Эксергетический анализ

Эксергетический метод анализа, основанный на втором начале термодинамики, позволяет оценить степень использования энергии, ее потери, а также получить распределение этих потерь по отдельным аппаратам производства, т. е. выявить наименее эффективные из них. В основе эксергетического анализа лежит понятие эксергии. Эксергия системы в данном состоянии определяется количеством энергии, не характеризуемой энтропией, которое может быть получено от системы или передано ей в результате обратимого перехода системы из данного состояния в состояние полного термодинамического равновесия с окружающей средой [25]. [c.104]

В главе 7 изложен метод эксергетического анализа применительно к мембранным газоразделительным процессам. [c.7]

Эксергетический анализ и термодинамическая оптимизация технических систем [c.203]

Значительные энергетические нагрузки крупнотоннажных агрегатов и появление в связи с этим в ХТС новых энерготехнологических элементов, таких, как котлы-утилизаторы, паровые турбины, абсорбционно-холодильные установки, требуют учета не только количественных, но и качественных характеристик энергетических потоков ХТС. Эта задача решается с позиций эксергетического анализа эффективности ХТС, использующего первый и второй законы термодинамики. [c.36]

Последний удобен для сравнения однотипных процессов химической технологии, так как неравенство КПД свидетельствует о возможностях усовершенствования одного из них за счет снижения необратимости или более эффективного использования продуктов. Применение эксергетического анализа весьма эффективно при исследовании также химико-технологических систем на основе балансов, имеющих большое количество источников и стоков энергии. С помощью такого подхода решаются задачи создания энергетически замкнутых химических производств, поскольку имеется возможность как оценки внутренних и внешних потерь, так и потенциалов энергетических потоков. Метод широко используется при расчете теплообменных систем [26, 27], сравнительной оценке различных способов разделения многокомпонентных смесей [28, 29], анализе химико-технологических систем [30, 31]. [c.105]

Эксергетический анализ. В системе предусмотрено определение эксергии и энтальпии технологических потоков, а также эксергетических КПД аппаратов и всей схемы ХТС. [c.607]

Исследование процессов функционирования ХТС на основе эксергетического анализа дает рекомендации для правильного проведения термодинамических процессов оно становится особенно наглядным по сравнению с энергетическими балансами применительно к сложным ХТС. Эксергия материальных потоков (8 ) и потоков тепла (е,.) рассчитывается по выражениям, представленным следующими уравнениями материальные потоки [c.336]

Главное значение расчетов эксергии заключается в возможности сравнивать однотипные процессы путем эксергетического анализа отдельных звеньев этих процессов в целях выяснения возможности и путей их усовершенствования. Для этих целей расчет эксергии является- более точным инструментом, чем Энергетические балансы. Именно в таких случаях оправдывается большая сложность эксергетических расчетов. Вместе с тем эксергетические расчеты не дают основания для оптимизации процесса, так как в эксергетические расчеты не заложена цель оптимизации. [c.22]

ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СИСТЕМ [c.61]

При производстве многотоннажных продуктов химико-технологическими методами часто для достижения оптимальных условий протекания процессов подводят теплоту или отводят ее избыток. При этом стараются снижать потребление энергии и максимально использовать теплоту химических реакций. Технологические решения для улучшения теплоиспользования разрабатывают на основании совместного анализа энергетического и эксергетического балансов [31, 207]. Частью эксергетического анализа является энерготехнологический анализ, позволяющ,ий установить уровень возврата и возможности использования энергии (в виде электрической, механической, тепловой) для нужд химической технологии с исключением или существенным сокращением потребления энергии извне. [c.61]

Эксергетическому анализу подвергается эксергетический комплекс, включающий систему, в которой происходят энергетические превращения, окружающую среду в целом и находящийся в ней источник или приемник энергии. Проведение эксергетического анализа с термодинамических позиций позволяет установить степень совершенства полезного использования энергии и источник нежелательных потерь. Превращения таких видов энергии, как электрическая, магнитная или механическая, в другие ее формы не характеризуются изменением энтропии. Коэффициент преобразования т) суммы подведенных потоков энергии 2 в отводимые потоки Е W" с учетом изменения энергии системы АН можно оценить по формулам [c.61]

Эксергетический анализ технологических схем. При исследовании химико-технологической (ХТС) и энерготехнологической схемы (ЭТС) хорошие результаты дает применение эксергетического метода термодинамического анализа, который позволяет учитывать как количество, так и качество произведенных и затраченных потоков вещества и энергии. Эксергетический анализ дает возможность расстетать степень териоди-намического совершенства процесса, основные источники потерь и возможности их устранения Эксергия, или техническая работоспособность, характеризует максимальную полезную работу (т.е. работу, получаемую в обратимом процессе), которая может быть получена при переходе рабочего тела от параметров системы к параметрам окружающей среды. [c.295]

ПРИМЕРЫ ЭКСЕРГЕТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА [c.65]

Каждая проектируемая выпарная установка должна подвергаться тщательному энергетическому и эксергетическому анализам. [c.230]

