Тема 9. Энергосбережение
Общие сведения. Эффективность использования энергоресурсов. Планирование затрат на производство электрической и тепловой энергии энергоснабжающих организаций. Стимулирование энергосбережения. Ресурсосберегающие технологии.
Рекомендуемая литература:[8,стр.184-205].
Методические указания
При изучении темы обратить внимание на то, что энергосбережение является одной из важнейших задач для любого предприятия в современном мире, на роль энергосберегающих технологий, влияние эффективного энергосбережения на затраты на производство электрической и тепловой энергии
Вопросы для самоконтроля
1. Методы повышения конкурентоспособности энергоснабжающих организаций
2. Какими путями добиваются сокращения расходов энергоресурсов?
3. Понятие себестоимости продукта
СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ
Тематика практических занятий
1. Изучение термодинамических процессов водяного пара по таблицам и диаграммам (2 часа).
Перечень лабораторных работ
1. Изучение устройства и определение рабочих характеристик центробежного насоса. Методика измерения расхода жидкости (2 часа).
2. Исследование автономной системы электроснабжения на базе солнечного модуля ФСМ50-12 (2 часа).
3. Исследование автономной системы электроснабжения на базе ветрогенератора AIR-X (2 часа).
Студенты выполняют 2 лабораторные работы по указанию преподавателя.
ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ДОМАШНИЕ ЗАДАНИЯ
Общие методические указания
Контрольная работа состоит из трех задач и к каждой задаче по
3 вопроса. К решению задач следует приступать только после изучения теоретического раздела дисциплины, а на вопросы ответить в письменном виде.
К представленному на рецензию контрольному заданию предъявляются следующие требования:
1. К каждой задаче исходные данные выбираются из соответствующих таблиц по последней и предпоследней цифре шифра (личного номера) студента-заочника. Вариант работы должен соответствовать шифру студента. Работы, выполненные не по своему варианту, не рассматриваются.
При выполнении контрольных задач необходимо соблюдать следующие условия: а) выписывать условия задачи и исходные данные; б) решение задач сопровождать кратким пояснительным текстом, в котором указывать, какая величина определяется и по какой формуле, какие величины подставляются в формулу и откуда они берутся (из условия задачи, из справочника или определены выше и т. д.); в) вычисления проводить в единицах СИ, показывать ход решения, проставлять размерности.
После решениязадачи нужно дать краткий анализ полученных результатов и сделать выводы. Всегда, если это возможно, нужно осуществлять контроль своих действий и оценивать достоверность полученных данных.
2. Рисунки, графики, схемы, в том числе и заданные условием задачи, должны быть выполнены аккуратно и в удобочитаемом виде.
3. Контрольное задание должно быть датировано и подписано студентом.
Контрольное задание засчитывается, если нет ошибок принципиального характера и выполнены все перечисленные требования.
Не зачтенные контрольные задания должны быть исправлены
и сданы на повторную рецензию вместе с первоначальным вариантом работы и замечаниями рецензента. Исправление ошибок в отрецензированном тексте не допускается. Все исправления должны быть выполнены под заголовком «Исправление ошибок».
Варианты индивидуальных заданий и методические указания
Задача 1
Смесь газов с начальной температурой t1 = 27 ºC сжимается в одноступенчатом поршневом компрессоре от давления р1 = 0,1 МПа до давления р2. Сжатие может происходить по изотерме, адиабате и по политропе с показателем политропы n. Определить для каждого из трех процессов сжатия конечную температуру газа t2, отведенное от смеси тепло Q, кВт, изменение внутренней энергии и энтропии смеси и теоретическую мощность компрессора, если его производительность G. Дать сводную таблицу и изображение процессов сжатия в p-V- и T-s-диаграммах. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 1.
Указание. Расчет провести без учета зависимости теплоемкости от температуры.
Ответить на вопросы:
1. В каком из процессов сжатия мощность, затрачиваемая на привод компрессора, будет больше?
2. Какое количество воды необходимо прокачивать через рубашку цилиндра при сжатии газа по изотерме и политропе, если температура воды при этом повышается на 20 ºC (или 20 К)?
