Энергетические ресурсы. Теплоносители

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство Образования Республики Беларусь

Кафедра технология машиностроения

Контрольная работа

Основы энергосбережения

Витебск 2009



План

теплоноситель энергия энтальпия

1. Теплоносители. Основные требования к выбору теплоносителей

2. Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР). Основные понятия и определения. Определение выхода ВЭР

3. Возобновляемые источники энергии. Использование энергии воды, геотермальной энергии, энергии биомассы, солнечной энергии, энергии ветра

4. Основы энергетического аудита и менеджмента

5. Экологические эффекты энергосбережения

6. Задача

Список используемой литературы



1. Теплоносители. Основные требования к выбору теплоносителей

К веществам, используемым в качестве теплоносителей, предъявляют ярд специфических требований. Теплоноситель должен быть удобен для транспортировки от источника тепловой энергии к потребителю. С этой точки зрения наиболее подходят жидкие и газообразные теплоносители, которые можно транспортировать по трубопроводам. Единицей объема теплоносителя должно переноситься максимальное количество теплоты. Следовательно, удельная (на единицу массы) энтальпия теплоносителя у источника и потребителя должна изменяться максимально, насколько это возможно, а плотность теплоносителя должна быть наибольшей. Выполнение этих условий обеспечивает минимальный объемный расход теплоносителя, т.е. позволяет уменьшить скорость движения. В конечном итоге снижаются капитальные затраты на строительство теплотрассы и расходы на ее эксплуатацию.

Максимальное изменение энтальпии теплоносителя возможно в том случае, когда в процессе подвода и отвода теплоты будет изменяться его агрегатное состояние, а теплота фазового перехода будет наибольшей. Если агрегатное состояние не изменяется, теплоноситель должен иметь максимальную удельную (на единицу массы) теплоемкость. Теплоноситель должен также иметь минимальную вязкость. Выполнение этого требования совместно с выполнением требования максимальной плотности позволяет добиться минимальных гидравлических потерь при движении теплоносителя и, следовательно, снизить затраты энергии на его транспортировку.

В процессе подвода и отвода теплоты должны быть обеспечены максимальные значения коэффициента теплоотдачи. Выполнение этого требования позволяет уменьшить площадь поверхности теплообменных аппаратов, а, в конечном счете, снизить их стоимость и эксплуатационные расходы. Теплоноситель должен позволять производить доставку теплоты на необходимом температурном уровне. Соблюдение этого требования необходимо для достижения рабочей температуры в потребителе теплоты. Теплоноситель должен позволять регулировать уровень температуры. Выполнение этого условия дает возможность регулировать температурной режим потребителя теплоты. Рабочее давление теплоносителя по возможности должно быть близко к атмосферному. Это позволяет уменьшить толщину стенок трубопроводов, теплообменных аппаратов, упростить конструкцию уплотнительных устройств. Теплоноситель должен быть термостойким, т.е. не разлагаться при рабочих температурах. В противном случае продукты разложения будут загрязнять поверхности теплообмена и трубопроводов. Теплоноситель должен иметь низкую химическую активность. Выполнение этого условия позволяет при изготовлении трубопроводов, теплообменников и других элементов использовать дешевые конструкционные материалы.

Теплоноситель должен быть нетоксичен или, по крайней мере, иметь минимальную токсичность. Единственными нетоксичными теплоносителями являются вода, водяной пар и воздух. Все остальные теплоносители в большей или меньшей степени токсичны. Применение нетоксичных теплоносителей позволяет меньше опасаться их утечки, что значительно удешевляет уплотнительные устройства, существенно облегчает выполнение ремонтных работ. Теплоноситель должен быть сравнительно дешевым и доступным. Выполнение этого требования дает возможность снизить капитальные затраты и эксплуатационные расходы. Ни одно из известных веществ не может в полной мере удовлетворить всем перечисленным требованиям. Какие бы два вещества ни сравнивались при оценке их в качестве теплоносителей, у каждого из них будут свои преимущества и недостатки. Поэтому при выборе теплоносителя надо искать из того, что он должен, во-первых, отвечать самым необходимым требованиям и во-вторых, совокупности всех требований, предъявляемых: к теплоносителям в целом.