Система, рассматриваемая в эксергетическом анализе, может быть как очень простой (например,некоторое количество рабочего тела в замкнутом объеме или потоке), так и весьма сложной (крупный энергетический или другой афегат, комплекс афегатов, отрасль). [c.189]

Преобразования энергии и вещества, протекающие в технических системах, состоят в основном из офаниченного числа повторяющихся процессов и их простых сочетаний. Поэтому целесообразно изучить каждый из них с точки зрения эксергетического анализа. Такой подход, во-первых,помогает сосредоточить внимание на анализе специфических способностей каждого из них, во-вторых, в сочетании со структурным анализом дает базу для рассмотрения сложных систем. [c.195]

Эксергетический анализ процесса теплообмена позволяет выбрать термодинамически наивыгоднейшие разности температур теплоносителей, исходя из допустимых потерь при теплообмене. В табл. 8.2 приведены полученные из такого расчета допустимые разности температур для теплообменников при потерях от необратимости, равных 10 и 1% теплового потока 0. [c.199]

Эксергетический анализ технических систем в целом представляет собой дальнейший шаг по сравнению с анализом отдельных процессов. Термодинамический анализ технических систем может проводиться на трех уровнях. [c.203]

Проведение эксергетического анализа технических систем возможно и нужно на всех стадиях проектирования и производства при выборе основных принципов процесса, эскизной проработке, конструировании и эксплуатации системы. На разных этапах процесса реализации системы имеются, естественно, различные степени свободы для создания оптимальной системы, которые можно найти путем анализа. [c.204]

Следует проводить четкое различие между потерями,на которые на каждой стадии можно или нельзя оказать влияние. Ясно, что на стадии эскизной проработки системы потери, на которые можно повлиять как количественно, так и по их массе в системе больще, чем на стадии эксплуатации. Существуют оценки, что при выборе процесса определяются 40% потерь, а при проектировании — еще 40% таким образом, примерно на 80% потерь на этапе производства уже воздействовать невозможно. Поэтому эксергетический анализ имеет особенно большое значение на стадиях эскизной проработки и проектирования, но это не значит, что нет нужды анализировать и оптимизировать уже существующие системы. [c.204]

Проведем эксергетический анализ установки Клода для ожижения воздуха. Процесс работы этой установки на е, i-дпа грамме приведен на рнс. 8.11. [c.217]

Практическое преимущество эксергии состоит в том, что ее уменьшение дает величину потерь превратимой энергии и позволяет оценить ее по сравнению со всей имеющейся превратимой энергией. Использование эксергетического анализа основано на составлении эксергетического баланса потоков аппарата или системы, куда (для химических производств) включаются физическая составляющая, равная [c.104]

Принимая во внимание тенденцию к увеличеиию единичной мощности агрегатов ХТС, отметим, что все большую роль в экономике химического предприятия играет энергетика. Значительные энергетические нагрузки и появление в связи с этим в ХТС новых элементов, таких как котлы-утилизаторы, паровые турбины, абсорбционно-холодильные установки, требуют учета не только количественных, но и качественных характеристик работоспособности энергетических потоков ХТС. Эта задача решается с позиций эксергетического анализа с использованием как 1-го, так и 2-го законов термодинамики. Совмещение технико-экономического анализа с эксергетическим принципом привело к появлению новой термоэкономической концепции в оценке эффективности ХТС. С позиций термоэкономики эффективность ХТС определяется на основе экономической оценки преобразования потоков эксергии в виде термоэкопоми-ческого критерия оптимизации. [c.336]

Потери эксергпи принципиально всегда можно уменьшить (т. е. увеличить к. п. д.), однако при этом необходимо сопоставить технические и кономические затраты с достигаемым эффектом. Именно здесь и проявляются все преимущества эксергетической концепции. Важной особенностью эксергетического анализа является непосредственная связь с технико-экономическими характеристиками. Если потоки эксергии выразить через стоимость, то можно экономически оценить все превращения эксергии и происходящие при этом потери. С учетом вышесказанного термоэкономический критерий оптимальности функционирования ХТС (Л) запишется следующим образом [c.337]

Для правильного выбора того или иного термоакономического критергя оптимизации необходимо установить полезный аффект, обеспечиваемый ХТ , с точки зрения эксергетического анализа. Так, для систем очистки газов полезным эффектом является компримирование очищаемого газа за счет повышения его парциального давления по мере удаления вредной примеси. Изменение температуры газа в результате технологического процесса может быть как полезным, так и отрицательным эффектом и зависит от конкретной ХТС, в которую входит данная подсистема очистки. [c.338]

Обнчно для практических целей вводят прощающие допущения в расчете ео, однако при условии соответствия требований Эксергетического анализа и строгого термодинамического обоснования. [c.16]

Однько, обычно при эксергетическом анализе,ЗХТС значения удельных эксергий берут из таблиц, приведенных в С. 2]. Удельная эксергия. топлива примерно равна 02, Для каменных углей (Зв, [c.37]