3. Как численно изменится в вашем варианте задачи показатель адиабаты k = Ср/Cv, если учесть зависимость теплоемкости газов от температуры?
Таблица 1
Исходные данные для решения задачи 1
| Последняя цифра шифра | Состав смеси | Показатель политропы n | Предпоследняя цифра шифра | р2, МПа | 10-3·G, кг/ч |
| 2 кг О2+8 кг N2 | 1,25 | 0,9 | 0,3 | ||
| 5 кг СО + 5 кг СО2 | 1,22 | 1,0 | 0,4 | ||
| 3 кг СО + 7 кг О2 | 1,3 | 0,65 | 0,5 | ||
| 6 кг N2 + 4 кг СО | 1,28 | 0,8 | 0,6 | ||
| 5 кг Н2О + 5 кг СО2 | 1,2 | 0,95 | 0,7 | ||
| 2 кг N2 +8 кг Н2 | 1,23 | 0,9 | 0,8 | ||
| 4 кг СО + 6 кг Н2 | 1,27 | 0,85 | 0,9 | ||
| 2 кг СО2+8 кг СО | 1,25 | 0,9 | 1,0 | ||
| 1 кг H2 +9 кг N2 | 1,33 | 0,8 | 1,1 | ||
| 5 кг N2 + 5 кг СО2 | 1,21 | 0,85 | 1,2 |
Задача 2
Водяной пар с начальным давлением р1 =10 МПа и степенью сухости х1 = 0,95 поступает в пароперегреватель, где его температура повышается на Δt; после перегревателя пар изоэнтропно расширяется в турбине до давления р2. Определить (по h-s-диаграмме) количество тепла (на 1 кг пара), подведенное в пароперегревателе, работу цикла Ренкина и степень сухости пара х2 в конце расширения. Определить также термический КПД цикла и удельный расход пара. Определить работу цикла и конечную степень сухости, если после пароперегревателя пар дросселируется до давления р1*. Изобразить схему паротурбинной установки
и цикл Ренкина в p-V- и T-s-диаграммах. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 2.
Ответить на вопросы:
1. Как влияют начальное давление и температура перегретого пара, а также процесс дросселирования на величину конечной степени сухости пара х2?
2. Какое следует выбрать давление промежуточного перегрева
в вашем варианте задачи, чтобы в конце расширения пар имел степень сухости х2=0,95? (в этом случае температуру промежуточного перегрева следует принять на 30 ºC меньше начальной температуры t2).
3. Как влияет промежуточный перегрев на конечную сухость пара?
Таблица 2
Исходные данные для решения задачи 2
| Последняя цифра шифра | Δt, ºC | Предпоследняя цифра шифра | р2, кПа |  , МПа |
| 3,5 | 2,5 | |||
| 4,0 | 2,0 | |||
| 4,5 | 1,5 | |||
| 3,5 | 1,0 | |||
| 4,5 | 2,3 | |||
| 4,0 | 1,8 | |||
| 4,5 | 2,4 | |||
| 3,5 | 1,9 | |||
| 4,0 | 1,2 | |||
| 3,5 | 1,6 |
Задача 3
По горизонтально расположенной стальной трубе [λ = 20 Вт/м·К] со скоростью W1 течет вода, имеющая температуру tв. Снаружи труба охлаждается воздухом, температура которого tвозд, а давление 0,1 МПа. Определить: коэффициенты теплоотдачи α1 и α2 соответственно от воды к стенке трубы и от стенки трубы к воздуху; коэффициент теплопередачи k и тепловой поток qц, отнесенные к 1 м длины трубы, если внутренний диаметр равен d1, а внешний – d2. Данные, необходимые для решения задачи, выбрать из табл. 3.
Указание. Для определения α2 принять в первом приближении температуру наружной поверхности трубы t2, равной температуре воды tв.
Ответить на вопросы:
1. Какой режим течения внутри трубы в вашем варианте задачи?
2. Какой режим движения окружающего трубу воздуха?
3. Почему можно при расчете принять равенство температур t2 = tв?
Таблица 3
Исходные данные для решения задачи 3