2. Вторичные энергетические ресурсы (ВЭР). Основные понятия и определения. Определение выхода ВЭР

Вторичные энергетические ресурсы - это энергия, получаемая в ходе любого технологического процесса в результате недоиспользования первичной энергии или в виде побочного продукта основанного производства и не применяемая в этом технологическом процессе. Утилизация ВЭР позволяет получить большую экономию топлива и существенно снизить капитальные затраты на создание соответствующих энергосберегающих установок.

Выход вторичных энергетических ресурсов - это количество вторичных энергоресурсов, которые образовались в данной установке за определенную единицу времени и годны к использованию в данной период времени. Выработкой за счет вторичных энергетических ресурсов называется количество тепла, холода, электроэнергии, полученное за счет ВЭР в утилизационной установке. Выработки за счет ВЭР подразделяются на следующие виды: возможную выработку, т.е. максимальное количество энергии, которое можно получить при работе установки; экономически целесообразную выработку, т.е. выработку с учетом ряда экономических факторов (себестоимость, затраты труда и т.д.); планируемую выработку - количество энергии, которую предполагается получить в определенный период при вводе новых или модернизации имеющихся утилизационных установок; фактическую выработку - энергию, реально полученную за отчетный период.

Использование вторичных энергетических ресурсов - это использованное количество ВЭР данного агрегата в других установках и системах. Применение вторичных энергоресурсов потребителем может осуществляться непосредственно без изменения вида энергоносителя или за счет преобразования его в другие виды энергии, или выработки тепла, холода, механической работы в утилизационных установках.

Вторичные энергетические ресурсы подразделяются на три основные группы: горючие (топливные) ВЭР, тепловые ВЭР и ВЭР избыточного давления.

Горючие (топливные) ВЭР - это горючие газы и отходы, которые могут быть применены непосредственно в виде топлива в других установках и непригодны в дальнейшем в данной технологии. Источником горючих ВЭР являются лесная и деревообрабатывающая промышленность, химическая промышленность, сельское и коммунальное хозяйство. К горючим ВЭР относятся: древесные отходы; отходы гидролизного производства; отходы целлюлозно-бумажной промышленности; отходы от производства аммиака, капролактама; сельскохозяйственные отходы (солома и ботва растений); городской мусор. К тепловым ВЭР относится физическая теплота отходящих газов котельных установок и промышленных печей, основной или промежуточной продукции, других отходов основного производства, а также теплота рабочих тел, пара и горячей воды, отработавших в технологических и энергетических агрегатах.

ВЭР избыточного давления - это потенциальная энергия покидающих установку газов, воды, пара с повышенным давлением, которая может быть еще использована перед выбросом в атмосферу. Основное направление таких ВЭР - получение электрической или механической энергии. Избыточная кинетическая энергия также относится к вторичным энергоресурсам избыточного давления.

Основными направлениями применения вторичных энергетических ресурсов являются: топливное (когда они используются непосредственно в качестве топлива); тепловое (когда они используются непосредственно в качестве тепла или для выработки тепла в утилизационных установках); силовое (когда они используются в виде электрической или механической энергии, полученной в утилизационных установках); комбинированное (когда они используются как электрическая механическая энергия и тепло, полученное одновременно в утилизационных установках за счет ВЭР).

Выход ВЭР и экономия топлива за счет их использования.

Выход вторичных энергетических ресурсов - это количество вторичных энергоресурсов, которые образовались в данной установке за определенную единицу времени и годны к использованию в данной период времени. При разработке предложений и проектов по утилизации энергетических отходов необходимо знать выход ВЭР. Различают удельный и общий выход ВЭР.

Удельный выход ВЭР рассчитывают или в единицу времени (1ч) работы агрегата - источника ВЭР, или в показателях на единицу продукции.

Удельный выход горючих ВЭР определяется по формуле:

qг = mQн,

где m - удельное количество энергоносителя в виде твердых, жидких или газообразных продуктов, кг (мі) / ед. продукции или кг (мі) / ч.

Удельный выход тепловых ВЭР определяется по соотношению:

qт = m?h = m (cр1t1 - cр2t2),

где t1 - температура энергоносителя на выходе из агрегата - источника ВЭР, С; ср1 - теплоемкость энергоносителя при температуре t1, кДж / (кг* С) или кДж / (мі С); t2 - температура энергоносителя, поступающего на следующую стадию технологического процесса после утилизационной установки, или температура окружающей среды, С; ср2 - теплоемкость энергоносителя при температуре t2, кДж / кг или кДж / м і.

Удельный выход ВЭР избыточного давления рассчитывается по формуле:

qи = mL,



где L - работа изоэнтропного расширения энергоносителя, кДж / кг.

Общий выход ВЭР за рассматриваемый период времени (сутки, месяц, квартал, год) определяют исходя из удельного или часового:

Qв = qудП

Или

Qв = qчф,

где qуд - удельный выход ВЭР, кДж / ед. продукции; П - выпуск основной продукции или расход сырья, топлива, к которым отнесен qуд за рассматриваемый период, ед. продукции; qч - часовой выход ВЭР, кДж / ч; ф - время работы агрегата - источника ВЭР за рассматриваемый период, ч.

При использовании горючих ВЭР достигается экономия замещаемого топлива:

?В = 0,0342QизВЭР / з3,

где Qи - использованные горючие ВЭР за рассматриваемый период, ГДж; 0.0342 - численное значение коэффициента для перевода 1 ГДж в тонну условного топлива; зВЭР и з3 - КПД утилизационной установки, работающей на горючих ВЭР, и установки, работающей на замещаемом топливе (з3 принимает значения от 0,8 до 0,92).

При использовании тепловых ВЭР экономия топлива равна:

?B = b3Qи,

где b3 = 0,0342 / з3 - удельный расход условного топлива, т / кДж, на выработку теплоты в замещаемой котельной установке.

При выработке на утилизационной установке электроэнергии или механической работы экономия топлива определяется по формуле:

?B = b3Qи,

На основе результатов расчета экономии топлива за счет использования ВЭР определяется степень утилизации вторичных энергоресурсов на предприятии.

Выявление выхода и учета возможного использования вторичных энергоресурсов - одна из задач, которую необходимо решать на всех предприятиях, особенно с большим расходом топлива, тепловой и электрической энергии. Применение вторичных энергетических ресурсов не ограничивается лишь энергетическим эффектом, но включает также охрану окружающей среды, в том числе воздушного бассейна, уменьшение количества выбросов вредных веществ.

3. Возобновляемые источники энергии. Использование энергии воды, геотермальной энергии, энергии биомассы, солнечной энергии, энергии ветра

Основными нетрадиционными и возобновляемыми источниками энергии для Беларуси, могущими иметь практическое значение, являются биомасса, ветроэнергетические ресурсы, солнечная энергия, твердые бытовые отходы, геотермальные ресурсы.

Гидроэнергетика - это область наиболее развитой на сегодня энергетики на возобновляемых ресурсах, использующая энергию падающей воды, волн и приливов. Цель гидроэнергетических установок - преобразование потенциальной энергии воды в механическую энергию вращения гидротурбины. Преобразование гидроэнергии в электрическую стало возможным в конце 19 в. Крупные гидроэлектростанции начали строиться на рубеже 19 и 20 вв. Наносимый окружающей среде их водохранилищами ущерб: уничтожение флоры, фауны, плодородных земель в результате затопления, климатические изменения, потенциальная угроза землетрясений и др., заливание гидротурбин, их коррозия, большие капитальные затраты на сооружение - вот наиболее сложные проблемы, связанные с сооружением и эксплуатацией ГЭС. Гидроэнергетический потенциал всех рек мира оценивается в 2857 ГВт, приливов - 13ГВт. Маловероятно, что когда-либо он будет полностью освоен. Вырабатываемую ГЭС энергию легко регулировать, и она преимущественно используется для покрытия пиковой части графика нагрузки энергосистем с целью улучшения работы базисных электростанций (ТЭС, КЭС, АЭС).

Геотермальные ресурсы. В ядре Земли максимальная температура достигает 4000. Земля непрерывно отдает теплоту, которая восполняется за счет распада радиоактивных элементов. Выход теплоты через твердые породы суши и океанского дна происходит за счет теплопроводности и реже - с потоками расплавленной магмы при извержении вулканов, с потоками воды горячих ключей и гейзеров. Термальные воды широко применяются для отопления и горячего водоснабжения в ряде стран: Исландии, Австралии, Новой Зеландии, Италии. В Новой Зеландии, Италии, США работают геотермальные электростанции (ГеоТЭС).