При гидрохимической переработке бокситов щелочными растворами в автоклавных батареях (рис. 3.2) потребляют большое количество тепловой энергии в виде пара среднего и высокого давления. Эксергетический анализ позволил [86] найти пути уменьшения расхода вводимой в процесс тепловой энергии в связи с лучшим использованием ее внутри процесса. Реакционная суспензия, состоящая из боксита и щелочного раствора, закачивается в регенеративные подогреватели РП, в меж-трубное пространство которых поступает пар первой ступени самоиспарителя суспензии после автоклавов (1СИ). Нагретая масса вытесняется в автоклавы в первые два из них, являющиеся греющими автоклавами ГА, поступает свежий пар с ТЭЦ. После автоклавов суспензия проходит две ступени самоиспарения водяного пара и далее стадию отделения остатка выщелачивания боксита — красного шлама — от алюминатного раствора. Красный шлам отмывается от алюминатного раствора конденсатом пара от регенеративных подогревателей и самоиспарителя суспензии второй ступени (2СИ). [c.65]

Расчет сушилок обычно проводят в след, последовательности составляют мatepиaльный баланс и определяют кол-во испаренной влаги (если нужно, по зонам) составляют тепловой баланс и находят требуемые кол-во теплоты, расходы топлива, пара, сушильного агента и т. д. исходя из эмпирич. коэф. тепло- и массообмена или уд. напряжений на единицу объема аппарата или пов-сти (греющей или решетки) находят размеры сушильной камеры, а также необходимое число сушилок анализируют эффективность сушильной установки степень совершенства сушилки как теплового агрегата можно оценивать энергетич. кпд, к-рый определяется как отношение полезно используемой энергии ко всей затраченной изменение при С. качества энергии сушильного агента учитывает эксергетич. кпд-отношение полезно использованной эксергии к затраченной (см. Эксергетический анализ). [c.487]

При эксергетическом анализе агрегата синтеза аммиака при давлении 30 МПа и температуре 783 К особое внимание обращают [30] на стадии компрессии азотово-дсоодной смеси, каталитического синтеза и конденсации аммиака из газовой смеси (На + Ма + КИз). [c.69]

В выпарных установках энергетические затраты на выпаривание состоят из затрат на фазовые превращения растворителя ( п = = — исп) и на все стадии разделения растворителя и раствора (Лраад)- При наличии кристаллизации учитывается теплота кристаллизации д,. неводного вещества. Полное значение этих затрат д = = исп + Л разд — 7и- Отдельно нвобходимо указать затраты энергии на транспортирование исходных растворов, циркулирующей и упаренной массы, отводимой паровой фазы. В гл. 3 рассмотрено (с позиций эксергетического анализа) использование пара в противо-точной автоклавной батарее для разложения бокситов. Для поверхностных многоступенчатых выпарных установок приближенный удельный расход теплоты можно рассчитать как частное от деления средней теплоты парообразования в ступенях выпаривания на число п таких ступеней д = (7 сп/ - Практические данные показывают, что для этого типа установок при п = 1 затрачивается около 2800 кДж на 1 кг испаряемой воды. При увеличении числа ступеней выпаривания до 10 и 20 расход теплоты может составить соответственно 300 и 150 кДж. [c.229]

Для уменьшения потерь теплоты в окружающую среду технол. оборудование уплотняют и изолируют охлаждают горячую воду в теплообменниках, градирнях и прудах-испарителях разрабатывают технол. процессы с выделением миним. кол-в отходящих газов, горячей воды и горючих отходов используют ВЭР в замкнутых энерготехнол. циклах (см. Эксергетический анализ)-, сжигают горючие отходы всех видов в установках, снабженных котлами-утилизаторами, с выработкой пара, горячей воды и электроэнергии используют теплоту дымовых газов в рекуператорах для подогрева воздуха, топлива или технол. сырья, а также для выработки пара. Степень утилизации горючих ВЭР составляет на предприятиях по произ-ву минер, удобрений - 50%, в нефтепереработке и нефтехимии-90%, на химических-92% (1988). В меньшей степени утилизируется теплота отходящих газов. [c.437]

Из-за физико-химических ограничений в производствах химической технологии переработке подвергаются разбавленные смеси. В производстве азотной кислоты расходуется около 30% аммиачно-воздушной смеси, а в синтезе аммиака реагирует лишь около 20% азотоводородной смеси. В процессах парциального окисления многих углеводородов более 90% смеси не участвует в преврашениях. Но, тем не менее, эта часть потока нагревается и охлаждается, проходя систему, и тем самым увеличивает эксергетические потери. Поэтому и эксергетический КПД таких процессов низок - для производства HNOз Лз = 22%, хотя NHз почти полностью переходит в продукт. При эксер-гетическом анализе ХТС это обстоятельство надо иметь в виду, чтобы не абсолютизировать результаты. Тем не менее, эксергетический анализ полезен как любой вид анализа химического производства. [c.290]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология