Технико-экономическое обоснование использования электроэнергии для теплоснабжения сельскохозяйственного производства
В настоящее время в зависимости от вида энергоисточников различают следующие способы теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей: топливный, электрический и комбинированный (топливно-электрический).
Задача технико-экономических расчетов состоит в том, чтобы правильно выбрать систему теплоснабжения, обеспечивающую при наименьших капитальных затратах производство требуемого количества тепла с параметрами, необходимыми для данных технологических процессов сельского хозяйства.
Следует знать, что при выборе того или иного способа теплоснабжения необходимо учитывать энергетический, технологический и экономический аспекты. Критерием оптимальности варианта является минимум приведенных затрат, в котором в стоимостном выражении находят отражение все аспекты выбора способа теплоснабжения. Приведенные удельные затраты включают в себя капитальные затраты на сооружение установок (с учетом нормативного коэффициента эффективности капиталовложений) и эксплуатационные расходы, т.е. расходы на капитальные и текущие ремонты, обслуживание, топливо и другие расходы, прямо или косвенно относящиеся к производству тепла и его подаче потребителю. При этом оценка экономической целесообразности электротеплоснабжения может быть двоякой:
- хозяйственная, когда результаты расчетов показывают экономическую целесообразность вариантов с точки зрения данного потребителя;
- народнохозяйственная, когда представление об экономической целесообразности вариантов дается с точки зрения общегосударственных интересов.
При народнохозяйственной оценке ежегодные издержки начисляются по замыкающей стоимости электротепла у потребителей.
Необходимо также учитывать получение дополнительного технологического эффекта при использовании электронагревательных установок вследствие точности поддержания заданных температурных режимов и надежности работы установок (уменьшения числа отказов и нарушений технологических режимов). Указанный дополнительный экономический эффект может выражаться в увеличении выхода продукции, улучшении ее качества, уменьшении потерь и т.д.
В настоящее время созданы все основные предпосылки для расширения масштабов использования электроэнергии для цели теплоснабжения сельского хозяйства, так как электричество, как источник тепла, имеет очень большие преимущества по сравнению с огневыми установками в техническом и эксплуатационном отношениях. Сооружение систем теплоснабжения сельскохозяйственных объектов с электронагревателями, вместо огневых источников тепла, позволяет также во многих случаях получать значительную экономию средств и сокращение обслуживающего персонала.
При изучении этой темы надо уяснить, что при сравнении вариантов энергоснабжения необходимо учитывать основные факторы экономического преимущества электротермических установок.
Следует знать, что сравнение различных вариантов теплоснабжения надо производить по приведенным расчетным затратам, включающим капитальные затраты на сооружение установок (с учетом нормативного коэффициента эффективности капиталовложений) и эксплуатационные расходы, т.е. расходы на капитальные и текущие ремонты, обслуживание, топливо и другие расходы, прямо или косвенно относящиеся к производству тепла и его подаче потребителю.
Контрольные вопросы:
1. Какие способы теплоснабжения используются для сельскохозяйственных потребителей?
2. Перечислите основные факторы экономического преимущества электротермических установок.
3. Какие аспекты необходимо учитывать при технико-экономическом сопоставлении вариантов теплоснабжения?
4. Объясните основы методики сравнения вариантов энергоснабжения.
5. Как определяются приведенные расчетные затраты по вариантам теплоснабжения?
6. По каким удельным показателям возможно проведение, сравнительного анализа вариантов теплоснабжения?
В каких областях сельского хозяйства в настоящее время рационально применение электронагрева?
РАЗДЕЛ II
ЗАДАЧИ И ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ
РАСЧЁТЫ ТЕПЛОВЫХ РЕЖИМОВ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК
ЗАДАЧИ
1. Внутренние габариты закалочной печи 500×400×800мм. Толщина огнеупорной шамотовой кладки δш=115мм, толщина теплоизоляции из вермикулита δв=250мм. Найти температуру внутри печи, температуру между слоями огнеупорной кладки и теплоизоляции и наружную температуру стенки, если известно, что тепловые потери равны 1,8 кВт.
2. Рассчитать мощность печи для нагрева под закалку стальных деталей диаметром 100мм и длиной 250мм. В печь одновременно укладывается 10 деталей. Продолжительность нагрева 2ч. Температура закалки 870°С. К.П.Д. печи 75%.
3. Полезная мощность нагревательного устройства 10кВт, тепловые потери 4,8кВт. Найти коэффициент полезного действия нагревательного устройства. Как изменится К.П.Д. нагревательного устройства после реконструкции, если в результате пересчета нагревательных элементов на большую мощность продолжительность нагрева материала удалось сократить с 2ч до 1ч.
4. Внутренние габариты печи для закалки ремонтных тракторных деталей 600×300×500мм. Толщина огнеупорной шамотовой кладки 115мм. Толщина теплоизоляции из минеральной ваты 200мм. Определить тепловые потери печи, если температура ее внутреннего пространства 900°С.
5. Определить мощность для обогрева квартала теплых парников, работающих в зоне г.Челябинска и предназначенных для выращивания салата. Рамы имеют двойное остекление.
6. Определить мощность для обогрева квартала полутеплых парников, работающих в зоне г.Тулы и предназначенных для выращивания огурцов. Остекление одинарное.
7. При сильных морозах для того, чтобы не увеличивать установленную мощность нагревателей парников, рамы закрывают теплоизоляционными матами. Какой толщины необходим соломенный мат при условии задачи № 5, чтобы сохранить прежние потери в окружающую среду при снижении температуры до -35°С?
8. Рассчитать потери тепла через ограждение типового свинарника на 100 голов. Как они изменятся с увеличением толщины изоляции?
Указание. Строительные размеры здания взять в Справочнике по сельскому строительству.
9. Рассчитать тепло, выделяемое животными в типовом свинарнике на 200 голов в январе.
Указание. Воспользоваться типовыми таблицами оборота поголовья стада.
10. Определить наивыгоднейшую толщину теплоизоляции электронагревательной установки, работающей 800ч в год, если известно, что температура нагрева 200°С, температура среды 20°С, материал изоляции диатомит, отчисления на амортизацию 18%.
11. Рассчитать среднее количество тепла, удаляемое из помещения при вентиляции (телятник на 100 голов), если известно, что ферма расположена в Кемеровской области.
12. Что выгоднее: сделать свинарник без окон и круглые сутки освещать или строить его по типовому проекту? Ответ обосновать расчетом.
13. Внутренние габариты печи 500×600×1000мм. Толщина огнеупорной шамотовой кладки 115мм, а тепловой изоляции из диатомита 220мм. Внутренняя температура печи 1000°С, температура между слоями изоляции 750°С, температура стенки 50°С. Сколько времени необходимо для разогрева печи до установившегося режима, если мощность нагревателей составляет 12кВт?
14. Металл расплавляется в открытой индукционной печи. Температура поверхности 1200°С. Внутренний диаметр тигля 20см. Определить мощность, излучаемую поверхностью металла в пространство с температурой 20°С.
15. Над расплавленной поверхностью металла (см. условие предыдущей задачи) для уменьшения потерь установили экран из полированного алюминия. Во сколько раз уменьшились потери?
16. Бак для нагрева воды до кипения обернут листом асбеста толщиной 2,5мм. Высота бака 0,7м, диаметр 0,5м. Чему равны тепловые потери с боковой и торцевой поверхностей бака?
17. Найти наивыгоднейшие размеры бака для нагрева воды емкостью 200л.
18. Найти толщину тепловой изоляции бака диаметром 0,4м, если температура нагрева 100°С, допустимая температура стенки 40°С, а температура окружающей среды 8°С. Материал изоляции - асбест.
19. Цилиндрическая печь с внутренним диаметром 0,7м нагревает металл до температуры 600°С. Материал изоляции - шлаковата. Температура производственного помещения 25°С, а допустимая температура стенки 50°С. Найти необходимую толщину теплоизоляции.
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