Под действием солнечного излучения в растениях образуются органические вещества, и аккумулируется химическая энергия. Этот процесс называется фотосинтезом. В результате фотосинтеза происходит естественное преобразование солнечной энергии. Вещества, из которых состоят растения и животные, называют биомассой. Энергия биомассы может использоваться в промышленности, домашнем хозяйстве. Биотопливо в виде дров, навоза и ботвы растений применяется в домашнем хозяйстве примерно 50% населения планеты для приготовления пищи, обогрева жилищ. Существуют различные энергетические способы переработки биомассы: термохимические (прямое сжигание, газификация, пиролиз); биохимические (спиртовая ферментация, анаэробная или аэробная переработка, биофотолиз); агрохимические (экстракция топлива).

Термохимические методы переработки биомассы. Пиролиз - процесс нагревания биомассы либо в отсутствии воздуха, либо за счет сгорания некоторой части при ограниченном доступе воздуха или кислорода. КПД процесса пиролиза достигает 80-90%.. Газификация - способ ведения процесса пиролиза, при котором основным энергетическим продуктом является горючий газ.

Биохимические методы переработки биомассы. Анаэробное разложение - процесс получения энергии из биомассы микроорганизма (анаэробными бактериями) в отсутствие или при недостатке кислорода и света. Полезный энергетический продукт этого процесса - биогаз.. Спиртовая ферментация - процесс получения этилового спирта в качестве энергетического продукта. Фотолиз - процесс разложения воды на водород и кислород под действием света.

Агрохимические методы переработки биомассы. Экстракция топлива - процесс получения жидких или твердых топлив прямо от растений или животных.

Лучистая энергия Солнца, поступающая на Землю, - практически неисчерпаемый источник. Известно два направления использования солнечной энергии:

1) преобразование солнечной энергии в тепловую и использование в нагревательных системах,

2) системы непрямого и прямого преобразования в электрическую энергию.

Преобразование потока солнечной энергии в электричество осуществляется двумя способами: термохимическим и фотоэлектрическим. Термохимический способ основан на передаче теплоты теплоносителю с генерацией пара и дальнейшим ее преобразованием по традиционной схеме в механическую и электрическую энергию. В основе фотоэлектрического способа прямого преобразования солнечного излучения в электроэнергию лежит явление фотоэффекта. Энергия ветра на Земном шаре оценивается в 175-219 тыс. ТВт*ч в год. Это примерно в 2,7 раза больше суммарного расхода энергии на планете. Наиболее эффективный способ утилизации энергии ветра - производство электроэнергии. В ветроэнергетической установке (ВЭУ) кинетическая энергия движения воздуха превращается в энергию вращения ротора генератора, который вырабатывает электроэнергию. Для защиты от разрушения сильными случайными порывами ветра установки проектируются со значительным запасом прочности. Трудности в использовании ВЭУ связаны с непостоянством скорости ветра. Стоимость ветровой энергии снижается на 15% в год и даже сеодня может конкурировать на рынке, а главное - имеет перспективы дальнейшего снижения в отличие от стоимости энергии, получаемой на АЭС. Использование энергии ветра в различных государствах набирает силу. Возобновляемые источники энергии могут решать в основном локальные задачи энергообеспечения и служить необходимым дополнением к традиционной энергетике на органическом топливе и ядерной энергетике.

4. Основы энергетического аудита и менеджмента

Проблема энергосбережения не может быть решена чисто техническими средствами. Для ее осуществления необходимо наличие системы управления получением и доставкой энергии потребителям, а также потреблением энергии различными потребителями. Эти управленческие задачи и призван решать энергетический менеджмент.

Энергетический менеджмент - это совокупность организационных и технических мероприятий, направленных на повышение эффективности использования топливно-энергетических ресурсов. Энергоменеджмент - это не однократное мероприятие, а постоянная, кропотливая многолетняя работа по подготовке одних программ, исполнению и развитию других.

Основная задача энергетического менеджмента - проведение комплексного анализа энергопотребления и его изменения в зависимости от проводимых энергосберегающих мероприятий, включая учет, контроль и, в конечном итоге, минимизацию потребления топливно-энергетических ресурсов. Являясь частью общего менеджмента, энергетический менеджмент повторяет его иерархическую структуру.

