдачи со стороны воздуха [11]. Негативным следствием этого является рост потребляемой электрической мощности в подсистеме 3 (см. рис. 12.9). [c.375] Рассчитанные энергетические показатели холодильной установки характеризуют ее работу в наиболее тяжелых расчетных условиях. Эксплуатационные режимы в летние, зимние и осенне-весенние месяцы определяются среднемесячными значениями температуры и влажности окружающего воздуха, которые отличаются от расчетных [22]. [c.375] В табл. 12,3 приведены основные энергетические показатели компрессионной холодильной установки в различные периоды года. Анализ табличных данных показывает существенное улучшение энергетических характеристик холодильной машины в результате снижения температуры конденсации в осенне-весенний и зимний периоды, однако эксергетический к, п, д. холодильной установки в целом резко падает вследствие роста потерь от необратимости теплообмена в оборотной системе водоохлаждения. Для того чтобы избежать обмерзания градирни в зимнее время, температуру охлал4денной воды поддерживают не ниже 10—12 °С, отключая (полностью или частично) вентиляторы [6]. Параметры атмосферного воздуха в. этот период значительно ниже. В результате тепловой поток переносится в холодильной машине на температурный уровень, превышающий температуру атмосферного воздуха на 15—20 °С и более. В зимнее время более экономичным было бы использование воздушных конденсаторов с температурным напором 10—12 °С, при этом исключаются затраты энергии на циркуляцию воды и прочие расходы на эксплуатацию градирен. Летом, наоборот, применение оборотной системы позволяет существенно снизить температуру конденсации и уменьшить расход энергии, В конечном итоге предпочтительность использования конденсаторов с воздушным или водяным охлаждением определяется технико-экономическим расчетом, следует лишь иметь в виду, что при использовании аммиака и фреона-22 предельная температура конденсации ограничена условиями прочности для компрессоров по ГОСТ 6492—76 — температурой +42 °С, для компрессоров по ОСТ 26.03-943—77 — температурой 50 °С [9, 23]. [c.376] Вернуться к основной статье