Функции энергетического менеджмента включают в себя следующие составляющие: взаимодействие с предприятиями - производителями энергии; взаимодействие с энергоснабжающими организациями; обработка информации об энергопотреблении по отдельным подразделениями; подготовка предложений по энергосбережению; запуск и управление энергосберегающими проектами. Различают следующие цели энергетического менеджмента: межгосударственный энергетический менеджмент призван сохранить и рационально использовать мировые запасы энергетических ресурсов, находить новые источники и формы энергии, сохранять окружающую среду; внутригосударственный энергетический менеджмент должен обеспечить энергетическую независимость и безопасность, для стран СНГ - гарантировать переход от энергозатратной к энергоэффективной экономике; энергетический менеджмент предприятия предназначен для снижения энергетической составляющей в общей структуре затрат предприятия и обеспечения конкурентоспособности выпускаемой продукции на внутреннем и внешнем рынках. Независимо от выбранного направления, для любого промышленного предприятия целесообразной представляется разработка комплексной программы энергосбережения ТЭР. Созданию такой программы способствуют проведение энергетического обследования (энергоаудита) и паспортизация на его основе энергетического хозяйства предприятия.

Энергетический аудит - это обследование предприятия с целью сбора информации об источниках энергии и ее удельном потреблении на единицу выпускаемой продукции. Энергетический аудит является основным инструментом энергетического менеджмента.

Цели энергетического аудита: определение форм используемой энергии; изучение потребления энергии, сбор данных по энергетике и исследование рабочих процессов и операций; определение структуры тарифов на электроэнергию; разработка и совершенствование методики выполнения записи расхода энергии; определение потребления энергии на единицу выпускаемой продукции; определение потенциальных зон производства, где имеются наиболее существенные потери энергии; разработка мероприятий по сокращению потребления энергии.

Основные задачи энергоаудита и паспортизации следующие.

1. Выявление неэкономичных режимов работы энергетического и технологического оборудования, что осуществляется на основе обследования работы и энергопотребления предприятия и системного анализа результатов.

2. Определение возможного потенциала энергосбережения на предприятии по видам энергоносителей и оценка размера инвестиций на энергосберегающие мероприятия.

3. Разработка комплексной программы по энергосбережению, включающей в себя технико-экономические обоснования эффективности применения конкретных мероприятий, с учетом динамики развития или реструктуризации предприятия.

Предварительный аудит заключается в записи и анализе потребления энергии определенным участком производства за установленный временной период. На этом этапе определяются основные энергетические характеристики объекта, его систем и устройств, выделяются наиболее энергоемкие системы энергопотребления и места наиболее вероятных энергоресурсов. Основной целью предварительного аудита является преобразовать эти данные в полезную для использования информацию. Подробный аудит заключается в сборе и записи полной информации о потребляемой энергии на каждом участке производства за каждый временной период с расчетами энергетических балансов и показателей энергетической эффективности. Для проведения подробного аудита используются резервные портативные контрольно-измерительные приборы. Продолжительность проведения подробного аудита может составлять недели, а иногда - месяцы.

Объектами энергетического аудита выступают: паровые системы, система сжатого воздуха, водоснабжение, котельные установки, печи, бойлеры и теплообменники, система кондиционирования воздуха, отопление и вентиляция, освещение, электрооборудование, здания. По результатам энергетического обследования составляется соответствующий технический отчет, на основе которого разрабатывается оптимальный режим потребления топливно-энергетических ресурсов, а также программа по энергосбережению, выполнение которой контролируется и анализируется до следующего энергетического обследования.

5. Экологические эффекты энергосбережения

Любое энергосберегающее решение влечет за собой положительные экологические эффекты. Поэтому при принятии решений о целесообразности затрат на энергосберегающие мероприятия и определении их приоритетов необходимо производить количественную оценку экологических эффектов. Рассмотрим, в чем заключается значение энергосбережения для сохранения здоровья и среды обитания человека.

Первый эффект энергосбережения связан с возможностью не сооружать новые топливные базы, инфраструктуры топливообеспечения, энергопроизводящие источники, сети транспорта и распределения энергоносителей. Вторым важнейшим экологическим эффектом энергосбережения является снижение антропогенных выбросов парниковых и загрязняющих технологий и оборудования в производствах указанных отраслей экономики. Третьим эффектом энергосбережения является сохранение гидросферы. Беларусь имеет густую речную сеть, десятки тысяч водоемов. Однако водообеспеченность общим стоком на одного жителя в республике составляет 6,4км, что в 3 раза ниже, чем в целом по СНГ. Использование воды на производственные и хозяйственно-бытовые цели неуклонно растет. Основными источниками загрязнения водоемов и водотоков вредными веществами и избытками тепла являются энергоемкие производства предприятий черной, цветной металлургии, химической, нефтехимической, целлюлозно-бумажной, легкой промышленности, бытовые сточные воды. Экономия сжигаемого топлива, энергоносителей приводит к уменьшению загрязнения гидросферы. Большое значение имеет повышение уровня очистки воды на предприятиях, но даже очищенные сточные воды ухудшают качество природных вод. Самостоятельный аспект влияния энергетики на экологическое равновесие естественных водных систем - охрана водоемов от загрязнения нефтью и нефтепродуктами при их транспортировке и хранении.

Потребление ископаемых видов топлива в мире возрастает. Поэтому необходимо решать проблему компенсации или устранения экологических последствий энергоиспользования. Основные направления решения этой проблемы:

1. Снижение доли энергоемких технологий во всех отраслях экономики, внедрение энергосберегающих технологий и оборудования. Кроме указанных экологических эффектов более совершенные энергосберегающие технологии обеспечивают качество, конкурентоспособность продукции, лучшие условия труда на производстве, комфортные условия быта населения. Обеспечивая лучший режим энергопотребления во времени, уменьшая риск аварийных ситуаций, переход на новые технологии способствует экологическому равновесию.

2. Безотходное и малоотходное производство, утилизация вторичных энергетических ресурсов. Безотходное производство предполагает такую организацию, при которой цикл «первичные сырьевые ресурсы - производство - потребление - вторичные сырьевые ресурсы» построен с рациональным использованием всех компонентов сырья, всех видов энергии и без нарушения экологического равновесия. Безотходное производство может быть создано в рамках предприятия, отрасли, региона, а, в конечном счете - для всего народного хозяйства. Она предусматривает вовлечение в хозяйственный оборот вторичных ресурсов и попутных продуктов. Причем использование ВЭР обеспечивает тройной экологический эффект:

- сохраняются органические энергоресурсы Земли для следующего поколения, которое сможет их использовать по назначениям, где им нет пока альтернативы (химическая продукция, транспорт);

- не нужно строить новые энергетические объекты, которые будут оказывать загрязняющее воздействие;

- очищается биосфера за счет сокращения или отсутствия антропогенного воздействия на нее.

3. Широкое использование возобновляемых источников энергии, спектр и значимость которых для каждой страны и региона определяется местными условиями.

4. Изменение топливного баланса - максимальное применение местных видов топлива.

5. Поиск новых, альтернативных видов топлива, новых принципов получения, передачи, преобразования энергии, при которых полезный эффект достигался бы при минимальном загрязнении биосферы.

6. Международное нормативно-правовое регулирование пользования природными ресурсами, в том числе энергетическими, и мониторинг энергетического загрязнения биосферы.

6. Задача

Определить тепловой поток через стены здания общей поверхностью F (мІ) для трех вариантов:

1. Стена бетонная, толщиной д = 300 мм, коэффициент теплопроводности лб = 1 [Вт/м*град].

2. Стена кирпичная, толщиной д = 300 мм, коэффициент теплопроводности лк = 0,7 [Вт/м*град].

3. Стена кирпичная, между двумя слоями кирпичной кладки с толщиной каждого слоя д = 150 мм, установлена прокладка пенопласта толщиной дп = 50мм с коэффициентом теплопроводности лп = 0,05 [Вт/м*град].

Температуры на внутренней и внешней поверхностях стен соответственно равны tвн и tн [°C]. Рассчитать снижение потерь тепла через стены эдания по сравнению с комбинированной стеной и определить экономию условного топлива, если продолжительность отопительного сезона ф = 4600 часов. Данные для решения задачи выбрать из таблицы 1.

F = 2000мІ, tвн = 16°C, tн = -21°C.

Решение:

Рассчитаем тепловой поток через плоские поверхности для трех вариантов по следующему выражению:

Q = t_вн - t_н / * F * 10^-3 (кВт),

где R_i = д_i / л_i - термическое сопротивление плоской стенки (м²*град/Вт);

Определим термическое сопротивление стен и тепловой поток через стены здания для трех вариантов:

Вариант 1: R_б=0,3/1=0,3 (м²*град/Вт),

Вариант 2: R_к=0,3/0,7=0,429 (м²*град/Вт),

Вариант 3: R_комб=(2*0,15/0,7)+0,05/0,05=1,429 (м²*град/Вт);

Вариант 1: Q_б=(16-(-21))/0,3*2000*10^-3=246,7 (кВт),

Вариант 2: Q_к=(16-(-21))/0,429*2000*10^-3=172,5 (кВт),

Вариант 3: Q_комб=(16-(-21))/1,429*2000*10^-3=51,8 (кВт);

Потери тепла через стены здания уменьшаются за счет увеличения термического сопротивления стен. При переходе от варианта 1 к варианту 2 тепловые потери уменьшились в 1,43 раза, при переходе от варианта 2 к варианту 3 тепловые потери уменьшились в 3,33 раза, а при переходе сразу от варианта 1 к варианту 3 тепловые потери уменьшаются в 4,76 раз.

Снижение потерь тепла через стены здания по сравнению с комбинированной стеной составили:

?Q= Q_комб-Q_б=51,8-246,7=-194,9 (кВт) - бетонная стена,

?Q=Q_комб- Q_к=51,8-172,5=-120,7 (кВт) - кирпичная стена,

Определим расход условного топлива на отопление здания по формуле:

В_у.т.=Q/Q_н.у.т.*3600 (кг/ч),

где Q_н.у.т=29300 (кДж/кг) - теплота сгорания условного топлива.

Вариант 1: В_у.т.=246,7/29300*3600=30,311 (кг/ч),

Вариант 2: В_у.т.=172,5/29300*3600=21,195 (кг/ч),

Вариант 3: В_у.т.=51,8/29300*3600=6,365 (кг/ч),

Определим экономию условного топлива, за счет повышения требований к теплоизоляции стен зданий по формуле:

?В_у.т=?Q/Q_н.у.т*3600 (кг/ч),

Экономия в сравнении 1 и 2 вариантов: ?В_у.т=(246,7-172,5)/29300*3600=9,117(кг/ч),

Экономия в сравнении 2 и 3 вариантов: ?В_у.т=(172,5-51,8)/29300*3600=14,83 (кг/ч),

Экономия в сравнении 1 и 3 вариантов: ?В_у.т=(246,7-51,8)/29300*3600=23,947 (кг/ч),

Определим экономию условного топлива за сезон отопления по формуле:

?В_год= ?В_у.т*ф (кг/сезон),

- Экономия в сравнении 1 и 2 вариантов: ?В_год=9,117*4600=41938,2 (кг/сезон),

- Экономия в сравнении 2 и 3 вариантов: ?В_год=14,83*4600=68218 (кг/сезон),

- Экономия в сравнении 1 и 3 вариантов: ?В_год=23,947*4600=110156,2 (кг/сезон).

Ответ: При выборе комбинированных стен зданий вместо кирпичных экономия условного топлива за отопительный сезон составит 68218 кг, а при выборе комбинированных стен вместо бетонных экономия условного топлива за отопительный сезон составит 110156,2 кг.



Список используемой литературы

1. Свидерская О.В. Основы энергосбережения: пособие / О.В. Свидерская - Мн.: Акад. упр при Президенте Респ. Беларусь, 2006.

2. Кравченя Э.М. Охрана труда и основы энергосбережения: учеб. пособ. для вузов / Э.М. Кравченя, Р.Н. Козел, И.П. Свирид - Мн.: Тетра-Системс.

3. Ольшанский А.И. Основы энергосбережения / А.И. Ольшанский, В.И. Ольшанский, Н.В. Беляков; УО «ВГТУ» - Витебск,2009.

4. Методические указания к выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения всех специальностей. Основы энергосвережения - Витебск: Министерство образования Республики Беларусь, УО «ВГТУ»,2003.

Размещено на Allbest.ru