Технологические энергосистемы предприятий

1. Технологические энергосистемы предприятий

2.

Литература к курсу
1. Борисов Б.Г., Борисов К.Б. Отопление промышленных
предприятий. М.: МЭИ, 1997.
2. Борисов К.Б., Шелгинский А.Я. Системы обеспечения
жилых, общественных и промышленных зданий водой
питьевого качества. М.: МЭИ, 2002.
3. Вентиляторы общего и специального назначения: Каталог
продукции. М.: ОАО «Мовен», 2001. Ч. 1. Вып. 1.
4. Водоснабжение и водоотведение. Наружные сети и
сооружения: Справочник / Б.Н. Репин, С.С. Запорожец, В.Н.
Ереснов и др.; Под ред. Б.Н. Репина. М.: Высшая школа,
1995.
5. Водяные тепловые сети: Справочное пособие по
проектированию / Под ред. ПК. Громова и Е.П. Шубина. М.:
Энергоатомиздат, 1988.
6. ГОСТ 2974 Вода питьевая.
7. Зингер Н.М. Гидравлические и тепловые режимы
теплофикационных систем. М.: Энергоатомиздат, 1986.

3. Литература к курсу

8. Калориферы водопаровые: Каталог продукции.
М.: ОАО «Мовен», 2002. Ч. 1. Вып. 1.
9. Костерин Ю.В., Рожков Л.П. Повышение эффективности использования теплоты парового конденсата в промышленности. М.: Энергоатомиз-дат,
1984.
10. Рациональное использование газа в промышленных установках: Справочное пособие / Под
ред. Г.д. Иссерлина. СП6.: Недра, 1995.
11. Рациональное использование газа в сельском
хозяйстве и коммунально-бытовом секторе:
Справочное пособие. Под ред. А.И. Плужникова,
СП6.: Недра, 1997.
12. Сазанов Б.В., Ситас В.И. Теплоэнергетические
системы промышленных предприятий. М.:
Энергоатомиздат, 1990.

4. Литература к курсу

13. Системы воздухоснабжения промышленных
предпри-ятий Б.Г. Борисов, Н.В. Калинин, ВА.
Михайлов и др. М.: Издательство МЭИ, 1989.
14. СНиП 2.04.01 Внутренний водопровод и
канализация зданий / Госстрой России. М.: ГУП
ЦПП, 2000.
14а. СНиП 2.04.02 Водоснабжение. Наружные сети
и соору-жения / Госстрой России. М.: ГУП ЦПП,
2001.
15. СНиП 2.04.08 Газоснабжение / Госстрой
России. М.: ГУП ЦПП, 2001.
16. СНиП 2.04.05 Отопление, вентиляция и
кондиционирование/ Госстрой России. М.: ГУП
ЦПП, 2000.
17. СНиП 2.04.01 Внутренний водопровод и
канализация зданий / Госстрой России. М.: ГУП
ЦПП, 2000.
19. СНиП 23-01-99. Строительная климатология/
Госстрой России М.: ГУП ЦПП, 2000.

5. Литература к курсу

20. СНиП 1I Строительная теплотехника / Госстрой
России. М.: ГУП ЦПП, 2000.
21. СНиП 2.04.14 Тепловая изоляция оборудования
и трубопроводов / Госстрой России. М.: ГУП ЦПП,
2000.
22. СНиП 2.04.07 Тепловые сети / Госстрой России.
М.: ГУП ЦПП, 2000.
23. Фрог Б.Н. Водоподготовка: Учебное пособие
для вузов.
М.: Издательство МГУ, 2001.
24. Шелгинский А.Я., Борисов К.Б. Вентиляция и
кондиционирование воздуха в помещениях
промышленных, общественных и жилых зданий.
М.: Издательство МЭИ, 1999.
25. Соколов Е.Я., Мартынов В.А. Методы расчета
основных энергетических показателей
паротурбинных, газотурбинных и парогазовых
теплофикационных установок. М.: Издательство
МЭИ, 1997.

6. ИЗУЧАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Системы производства и
распределения
энергоносителей на
промышленных предприятиях:
- характеристика энергоносителей;
- масштабы производства и
потребления энергоносителей;
- методика определения потребности в
энергоносителях.

7. ИЗУЧАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

1 Системы
теплоснабжения:
- назначение, схемы, структура;
- классификация систем теплоснабжения пром. предприятий;
- системы вентиляции промпредприятий;
- системы горячего водоснабжения;
- расчет системы приточной вентиляции.

8. ИЗУЧАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

2 Системы воздухоснабжения:
- области использования;
- способы получения;
- технико-экономические показатели;
- характеристика потребителей сжатого
воздуха;
- определение нагрузки при проектировании
компрессорной станции;
- проблемы защиты окружающей среды.

9. ИЗУЧАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

3 Системы холодоснабжения:
- назначение, схемы, классификация;
- методика определения потребности
в холоде;
- технологические схемы холодильных агрегатов их выбор и расчет.

10. ИЗУЧАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

4 Системы обеспечения
предприятий продуктами
разделения воздуха:
- назначение, схемы, классификация;
- характеристика потребителей технического и технологического кислорода,
азота, аргона и других продуктов
разделения;
- графики и режимы потребления;
- методы расчета технологических схем
станций разделения и их оборудования.

11. ИЗУЧАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

5. Система технического
водоснабжения:
- назначение, классификация, схемы;
- требования к качеству и параметрам
технической воды;
- состав оборудования;
- методика определения потребности в
воде на технологические и противопожарные
нужды предприятия;
- прямоточные, оборотные и бессточные
системы технического водоснабжения.

12. ИЗУЧАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

6 Основное и вспомогательное оборудование системы
газоснабжения:
- назначение, схемы, классификация;
- состав оборудования;
- газовый баланс предприятия;
- определение расчетной потребности в газе;
- природные искусственные и отходящие
горючие газы;
- проблемы очистки, аккумулирование,
использование избыточного давления.

13. Системы производства и распределения энергоносителей на промышленных предприятиях

Энергия, ее виды и формы. Параметры состояния рабочего
тела (давление, температура, объем, внутренняя энергия,
энтальпия, энтропия )
ЭНЕРГИЯ — способность тела или системы тел
совершать работу.
ЭНЕРГИЯ
КИНЕТИЧЕСКАЯ
ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ
вращательное
движение тела
механическая
поступательное
электромагнитная
внутренняя
тепловая
химическая
внутриядерная

14.

Системы производства и распределения
энергоносителей на промышленных предприятиях
Основным источником Э. всей современной техники
является энергия солнечных лучей.
Под действием этих лучей хлорофилл растений
разлагает углекислоту поглощаемую из воздуха, на
кислород и углерод, причем последний отлагается в
частях растений.
Таким образом, нефть, природный газ, уголь, торф и
дрова представляют собой запасы лучистой Э. солнца,
извлеченные хлорофиллом в более или менее
отдаленные времена и запасенные в виде химической
Э. угля и углеводородов. Водяная Э. (белый уголь)
также получается за счет солнечной Э., испаряющей
воду и поднимающей пар в высокие слои атмосферы. В
е т е р, используемый в ветряных двигателях, возникает
в результате различного по мощности нагревания
солнцем земли в различных местах. Огромные запасы
Э. заключаются в ядрах атомов химических элементов.

15. Системы производства и распределения энергоносителей на промышленных предприятиях

Основные параметры состояния параметры, которые могут быть измерены с помощью
приборов.
Ими являются три параметра: абсолютное
давление, абсолютная температура, удельный объем.
Абсолютное давление (р) — это средняя по времени
сила, с которой частицы рабочего тела действуют на
единицу площади стенки сосуда, в который оно
заключено.
1Па=Н/м²
Кратные единицы: 1 кПа = 10³ Па, 1 МПа = 10³
кПа,
а также внесистемные единицы:
1 ат (техническая атмосфера) ≈ 98000 Па,
1 мм ртутного столба ≈ 133 Па,
1 бар = 105 Па.

16. Системы производства и распределения энергоносителей на промышленных предприятиях

Абсолютная температура Т отсчитывается от абсолютного
нуля. Измеряется она в Кельвинах (К).
Запомните, что именно эта температура является
параметром состояния термодинамической системы.
Допускается измерение температуры по стоградусной
шкале (шкала Цельсия). Началом отсчёта 0° принята температура таяния льда, а за 100 градусов - температура кипения
воды при давлении 760 мм рт.
ст. Измеряется эта темпераp
тура в градусах Цельсия (°С), обозначается буквой t. Однако
эта температура не является термодинамическим параметром
состояния рабочего тела.
Кстати критические параметры для воды: Ркр – 22,5ата;
tкр – 374,5ºС; Uкр – 0,0033м³/кг
Зависимость между температурами, измеряемыми по
указанным двум шкалам, устанавливается соотношением:
Т= t +273.
Обратите внимание на то, что
1°С =1К и ΔТ=Т2 + Т1 = t2 + t1 =Δ t
p

17. Системы производства и распределения энергоносителей на промышленных предприятиях

Удельным объемом называется объём, занимаемый
единицей массы рабочего тела (м3/кг). Если в объёме V,
заключена масса рабочего тела m, то
υ = V / m.
Величиной, обратной удельному объёму, является
плотность ρ:
ρ = 1/ υ.
В теплотехнических расчётах часто используют
термин “нормальные физические условия “ — это
означает, что: абсолютное давление равно 760 мм рт.
ст., а абсолютная температура Т= 273 К, или
t = 0°С
Основные параметры взаимосвязаны уравнениями
состояния, которые в общем, виде могут быть записаны
так:
f (р, υ, Т) = 0.

18. Системы производства и распределения энергоносителей на промышленных предприятиях

Самый простой вид имеет уравнение состояния для
идеального газа, (уравнение Клапейрона—Менделеева).
Для одного килограмма газа
р·υ=R·T
для m кг газа
р·V=m·R·T,
где R — удельная газовая постоянная, Дж / (кг·К);
для М киломолей газа
р·V = М·Rμ ·T ,
где р, Т, V, υ, m — соответственно абсолютное давление (Па),
абсолютная температура (К), объём (м³) и удельный объем
(м³/кг), масса рабочего тела (кг); М — число киломолей
рабочего тела в объеме V; Rμ — универсальная газовая
постоянная. Она одинакова для киломоля любого идеального
газа и равна 8314 Дж / (кмоль·К).
Киломоль — это количество газа, масса которого (в кг)
равна молярной массе.
Эксэргия – максимальная работа, которую может
совершить термодинамическая система при переходе из
данного состояния в состояние равновесия с окружающей
средой (т. е. работоспособность системы)

19. Системы производства и распределения энергоносителей на промышленных предприятиях

Внутренняя энергия
В технической термодинамике внутренняя энергия –
сумма двух слагаемых:
- внутренней кинетической энергии — суммарной
кинетической энергии всех частиц, образующих
систему;
- внутренней потенциальной энергии — обусловленной силами взаимодействия между этими частицами.
Принято обозначать внутреннюю энергию всей
системы U, а отнесённую к единице массы — u . В
первом случае она измеряется в Дж (джоулях), во
втором — в Дж/кг.
Таким образом, в общем случае
u = u (T, υ) ,
то есть, внутренняя энергия однозначно определяется
двумя основными параметрами состояния, и поэтому
является тоже параметром состояния.

20. Системы производства и распределения энергоносителей на промышленных предприятиях

Энтальпия
Энтальпия (теплосодержание, тепловая функция)
всей системы обозначается Н и измеряется в джоулях
(Дж), а отнесенная к единице массы обозначается h и
измеряется в Дж/кг.
Энтальпия является параметром состояния, т. к.
однозначно определяется другими параметрами
состояния:
h = u + рυ.
Отсюда
dh =du +d (рυ)
Энтальпия всей системы:
Н = U +рV,
Энтальпия – функция состояния термодинамической
системы, равна сумме ее внутренней энергии и произведения давления на объем системы.

21. Системы производства и распределения энергоносителей на промышленных предприятиях

Энтропия — параметр состояния (S), определя-
емый тем, что его дифференциал (dS) равен отношению
бесконечно малого количества теплоты (dQ),
участвующего в процессе, к абсолютной температуре,
при которой эта теплота подводилась или отводилась:
для всей системы dS = dQ/Т,
для 1 кг массы
ds = dq/Т.
В первом случае размерность Дж/К, а во втором Дж/(кг·К).
Если система адиабатна, т. е. не получает и не отдаёт
теп-лоту (dq=0, dQ =0) то, её энтропия не меняется ds=
dS =0.
Иначе говоря, энтропия такой системы постоянна
(S=const и s=const).
В теплотехнических расчётах внутренняя энергия,
энтропия и энтальпия принимаются равными нулю при
нормальных физических условиях.

22. Системы производства и распределения энерго-носителей на промышленных предприятиях

Системы производства и распределения энергоносителей на промышленных предприятиях
Адиабатическое расширение пара (без сообщения и потерь тепла) вертикальная линия (АВ).
Процесс дросселирования горизонтальная линиия АС,

23. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

В принятом 3 апреля 1996 г. Российском
Федеральном законе «Об энергосбережении» и
действующих нормативно-законодательных
документах используются следующие понятия:
топливно-энергетические ресурсы — совокупность
природных и производственных энергоносителей,
запасенная энергия которых при существующем
уровне развития техники и технологий доступна
для использования в хозяйственной деятельности;
возобновляемые источники энергии — энергия
солнца, воздуха атмосферы, ветра, тепла земли,
естественного движения водных потоков, а также
энергия существующих в природе градиентов
температур;
котельно-печное топливо — топливо, пригодное
для использования и имеющее нужные для сжигания показатели качества и теплофизические свойства, например уголь, мазут, газ и др.;

24. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

вторичный энергетический ресурс (ВЭР)—
энергетический ресурс, получаемый в виде побочного
продукта основного производства или являющийся
таким продуктом;
альтернативные виды топлива — виды топлива
(сжатый и сжиженный газ, биогаз, генераторньий газ,
продук-ты переработки биомассы, водоугольное топливо
и др.), ис-пользование которых сокращает или замещает
потребление энергетических ресурсов более дорогих и
дефицитных видов;
показатель энергоэффективности — абсолютное
или удельное значение потребления или потери
энергетических ресурсов для продукции любого
назначения, установленное государственными
стандартами;
энергетический ресурс — носитель энергии, который используется в настоящее время или может быть
полезно использован в перспективе;

25. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

условное топливо — условно-натуральная единица,
применяемая для соизмерения различных видов топлива
с помощью коэффициента, равного отношению теплоты
сгорания 1 кг топлива данного вида к теплоте сгорания
1 кг условного топлива, которая равна
29, 3076
МДж/кг (7000 ккал/кг);
энергетическое обследование — обследование потребителей ТЭР с целью установить показатели эффективности использования ТЭР и выработать экономически
обоснованные меры для их повышения;
энергетический паспорт промышленного потребителя ТЭР — нормативный документ, отражающий баланс
потребления и показатели эффективности использования ТЭР в процессе хозяйственной деятельности объектом производственного назначения, документ может
содержать рекомендации по энергосберегающим
мероприятиям;

26. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

эффективное использование энергетических ресурсов — достижение экономически
оправданной эффективности использования
энергетических ресурсов при существующем
уровне развития техники и технологий и
соблюдении требований к охране окружающей
природной среды.
энергосбережение — реализация правовых,
организационных, научных, производственных,
технических и экономических мер,
направленных на эффективное (рациональное)
использование (и экономное расходование)
ТЭР и на вовлечение в хозяйственный оборот
возобновляемых источников энергии.

27. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Общие термины.
Энергоемкость— количество энергии, которая была потреблена (прямо или косвенно) при производстве продукции
или выполнении работы (измеряется соответственно в местах
выпуска продукции и выполнения работы). Количество энергии определяется в расчете на единицу произведенной
продукции (машины, тонны материала и т.д.) или выполненной работы.
Термин «энергоемкость» все более широко используется
в качестве показателя удельного расхода энергии в расчете
на де-нежную единицу (национальный доход, стоимость
выпущенной продукции и т.д.).
Рациональное использование энергии — расходование
энергии потребителями наиболее подходящим путем для
достижения экономических выгод с учетом социальных,
политических, финансовых ограничений, требований по
охране окружающей среды и т.д. Термин не равнозначен
термину «экономия энергии».

28. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Регулирование нагрузки — любой метод регулирования
на-грузки потребительских установок для контроля за
регулированием которой применяют специальные приборы,
например тепломеры, счетчики нагрузки в пиковые периоды;
используются также специальные тарифы и контракты,
допускающие перерывы или ограничения в снабжении
электроэнергией. Иногда регулирование нагрузки достигается путем аккумулирования электроэнергии и теплоты,
вырабатывае-мой в течение внепиковых периодов, и подачи
ее к потребителю во время прохождения пика нагрузки.
Возможно сочетание этих и ряда других методов, например,
применение регулируемого электропривода.
Регенерация энергии— использование остаточной энергии
после завершения конкретного процесса в том же самом или
другом процессе.
Повторное использование материалов— извлечение из
отходов производства, быта и торговли вторичных материалов
и возврат их в производство с целью снизить расход сырья,
энергии и финансовых средств по сравнению с производством
продукции из сырьевых материалов.

29. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Энергетический ресурс — запасы энергии, которые при данном
уровне техники могут быть использованы для энергоснабжения.
Первичный энергетический ресурс — энергоресурс (сырая нефть,
природный газ, уголь, горючие сланцы, ядерная энергия, гидроэнергия,
геотермальная, солнечная, ветровая энергия и т.д.), который не был
подвергнут какой-либо переработке или преобразованию.
Энергоноситель — энергетический ресурс, непосредственно
используемый на стадии конечного потребления, предварительно
облагороженный, переработанный, преобразованный, а также
природный энергетический ресурс, потребляемый на этой стадии.
Подведенный энергетический ресурс — энергетический ресурс,
подведенный к энергетической или энерготехнологической установке
для облагораживания, преобразования, транспорта или использования.
Полезная энергия — часть подведенной к потребителю энергии,
которая выполнила полезную работу в процессе конечного
преобразования, или количество энергии, теоретически необходимое
для осуществления тех или иных энергетических процессов.

30. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Источники энергии — источники, из которых может быть
получена полезная энергия непосредственно или путем
процесса преобразования или переработки.
Преобразование энергии терминологически имеет два
значения.
Первое из них означает преобразование или производство
энергии без изменения ее физической формы (например, кокс
из угля).
Второе - означает преобразование или производство
энергии, включающее в себя изменение ее формы (например,
ожижение или газификация угля).
Утилизация энергии — получение полезной энергии из
использованной в установке энергии.
Коэффициент полезного использования первичных
энергоресурсов — отношение подведенной (конечной) энергии
ко всему объему первичных энергоресурсов, поступивших в
приходную часть энергетического баланса.

31. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Энергетический баланс — система показателей,
характеризующих процесс преобразования энергии или
снабжения ею потребителей и отражающих равенство
количества подведенной энергии, с одной стороны, и
суммы полезной энергии и ее потерь, с другой.
Использование энергии — применение первичных и
(или) преобразованных энергоресурсов для производства
полезной энергии. Использование энергии
подразделяется по направлениям (в промышленности,
сельском хозяйстве, транспорте, жилищно-коммунальном
хозяйстве, быту и т.д.), по назначению (для освещения,
теплоснабжения, привода и т.д.).
Потребление энергоресурсов — использование
энергоре-сресурсов для производства преобразованных
энергоносителей или полезной энергии. При этом в
каждом случае должно быть указано, какие энергоресурсы используются: первичные, вторичные, подведенные
или полезные.

32. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭНЕРГОРЕССУРСОВ НА СОВРЕМЕННОМ ЭТАПЕ.
За последнее столетие мировое энергопотребление возросло более чем в 5 раз и превысило
12 млрд. т условного топлива в год.
В прогнозе Европейской комиссии и
Института энергетических исследований РАН на
предстоящие 20 лет (табл. 1.1) подчеркивается
огромный объем перерабатываемых
энергоресурсов. Хотя численность населения
России составляет около 2,5 % населения нашей
планеты, на долю России приходится добыча
более 10 % первичных мировых энергоресурсов
и до 30 % природного энергетического
потенциала планеты.

33. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

Таблица 1.1. Прогноз потребления первичных
энергоресурсов по регионам мира
Динамика функционировании макроэкономики и
ТЭК России:
1 — внутренний валовой продукт; 2 — объем
промышленного производства; 3 — добыча и
производство первичных ТЭР; 4 —
производство электроэнергии; 5 — добыча
нефти и газового конденсата; 6 — добыча
газа; 7 — добыча угля

34. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

Топливно – знергетический комплекс (ТЭК),
являясь основой экономики, призван обеспечивать
настоящие и будущие энергетические потребности
страны.
Энергоемкость ВПП России (по первичной энергии), % по
отношению к 1990 г.:
1 — при сниженных темпах развития экономики;
2 - при благоприятном варианте развития экономики

35. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

При перспективном планировании развития экономики России с
учетом темпа прироста ВВП по 5—6 % в год расчетная потребность
в энергетических ресурсах при сохранении сложившейся на
сегодня его удельной энергоемкости должна быть в 2020 г. в 3
раза выше, чем в 2000 г.
Динамика расчетной потребности ТЭР (в тоннах условного топлива) с учетом
энергосбережении :
1 — расчетная потребность в энергии при существовавшей в 2000 г.
энергоемкости ВВП; 2 — то же с учетом организационно – технологического
энергосбережения; 3 — то же с учетом структурного энергосбережения;

36. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

Обеспечение потребителей энергоносителями осуществляется в виде водяного пара,
горячей и холодной воды, электрического
тока, газов, сжатого воздуха и холода
(хладагентов).
Генерация, транспортировка и
распределение между потребителями
энергоносителей осуществляется системами
энергообеспечения (СЭО).
СЭО — это единый технически и
экономически взаимосвязанный комплекс
разнообразных подсистем, каждая из которых
включает в свой состав:

37. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

энергетический источник, который первичную
природную энергию преобразует в энергетический
потенциал энергоносителей, направляемых к
потребителям для преобразования и использования
их полезной энергии.
приемно-трансформирующее звено
[трансформаторные подстанции (ТП), газорегуляторные пункты (ГРП), центральные тепловые пункты
(ЦТП) и т.п.], служащее для приема, учета,
трансформации и аккумуляции энергоносителей,
поступающих в СЭО от энергетических источников
всероссийских (ЕЭС, «Газпром») и региональных
(«Водоканал», «Теплоэнергия» и др.) акционерных
обществ (АО);
транспортное звено (трубопроводы, электрические
сети и др.), обеспечивающее доставку
энергоносителей к потребителям;
энергопотребляющие установки и приборы, в
которых энергия, подведенная с энергоносителями,
преобразуется в полезную энергию, необходимую
потребителям.

38. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ХОЗЯЙСТВО ПРЕДПРИЯТИЙ —
совокупность теплового, электрического,
пневматического, газового, водяного и подобных
хозяйств предприятия, охватывающих производство,
распределение и потребление отдельных видов
энергии.
Организация получения электрической и тепловой
энергии, в основном, бывает трех видов:
1) получение энергии всех видов от собственной
теплоэлектрической станции завода;
2) получение электрической энергии со стороны и
выработка на заводе собственной тепловой энергии;
3) получение полностью всей энергии со стороны
от районной (городской, поселковой) ТЭЦ (теплоэлектроцентрали).
В состав СЭО промпредприятий (СЭО ПП) (рис.1) в
качестве подсистем обязательно входят системы:
тепло-, газо-, водо- и электроснабжения. На
предприятиях отдельных отраслей к ним добавляются
системы: воздухо- и хладоснабжения, обеспечения
продуктами разделения воздуха и некоторые др.

39. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

Рис.1. Система энергообеспечения предприятий:
э — электросеть; п — паропровод; т.в. — водопровод технической воды;
г.в — водяная тепловая сеть; г — газопровод; п.в — водопровод питьевой
воды; в— воздухопровод; в.э.р — подвод вторичных энергоресурсов;
к — кислородопровод; ВРС — воздухоразделительная станция

40. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

При анализе, построении и оптимизации СЭО используется методология системного подхода
и математического моделирования сложных систем и их элементов.
Основным приемом системного подхода является выделение в СЭО нескольких уровней иерархии
(рис. 2).
Рис. 2. Уровни иерархии систем энергообеспечения предприятий:
КУ — котел-утилизатор, УТЭЦ — утилизационная ТЭЦ; остальные обозначения те же, что на рис.1

41. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

Таблица 1. Топливно-энергетический баланс России, млн. т условного
топлива

42. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

На внутреннее потребление, связанное с
преобразованием в
другие виды энергии
(электроэнергия,
теплота, сжатый воздух,
доменное дутье),
расходуется более 29 %
всех распределяемых
ТЭР.
В течение последних лет
в ряде отраслей ТЭК
наблюдается
значительный рост
удельных расходов
энергоресурсов (табл.
2).
Таблица 2. Удельные
расходы топлива,
электрической энергии и
теплоты в отдельных
отраслях ТЭК

43. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

Ухудшение энергетических показателей в значительной степени связано с экономическим кризисом во многих
отраслях промышленности и изменением условий добычи
топлива.
Важнейшими направлениями энергоиспользования в
отраслях ТЭК должны быть:
увеличение использования прогрессивных и
внедрение новых технологических процессов и
оборудования;
совершенствование внутриотраслевой
производственной структуры путем дальнейшей
централизации электро-, тепло- и газоснабжения
потребителей;
широкое внедрение комбинированных способов
производства и преобразования энергетических
ресурсов, особенно теплофикации;
дальнейшее совершенствование топливо- и
энергоснабжения промышленных, сельскохозяйственных
и коммунально-бытовых потребителей; рост уровня
электрификации процессов в отраслях ТЭК;

44. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

увеличение использования вторичных энергетических ресурсов благодаря утилизации теплоты уходящих
газов газотурбинных приводов, сбрасываемой в
конденсаторы турбин теплоты на электростанциях,
работающих на ядерном и органическом топливе;
создание систем с использованием теплоты от ТЭЦ в
летнее время при централизованной выработке холода в
системах кондиционирования воздуха в зданиях;
использование теплоты, выделяемой при работе
силовых трансформаторов, вентиляционных выбросов из
помещений предприятий, отходящих газов, «мятого»
пара и горячей воды на нефтеперерабатывающих
заводах;
использование метановоздушных смесей
вентиляционных выбросов шахт.
Эти мероприятия могут дать около десятой части
всей экономии энергетических ресурсов ТЭК.

45. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА
Среди отраслей ТЭК электроэнергетика наиболее
энергоемка. Ею расходуется около 40% всего
потребляемого в стране котельно – печного топлива.
При производстве электроэнергии на конденсационных
тепловых электростанциях, дающих стране
значительную часть всей электроэнергии, теряется
более 60 % тепла вводимого с топливом.
Что в значительной мере связано с низким КПД
газоперекачивающих агрегатов (ГТД привода) и
несовершенство горелочных устройств КУ и ПГУ.
ГАЗОВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
В структуре использования первичных топливных
ресурсов доля природного газа составляет более 50%. В
2000г. Потребление газа было 446,3 млрд. м3.
На собственные нужды расходуется в год более 50
млрд. м 3 газа и более 16 млрд. кВт · ч электроэнергии.

46. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

УГОЛЬНАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
Процесс реконструкции угольнодобывающей
отрасли, начавшийся в 1993г. с переходом на свободные цены, реорганизацией собственности, привел к
существенному сокращению годовой добычи угля за
период 1993 – 1998 на 163млн. т (41,%). В 2000г.
было добыто 228 млн. т, в т. ч. подземным способом
90,9 млн. т. Удельный расход электроэнергии составил
26,8кВт·ч/т (таб. 2)
НЕФТЯНАЯ ОТРАСЛЬ
В 2000г. уровень добычи нефти и нефтегазового
конденсата составил всего 62,7 % уровня добычи в
1990г. и был равен 323.6 млн. т. Удельный расход
электроэнергии на добычу нефти повысился с 85,4 в
1990г. до 98,9 кВт·ч/т в 2000г.

47. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

ОТРАСЛИ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Промышленность наряду с ТЭК является
крупнейшим потребителем энергоресурсов – на ее долю
приходится свыше 50% всего энергопотребления в
стране. Средний коэффициент полезного использования
энергоресурсов в промышленности составляет около
30%, а по отдельным отраслям он в несколько раз
меньше.
МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС
Ежегодные потребности в энергоресурсах в настоящее время составляют примерно 50 – 60 млн. т условного
топлива [фиктивное топливо с низшей теплотворной
способно-стью 7000 ккал /кг(28400кДж/кг)], из них
38% - органическое топливо, 38% - тепловая энергия и
24% - электроэнергия.
Из всех потребляемых ТЭР на машиностроительных
предприятиях лишь 30% расходуется на
технологические нужды, а 70% - на собственное
производство теплоты и электроэнергии, вентиляцию.
освещение, воздухоснабжение, транспорт и прочие
нужды.

48. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

ЧЕРНАЯ
МЕТАЛЛУРГИЯ
Предприятия
этой отрасли
ежегодно
потребляют
около 160 –
180 млн. т
условного
топлива и
около 120 –
130 млрд.
кВт·ч
электроэнергии в год.
Удельные расходы топлива и электроэнергии на
1т продукции
Вид продукции
Топливо.
условное,
кг
Тепловая
энергия,
МДж
Электроэнергия,
кВт·ч
СТ
мартеновская
133,4
7,14
15 - 20
Электросталь
29,5
-
475 - 750
Прокат
126,7
15,7
80 - 100
Трубы
стальные
99,2
31,0
-

49. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

ЦВЕТНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ
Самая энергоемкая из всех отраслей
промышленности. Наиболее
энергоемкими являются – алюминиевое,
медное, никелевое, свинцово –
цинковое и титано – магниевое
производства (на 1 тонну алюминия (с
учетом получения глинозема)
необходимо 9 т условного топлива;
никеля – 13.4; цинка – 2т; меди – 1,4т;
свинца – 0,9т).
С учетом разработки технологий
получения цветных металлов из бедных
руд влечет за собой увеличение
удельных затрат энергоресурсов.

50. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

ХИМИЧЕСКАЯ, НЕФТЕХИМИЧЕСКАЯ И
НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩАЯ ОТРАСЛИ
Предприятия химической промышленности
потребляют около 16% энергоресурсов всей
промышленности, причем 70% из них идет
непосредственно на технологические процессы.
Этим отраслям свойственно большое разнообразие т/процессов, при которых потребляется или
выделяется большое количество теплоты. При
этом нефть, газ и уголь используются как
топливо так и сырье.
Наиболее энергоемкими процессами
являются производства аммиака, каустической
соды, хим. волокон, желтого фосфора,
пластических масс, ацетата, хлора.

51. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

ПРОИЗВОДСТВО СТРОЙМАТЕРИАЛОВ
Производство стройматериалов требует
до одной десятой расходуемого в промышленности топлива, примерно 5% электроэнергии значительного количества тепла.
Наиболее энергоемкие процессы
производства цемента, кирпича и стекла, на
которые в отрасли расходуется около 80%
топлива отрасли.
Цементные заводы расходуют примерно 60%топлива и 50% электроэнергии отрасли, в том числе на отжиг клинкера идет до
95%.

52. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

ЛЕСНАЯ, ЦЕЛЮЛОЗНО – БУМАЖНАЯ И
ДЕРЕВООБРАБАТЫВАЮЩАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
Потребление топлива в этой отрасли на
нужды ЦБП составляет 74%, электроэнергии –
20%, затраты на собственные нужды – 6%.
Топливо идет в основном для ТЭЦ,
производящего тепло, 80% которого идет на
технологию.
Энергетические затраты в себестоимости
продукции ЦБП колеблются от 4 до 12%.
ЛЕГКАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
Текстильная и легкая промышленность
требует наибольших затрат для технологических
переделов по окраске, сушке и нанесению
рисунка.
Главным потребителем энергоресурсов
является электропривод, расходующий 80%
электроэнергии, 15% расходуется на освещение.

53. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

ТРАНСПОРТ
Почти 50% светлых нефтепродуктов расходуется
транспортом, который также является крупным
потребителем электроэнергии.
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
Фактическое потребление первичных
энергоресурсов составило в 2000г. 20,6 млн. т условного
топлива и 66 млрд. кВт·ч электроэнергии. Из них на
долю сельскохозяйственного производства приходится
около 60%, а 40% энергии приходится на соцкультбыт.
ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ
На нужды этой отрасли приходится (2000г.) 1,8 млн.
т условного топлива, 10млн. кВт·ч электроэнергии и 52,4
млн. Гкал тепловой энергии.
КОМУНАЛЬНО – БЫТОВОЕ ХОЗЯЙСТВО
Потребление ТЭР в сфере ЖКХ в 2000г.
оценивается в объеме 271 млн. т условного топлива

54. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ОБСЛЕДОВАНИЯ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ
ПАСПОРТИЗАЦИЯ
Для определения эффективности использования потребляемых
энергоресурсов, выбора способов рационального энергопотребления,
получения информации для объективного установления лимитов
потребления энергии в натуральном и стоимостном выражении необходимо,
проведение энергетических обследований.
Существует два близких, но отличающихся по смыслу понятия:
энергетическое обследование и энергоаудит:
энергетические обследования это обязательная процедура, осуществляемая в соответствии со ст. 10 Федерального закона «Об энергосбережении», Для предприятий и организаций энергетическое обследование
проводит-ся органами Госэнергонадзора с выдачей соответствующего
документа;
энергоаудит — это проводимое на основе добровольной заявки
энерге-тическое обследование организации в отношении рационального и
эффекти-вного использования ею энергетических ресурсов с составлением
энергетического паспорта, выдачей соответствующих рекомендаций.
В соответствии с правовой и нормативной базами энергосбережения
предусмотрены различные виды обследований энергопотребляющих установок и предприятий в целом.
«Правила проведения энергетических обследований организа-ций»,
ори-ентированные прежде всего на обеспечение безопас-ности
эксплуатации энергетических установок, внесены шесть видов
энергетических обследований организаций: предпусковое и
предэксплуатационное; первичное; периодическое (повторное);
внеочередное; локальное; экспрессобследование.

55. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

Энергетические обследования
В задачу энергетических обследований входят:
оценка фактического состояния
энергоиспользования на предприятии;
выявление причин возникновения и определение
значений потерь ТЭР;
определение рациональных размеров
энергопотребления в производственных процессах и
установках;
выявление и оценка резервов экономии топлива и
энергии;
разработка плана мероприятий, направленных на
снижение потерь топливно-энергетических ресурсов.
Практика показывает, что энергетические
обследования следует разделить на три вида:
предварительный энергоаудит (предаудит); энергоаудит
первого уровня; углубленное обследование
энергосистем и промышленного предприятия в целом
(энергоаудит второго уровня).

56. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

Энергоаудит первого уровня.
Источниками первичной информации, позволяющими установить
фактический топливо - энергетический баланс, могут быть:
- интервью и анкетирование руководства и технического персонала;
-схемы энергоснабжения и учета энергоресурсов;
-оценка точности измерительных приборов и устройств;
-отчетная документация по коммерческому и техническому учету
энергоресурсов;
-счета от поставщиков энергоресурсов;
-суточные, недельные и месячные графики нагрузки;
-данные по объему произведенной продукции, ценам и тарифам;
-техническая документация на технологическое и вспомогательное
оборудование (технологические схемы, спецификации, режимные карты,
регламенты и т.д.);
-отчетная документация по ремонтным, наладочным, испытательным и
энергосберегающим мероприятиям;
-перспективные программы, технико-экономическое обоснование,
проектная документация на любые технологические и организационные
усовершенствования, утвержденные планом развития предприятия.

57. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

Энергоаудит второго уровня (углубленный энергоаудит).
На этой стадии обследования необходимо собрать следующие сведения:
о выпуске основной и дополнительной продукции предприятием, наличии энергетического паспорта, организационно-технических мероприятий по экономии энергоресурсов;
об энергопотреблении, тарифах и финансовых затратах на энергоресурсы ;
об учете потребления энергоресурсов источниках энергоснабжения и параметрах энергоносителей ;
о коммуникациях предприятия; установленной мощности электроустановок по
направлениям использования; технологическом теплопотребляющем оборудовании; о
технологическом топливопотребляющем оборудовании;
об источниках вторичных энергоресурсов (ВЭР); системе сбора и возврата
конденсата;
об оборудовании: холодильном, компрессорном (сжатый воздух, азот);
о системах прямточно-вытяжной вентиляции; системах отопления зданий,
сооружений предприятия; системах горячего и холодного водоснабжения, числе
душевых сеток и водоразборных кранов; системе освещения, электроприемниках
здания, сооружения; удельных расходах ТЭР на выпускаемую продукцию; техническом
состоянии энергетического оборудования, уровне автоматизации оборудования;
наличии технических паспортов, сведения о проведении балансовых испытаний и
контрольных измерений.

58. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

Энергетический паспорт потребителя ТЭР
Энергетический паспорт потребителя ТЭР — нормативный
документ, содержащий показатели эффективности
использования ТЭР, потребляемых в процессе хозяйственной
деятельности объектами производственного назначения
независимо от организационных форм и форм собственности, а
также перечень энергосберегающих мероприятий.
Энергетический паспорт потребителя ТЭР разрабатывается
на основе энергоаудита, проводимого энергоаудиторскими
фирмами, уполномоченными органами Госэнергонадзора, в
целях оценки эффективности использования ТЭР, разработки и
реализации энергосберегающих мероприятий.
Энергетический паспорт потребителя ТЭР должен
храниться на предприятии, в территориальном органе
Государственного энергетического надзора и в организации,
проводившей энергоаудит.
Энергетический паспорт потребителя ТЭР состоит из
расчетно-пояснительной записки и типовых табличных форм.
Согласно ГОСТ Р 51379-

59. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Топливно-энергетический баланс промышленного
предприятия предназначен для решения следующих основных
задач:
планирования энергоснабжения предприятия и его
подразделений;
составления отчетности о потреблении и использовании
энергоресурсов;
оценки фактического состояния энергоиспользования;
выявления причин возникновения и определения потерь
энергоресурсов и энергоносителей;
выявления и оценки резервов экономии топлива и
энергии и разработки плана мероприятий, направленных на
снижение потерь энергоресурсов,
улучшения режимов работы технологического и
энергетического оборудования;
определения рациональных размеров энергопотребления
в производственных процессах и установках;

60. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

совершенствования методики нормирования и
разработки норм расхода топлива и энергии на
производство продукции; определения требований
к организации и совершенствованию системы
учета и контроля расхода энергоресурсов и
энергоносителей;
получения исходной информации для создания нового оборудования и совершенствования
технологических процессов в целях экономии
энергетических затрат, оптимизации структуры
энергетического баланса предприятия путем
выбора оптимальных направлений, способов и
размеров использования подведенных и вторичных энергоресурсов, совершенствования внутрипроизводственного хозяйственного расчета и системы стимулирования экономии энергоресурсов.
Принципиальная схема энергетических
потоков промышленного предприятия
представлена на рис. 3.

61. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

Рис. 3
Принципиальная
схема
энергетических
потоков
предприятия

62. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

Технико-экономические характеристики
энергоносителей служат исходной информацией при
разработке оптимальных энергетических балансов
предприятия, а также в качестве проектного, эталонного
уровня при выявлении причин снижения эффективности
энергоиспользования в результате отклонения
параметров энергоносителей от допустимого уровня.
Эти характеристики включают в себя стоимость
энергоносителей; их параметры:
для электроэнергии — напряжение, частоту,
значение соsφ (фактическое);
для теплоты давление, температуру теплоносителя,
возврат конденсата;
для топлива — низшую теплоту сгорания, зольность,
влажность, сернистость (фактические);
графики годового и суточного потребления
энергоносителей (для летнего и зимнего периодов).
Если имеет место собственное производство
энергоносителей и поступление их со стороны, то
данные по обоим потокам следует давать раздельно.

63. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

В общем случае для предприятий годовая потребность в
энергоресурсах, определяется в виде
Qгодрес = Пгодпродqпрод
где Пгодпрод, — годовой выпуск продукции, т/год (м3/год или
м2/год);
qпрод - удельный расход энергоресурса на единицу продукции
Среднечасовая потребность в энергоресурсе, вычисляется
по формуле:
Qср.чрес = Qгодрес/nгодр.уст ,
где nгодр.уст — годовое число часов работы энергопотребляющих
установок, предназначенных для выпуска продукции.

64. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

Основными показателями эффективности энергоиспользования служат: коэффициент полезного действия
энергетической установки; коэффициент полезного использования энергоносителя; коэффициент полезного
использования суммарного энергоносителя (приведенных энергетических ресурсов); удельный (фактический)
расход энергетического ресурса или энергоносителя.
Коэффициент полезного действия энергетической
установки определяется для различных видов
используемой энергии по формуле
η = Эпол.j/Эподв.j ,
где Эпол. j — энергия, полезно использованная в установке; Эподв. j — энергия, подведенная к j-й установке, включающая в себя энергию Эизв.j подведенную извне и выделяющуюся внутри установки в результате проведения
технологических процессов Эвнутр.j т.е.
Эподв. j = Эизв.j+ Эвнутр.j
Если рассматриваемая установка энерготехнологическая, т.е. вырабатывающая полезную неэнергетическую Эпол. и энергетическую Эвтор. продукцию, то коэффициент полезного действия j -й установки
η =( Эпол.j+ Эвтор.j)/Эподв.j

65. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕПЛОТЕХНИЧЕСКИЕ И ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА И РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЕЙ

Коэффициент полезного использования энергоносителя
на участке (цех, предприятие) находится для различных видов
энергоносителей (топливо, электрическая, тепловая энергия и др.) по
формуле
где
,
— соответственно расход i-го энергоносителя,
nolij
nodbij
полезно использованного в j-й установке и подведенного к этой установке;
п — число установок на участке, использующих i-й энергоноситель.
Коэффициент полезного использования суммарного
энергоносителя на участке (цех, предприятие) вычисляется по
формуле
где i, m — виды и число энергоносителей; j, п — виды и число установок
конечного использования (без учета установок преобразования топлива и
энергии); ki — коэффициент, учитывающий энергетический эквивалент iго энергоносителя.
m
n
j 1
nolij
i n
j 1
nodbij
n
i 1
m
j 1
ki
n
i 1
nolij
j 1
nodbij
ki

66. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

1 ТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ
НАЗНАЧЕНИЕ И СТРУКТУРЫ СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
Система теплоснабжения (СТС) — это комплекс (рис. 2.1),
включающий в свой состав:
теплогенерирующую установку [котельная ТЭЦ, газотурбинная
ТЭЦ (ГТЭЦ), котлы-утилизаторы (КУ), утилизационная ТЭЦ
(УТЭЦ) и др.];
систему паропроводов и водяных тепловых сетей для
транспор-тировки теплоносителей к потребителям;
разнообразное оборудование, использующее подведенную
теплоту.
Генерируя водяной пар и горячую воду, СТС обеспечивают
потребителей среднепотенциальной (150—350°С) и низкопотенциальной (до 150°С) теплотой, используемой в целях:
отопления производственных, жилых и других помещений;
подогрева холодного наружного воздуха, направляемого на
вентиляцию помещений;
подогрева воды, используемой для проведения санитарногигиенических процедур;
обеспечения работы теплотехнологических аппаратов и
установок предприятий.

67. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Рис. 1.1. Принципиальные схемы
СЦТ:
а — комбинированное производство
теплоты и электроэнергии; б —
раздельное производство теплоты и
электроэнергии; 1 — котел; 2 —
турбина; 3 — деаэратор; 4 — бойлер; 5
— электрогенератор; 6 — электродвигатель; 7 — воздушный компрессор; 8
— теплопотребляющий технологичесий аппарат; 9 — конденсатосборный
бак; 10 — вентиляционный калорифер; 11 — отопительная система зданий; 12 — отопительная система цехов
со значительными внутренними тепловы-делениями; 13 — «закрытая»
система горячего водоснабжения; 14
— то же «открытая»; 15 — конденсатор турбины; 16— регулятор расхода
сетевой воды; 17— регулятор температуры сетевой воды на входе в отопительные или водоразборные приборы;
18 — датчики температуры воды; 19 —
датчик расхода воды;
—→ - — паровые сети; → — водяные сети; — - — - — — электросети; — к — — конденсатопроводы; •----→ — воздух приточной
вентиляции; ...... — импульсные
линии регуляторов

68. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

По соединению с внешней сетью
Закрытая
Открытая
Многотрубная
Двухтрубная
Вид воды в СГВС
Однотрубная
Комбинированная
По виду энергоисточника
Независимая СТС
По виду теплоносителя
По числу трубопроводов
Раздельная
СЦ(ентрализованного)ТС
СИ(ндивидуального)ТС
По взаиморасположению И и П
(СТС )
Зависимая СТС
СИСТЕМА ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

69. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПОТРЕБЛЕНИЕ ТЕПЛОТЫ
НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ
На промышленных предприятиях значительное место
занимают средне- и низкотемпературные технологические
процессы. Температура проведения этих процессов составляет
от 60 до 300 °С.
В качестве теплоносителей, осуществляющих перенос
теплоты при температуре 105—300 °С, как правило,
используется насыщенный или перегретый водяной пар с
давлениями 0,3; 0,6; 1,3; 2,5 и 4,0 МПа.
Теплоносители с разными давлениями транспортируются
от источника до потребителя по индивидуальным
трубопроводам. Поэтому на промышленных предприятиях
системы транспортировки пара представляют собой комплексы
трубопроводов с различными давлениями.
Для переноса теплоты на температурном уровне 60—150
°С используется горячая вода.

70. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Таблица 2.18. Удельные расходы
теплоты на производство продукции
Для этих предприятий
годовая потребность в теплоте,
ГДж/год, определяется в виде
Qгодтi =Пгодiqтi,
где Пгодi, — годовой выпуск
продукции i-го вида, т/год
(м3/год или м2/год); qтi . –
удельные затраты теплоты на
единицу продукции i-го вида.
Среднечасовая
потребность в теплоте, кДж/ч,
вычисляется по формуле:
Qср.чтi =106 Qгодтi/nгодрi,
где nгодрi — годовое число часов
работы теплопотребляющих
установок, предназначенных для
выпуска i-го вида продукции.

71. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Данный метод используется только для ориентировочных
расчетов. На предприятиях, где определен характер технологических
процессов и известны число типов теплопотребляющих аппаратов
j=А, использующих перечисленные теплоносители, число аппаратов
каждого типа i = Мj шт., расчетный (паспортный) расход каждого
аппарата qрi,j кДж/ч, максимальная (расчетная) потребность в
теплоте, кДж/ч, определяется по следующим формулам:
для аппаратов j-й группы
Qртj=kоднj (qрi,jkнi);
для всего предприятия
Qрт.пр=kсд Qртj,
где kоднj — коэффициент одновременности работы аппаратов j-й
группы; kнi - коэффициент нагрузки i-го аппарата j-й группы; kсд —
коэффициент сдвига по времени максимумов теплопотребления j-х
групп аппаратов.
Численные значения коэффициентов kоднj, kнi, kсд
определяют с
использованием матричных методов.

72. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ ЗДАНИЙ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ИХ ТЕПЛОПОТРЕБЛЕНИЯ
Комфортное самочувствие человека,
находящегося в производственном помещении
при выполнении работ различной тяжести,
обеспечивается при значениях температуры
tов.р., относительной влажности φв и скорости
движения окружающего воздуха Wв,
приведенных в табл. 11.1 книги 1 справочной
серии под редакцией Клеменко А. В. и Зорина В.
М. В жилых, общественных и административных
помещениях поддерживаются следующие
параметры: tов.р=(20±2)°С, φв= 65 %,
Wв=
0,2 м/с.
Таблица 2.7. Теплоносители и их максимально
допустимые параметры, необходимые для
отопления производственных, общественных,
административных и жилых помещений

73. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

74. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Рис.1. 2. Системы водяного отопления:
а — вертикальная двухтрубная система с зависимым элеваторным присоединением и
нижней разводной; б — то же с насосным присоединением; в — то же с независимым
присоединением; г — вертикальная однотрубная система с замыкающими участками,
элеваторным присоединением, верхней разводкой; д — двухтрубно - однотрубная
система отопления квартир в многоэтажном здании; Iп и Iо — соответственно подающая
и обратная трубы внешней тепловой сети; 2 — отопительные приборы; 3п и 3о подающая и о ратная разводящая труба внутренней тепловой сети; 4п и 4о соответственно — соответственно подающий и опускной стояки внутренней тепловой сети; 5 —
запорная арматура; 6 — регуляторы; 7 — водоструйный или центробежный насос; 8 —
устройство для выпуска воздуха из системы отопления; 9 — теплообменник; 10 —
замыкающий участок однотрубной системы отопления

75. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Системы воздушного
отопления (рис. 1.3)
используются в
помещениях больших
объемов и площадей (цеха
предприятий, залы
торговых и спортивных
помещений и др.)
Рис. 1.3. Система воздушного
отопления:
ℓп и ℓо — соответственно подающая и обратная труба
внешней тепловой сети; 2 —
вентилятор воздушно-отопительного агрегата; 3— калорифер воздушно-отопительного
агрегата; 4— воздухораспределитель; 5 — воздухоотвод;
6 – электродвигатель

76. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Рис. 1.4. Система парового отопления высокого давления:
1 — внешний паропровод; 2 — редукционная установка; 3 — предохранительный клапан; 4 — паровой коллектор; 5 — внутрицеховой паропровод;
6 — отопительные приборы; 7 — конденсатоотводчики; 8 — самотечный
конденсатопровод; 9 — конденсатосборный бак; 10— конденсатные
насосы; 11 — напорный конденсатопровод

77. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Тепловая мощность устанавливаемых в помещении
отопительных
приборов –
Qp
o .n .
должна обеспечивать баланс притоков и оттоков теплота при
min
QTB
минимальных внутренних тепловыделениях и
.n .
максимальных (расчетных) потоках теплоты, уходящей через
ограждающие конструкции помещения и расходуемой на нагрев
инфильтрирующегося
p
Q
In . H
наружного воздуха p
p
p
min
Qo.n Qogr.n QH .n. QTB.n
Значение определяется по выражению:
Число конвекторов, устанавливаемых в помещении, zк, число
секций, zр, отопительных приборов и число воздушно отопительных агрегатов zво рассчитываются так:
Qop.n.
z
qn
Qop.n.
z p 1000
qn
Qop.n.
z BO p
QBO

78. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Тепловой поток, уходящий через i-е
ограждение к наружному воздуху, Qогр.i ,
1 i
Qogp.i 10 Fogp.i t B.i t H
n
R
o.i
3
где i — порядковый номер ограждающей
конструкции; Fогр.i — площадь поверхности i-го
ограждения, м² ; tвi — температура воздуха у
внутренней поверхности i-го ограждения, °С; ni —
коэффициент, учитывающий уменьшение
теплового потока, проходящего через i - е
ограждение; βi — коэффициент, учитывающий
долю добавочных тепловых потерь i-го
ограждения;
Ron.i
— полное приведенное
сопротивление теплопередачи i-го ограждения,
(м²·°С)/Вт.

79. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

При вычислении теплового потока, уходящего через внутреннее
ограждение в соседнее помещение, температура воздуха в котором t*вр ≤ t0вр –
3, также используется вышеуказанная формула при tн= t*вр, ni = 1, ∑βi = 0
В соответствии с обозначениями, приведенными на рис. 1.5, Fогр.i
вычисляется по формулам, представленным ниже
Для помещений Нэi ≤ 4м принимается, что для пола, потолка и
боковых ограждений (стен) tвi = t0вр . В по-мещениях, где Нэi > 4м, для
боковых ограждений tвi = t0вр+ 0,5 kт(Нэi - 2), а для потолочных - tвi =
t0вр+ kт(Нэi - 2). Коэффициент kт учитывает повышение температуры
воздуха по высоте помещения и составляет от 0.2 до 1,5.
Значения коэффициентов ni и βi принимаются в соответствии с
данными, приведенными ниже.
Полное приведенное сопротивление теплопередаче через i-ю
ограждающую конструкцию вычисляется как Rn0i = 1/αв +Rтр0i+ 1 /αн, где αв и
αн— коэффициенты теплоотдачи внутренней и наружной поверхностей
ограждающей конструкции для зимних условий, Вт/(м2 ·°С); Rтр0i —
приведенное сопротивление теплопередаче строительной ограждающей
конструкции, (м2· °С)/Вт.

80. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Рис 1.5. Ограждающие конструкции здания: а — план этажа; б — вертикальный разрез

81. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Значения коэффициента ni принимаются в
соответствии с данными, приведенными ниже:
Наружные стены и покрытия, чердачные перекрытия с кровлей из
штучных материалов, перекрытия над проездами, а так же над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в Северной строительноклиматической зоне (ССКЗ)…………………………………………………………………1,00
Перекрытия над холодными подвалами, контактирующими с наружным воз-духом; чердачные перекрытия с кровлей из рулонных материалов и перекрытия над холодными (с ограждающими стенками)
подпольями в ССКЗ.................................................................... 0,90
Перекрытия над неотапливаемыми подвалами со световыми
проемами в стенах.. ....................................................................0,75
Перекрытия над неотапливаемыми подвалами без световых
проемов в стенах, расположенных выше уровня земли...................0,60
Перекрытия над неотапливаемыми техническими подпольями,
расположенными ниже уровня земли.............................................0,40

82. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Значения
следующими:
коэффициента
βi
принимаются
Наружные вертикальные ограждения с вертикальными проекциями
наклонных ограждений, обращенных:
на север, восток, северо-восток, северо-запад................................0,10
на запад и юго-восток...................................................................0,05
Каждое наружное ограждение угловых помещений (дополнительно):
если хотя бы одно из них обращено на север, восток, северо-восток,
северо-запад ...............................................................................0,05
если ни одно из них не обращено в вышеуказанных направлениях....0,1
Необогреваемые полы первого этажа над холодными подпольями
зданий
в регионах, где tБ5н.х.≤ 40 °С...........................................................0,05
Наружные двери, не оборудованные воздушными завесами, в
зданиях высотой Н, м (от уровня земли до чердачных перекрытий):
тройные с двумя тамбурами между ними..........................................0,2Н
двойные с тамбуром между ними ....................................................0,27Н
двойные без тамбура.....................................................................0,34Н
одинарные....................................................................................0,22Н
Наружные ворота, не оборудованные воздушными завесами:
при наличии тамбура.....................................................................1,00
при отсутствии тамбура..................................................................3,00

83. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Значения приведенных сопротивлений теплопередаче через
ограждающие конструкции современных зданий, расположенных в
регионах с раз личными показателями ГСОП (градусо - суток отопительного периода) не могут быть менее нормативных значений, представленных в табл. 2.10.
Значения ГСОП, °С · сут, определяются по соотношению ГСОП =
(tов.р. — tсрн.о.п.)Zо.п., где tсрн.о.п — средняя за отопительный период
температура наружного воздуха,°С; Zо.п - продолжительность
отопительного периода, сут.
Значения αв и αн, Вт(м2 ·°С), выбираются в соответствии с
данными приведенными ниже:

84. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Внутренняя поверхность: стен, пола, гладких потолков............. 8,7
потолков с выступающими ребрами (высотой hр, м) и расстоянием
между соседними гранями ребер (а, м):
при hр/а≤ 0,3......................................................................... 8,7
при hр/а>0,3.......................................................................... 7,6
зенитных фонарей.................................................................. 9,9
Наружная поверхность стен, покрытий, перекрытий над проездами и
над холодными (без ограждающих стенок) подпольями в ССКЗ……….23,0
перекрытий над холодными подвалами, сообщающимися с наружным воздухом перекрытий над холодными (с ограждающими стенками)
подпольями и холодными этажами в ССКЗ..................................... 17,0
перекрытий чердачных и над неотапливаемыми подвалами со
световыми проемами в стенах, а также наружных стен с воздушной
прослойкой, вентилируемой наружным воздухом............................12,0
перекрытий над неотапливаемыми подвалами без световых проемов
в стенах (расположенных выше уровня земли) и над неотапливаемыми
техническими подпольями (расположенными ниже уровня земли)..... 6,0

85. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Таблица1. 10. Минимально допустимые значения приведенных сопротивлений
теплопередаче строительных ограждающих конструкций

86. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Выбор тепловой мощности отопительных приборов, устанавливаемых в помещении, в зависимости от тепловых потерь
через его ограждения при tн. = tБ5н.х обеспечивает поддержание в нем комфортной температуры воздуха tов.р в течение не
менее 92 % продолжительности отопительного периода
При этом расчетный тепловой поток через i-е наружное
ограждение, кВт,
Qрогр.i = [Fогр.i(tвi – tБ5н.х)ni×(1+∑βi)/Rпо.i]·10 – 3
Для любого помещенияM здания расчетные теплопотери через
ограждения, кВт,
n
Qрогр.п = i 1 Qрогр.i
где Мп — число ограждений помещения, через которые уходят
тепловые потоки.
Mn

87. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Трудоемкость вычислений может быть существенно
снижена при использовании удельной отопительной
характеристики здания qо, Вт/(м2 ·°С), применительно к
однотипным зданиям одинакового назна-чения и стандартной
прямоугольной формы (типовые серии жилых зданий, школ,
больниц и др.):
qо=103 [Fогрini(1+∑βi)×(tв - tn)/Rnоi]/[Vзд(tв - tn)]
где Vзд — объем здания (при его высоте от уровня земли до
наружной стороны верхнего покрытия Н, м), вычисляемый по
наружным размерам, м3; tв = (Fогрitв.i)/ Fогрi — усредненная
температура воздуха в здании, °С.
Вычислив удельную отопительную характеристику для
одного из однотипных зданий, теплопотери через наружные
ограждения любого из остальных подсчитывают как
Qогр.зд = qоVзд(tв - tn)103.

88. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Максимальное значение удельной отопительной характеристики
зданий определяется как
qо = {2НLф βф[1/Rпо.с+φф/( Rпо.о - Rпо.с)] +2НLт βт [1/Rпо.с+φф/
/( Rпо.о - Rпо.с)] +LфLт[]nп/ Rпо.п+ nч/ Rпо.ч]}/(НLфLт).
где βф и βт — коэффициенты, учитывающие долю дополнительных
теплопотерь через ограждения соответственно фасадных и торцевых
стен; nп и nч — коэффициенты, учитывающие уменьшение тепловых
потоков, уходящих соответственно через полы первого этажа и потолки
верхнего этажа.
Рассчитав для типового здания любой ориентации средние
значения коэффициентов по формулам βсрф = 1,0625 + 0,0563Fу.ф/(НLф)
и βсрт = 1,0625 + 0,0563 Fу.т/(НLт), получим, что погрешности при
вычислении qо и Qогр.зд составят не более 1 %.

89. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Классификация
вентиляционных систем.
В соответствии со способом
организации перемещении вентиляционного
воздуха существуют:
- естественная вентиляция, при
которой перемещение воздуха происходит
под действием разности гравитационных и
ветровых давлений Δре.в, обеспечивающих
приток наружного воздуха через открытые
форточки, фрамуги, аэрационные отверстия
и отвод внутреннего воздуха через
вытяжные шахты, крышные дефлекторы и
др.
Расчетная схема естественной
вентиляции в жилом или общественном
здании:
1 — наружная стена здания; 2 — окно; 3 —
форточка или фрамуга; 4 — вытяжной канал
во внутренней стене; 5 — вытяжные
отверстия помещений; 6 — вытяжная шахта
При этом:
Δре.в= (Н – hэi)g(ρн – ρв)+0,5(k1н– k1в)k2ρнW2н

90. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ
СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
- принудительная вентиляция , при
которой чистый наружный воздух подается
в помещение, а загрязненный воздух удаляется из него с использованием вентиляторов, приводимых во вращение электродвигателями.
Принудительная вентиляция
приме-няется: для общественных и
административ-но-бытовых помещений в
районах с расчетной температурой
наружного воздуха tБ5н.х ≤ – 40 °С.
Помещение цеха с системой
принудительной вентиляции:
1 — воздухоприемная шахта; 2 — проем для забора
наружного воздуха;3—утепленный клапан; 4
фильтр;5 — калорифер; 6 — обводной клапан; 7—
вентиля-тор; 8 — электродвигатель; 9 — приточ=ная камера; 10 и 11 — приточный и вытяжной воздуховоды; 12 и 13 — приточная и вытяжная насадки; 14 — технологический аппарат, выделяющий
вредные примеси; 15 — местный отсос загрязненного воздуха непосредственно из аппарата; 16 —
вытяжная камера; 17 — вытяжная шахта
ПРЕДПРИЯТИЙ

91. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Принудительная вентиляция разделяется:
по характеристике перемещаемого воздуха
- на приточную, забирающую наружный воздух,
очищающую его от пыли, подогревающую (в холодный период года)
и распределяющую его по вентилируемому помещению;
- на вытяжную, забирающую загрязненный воздух из
помещения, очищающую его при необходимости от вредных
примесей и выбрасывающую его через вытяжные камеры.
по характеру обслуживаемых объектов
- на общеобменную, когда воздух подается или забирается
непосред-ственно из всего помещения;
- на местную, когда вентилятор отсасывает сильно
загрязненный воздух непосредственно из-под кожуха или зонта над
аппаратом, интенсивно загрязняющий воздух, или когда приточный
воздух подается в ограниченную зону помещения для создания там
комфортных условий (воздушный душ),

92. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Расходы приточного воздуха, м2/с, необходимого для удаления
любого вредного выделения (находящегося в атмосфере помещения),
определяются следующим образом:
при удалении избытков явной теплоты
Vпявн = Vм+ [ΔQявнизб - сVVм(tв.р – tв.п)]/ [сV(tу – tв.п)],
где Vм - расход воздуха, который отбирается из помещения на
технологические нужды и устройства местной вытяжной вентиляции, м2/с;
ΔQявнизб —избыток явной теплоты, поступающей в помещение, кВт; сV —
объемная теплоемкость воздуха, кДж/(м ·°С); tв.р — температура воздуха в
рабочей зоне помещения, °С; tв.п — температура подогретого наружного
воздуха, поступающего в помещение, °С; tу — температура воздуха,
удаляемого из помещения, °С;

93. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

при удалении избытков влаги
Vпв = Vм+ [ΔDизб – ρвVм(dв.р – dв.п)]/ [ρв(dв.у – dв.п)],
где ΔDизб — избыток влаги (водяных паров) в помещении, г/с; ρ —
плотность воздуха, кг/м3; dв.р — влагосодержание воздуха, удаляемого
из рабочей зоны помещения на технологические нужды и устройствами
местной вытяжной вентиляции, г/кг (в расчете на сухой воздух); dв.п —
влагосодержание воздуха, подаваемого в помещение, г/кг; dв.у —
влагосодержание воздуха, удаляемого из помещения за пределами
рабочей зоны, г/кг;
при удалении избытков полной теплоты
Vппол = Vм+ [ΔQполизб - ρвVм(hв.р – hв.п)]/ [ρв(hв.у – hв.п)],
где ΔQполизб — избыток полной теплоты, поступившей в помещение, кВт;
hв.р — удельная энтальпия воздуха, удаляемого из рабочей зоны
помещения на технологические нужды и устройствами местной
вытяжной вентиляции, кДж/кг; hв.п — удельная энтальпия воздуха,
подаваемого в помещение, кДж/кг; hв.у — удельная энтальпия воздуха,
удаляемого за пределы рабочей зоны, кДж/кг.

94. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

при удалении вредных (или взрывоопасных) веществ
Vгп= Vм+[ΔGгизб – Vм(СПДК– Св.п)]/(Св.у –Св.п),
где ΔGгизб — количество каждого из вредных (или
взрывоопасных) веществ, поступающих в воздух помещения,
мг/с; СПДК — предельно допустимая концентрация вредного (или
взрывоопасного) вещества при удалении вредных (или
взрывоопасных) веществв воздухе, удаляемом из рабочей зоны,
мг/м3; Св.п — концентрация вредного (или взрывоопасного)
вещества в воздухе, подаваемом в помещение, мг/м3 Св.у —
концентрация вредного (или взрывоопасного) вещества в
воздухе, удаляемом за пределами рабочей зоны, мг/м3
Расчеты по вышеприведенным выражениям проводятся для
условий: теплого периода года (при tн = tАн.т; переходного
периода года (при t = +8 оС); холод-ного периода года (при tн =
tБн.х).
Максимальное из полученных значений принимается в
качестве расчетного расхода приточного воздуха для удаления
избытков теплоты или влаги.

95. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Полученный максимальный расход
сравнивается с расчетным расходом,
необходимым для удаления избытков
теплоты и влаги.
Таблица. Нормируемые удельные расходы
приточного воздуха
Максимальный вычисленный
расход приточного воздуха проверяется
на обеспечение:
- нормируемой кратности
воздухообмена: V1н = 0,00028Vпm;
- нормируемых расходов
приточного воздуха на единицу площади
помещения:
V2н = 0,00028FпkF;
- нормируемых расходов приточного воздуха на каждого человека,
находящегося в помещении:
V3н = 0,00028Мчυу.н.

96. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Утилизация теплоты
вентиляционных выбросов
Принципиальные схемы систем
принудительной вентиляции с использованием
теплоты вентиляционных выбросов:
а — с рекуперативным теплообменником-утилизатором; б — с вращающимся регенеративным теплообменииком-утилизатором; в — с
рекуперативным теплообменником-утилизатором, использующим промежуточный теплоноситель; 1, 2 — воздуховоды удаляемого и
приточного воздуха; 3, 4 — подающий и обратный трубопроводы тепловой сети; 5 — предвключенный воздухонагреватель; 6—
рекупера-тивный теплообменник-утилизатор; 7
— кало-рифер; 8, 10 — приточный и вытяжной
венти-ляторы; 9 — вентилируемое помещение;
11 — воздушный фильтр; 12 — вращающийся
реге-неративный теплообменник-утилизатор;
13 — насос;
………. — воздух; — — — — сетевая
вода; _____ — промежуточный теплоноситель

97. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

СИСТЕМЫ ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ
Системы горячего водоснабжения (СГВ или ГВС) — это комплекс
технических и технологических устройств, осуществляющих подогрев и
транспортировку питьевой воды до водоразборных приборов потребителей,
использующих ее для разнообразных санитарно-гигиенических процедур и
технологических процессов.
Температура горячей воды в местах водозабора должна поддерживаться
в пределах tг = 50—75 °С, а ее качество должно соответствовать требованиям,
изложенным в ГОСТ 2974 «Вода питьевая» и СНиП 2.04.07 «Тепловые сети».
В состав СГВ могут быть включены подогреватели исходной воды;
внешние, внутренние и циркуляционные трубопроводные сети;
подкачивающие и циркуляционные на-сосы; аккумуляторы горячей воды;
регулирующие и запорные устройства; приборы контроля и учета.
В зависимости от числа потребителей, получающих горячую воду,
различают:
местные СГВ, в которых водопроводная вода нагревается в установленных у
потребителя газовых, электро- или иных подогревателях и по внутренним
водопроводам поступает к водоразборным приборам этого же потребителя;
централизованные СГВ, обеспечивающие горячей водой всех потребителей
подсоединенных к конкретной СИТ или СЦТ.

98. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

При использовании «закрытой» схемы СГВ водопроводная вода подогревается в теплообменниках с использованием теплоты, подводимой от тепловой
сети или местных котельных. При этом подогретой водопроводной водой
обеспечиваются:
- все потребители, если водопроводная вода подогревается в автономной
котельной потребителя или в подогревателях, установленных в его
индивидуальном тепловом пункте (ИТП);
- несколько потребителей , если подогреватели установлены в
центральном тепловом пункте, обслуживающем этих потребителей.
При использовании «открытой» схемы СГВ к водоразборным приборам
всех потребителей, подключенных к СЦТ, подводится горячая вода из тепловой
сети (сетевая вода), а ее подогрев осуществляется в установках источника
теплоснабжения. Качество сетевой воды при этом должно соответствовать
качеству питьевой воды (ГОСТ 2974).
Для проектирования и выбора расчетных нагрузок различных объектов
СГВ и СТС, одновременно обеспечивающих горячей водой и ее теплотой
множество параллельно подключенных водоразборных приборов, статистическими методами получены достоверные типовые суточные графики
потребления различными видами потребителей.

99. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

В качестве примера представлен типовой график расхода горячей
водопроводной воды потребителями жилого района.
Суточный график горячего водоснабжения жилого района:
а — сутки среднего водопотребления; б — сутки максимального водопотребления

100. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Средненедельная потребность в теплоте при бытовом горячем
водоснабжении, кВт,
Qср.нг.в = 1,2М(аср.1г.в+ b)(tг – tх)ρср/nс ,
где 1,2 — коэффициент, учитывающий снижение температуры горячей воды в
абонент-ских системах потребителей; М — расчетное число потребителей,
получающих горячую воду; аср.1г.в— удельная норма расхода горячей воды на
единицу измерения в сутки среднего водопотребления, л/(сут - чел.), или в смену
(для предприятий), л/(смену чел.); b — суточный расход воды для общественных
зданий заводоуправления предприятия, отнесенный к единице измерения (жителю
района, работнику предприятия и др.), л/(сут чел.); для жилого района b = 25
л/(сут - чел.); tх— температура холодной водопроводной воды, °С; для
отопительного периода tх = tх.л = 5 °С; для теплого периода года tх = tх.л = 15 °С; ρ
— плотность горячей воды при tг = 55 °С, кг/л; ср — удельная теплоемкость
горячей воды при температуре tср = (tг – tх)/2, кДж/(кг· °С); nс — расчетная
длительность подачи теплоты на горячее водоснабжение: в сутки (nс = 86 400
с/сут) или в смену (nс = 28 800 с/смену).
Средний расход теплоты на бытовое горячее водоснабжение в сутки
наибольшего водопотребления, кВт,
Qср.гг.в = Кmахсут Qср.н г.в ,
где Кmахсут — коэффициент суточной неравномерности расхода теплоты, на ее
приготов-ление по дням недели; при отсутствии опытных данных принимается, для
промышленных зданий и предприятий Кmахсут = 1,0.

101. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Для задач, связанных с определением тепловой мощности ЦТП (ценротеплопункт) и ИТП (индивид.), обслуживающих ограниченное число водоразборных
приборов при нахождении расчетного расхода воды используется вероятностный метод определения одновременности действия водо-разборных приборов,
входящих в рассматриваемую часть СГВ. При этом алго-ритм расчета расходов
воды через каждый участок внутритренних водопроводов включает в себя
следующие этапы.
1 Вся схема горячего водоснабжения от водоразборных приборов до ИТП
или ЦТП разбивается на участки, характеризующиеся числом присоединенных к
ним помещений, в которых установлены водоразборные приборы.
2 Для каждого из этих помещений определяется число типов установленных в нем водоразборных приборов горячей воды Апом и общее число водоразборных приборов всех типов, присоединенных к сети горячего водоснабжения,
Nпомг.вi.
3 Для каждого i-го типа водоразборных приборов по табл. находят расчетные секундные расходы горячей воды gгвi = gргвi через единичные приборы, л/с.
4 Определяется число людей Мпомг.вi использующих водоразборные
приборы, установленные в данных помещениях (жильцов в квартире, работни
ков в цехе и др.).

102. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

5 Для приборов каждого типа, используемых одними и теми же потребителями (например, умывальник, используемый всеми жильцами квартиры), вычисляются вероятности действия каждого из них в час максимального водопотребления:
Рг.вi =аmахг.вМпом/(gрг.вiNпомг.вi·3600.)
где i — обозначение (индекс) типа рассматриваемого водоразборного прибра;
аmахг.в — норма расхода горячей воды одним человеком, находящимся в рассматриваемом помещении, за час максимального водопотребления, л/(ч чел.).
Значения аmахг.в, определенные на основе статистической обработки данных наблюдений за характером водопотребления в жилых, общественных, промышленных и других зданиях, приведены в табл.
6 Все разнотипные водоразборные приборы, установленные в любом рассматриваемом помещении, когда известно общее число типов этих приборов Апом,
условно заменяются равным числом однотипных эквивалентных приборов, для
каждого из которых вычисляются расходы горячей воды, л/с,
gэ.пг.вi = [ (Nпомг.вiРг.вi ·gрг.вi )]/[ ( Nпомг.вiРг.вi)] .
7 Рассчитывается вероятность действия условных эквивалентных
водоразборных приборов для каждого рассматриваемого помещения
Рэ.п г.в =аmахг.вМпомг.вi /(gэ.пг.вi Nпомг.вi·3600.)

103. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Если же через участок проходит горячая вода, поступающая в помещений
различающихся типов (например, через один участок СГВ проходит горячая вода,
подающаяся в квартиры и магазин), то для каждого из типов помещений рассчитываются свои значения вероятности действия эквивалентных водоразборных приборов
(Рэ.п г.в.маг и Рэ.п г.в.кв), а затем находится усредненное значение вероятности для участка
Рэ.пг.в.уч = [ (Nпомг.вiРэ.п г.вj )]/[ ( Nпомг.вj)],
где Аj — число различных типов помещений, получивших горячую воду на рассматриваемом участке; Nпомг.вi— общее число водоразборных приборов, получаю-щих
горячую воду и размещенных в помещениях j-го типа, шт.; Рэ.п г.вj — веро-ятность
действия условных водоразборных приборов в помещениях j-го типа.
8 Определяются значения произведений
∏ = Рэ.пг.в.уч·∑ Nпомг.в
.
Для участков внешней тепловой сети от здания до ЦТП определяют:
средний часовой расход воды в системе горячего водоснабжения, кг/ч,
Gср.чг.в = аср2г.вМзд ρ/24 =Кmахч аср1г.вМзд ρ/24
и максимальный часовой расход, кг/ч, Gmах.чг.в = аmахг.вМзд ρ/24
Количество теплоты, необходимой для ИТП:
Qmах.чг.в = Gрг.в(hг.в – hх.в) = Gрг.в(сг.вtг.в – сх.вtх.в)
Для ЦТП:
Qmах.чг.в = ∑ Gmах.чг.в.зд(hг.в – hх.в) = ∑Gmах.чг.в.зд (сг.вtг.в – сх.вtх.в)
где∑ Gmах.чг.в.зд — суммарньии расход горячей воды на все здания,
присоединенные к ЦТП, кг/ч; сг.в и сх.в — теплоемкость соответственно горячей и
холодной воды, кДж./(кг ·°С); hг.в и hх.в — энтальпии воды после подогрева и до
него, кДж/кг.

104. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

9. По найденным значениям произведений из рис. 2.10 выбираются значения
коэффициентов αг.в, затем определяется максимальный (расчетный) расход горячей воды через рассматриваемый участок внутренней системы горячего водоснабжения, который также называют максимальным секундным расходом, кг/с,
gрг.в.уч = 5 gэ.пг.в αг.вρ , где ρ — плотность воды при tг.в = 55°С, кг/дм3.
Рис.2.10. Значения коэффициента α при Рг. в ≥ 0,1 и Nг. в ≤ 200 шт.

105. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

2 Обеспечение предприятий
сжатым воздухом
На промышленных предприятиях сжатый воздух
используется по двум основным направлениям:
технологическому (для выплавки стали и чугуна в металлургии,
получения кислорода в воздухоразделительных установках и
др.) и силовому (для привода различных машин и механизмов в
машиностроении, горно - рудной промышленности, кузнечном и
других производствах).
Компрессорные станции включают в свой состав:
компрессоры, приводные двигатели, устройства для забора воздуха; очистки его от пыли, ГСМ; теплообменники охлаждения и
другое вспомогательное оборудование
На компрессорной станции могут размещаться
компрессоры с электроприводом или с паро- и газотурбинным
приводом, приводом от поршневых ДВС.
Коммуникации сжатого воздуха имеют радиальные и
кольцевые участки.

106. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

На производство сжатого воздуха затрачивается около 5 %
общего расхода электроэнергии на металлургических заводах и до
30 % на предприятиях машиностроительного комплекса и горнодобывающей промышленности. При использовании электрического
привода компрессоров удельный расход энергии на производство
1000 м3 сжатого воздуха составляет от 80 до 140 кВт/ч. При паровом
приводе удельный расход условного топлива на производство 1000
м3 сжатого воздуха составляет 17—20 кг.
Системы воздухоснабжения, обеспечивающие промышленных
потребителей сжатым воздухом, включает в себя компрессорные и
воздуходувные станции, трубопроводный и баллонный транспорт для
подачи сжатого воздуха к потребителям, воздухосборники-ресиверы
и распределительные устройства у потребителя.
В зависимости от потребности в сжатом воздухе и необходимого его давления станции оборудуются или центробежными
компрессорами с давлением сжатого воздуха 0,35—0,9 МПа и
единичной подачей 250 - 7000 м3/мин, или поршневыми
компрессорами с давлением 3—20 МПа и единичной подачей не
более 100 м3/мин

107. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Рис. 2.1. Схема
системы снабжения
потребителей сжатым
воздухом:
а — компрессорная станция I с поршневыми
комп-рессорами;
б — компрессорная станция II с турбокомпрессорами; III, IV— коммуникации; 1 — поршневой
компрессор; 2 — турбокомпрессор; 3—5 — потребители сжатого воздуха от турбокомпрессоров; 6—8 — потребители
сжатого воздуха от
поршневых компрессоров; 9 — устройства
влаго- и маслоотделения; 10 — устройства
осушки воздуха; 11 —
ресиверы; 12 — дожимающие компрессоры у
индивидуальных
потребителей

108. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Рис. 2.2. Схема
компрессорной станции:
а — с турбокомпрессорами;
б — с поршневыми
компрессорами;
1 — воздухозаборное устройство и фильтры очистки
воздуха от пыли; 2 —
привод, 3— первая ступень
(секция) компрессора; 4 —
промежутоный
холодильник; 5 — вторая
ступень (секция) компрессора; 6 — концевой
холодильник; 7 — влаго- и
маслоотделитель; 8 —
ресивер

109. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДХОСНАБЖЕНИЯ

110. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДХОСНАБЖЕНИЯ

Принципиальная схема компрессорной установки: 1 —
дождезащитное жалюзи; 2 — проволочная сетка; 3 —
закрываемое жалюзи; 4 — воздушный фильтр; 5 — камера
всасывания; б — компрессор; 7 — дроссельный клапан; 8 —
виброгаситель; 9 — каплеотделитель; 10 — доохлаждетние;
11 — ресивер; 12 — обезвоживание; 13 — подключение
потребителей.

111. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДХОСНАБЖЕНИЯ

Подача компрессорной станции определяется потребностью
предприятия в сжатом воздухе с учетом его потерь при
транспортировке и потреблении, для предприятий с небольшим
числом потребителей (доменное, сталеплавильное производство и
др.) вначале определяется годовой расход воздуха, м3/год:
Vвго = gвП, где П — годовой выпуск продукции, т/год; gв — средний
удельный расход воздуха, м3/т (в расчете на единицу продукции),
значения которого приведены ниже:
Продукция
gв, м3/т
Чугун.......................................................................800—1000
Сталь мартеновская................................................60—140
Сталь конвертерная................................................30—50
Электросталь............................................................70
Прокат........................................................................20—50
Азотная кислота....................................................4000
Серная кислота ....................................................1500—2000
Аммиачная селитра..............................................(8—9)103
Нитроаммофоска................................................... 400—700

112. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Системы воздухоснабжения, как правило, оценивают по удельному
расходу электроэнергии на выработку сжатого воздуха, определенному
непосредственно по выходному сечению компрессора. Для применяемых в СВС компрессоров их значение составляет Э = (80—120)10-3 кВт
ч/м3. Однако для потребителей, удаленных от компрессорной станции,
из-за потерь в системе значение Э может достигать (200—300)10-3 кВт
ч/м3.
Рис. 2.3. Эксэргетический баланс системы воздухоснабжения

113. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Основными потерями СВС являются:
ΔЕк — электромеханические и внутренние потери в компрессоре,
определяемые его КПД;
ΔЕс.о — потери в системе охлаждения;
ΔЕрег — потери в системе регулирования при работе компрессора на
частичных нагрузках;
ΔЕр — суммарные гидравлические потери в трубопроводах и
вспомогательных элементах;
ΔЕут— потери, связанные с утечкой воздуха через неплотности.
Так как потери в элементах системы могут варьироваться в
широких пределах, то потребитель получает не более 50 % энергии на
входе в компрессор (энергии привода) Епр.
Внутренние потери в компрессоре и электродвигателе практически постоянны, и повлиять на их значение можно лишь путем модернизации про- точной части компрессора или установкой двигателя с
большим КПД.

114. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Существуют два основных принципа сжатия
воздуха (или газа): объемный принцип и динамическое
сжатие.
Объемными компрессорами являются, например, поршневые компрессоры
и ротационные компрессоры различных типов. Эти компрессоры нашли самое
широкое применение в промышленности.
Например, в поршневых компрессорах воздух всасывается в камеру
сжатия, впускное отверстие которой закрывается. Затем объем камеры
уменьшается и воздух сжимается. Посте того как давление достигает того же
уровня, что и давление в выпускном коллекторе, открывается клапан и воздух
выпускается при постоянном давлении и продолжающемся уменьшении объема
камеры.
При динамическом сжатии воздух всасывается в быстро вращающееся
рабочее колесо компрессора и разгоняется до большой скорости. Затем он
выпускается через диффузор, где его кинетическая энергия преобразуется в
статическое давление. Существуют динамические компрессоры с осевым и
радиальным потоком, которые отличаются исключительно высокой
производительностью.
На рисунке показаны наиболее распространённые типы компрессоров,
классифицированные в соответствии с их принципом действия.

115. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

116. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Их можно классифицировать по другим признакам, например,
компрессоры с водяным или воздушным охлаждением, стационарные
или передвижные и т.д.
Перемещение поршня вверх - вниз осуществляется под
воздействием шатуна и вращающегося коленчатого вала.
Если для сжатия используется только одна сторона поршня, то
компрессор называется компрессором одинарного действия. Если
используются как верхняя, так и нижняя стороны поршня,
компрессор называется компрессором двойного действия.
Разность между давлением на впускной стороне и давлением на
выпускной стороне служит показателем работы компрессора.
Степень повышения давления πк— это соотношение между
абсолютными значениями давления на впускной и выпускной
стороне.
Соответственно для машины, которая всасывает воздух при
атмосферном давлении и сжимает его до избыточного давления,
например, 7 бар, эта величина составляет: (7+ 1)/1 =8.

117. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Диаграмма сжатия для объемных
компрессоров

118. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Рабочий объем Vh — объем цилиндра, который поршень проходит
на стадии всасывания.
Объем мертвого пространства Vc — пространство, которое по
законам механики должно оставаться в цилиндре, пока поршень
находится в верхней мертвой точке, а также пространство,
необходимое для клапанов и т.д.
Разность между рабочим объемом и объемом всасывания
возникает из-за расширения остающегося в объеме мертвого
пространства воздуха, что происходит перед всасыванием.
Разница между схематичным графиком и графиком с
нанесенными реальными значениями параметра р/V объясняется
особенностями конструкции компрессора, например поршневого.
Клапаны никогда герметично не закрываются: обязательно
происходит небольшая утечка между поршнем и стенкой цилиндра.
Кроме того, клапаны не могут открываться и закрываться без
задержки, что приводит к падению давления при протекании газа по
каналам.
По конструктивным причинам при поступлении в цилиндр газ
нагревается.

119. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Работа сжатия при изотермическом процессе рассчитывается по формуле:
Работа сжатия при изоэнтропическом процессе рассчитывается по формуле
Где: W - работа сжатия, Дж; p1 - начальное давление, Па; V1 - начальный объём,
м3 ; p2 - конечное давление, Па; V2 - конечный объём, м3 ; χ - изоэнтропическая
экспонента, в большинстве случаев применяется 1,3 < χ < 1,4
Эти формулы показывают, что для изоэнтропического сжатия требуется
затратить больше работы, чем для изотермического сжатия. В действительности
значение требуемой работы находится между этими предельными случаями
(1,3 < χ < 1,4)
Объемный компрессор — машина с постоянной производительностью и
изменяющимся давлением.
Для объемного компрессора, в отличие от значительно более
высокоскоростных центробежных компрессоров, характерны более высокие
показатели давления даже при низкой скорости.

120. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Динамические
компрессоры
Динамический компрессор — машина с
непрерывным потоком, в которой при
протекании газа происходит рост давления
газа. Вращающиеся лопатки приводят к
ускорению газа до высокой скорости, после
чего скорость газа при расширении
преобразуется в давление и соответственно
уменьшается. В зависимости от основного
направления потока компрессоры могут быть
радиальными или осевыми.
В отличие от объемных компрессоров в
динамических компрессорах даже небольшое
изменение рабочего давления приводит к
большому изменению производительности.
Центробежный компрессор — машина с
изменяющейся производительностью и
постоянным давлением.
Центробежные компрессоры желательно
использовать тогда, когда требуется более
высокая производительность.

121. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Каждая ступень
центробежного К. имеет
рабочее колесо-крыль-чатку 1,
вращающуюся в корпусе 2. Газ
поступает из направляюще-го
аппарата 5, в котором закручивается в направлении вращения.
Проходя через рабочее колесо 1
в радиальном направлении, газ
под воздействием лопаток 4
увеличи-вает давление и
приобретает большую скорость,
близкую к окружной скорости
вращения лопаток. В диффузоре
3 скорость воздуха уменьшается
и соответ-ственно
увеличивается давление .В
одной ступени центробежного К.
возможно повысить давление
воздуха в 2—4 раза. Поэтому
для получения высоких
давлений центробежные К.
выполняются
многоступенчатыми

122. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

123. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

ОСЕВЫЕ КОМПРЕССОРЫ
Повышение давления в них происходит до 2 МПа и более, этим они и отличаются от
осевых вентиляторов, в которых отношение давлений на выходе и входе значительно
меньше.
Конструктивная схема осевого компрессора
Сечения НК—НК — на входе в компрессор; КК—КК — на выходе из компрессора; А—А и Б—Б — на входе в
проточную часть компрессора и на выходе из нее соответственно; 1 — входной патрубок; 2 — конфузор; 3
— спрямляющий аппарат; 4 — вал компрессора с системой уплотнений; 5 — подшипник; 6 — выход
воздуха из компрессора; 7 — диффузор; 8 — входной направляющий аппарат

124. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ

Среднечасовой объемный расход воздуха, м3/ч, Vвср.ч = Vв /nв где nв —
число часов потребления сжатого воздуха в год.
Максимальный часовой объемный расход сжатого воздуха, м3/ч,
Vвмах = Кмах Vвср.ч
где Кмах — коэффициент максимального часового потребления воздуха.
Для предприятий с большим числом разнообразных потребителей, например
для машиностроительных отраслей, средний часовой объемный расход, м3/ч,
где М—число различных типов пневмопотребителей; miпп— число однотипных
пневмо-потребителей i-й группы; giпп— отнесенный к нормальным условиям
номинальный расход воздуха одним потребителем i-й группы; Kiспр— коэффициент
спроса, одновременность работы однотипных потребителей, gут – потери воздуха
вследствие износа и из-за утечек у пневмопотребителя, Кiспр= 1,0—0,7 для miпп =
10—60, Кiспр = 0,7—0,5 для miпп = 50—200; Σgут— потери воздуха (утечки) у
неработающих щах потребителей в трубопроводах и соединительной арматуре,
м3/ч. Годовой расход воздуха, м3/год в этом случае
Vвгод=Vср.чnв.

125. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Для пневмооборудования средний часовой расход воздуха Vобср.ч, м3/ч,
определяется по формуле
где М — число различных типов оборудования; Кисп — коэффициент
использования оборудования.
Значения коэффициентов, входящих в формулы для определения
средних расходов наиболее характерных типов потребителей, являются
среднестатистическими величинами и приводятся в справочниках.
По максимальному часовому объемному расходу воздуха
определяется максимально длительная нагрузка компрессорной станции,
м3/ч: Vвмах.д = β Vвмах , где β = 0,85—0,95 — коэффициент, учитывающий
несовпадение во времени максимальных нагрузок у пневмоприемников
различных групп.
Суммарная подача всех работающих компрессоров принимается
равной Vвмах.д и, кроме того, на компрессорной станции устанавливается один
резервный компрессор.

126. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Подача компрессора выбирается из условия, что оптимальное число
размещаемых в машинном зале агрегатов Nопт = 3—4 шт. и, как правило, не
более восьми, при этом V'к = Vвмах.д/ Nопт .
По полученному значению из таблиц выбирают типоразмер компрессора с необходимым давлением и ближайшей к найденному значению
подачей.
Охлаждение воздуха в компрессорных установках осуществляется во
входящих в их состав промежуточных и концевых холодильниках.
Промежуточное охлаждение позволяет снизить затраты энергии на
сжатие воздуха. Охлаждение воздуха в концевых холодильниках применяют
для обеспечения технологических требований потребителя к температуре
сжатого воздуха.
Для большинства промышленных потребителей требуется сухой
сжатый воздух. Выбор метода осушки обосновывается техникоэкономическими расчетами.

127. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Осушители сжатого воздуха
Одной из важнейших характеристик сжатого воздуха,
используемого в промышленности, пищевой индустрии, медицине и
других отраслях, является влажность.
Самое общее определение таково: влажность - это мера,
характеризующая содержание водяных паров в воздухе (или другом
газе). Данное определение дает физическое понятие влажности.
На практике используются специальные параметры,
характеризующие влажность воздуха: относительная влажность, точка
росы, абсолютная влажность.
Абсолютная влажность - это величина, показывающая, какое
количес-тво паров воды содержится в заданном объеме воздуха. Оно
выражается в г/м3.
При очень низкой влажности газа используется такой параметр
как влагосодержание, единица измерения которого ppm (parts per
million частей на миллион). Это абсолютная величина, которая
характеризует число молекул воды на миллион молекул всей смеси.
Ppm – более универсальная величина, она не зависит ни от
температуры, ни от давления. Это и понятно количество молекул воды
не может увеличиваться или уменьшаться при изменениях давления и
температуры.

128. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Относительная влажность - это понятие, используемое, как правило, в
метеорологии. Оно определяется как отношение действительной влажности
воздуха к его максимально возможной влажности. Другими словами,
относительная влажность показывает, сколько еще влаги не хватает, чтобы
при данных условиях окружающей среды началась конденсация. Данная
величина характеризует степень насыщения воздуха водяным паром.
Однако, относительная влажность неудобна для работы, так как она
привязана к давлению, и к температуре газа.
Более часто используется величина, называемая температурой точки
росы.
Точка росы - это температура, при которой начинается процесс
конденсации влаги. Практическое значение точки росы заключается в том,
что оно показывает, какое максимальное количество влаги может
содержаться в воздухе при указанной температуре. Действительно,
фактическое количество воды, которое может удерживаться в постоянном
объеме воздуха, зависит только от температуры. Понятие точки росы
является наиболее удобным техническим параметром. Зная значение точки
росы, мы можем утверждать, что количество влаги в заданном объеме
воздуха не превысит определенного значения.

129. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

В представленной табл.1 показано максимальное количество
воды, содержащейся атмосферном воздухе (в граммах на кубический
метр) в широком диапазоне температур от -35 °С до +35 °С.
Тем-ра
воздух
-35
-30
-25
-20
Кол-во
влаги,
гр/м3
0,3
0,4
5
0,7
1,1
1,6
-15
-10
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
2,4
3,4
5,0
6,9
9,5
13,0
17,1
23,8
31,6
41,8
Часто возникает вопрос, о какой точке росы идет речь, если она
выражается отрицательной температурой, ведь вода замерзает при
температуре 0°С. Дело в том, что при отрицательных температурах
замеряют не точку образования конденсата, а точку образования инея.
Рассмотрим на примерах, как можно применить основные законы
состояния газа и данные, приведенные в табл. 1, для оценки
содержания влаги на выходе компрессора.

130. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Пример 1.
Температура +25 °С, относительная влажность 65%. Сколько влаги
содержится в 1 м3?
Относительная влажность (φ) может быть выражена формулой:
φ = (А / В) х 100%,
где А - фактическое содержание воды; В - содержание воды в состоянии
насыщения (точка росы)
Воспользовавшись данными таблицы 1 и вышеприведенной формулой, определяем фактическое содержание воды в состоянии насыщения при
+25°С, что соответствует 24 г/м3.
Тогда искомое количество воды равно 24 г/м3 х 0,65 = 15,6 г/м3. При
сжатии воздуха его способность удерживать влагу в виде пара зависит от
степени уменьшения объема.
Следовательно, если температура остается постоянной или существенно не возрастет, вода начнет конденсироваться.

131. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Пример 2.
10 м3 атмосферного воздуха при +15 °С и 65% относительной влажности сжимается до избыточного давления 6 бар (7 бар абсолютного). Сколько воды сконденсируется?
Из таблицы находим, что при температуре +15 °С в воздухе может содержаться
максимум 13,04 г/м3, а в 10 м3 - 13,04 г/м3 х10 м3 = 130,4 г. При относительной
влажности 65% воздух будет содержать130,4г х 0,65 = 84,8 г влаги. Уменьшенный
объем сжатого воздуха при давлении 6 бар можно подсчитать, исходя из закона Бойля
–Мариотта (температура воздуха существенно не изменяется):
P1 x V1 = P2 x V2;
V2 = (P1 x V1) / P2,
где Р1 - атмосферное давление равное 1,013 бар; V2 = ( 1,013 х 10 )/(6+1,013) = 1,44
м3
Далее определяем, что 1,44 м3 воздуха при +15°С может удерживать максимум
13,04 г х 1,44 = 18,8 г влаги.
Количество конденсата равняется общему количеству воды, содержащемуся в
атмосферном воздухе, минус количество воды, которое может вобрать в себя сжатый
воздух, а именно: 84,8 г - 18,8 г = 66 г.
Таким образом, после сжатия 66 грамм воды выпадет в виде конденсата. Во избежание вредного воздействия, которое может оказать конденсат на состояние магистрали и работу пневматических элементов, его необходимо удалить, прежде чем сжатый воздух будет направлен к потребителю.

132. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Рассмотрим, в чем же проявляются отрицательные факторы присутствия
влаги в пневмосети:
- конденсат расширяет смазочное масло в используемых пневматических
машинах, приводя к их быстрому износу, и увеличивает стоимость
технического обслуживания;
- водные смеси эмульгируются с маслом, забивают протоки в
пневматических инструментах, вызывая поломки;
- конденсат коррозирует линии подачи воздуха, образуя оксидные обломки
или пыль, которые загрязняют пневматические устройства и приводят к их
поломкам;
- при понижении температуры конденсат может замерзнуть в
трубопроводах и вызвать разрывы;
- влага вызывает коррозию изделий, подвергнутых пескоструйной
(косточковой) обработке с применением влажного воздуха;
- при покраске конденсат образует в краске неэстетичные кратеры,
которые к тому же способствуют коррозии;
- в пневматическом транспорте порошкообразных материалов влажность
вызывает блокировку или изменяет транспортируемый продукт;
- повышенная влажность приводит к преждевременной потере
работоспособности элементов электропневматических систем управления
(датчиков расхода воздуха, давления, температуры и т.п.);
- конденсат вреден в фармацевтической и пищевой промышленности;

133. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

- конденсат недопустим в воздухе, используемом для охлаждения литейных
форм и пресс-форм для литья под давлением;
- в электронной промышленности может применяться только сухой воздух.
Для исключения нежелательных воздействий следует установить, до какой
точки росы необходимо довести влажный воздух. При планировании подготовки
сжатого воздуха для конкретного применения необходимо пользоваться
соответствующими стандартами.
Международный стандарт ISO 8573-1 (Таблица ) устанавливает 6 классов
чистоты воздуха и соответствующее каждому классу предельно допустимое
содержание различных видов примесей и содержание влаги (российский ГОСТ
17433-80).
Класс
чистоты,
Max. содерж.
Мах.
размер
Мах.
содержание
Таблица
. Примеси и классы
частоты воздуха
в соответствии
с ISO
8573-1
№
масла, мг/м3
частиц , мг
тв. включений
мг/м3
Мах. температура
точки росы, гр.С
1
0,01
0,1
0,1
- 70
2
0,1
1,0
1,0
- 40
3
1,0
5,0
5,0
- 20
4
5.0
15
8,0
3,0
5
25
40
10
7,0

134. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

2.УСТРОЙСТВА и МЕТОДЫ ОСУШКИ
Сжатие воздуха в компрессоре приводит к образованию конденсата,
поэтому необходимо использовать дополнительный сепаратор для
отделения влаги. Однако этого тоже недостаточно, поскольку сжатый
воздух, расширяясь в оборудовании, охлаждается независимо от
условий среды, что сопровождается дополнительным выделением
конденсата (см. пример 1). Поэтому и встает вопрос об использовании
специальных осушителей, обеспечивающих необходимую точку росы.
Например, если осушитель имеет точку росы +3 °С, то дополнительное
охлаждение сжатого воздуха до температуры не ниже + 3 °С не
приведет к образованию конденсата.
Существуют различные методы осушки воздуха.
Осушка охлаждением.
Это наиболее широко применяемый в промышленности и наиболее
экономичный тип осушителя. Стоимость такого осушителя в диапазоне
производительностей от 3 до 20 м3/мин составляет примерно 15-20% от
стоимости компрессорного оборудования. Сжатый воздух охлаждается
хладагентом, а выпавший конденсат отводится.
Воздух обычно охлаждается противоположным потоком
хладагента в два этапа: предварительный – воздух - воздух; главный
– воздух - хладагент. При этом достигается точка росы + 3°С.

135. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Осушка дополнительным сжатием
Другой метод осушки заключается в дополнительном
сжатии воздуха. В этом случае воздух сжимается до гораздо
большего давления, чем необходимо для работы. Как мы
видели на примере 2, в этом случае образуется конденсат,
который отводится через специальный клапан. Затем воздух
расширяется до рабочего давления. С помощью данной
методики возможно достичь точки росы -60°С. Однако этот
процесс очень дорогой. Если окружающая температура или
область применения требует низких значений точки росы от 0°
до -70°С, следует применять сорбционные или мембранные
осушители. В этом случае стоимость осушки в общем процессе
подготовки воздуха достигает 50%.
Мембранные осушители.
Мембранный осушитель состоит из пучка полых волокон, которые
открыты для водяных паров. Осушаемый воздух обтекает эти волокна.
Осушка происходит за счет разницы давления между влажным
воздухом внутри волокон и сухого воздуха, протекающего в обратном
направлении. Для управления обратной продувкой не потребляется
электрическая энергия, что позволяет использовать такие осушители
во взрывоопасных средах.

136. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Абсорбционный осушитель.
В абсорбционном осушителе пары воды химически поглощаются агентом,
который в процессе осушки растворяется. Агентом является соль на основе NaCl.
В ходе процесса происходит расход агента: 1 кг соли поглощает примерно 13 кг
водяного конденсата. Это означает, что соль нужно регулярно пополнять. Самой низкой
точкой росы, которую можно достичь таким способом, является -15°С.
Используются и другие осушительные агенты, в том числе: глицерин, серную
кисло-ту, обезвоженный мел, суперкислую соль магния. Оперативные расходы
довольно высокие, из-за чего этот метод на практике применяется очень редко.
Адсорбционный осушитель.
В адсорбционном осушителе молекулы газа или пара притягиваются
молекулярными силами адсорбента. Осушительным агентом является специальный гель
(например, селикогель), который адсорбирует влагу. После каждого рабочего цикла
требуется восстановление свойств агента, для этого используются два контейнера один для осушки, другой для регенерации.
Восстановление может быть холодным или горячим. Осушители с холодным
восстановлением стоят дешевле, но более дороги в эксплуатации. Осушитель с горячим
восстановлением работает в обменном режиме.
В зависимости от используемого геля можно достичь точки росы -70°С.

137. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Существуют адсорбционные осушители, которые в качестве осушительного
агента используют молекулярные решетки кристаллизованных алюмосиликатов или
цеолиты сферической или гранулированной формы). Как и все адсорберы, они
имеют внутренние капилляры с большой площадью поверхности.
Такие молекулярные решетки со связанными молекулами воды также нужно
восстанавливать.
Одно из главных отличий мембранного от других осушителей заключается в
следующем: осушитель в определенной пропорции уменьшает влажность воздуха,
тогда как рефрижераторный и адсорбционные осушители понижают точку росы.
Недостатком мембранных осушителей является их низкая пропускная способность, и,
как следствие, высокая стоимость.
Как правило, фирмы-изготовители пневмоавтоматики и компрессорного
оборудования доставляют комплексные системы подготовки воздуха для различных
областей применения.
На практике наибольшее распространение получили осушители
рефрижераторного типа. Они экономичны, а "точка росы" + 3°С, как правило,
достаточна для большинства применений.

138. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

На примере фирмы "FIAC" более подробно
рассмотрим устройство осушителя рефрижераторного типа
см.рис.
1. Холодильный компрессор
2. Конденсатор
3. Осушительный фильтр
4. Капиллярная трубка
5. Испаритель
6. Жидкостной сепаратор
7. Электроклапан by – pass
8. Устройство by – pass
9. Теплообменник воздух – воздух
10. Отделитель конденсата
11. Клапан слива конденсата
12. Механический фильтр конденсата
13. Электроклапан слива конденсата
14. Вентилятор конденсатора
15. Панель управления
16. Датчик точки росы
17. Датчик конденсатора

139. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Осушитель состоит из двух отдельных контуров: воздуха и хладагента.
Влажный и горячий сжатый воздух поступает на вход осушителя и проходит
через два теплообменника: воздух-воздух (9) и воздух-хладагент (5).
Теплообменник воздух-воздух передает тепло входящего воздуха выходящему.
Таким образом, входящий воздух частично охлаждается, поэтому охладительная
система может работать с меньшей мощностью, сберегая до 40-50 % энергии. В
теплообменнике воздух - хладагент фреон (или его заменитель) забирает тепло
сжатого воздуха, находящегося в другом контуре теплообменника. Холодный
воздух на выходе испарителя направляется внутрь отделителя конденсата
центробежного типа (10). Благодаря центробежной силе, частицы конденсата
оседают на боковой поверхности, откуда стекают на дно, собираясь в
резервуаре, который регулярно опорожняется с помощью клапана слива
конденсата (11).Система управления (15) обеспечивает необходимую точку росы.
Следует иметь в виду, что при температуре ниже 0°С испаритель
замерзает, а это ведет к закупорке магистрали и, в крайних случаях, разрыву
самого испарителя. Измерительный прибор определяет точку росы с помощью
датчика, установленного в выводной части испарителя (16). По мере изменения
температуры электроклапан bу – pass термостата (7) регулирует установленные
параметры горячего газа. Он включает электроклапан, когда температура
опускается до +2°С и выключает, когда температура вновь поднимается свыше
+4°С.

140. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Характеристики компрессоров, включая точку росы, приведены для нормальных
условий. Как правило, реальные условия работы компрессорной станции отличаются
от нормальных, поэтому для правильного подбора осушителя необходимо учитывать
поправочные коэффициенты, которые приведены в табл. 5-8
Табл 5. Поправочный коэффициент в зависимости от рабочего давления
Давле
н.
бар
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Коэф
ф.
0,54
0,67
0,77
0,85
0,93
1,0
1,06
1,11
1,15
Табл 6. Поправочный коэффициент в зависимости от температуры окружающей среды
Темпер.
окр.среды
грд. С
25
30
35
40
45
Коэфф.
1,0
0,95
0,88
0,78
0,67
Табл 7. Поправочный коэффициент в зависимости от температуры воздуха на входе
Темпер. воздуха на вх.,
грд.С
25
30
35
40
Коэфф.
1,4
1,2
1,0
0,82

141. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Табл 8. Поправочный коэффициент в зависимости от точки росы
Темп. точки
росы, грд.С
3
4
5
6
7
8
9
Коэфф.
1,00
1.02
1,05
1,07
1,1
1,12
1,15
Пример 3.
Необходимо подобрать осушитель воздуха для следующих условий:
- Производительность компрессора 3.000 литров в минуту;
- Рабочее давление на входе 9 бар;
- Температура окружающей среды + 30°С;
- Температура воздуха на выходе компрессора + 45°С;
- Точка росы + 3°С.
Поправочные коэффициенты для указанных условий будут
соответственно равны:
1,11; 0,95; 0.67; 1.
Необходимая пропускная способность осушителя воздуха с учетом
поправочных коэффициентов для заданной точки росы будет равна
(производительность компрессора делится на все поправочные
коэффициенты поочередно):
3.000/1.11/0,95/0.67/1=4.246.

142. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Ближайшее значение искомой производительности соответствует
модели DRY 43 c производительностью 4300 л/мин. Таким образом,
пропускная способность осушителя не всегда соответствует
производительности компрессора, это надо обязательно учитывать при
выборе элементов системы подготовки воздуха.
Действительно, для нормальных условий подошла бы модель DRY 31 с
пропускной способностью 3.100 литров в минуту. Как правило,
потребитель, а нередко и продавец, именно так и подбирают осушитель,
который в этом случае неспособен обеспечить необходимую точку росы.
При высоких температурах входного воздуха рекомендуется
дополнительно ставить предварительный охладитель, что позволяет
использовать модель осушителя с более низкой пропускной способностью.

143. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

144. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОСНАБЖЕНИЯ

Сосуды для выравнивания пульсаций
давления в сети и аккумулирования газа
В поршневых компрессорных установках с давлением до 7…10
после концевых холодильников и влаго- маслоотделителей на
входе нагнетательной магистрали устанавливают воздухосборники –
ресиверы, служащие для выравнивания давления в магистрали и
создания необходимого запаса сжатого воздуха.
Объем ресивера зависит от производительности компрессора и
может быть рассчитан по эмпирическим зависимостям:
кг/см2
Vcб = (0,1…0,2) Gк
При регулировании производительности установки методом
периодическог включения и отключения , объем воздухосборника
выбирают исходя из постоянства принятой разности максимального
и минимального давлений, м3
Vp
G pacx G G pacr T2
G n p
T1
,
где Gрасх – расход воздуха, приведенный к условиям всасывания,
м3/ч; Gк – производительность компрессора, м3/ч; Δр – разность мах.
и мин. давлений, кг/см2 (обычно 0,2…0,5 ); Т1 и Т2 – температуры на
всасывании и входе в ресивер, К.

145. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

3 ХЛАДОСНАБЖЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ
Диапазон низких температур, необходимых для
реализации разнообразных технологий в различных
отраслях промышленности, чрезвычайно широк: от
температуры окружающей среды до температуры,
приближающейся к абсолютному нулю.
К числу протекающих при искусственном
охлаждении относятся процессы кристаллизации,
сублимационной сушки, некоторые процессы абсорбции
и адсорбции, отдельные реакционные процессы
(например, полимеризации).
Все большее распространение холодильные
процессы приобретают в электротехнике, электронике,
ядерной, ракетной, строительной промышленности, в
пищевой, фармацевтической и во многих других
технологиях.

146. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Холодильные и криогенные установки относят группе
систем преобразования энергии, известных под общим
названием термотрансформаторов. Их назначение —
отвод теплоты от источиика на низком температурном
уровне Т0 и подвод к теплоприемнику на более высоком
уровне.
К числу протекающих при искусственном охлаждении
относятся процессы кристаллизации, сублимационной
сушки, некоторые процессы абсорбции и адсорбции,
отдельные реакционные процессы (например, полимеризации).
Все большее распространение холодильные процессы
приобретают в электротехнике, электронике, ядерной,
ракетной, строительной промышленности, в пищевой,
фармацевтической и во многих других технологиях.

147. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Холодильный процесс заключается в передаче
теплоты от объекта с меньшей температурой к
объекту с большей температурой.
Согласно второму началу термодинамики такой
процесс не может происходить самопроизвольно,
он осуществим только с затратами подводимой извне
механической (или других видов) энергии, т.е. с затратой работы в явной или неявной форме.
Различают два основных типа холодильных
процессов — получение умеренного и глубокого
холода.
Как показывают названия, в основе такой классификации лежат температурные уровни охлаждения.
Сегодня принято считать, что умеренное
охлаждение оперирует температурами до «—100», а
глубокое охлаждение — ниже «—100» °С.

148. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ХЛАДОСНАБЖЕНИЯ

НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ
АРЕГАТЫ
ХОЛОДИЛЬНЫЕ
АГРЕГАТЫ
Т0 ≥ 120К
КРИОГЕННЫЕ
АГРЕГАТЫ
Т0 ≤ 120К

149. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Работа холодильных и криогенных установок определяется процессами внутреннего охлаждения, которые обеспечивают необходимое понижение температуры рабочего тела.
В технике используют в основном три способа внутреннего охлаждения:
1) дросселирование рабочего тела в виде жидкости,
влажного пара или газа в области, близкой к пограничной
кривой жидкости (эффект Джоуля— Томсона);
2) детандирование рабочего тела в виде газа или влажного пара (расширение ведется в специальном устройстве —
детандере с отдачей внешней работы);
3) пропускание электрического тока через спай соединенных попарно полупроводников р – и п –типов (эффект
Пельтье).

150. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

КЛАССИФИКАЦИЯ ХОЛОДИЛЬНЫХ И КРИОГЕННЫХ УСТАНОВОК
ТЕРМОТРАНСФОРМАТОРЫ
С НЕСТАЦИОНАРНЫМ
ПОТОКОМ
ТВЕРДОТЕЛЬНЫЕ
ГАЗОЖИДКОСТНЫЕ
ГАЗОВЫЕ
КОМБИНИРОВАННЫЕ
РАЗДЕЛИТЕЛЬНЫЕ
класс D
ОЖИЖИТЕЛИ
класс L
РЕФРЕЖИРАТОРЫ
класс R
СО
СТАЦИОНАРНЫМ
ПОТОКОМ
ПАРОЖИДКОСТНЫЕ
ПО АГРЕГАТНОМУ СОСТОЯНИЮ
РАБОЧЕГО ТЕЛА
ПО НАЗНАЧЕНИЮ

151. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

В табл.1 даны характерные температурные области холодильной и криогенной техники и
виды используемых в них установок, показаны нормальные (при 0,1 МIIа) температуры кипения
некоторых веществ. Рабочие тела, используемые в холодильных установках, называются
хладагентами, в криогенных — криоагентами. Вещества, применяемые для передачи теплоты от
охлаждаемого объекта к рабочим телам установок, называются хладоносителями.
Таблица 1. Температурные области холодильной и криогенной техники

152. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

ОБОБЩЕННЫЕ И ЧАСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ХОЛОДИЛЬНЫХ И КРИОГЕННЫХ УСТАНОВОК
В каждом из трех классов установок используются частные характеристики
производительности, соответствующие виду выпускаемой продукции.
Производительность рефрижераторов , холодопроизводительность
(холодильная мощность) — количество теплоты, отводимой рефрижератором в
единицу времени от охлаждаемого объекта.
Производительность ожижителей определяется количеством получаемой
в единицу времени жидкости (для установок, производящих замороженные
продук-ты, — количеством твердого тела (G, кг/с).
Производительность разделнтельных установок характеризуется
массовым G(кг/ч, т/ч) или объемным V (м3/ч) выходом каждого продукта
разделения, а также их составами, обычно в моляхрных (объемных), реже в
массовых долях, а также температурой, давлением и агрегатным состоянием
(последний показатель — для установок, выдающих продукты или их часть в
жидком виде).

153. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Для оценки установки, особенно многоцелевой, бывает необходимо свести все разнообразные показатели выхода (всю выпускаемую продукцию) к одному обобщенному показателю, для этого используется единый для всех случаев показатель — эксэргетическая
(приведенная) производительность Е, кВт. Для рефрижераторов
(класс R) она определяется по формуле
Е = ΣQ0iτеi.
Эксергетическая температурная функция (фактор Карно), или
коэффициент работоспособности,
τе =(Т0 – То.с)/Т0
Для всех холодильных и криогенных устройств τе < О. Знак
«минус» величины Е показывает, что мощность отводится от установки (если Е не входит в баланс, то знак «минус» опускается).
Применительно к холодильным и криогенным установкам величина Е обозначается Qе и называется эксергетической (приведенной) холодильной мощностью.

154. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Для определения суммарной мощности установки необходимо суммировать значения эксергетической холодильной
мощности, в которых учитывается температурный уровень.
Пример.
Установка дает Q01= 3 кВт на уровне Т01= 250 К и Q02 =
2 кВт на уровне Т02 = 210 К. Эксергетическая холодильная
мощность 1-й ступени Qе1= Q01 τе1 = 3·0,2 = 0,6 кВт, 2-й
ступени Q02 = Q02 τе2 =2∙0,43 = 0,86 кВт.
Значения τе1 и Q01 τе2 определяются по вышеприведенным формулам.
Общая эксергетическая холодильная мощность установки
Qе =Е= Qе1 + Qе2 = О,б + 0,86 = 1,46 кВт.
Характерно, что Qе2 > Qе1 несмотря на то что Q01 > Q02
поскольку холод на более низком уровне энергетически
«дороже».

155. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Холодильная мощность установки может использоваться в
трех режимах:
1) криостатирования — поддержания объекта при
некоторой постоянной низкой температуре Т0 < 120К (с
колебаниями в пределах заданного потребителем допуска).
В холодильной технике (Т0 >120К) этот режим называют
термостатированием, а устройство, в котором находится
объект, при Т < 120К называется криостатом, при Т ≥ 120К
— холодильной камерой;
2) охлаждения — отвода теплоты от объекта в стационарных неизотермических условиях (например, охлаждения
потока газа или жидкости с Т '0 до Т0 ''< Т '0;
3)захолаживания — отвода теплоты от объекта в стационарных условиях для снижения его температуры (обычно от
То.с до заданной Т0).

156. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Обобщенный показатель производительности ожижителей вычисляется по
разности эксергий сжижаемого (или
замораживаемого) хладо- или
криоагента на выходе е2 из установки
и на входе в нее е1
Е = Qе = (е2 — е1)G = ΔеG.
е =(1 –То.с/Т0)Q =h0– hо.с.–То.с.(s0–sо.с.)
Точка входа 1 обычно соответствует
параметрам окружающей среды, точка
выхода 2 — параметрам насыщенной
жидкости (или твердого тела в равновесии с паром) при давлении выхода.
Значения Δе наиболее распространенных газов приведены в табл. 6.2.
Если установка сжижает несколько
веществ, то значения Qе =ΔеG
суммируются.
Таблица 3.2. Минимальная
работа ожижения (замораживания) некоторых газов для
р1= р2=0,1МПа и Т1 = 293 К
Вещество
Аргон
Δе, кДж/кг
462
Азот
740
Водород
15 500
Воздух
710
Гелий
6633
Кислород
615
Метан
1050
Неон
1572
Диоксид углерода
208*
(309 .— при
замораживании)

157. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Обобщенный показатель производительности
разделительных установок, кВт, вычисляется по суммарной эксергии
получаемых продуктов разделения
Е = Qе=ΣGiе0i ,
где Gi — количество данного продукта разделения; е0i — эксергия данного продукта разделения при давлении и температуре окружающей среды.
В табл.3 даны значения эксергий е0 продуктов разделения воздуха 100 %-ной
концентрации при ро.с = 0,1 МПа и То.с = 293 К.
Таблица 3.3. Эксергия продуктов разделения воздуха
Газ
е0
кДж/кг
кДж/кмоль
Кислород
127
4060
Азот
23,1
647
Аргон
303
12095
Криптон
421
35248
Ксенон
321
42031
Неон
1490
30 202

158. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Энергетические характеристики холодильных и криогенных установок, так же как и характеристики производительности, делятся на
частные и обобщенные.
Для рефрижераторов используются обычно две частные характеристики — холодильный коэффициент ε, равный отношению холодопроизводительности установки Q0 к мощности N электропривода
компрессора
и удельный расход мощности
ε = Q0/N,
nуд= N/ Q0 = 1/ε.
Коэффициенты ε и nуд — безразмерные (кВт/кВт или Вт/Вт).
Для ожижителей в качестве частной энергетической
характеристики применяется удельный расход энергии на единицу
продукта при нормальном состоянии (например, жидкого гелия или
твердого диоксида углерода — сухого льда), кВт·ч/кг (кВт·ч/м3),
nуд = N/G.

159. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Обобщенный показатель энергетической эффективности
для всех трех типов установок одинаков и представляет
собой эксэргетический КПД
ηе =Е/N
где Е рассчитывают по ранее приведенным выражениям.
Значение ηе во всех случаях показывает степень приближения установки к идеальной, у которой все процессы обратимы, т.е. ηе = 1; N — мощность электропривода установки.
Для рефрижераторов также справедливо равенство
ηе = Qе/N=Q0τе/N=ετе
Формула показывает, что ηе представляет собой произведение двух величин — холодильного коэффициента ε и фактора Карно (эксергетический температурной функции) τе, который позволяет учесть температурный уровень холода.

160. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Идеальная холодильная машина
Наиболее совершенным (идеальным) является
процесс охлаждения, обеспечивающий передачу
максимального количества теплоты (производства
максимального количества холода) на единицу
затраченной работы.
Этому условию удовлетворяет рабочий
процесс, проводимый по обратному циклу Карно –
круговому процессу, в котором рабочее тело проходит цикл изменений состояния в направлении,
обратном тому, которое было принято в цикле
Карно.
При осуществлении обратного цикла Карно
затрачивается внешняя механическая энергия.

161. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Напомним, что этот цикл предусматривает две
изотермические и две адиабатические операции:
изотермический отвод теплоты от рабочего тела
(РТ)
в
верхнем
температурном
источнике
(холодильнике-конденсаторе - ХК),
адиабатическое понижение температуры РТ в
расширительной машине (детандере - Д),
изотермическое
нагревание
РТ
в
нижнем
температурном источнике (испарителе - И)
и адиабатическое повышение температуры РТ в
компрессоре (К).
При этом в нижнем источнике РТ получает
теплоту от охлаждаемой среды, т.е. последняя
охлаждается — в этом цель процесса.

162. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Узел, в котором от объекта низкой
температуры передается (отводятся)
теплота к рабочему телу, будем называть
нижним температурным источником.
Узел, в котором к объекту высокой
температуры передается (подводится)
теплота от рабочего тела, — верхним
температурным источником.
Температуру рабочего тела Тн называют
температурой нижнего источника, Тв —
температурой верхнего источника.

163. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Идеальная холодильная машина
Рис. 1. а — принципиальная схема; б — диаграмма Т— s; I — рабочее тело, II — охлаждаемая среда,
III — охлаждающая среда;
К — компрессор, ХК — холодильник – конденсатор; Д — детандер, И —
испаритель

164. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Идеальный цикл удобно изображать в
диаграмме Т— s (рис. 1, б).
Стадии цикла (они соответствуют схеме на рис. 1, а):
1—2 — адиабатическое сжатие РТ в
компрессоре (s = соnst);
2—3 — изотермическая и
изобарическая конденсация паров РТ в
конденсаторе (Т = соnst, рв = соnst)
3—4 — адиабатическое расширение РТ
в детандере (s = соnst);
4—1 — изотермическое и
изобарическое испарение РТ в
испарителе (Тн = соnst, рн = соnst)

165. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Для оценки и сопоставления эффективности различных циклов вводят понятие о
холодильном коэффициенте εх ,
выражающем количество холода производимого в испарителе, приходящееся на единицу затраченной адиабатической работы:
εх=q0/ℓад
(а)
Для идеального цикла общее выражение (а)
при подстановке значений q0 и ℓад приобретает
вид:
TH s
TH
1
x
TB TH s TB TH TB 1
TH
(б

166. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

На величину εх можно воздействовать,
выбирая уровни температур Тн и Тв. С понижением Тн коэффициент εх уменьшается, и
производство холода удорожается; значит, не
следует стремиться к чрезмерному (ниже необходимого технологического уровня) понижению температуры Тн.
С понижением Тв коэффициент εх возрастает; однако возможности снижения Тв обычно
ограничены, так как ограничен диапазон
температур охлаждающей среды в конденсаторе (это чаще всего — холодный воздух или
холодная вода).

167. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ Паровая компрессионная холодильная машина

Практическое осуществление холодильного
процесса требует модификации идеальной схемы (цикла). Реальная компрессионная холодильная машина имеет три существенных отличия
от идеальной:
1) вместо расширительной машины (детандера) в схеме используется дроссельный вентиль;
2) компрессор реальной холодильной машишины всасывает сухой насыщенный пар (при
сжатии последний становится перегретым);
3) жидкость после конденсации несколько
переохлаждается перед дросселированием.

168. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ Паровая компрессионная холодильная машина

Принцип работы дроссельного вентиля
иллюстрируется схемой на рис.2. Поток движется через узкий канал А под действием перепада
давлений Рн — Рк, равного гидравлическому сопротивлелению канала, обусловленному трением
потока о его стенки. При этом энтальпия потока
должна бы понижаться от начальной величины iн
до конечной iк. Но затраты энергии на трение переходят в теплоту, а последняя целиком (устройство изолировано в тепловом отношении) возвращается потоку. Поэтому на выходе энтальпия
потока iк та же, что и на входе, iн. Результат процесса в сужающем устройстве А следует записывать в форме iк = iн часто его записывают (не
совсем строго) в форме i = соnst.
Рассмотренный процесс падения давления
потока в сужающем устройстве при сохранении
ею энтальпии именуют дросселированием.
Рис.2. К принципу работы дроссельного вентиля (А — узкий
канал)

169. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ Паровая компрессионная холодильная машина

Рис.3. Реальная одноступенчатая паровая компрессионная холодильная машина:
а — принципиальная схема, б — диаграмма Т—s; I — рабочее тело, II — охлаждаемая
среда, III — охлаждающая среда; К — компрессор, ХК — холодильник-конденсатор,
Др — дроссельный вентиль, И — испаритель

170. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ Паровая компрессионная холодильная машина

Диаграмма Т—s при переходе к реальной машине
умеренного охлаждения претерпевает изменения (фиг.
2.1.3, б), отвечающие схеме процесса на рис. 2.1.3, а.
Стадии реального цикла:
1—2 — адиабатическое (s = соnst) сжатие сухого
(пере-гретого) пара;
2—3’—3 — изобарическое (р2 = соnst) охлаждение
паров до точки конденсации, конденсация пара и
переохлаждение полученной жидкости;
3—4 — изоэнтальпическое (i = соnst)
дросселирование;
4—1 — испарение до состояния сухого
насыщенного пара.
Диаграмма Т—s позволяет наглядно оценить
выгодность или невыгодность изменений, внесенных в
цикл при переходе от идеальной холодильной машины к
реальной.

171. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ Паровая компрессионная холодильная машина

В задачу технологического расчета входит определение потока РТ
и затрат энергии. При этом в качестве расчетной базы задается
производительность по охлаждаемой среде G0 и ее начальная t0' и
конечная t0'' температуры
Характерные удельные (на 1 кг РТ) величины, необходимые для
технологических расчетов, выражаются следующим образом:
— удельная холодопроизводительность цикла
q0 = i1—i4
(в)
— удельная адиабатическая работа сжатия РТ в компрессоре
ℓad = i2 —i1
(г)
— удельная теплота охлаждения перегретых паров РТ, их
конденсации и переохлаждения полученной жидкости
qх = i2 — i3
(д)
Первоначально получают холодопроизводительность цикла Q0
— поток теплоты, отбираемой в единицу времени от охлаждаемой среды.
С этой целью составляют тепловой баланс для контура К1 (см. рис.3, а):
G0с0t0' – G0с0t0'' – Q0 = 0
где с0 — теплоемкость охлаждаемой среды.
Отсюда:
Q0 = G0с0(t0' – t0'' )

172. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ Паровая компрессионная холодильная машина

Если охлаждаемая среда должна быть сконденсирована,
то очевидно:
Q0 = G0r0
где r0 — теплота конденсации охлаждаемой среды.
Зная теперь требуемый расход холода Q0 и параметры
цикла, можно определить поток циркулирующего в цикле РТ —
из теплового баланса для контура К2 (см. рис. 21.3, а):
Gi4 +
Q0 — Gi1 = 0;
отсюда, имея в виду, что i1 —i4 = q0, получаем:
Q0
Q0
G
i1 i4 q0
Расход теплоты в холодильнике – конденсаторе Qх ‚
найдем из теплового баланса для контура К1 (см. рис. 21.1, а):
Gi2 – Qх – Gi3 = 0;
откуда
Qх = G(i2 —i3).

173. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ Паровая компрессионная холодильная машина

Расход охлаждающей среды в холодильнике – конденсаторе (при известных температурах ее входа tв' выхода tв'' и
теплоемкости св) определим на основании теплового баланса для
контура К2 (см. рис. 21.1, а):
G i2 i3
Gвсвtв' + Qх – Gвсвtв'' =G0,
B
c B t B t B
подставив Qх ‚ получим:
Мощность компрессора (при известных КПД — адиабатическом
и механическом найдем по известной формуле
N
G ad
ad M
причем адиабатический КПД (ηad < 1) позволяет учесть отклонение
реального (политропического) процесса сжатия РТ в компрессоре от
адиабатического.
Последнюю формулу удобно использовать в модифицированном
виде.
N
Q0 ad
q0 ad M
или
N
Q0
x ad M
Здесь εх, разумеется, определяют не из формулы (б) для идеального
процесса, а из общей формулы (а).

174. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ Паровая компрессионная холодильная машина

Связь давления (упругости паров) р с температурой Т
описывается уравнением Клаузиуса – Клапейрона*,
интегрирование которого в предположении о постоянстве
теплоты парообразования r приводит к выражению
r
ln p A
R yT
(е)
Мольные теплоты парообразования r примерно одинаковы
для различных веществ. Значит, частное от деления r на
универсальную газовую постоянную Rу тоже одинаково для
разных рабочих тел. Величина А определяет различие
температурных уровней для разных РТ.
Пусть потребителю холода требуется обеспечить
некоторый темпе-ратурный диапазон ΔТ на определенном
уровне темпера тур Т1 и Т2. Для этих уровней, согласно (е),
имеем:
ln p2 ln p1 ln
p2
r 1 1 r T
p1 R y T1 T2 R y T1T2
(ж)

175. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ Паровая компрессионная холодильная машина

Отсюда следует, что при заданном ΔТ по
(ж) для разных РТ будут одинаковыми степени
сжатия πκ (хотя сами значения р2 и р1 могут
быть разными — в зависимости от свойств РТ).
Следовательно, одинаковыми будут и удельные (на 1 моль РТ) затраты энергии на сжатие.
Одновременно при равенстве мольных теплот
парообразования r удельные (здесь мольные)
холодопроизводительности q0 для разных РТ
тоже будут примерно одинаковыми. Это
означает, что существенного выигрыша в εх
=q0/ℓаd за счет подбора РТ получить не удастся.
Но подбором РТ можно воздействовать на
уровни температурных диапазонов ΔТ, смещая
их вверх или вниз по температурной шкале,
или предотвратить, например, замерзание РТ.

176. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Когда разница между Тк и Т0 велика, отношение
давлений рк/р0 становится слишком большим для
одноступенчатого сжатия. В этих случаях используют
многоступенчатые холодильные машины. При рк/р0 = 7...50
применяют двухступенчатые машины, а при рк/р0 > 50 —
трехступенча-тые. Обычно двухступенчатые
компрессионные холодильные машины используют в
диапазоне температуры испарения нижней ступени t0 = –
60оС ...–80°С. При более низких температурах применяют
трехступенчатые каскадные холо-дильные установки.
Как видно из рис.3, двухступенчатая машина
представляет собой систему, состоящую из двух
одноступенчатых машин, соединенных через
промежуточный сосуд.

177. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Рис. 3. Принципиальная схема (а) и процесс в Т, s-диаграмме (б) двухступенчатой парокомпрессионной установки с
двумя ступенями испарения:
I, II — компрессоры 1-й и 2-й ступеней; III — конденсатор; IV, VII — дроссельные вентили 1-й и 2-й ступеней;
V — промежуточный сосуд; VI, IХ — испарители 1-й и 2-й ступеней; VIII — сепаратор; Х — холодильник;
1—2 и 5—6 — процессы сжатия в компрессорах I и II; 6—7 — конденсация; 7—8 и 11—12 — дросселирование в
вентилях IV и VII; 9—10 — и 13—1 — испарение в испарителях V I и IХ; 8—9 и 12—13 — сепарация в сосуде V и
сепараторе VIII; 2—3 —охлаждение

178. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

ХЛАДАГЕНТЫ ПАРОКОМПРЕССИОННЫХ УСТАНОВОК И
ХЛАДОНОСИТЕЛИ
К хладагентам относятся рабочие вещества, используемые
для производства холода, имеющие при давлениях, близких к
0,1 МПа, сравнительно низкую по сравнению с окружающей
средой температуру кипения tк. Эта температура называется
нормальной температурой кипения хладагентов.
Хладоносители — это жидкости с низкими температурами
затвердевания, которые применяются для транспортировки
холода от холодильных установок к потребителям.
Водный раствор пропиленгликоля используется для
непосредственного замораживания пищевых продуктов. Он не
имеет запаха, не вызывает коррозии металлов.
Температура затвердевания водных растворов этиленгликоля
приведена ниже.

179. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

180. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Абсорбции-онная холодильная машина:
1 — колонна с кипя-тильником. 2 — кон-денсатор; 3, 8 — дрос-сельные вентили; 4 — испаритель, 5— абсорI — охлаждаемая среда, П — амикак, ПI — вод-но-аммиачный раствор, IV — разбавленный ра-створ аммиак
ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ
УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ
АБСОРБЦИОННЫЕ УСТАНОВКИ
Абсорбционные холодильные и теплонасосные установки отличаются от парокомпрессионных тем, что вместо механического
компрессора в них используется термохимический. Работа термохимического компрессора (обведен штриховой линией) обеспечивается двумя аппаратами — абсорбером I и
генератором II.
Рис. 3.5. Принципиальная схема абсорбционной
холодильной установки:

181. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Абсорбциионная
холодильная машина:
1 — колонна с кипятильником. 2 — конденсатор; 3, 8 — дроссельные вентили; 4 —
испаритель, 5— абсорбер, 6 — насос, 7—
теплообменник;
I — охлаждаемая среда,
П — амикак, ПI — водно-аммиачный раствор,
IV — разбавленный раствор аммиака в воде, V
— охлаждающая вода,
VI — греющий пар

182. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Энергетический баланс абсорбционной установки имеет вид:
Qг+Q0+Lн=Qк+Qа,
где Qг — теплопроизводительность генератора; Q0— холодопроизводительность;
Lн — работа насоса; Qк — теплопроизводительность конденсатора; Qа — теплопроизводительность абсорбера.
Qа .
Отсюда: Q0= Qк – Qг+ Qа – Lн
Значение Lн обычно невелико по отношению к любому из значений Q0, Qк , Qг,
Холодильный коэффициент ε у абсорбционных установок определяется
отношением полученной холодопроизводительности Q0‚ к количеству затраченной
в генераторе теплоты Qг:
ε = Q0/ Qг
Коэффициент полезного действия абсорбционной установки определяется по
формуле
где значения (τе)0 и (τе)г соответствуют температурам Т0 и Тг.

183. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Наиболее распространены два типа абсорбционных установок: водоаммиачные, применяемые, как правило, для получения холода при отрицательных температурах [ t0 = — (10...30)
°С], и бромисто-литиевые, производящие холод для систем кондиционирования при температуре
4...7 °С, Кроме того, в некоторых малых холодиль-никах (торговых и домашних) используются
безнасосные абсорбционные холодильные установки.
В абсорбционных бромисто-литиевых холодильных установках (рис. 3.6) хладагентом служит
вода, а абсорбентом — бромистый литий LiВr.
Рис. 3.6. Принципиальная схема абсорбционной бромисто-литиевой холодильной установки:

184. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

СТРУЙНЫЕ УСТАНОВКИ
Струйные холодильные установки работают за счет использования
кинетической энергии расширяющегося потока газа или пара.
На практике применяют два типа струйных холодильных установок — пароэжекторные и вихревые.
В пароэжекторных установках основным аппаратом, осуществляющим повышение давления инжектируемой (пассивной) среды, служит
струйный инжектор. Инжектор эжектирует поток (с низким давлением)
Gн из испарителя II. После эжектора смешанный поток Gн + Gр с повышенным давлением конденсируется в конденсаторе III.
Вакуум в конденсаторе поддерживается вспомогательными
эжекторами IV, которые отсасывают воздух и другие газы, попадающие
в конденсатор III.
В наиболее распространенных пароэжекторных установках в
качестве рабочего тела используется водяной пар, поэтому температура
в испарителе II поддерживается выше 0°С и, как правило, находится в
интервале 7...13 °С.

185. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Холодильный коэффициент пароэжекторной установки
где
— расход теплоты рабочего пара;
—
холодопроизводительность установки.
Эффективность пароэжекторной установки определяется
эксергетическим КПД
где ер и ек - эксергия соответственно рабочего пара и конденсата, кДж/кг (определяются по е,h - диаграмме воды); (τе)0 —
коэффициент работоспособности холода, определяется по
формуле: τе =(Т0 – То.с)/Т0.
Холодильный коэффициент пароэжекторной холодильной
установки составляет примерно 0,2, а эксергетический КПД
находится в пределах 3—3,5 %.

186. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Рис. 3.7. Схема пароэжекторной
хладоустановки

187. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

В вихревых установках, относящихся также к струйным, основным
элементом, осуществляющим трансформацию тепло-ты, служит вихревая труба.
Вихревая труба конструктивно проста, так как не имеет движущихся частей.
Вихревой эффект (эффект Ранка), создаваемый вихревой трубой, заключается
в температурном разделении потока газа; исходный сжатый поток разделяется
на два — внутренний, выходящий через диафрагму 3, более холодный (Gх с
температурой tх), чем исходный, и внешний, выходящий с противоположной
стороны, — более горячий (Gг с температурой tг)

188. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Понижение температуры определяется по разности температур сжатого газа и получаемого холодного потока:
Повышение температуры горячей части потока
Δtг=tг – tс.
В общем случае энергетический баланс имеет
Δtх=tс – tх.
Gсhс= Gгhг+ Gхhх+Qохл,
где hс, hх, hг — энтальпия соответственно подведенного
(сжатого), холодного и горячего потоков; Qохл — количество
теплоты, отводимой от стенки трубы при ее естественном
или искусственном охлаждении.
Если труба изолирована и значением Qохл можно пренебречь
(Qохл = 0), то такая труба называется адиабатной, если же
Qохл ≠ 0, то вихревая труба называется не адиабатной.

189. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Для адиабатной вихревой трубы уравнение на 1 кг исходного газа может быть представлено в виде
hс=μhх+(1 - μ)hг ,
При постоянной теплоемкости газа ср = idеm уравнение
может быть записано в двух модификациях:
или
Отсюда
tс=μtх+(1 - μ)tг
μΔtх=(1 - μ)Δtг
Удельная холодопроизводительность вихревой трубы, кДж/кг,
q0 = μΔtхср,
Удельная теплопроизводительность вихревой трубы, кДж/кг,
qг =(1 - μ)Δtгср,

190. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Общие холодопроизводительность и нагревательный эффект
определяются умножением q0 и qг на расходы соответственно
холодного и горячего потока газа Gх и Gг
Эксергетический КПД вихревой трубы
где ех и ег — эксергии холодного и горя чего потоков; ес — эксергия сжатого газа.
Например: Автономная вихревая система осушки сжатого воздуха позволяет
получить осушенный от влаги и масла сжатый воздух в широком диапазоне давлений (рсж≈ 0,3—0,6 МПа).
Рис. 3.12. Вихревая система
осушки сжатого воздуха:
1 — вихревая труба;
2 — теплообменник;
3 — влагоотделители

191. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

ГАЗОВЫЕ ХОЛОДИЛЬНЫЕ
УСТАНОВКИ
Эти установки предназначены, как
правило, для получения холода в области температур ниже –(60...80) °С.
В газовых холодильных установках
рабочее вещество сжимается компрессором (турбокомпрессором), а
расширение осуществляется в детандере (турбодетандере).
Чаще всего в газовых холодильных
установках используется воздух —
безвредный, дешевый и безопасный
хладагент.
Рис. 3.13. Схема газовой холодильной установ-ки
с регенерацией и процесс в Т, s-диаграмме:

192. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

В холодильной камере V от охлаждаемого объекта отводится теплота,
определяющая холодильную мощность установки Q0 ,кДж/с,
Q0=G(h6 – h5)
В отличие от парожидкостных установок выбор давлений рк и р0 в данном
случае не определяется температурами кипения и конденсации. Давление выбирают с учетом термодинамических и технико - экономических показателей.
Электрическая мощность электродвигателя компрессора, кВт,
Nкэ= Glк/ηкэм
где ηкэм — электромеханический КПД компрессора.
Электрическая мощность детандера, кВт,
Nдэ= Glдηдэм
здесь ηдэм — электромеханический КПД детандера.
Отсюда удельный расход электроэнергии, кВт/(кДж·с-1, nу = (Nкэ — Nдэ)/Q0 и
холодильный коэффициент ε = Q0 /(Nкэ — Nдэ). Коэффициент полезного действия
установки по хладагенту
где Т0ср=(Т5+Т6)/2.

193. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ
В основе любого термоэлектрического холодильника
лежит одноступенчатая или многоступенчатая каскадная
полупроводниковая термобатарея.
Рис. 3.16. Принципиальная схема двухступенчатой каскадной
термоэлектрической батареи (а), зависимость холодильного коэффициента
от ΔТ (б) и ΔТ от коэффициента добротности К-1 (в)

194. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

195. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

◦ ПРОЦЕССЫ ГЛУБОКОГО ОХЛАЖДЕНИЯ
Процессы глубокого охлаждения применяются для
достижения низких температур, получения сжиженных
газов и газовых смесей; в последнем случае также —
для разделения их на компоненты.
Получение температур ниже —100оС иногда
классифицируют следующим образом:
— техника глубокого охлаждения (от 175 до 55 К);
— криогенная техника (от 55 до 0,3 К);
— техника сверхнизких температур (до 2·10-5 К)
Температуры ниже 2 К применяются пока лишь в
лабораторных условиях.

196. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Термодинамические основы процессов глубокого охлаждения
В общем случае скорость изменения температуры с понижением
давления р характеризуют дифференциальным эффектом α = ΔТ/Δр.
При получении низких температур интерес представляет случай
α > 0, отвечающий уменьшению температуры (ΔТ < 0) при понижении
давления (Δр < 0 — как при дросселировании, так и при адиабатическом
расширении).
На практике под дифференциальным эффектом обычно понимают
изменение температуры (в градусах) при уменьшении давления на 1 бар:
αΔр=1ат = ΔТ/Δр, град/бар.
Полное изменение температуры ΔТ от начальной Тн до конечной Тк
при уменьшении давления от рн до рк носит название интегрального
эффекта:
pH
T TH TK dp
pK
Дифференциальный и интегральный эффекты для упомянутых выше двух путей получения низкой температуры формируются поразному.

197. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Дросселирование
Процесс дросселирования – изоэнтальпийный процесс
расширения газа без отдачи внешней работы, сопровождающийся изменением температуры.
T
◦ Количественная характеристика процесса —
h
дифференциальный дроссельный эффект:
p h
При изменении давления в полном диапазоне от рн до рк
получаем интегральный дроссельный эффект:
pH
Th THh TKh h dp h cp p H p K
pK
Последнее выражение записано в соответствии с теоремой о
среднем. Поскольку закон изменения αh с давлением р, как правило, неизвестен, то эффект ΔТh, не вычисляют аналитически, а
определяют по диаграмме Т—s фиг. 21.13).

198. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Для выяснения физического смысла и знака эффекта дросселирования
воспользуемся записью выражения
(определением) энтальпии:
h = u + pv;
здесь u — удельная внутренняя энергия; рv — удельная потенциальная
энергия давления; v — удельный объем. При этом u = сvТ, где сv — теплоемкость при постоянном объеме.
При h = соnst выражение может
быть переписано в форме:
uн + pнvн = uк + pкvк
Отсюда следует, что изменение
величины рv будет сопровождаться
определенным изменением внутренней
энергии газа u, а значит, и температуры Т.
Рис.21.13. К расчету интегральных дроссельных
эффектов для воздуха в практически интересном
диапазоне изменения давлений αh =0,2...0,4
град/бар.

199. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Если pкvк > pнvн то uк < uн, т.е. с падением давления
величина u уменьшится, так что Т — упадет; здесь
дифференциальный дроссельный эффект положителен (αh >
0), что соответствует целям холодильного процесса.
Если же pкvк < pнvн то uк > uн т.е. u и Т возрастают и
αh < 0. Здесь падение давления при дросселировании
сопровождается повышением температуры; этот случай не
может быть использован для получения холода.
При pкvк = pнvн имеем u и Т = соnst. Здесь газ ведет
себя как идеальный.
Характер неравенства — pкvк > pнvн или pкvк < pнvн
— зависит от природы газа, а также уровней температур и
давлений. Иначе говоря, в разных диапазонах температур и
давлений при дросселировании температура газа может
повышаться или понижаться.

200. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Явление изменения знака αh
при изменении температур и
давлений носит название
инверсии — она для различных газов
наблюдается при разных давлениях и
температурах, ей в диаграммах состояяния (например, в диаграмме Т—s) соответствует кривая инверсии. Эффект
инверсии для воздуха иллюстрируется на
рис. 21.14. Можно видеть, что в области
высоких давлений и низких температур
при падении давления кривые h = соnst
являются восходящими — температура
возрастает.
Таким образом, не всякий газ в любом
диапазоне температур и давлений можно
охладить дросселированием.
Предварительно надо оценить
знак дифференциального
дроссельного эффекта αh.
Рис.21.14. К явлению инверсии для
воздуха

201. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Адиабатическое расширение с отдачей внешней работы
Здесь также различают эффекты:
— адиабатный дифференциальный
— адиабатный интегральный
T
p
s
s
pH
Ts THs TKs s dp s cp p H p K
pK
Для определения знака αs запишем 1 закон термодинамики в форме dq = du + dℓ
где dℓ — удельная работа, производимая рабочим телом.
В адиабатном процессе поток теплоты dq = 0, так что du = — dℓ. Это означает, что в
отличие от дроссельного эффекта адиабатное расширение РТ с отдачей внешней работы (dℓ >
0) всегда сопровождается уменьшением внутренней энергии РТ (du < 0), а значит, и понижением температуры. Здесь всегда αs > 0.
На практике величину αs как и αh выражают в разностной форме αs = Δ Т/Δр и измеряют в град/бар.
В практически интересных диапазонах температур и давлений воздуха величина аs
достигает 1 град/бар.
Поскольку закон изменения αs с давлением, как правило, не известен, то Δ Т не
вычисляют аналитически, а определяют по диаграмме Т—s (рис. 21.13).

202. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Сопоставление αs и αh
Под адиабатическим КПД детандера η'ад понимают отношение реально
отдаваемой работы к адиабатической:
η'ад= L/Lад=ℓ/ℓад< 1
Величина η'ад по способу формирования обратна адиабатическому КПД
компрессора ηад = Lад/ L .
Можно так примерно оценить сравнительную эффективность различных
процессов расширения газа в детандере (см. рис. 21.13):
при η'ад = 40...50% будет (αs)практ < αh — процесс расширения газа в
детандере изображается кривой, проходящей выше линии h = соnst, так что
интегральный эффект расширения ΔТ ' < ΔТh
при η'ад = 60...70% получается (αs)практ ≈ αh — кривая расширения газа в
детандере располагается где-то близко к линии дросселирования, и интегральный
эффект расширения в детандере близок к дроссельному ΔТh;
при η'ад = 80...85% будет (αs)практ > αh — процесс расширения в детандере
изображается кривой, проходящей ниже линии дросселирования, так что
интегральный эффект расширения в детандере ΔТ ' > ΔТh

203. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Для оценки и сопоставления
эффективности различных
циклов глубокого охлаждения
полезно понятие о минимальной удельной работе ℓmin,
необходимой для полного
ожижения 1 кг исходного газа.
На рис.21.15 представлена
диаграмма Т—s эталонного
обратного цикла, отвечающего
ℓmin. В отличие от цикла Карно
адиабатическое сжатие газа в
компрессоре здесь заменено
изотермическим. При этом точка
1 соответствует исходному состоянию газа, точка 0— полному его
ожижению
Рис.21.15. К расчету ℓmin: диаграмма
Т—s обратного эталонного цикла

204. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Технологические характеристики процесса
В технологическом расчете холодопроцессов определяют
следующие величины:
степень ожижения х
х не является степенью влажности парожидкостной смеси после
дросселирования, это доля сжиженного воздуха по отношению к исходному, сжимаемому в компрессоре; [x]= (кг жидкого воздуха)/(кг сжимаемого воздуха);
удельный расход энергии
— на 1 кг сжимаемого газа (воздуха) ℓк; [ℓк]= кДж/(кг сжимаемого
воздуха);
— возвращаемой детандером, ℓд в расчете на 1 кг газа, сжимаемого
в ком-прессоре; очевидно, что [ℓд] = [ℓк] разумеется, величина ℓд
рассчитывается только для циклов с детандерами;
— в расчете на 1 кг получаемого жидкого воздуха ℓж; [ℓж] =
кДж/(кг жидкого воздуха); именно этот параметр является важнейшей
характеристикой энергети-ческой эффективности цикла;
мощность компрессора Nк; [Nк] = кВт.

205. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Величины х рассчитываются с помощью тепловых балансов. При
этом пространственные контуры для составления балансов выбираются
в зависимости от конкретного холодильного цикла. Общим моментом
является исключение из контура всех холодопроизводящих агрегатов,
поскольку тепловые потоки в них, как правило, не известны.
Потребитель задает производительность цикла по исходному
(сжимаемому) воздуху G или по жидкому воздуху Gж. Связь между
этими производительностями следует из физического смысла степени
ожижения х:
Gж=Gх,
G=Gж/х.
Удельная энергия ℓк рассчитывается по формулам для изотермической работы. Учитывая, что Rу — универсальная газовая постоянная,
а М — молярная масса газа, то:
p
R y T1 ln 2
p1
M uz M

206. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Возвращаемая детандером удельная работа в случае
адиабатического процесса в расчете на 1 кг расширяемого газа составила бы Δhад = (hн —hк). Пусть в детандере расширяется определенная доля ψ от исходного газа, сжатого в компрессоре. Тогда с учетом отклонения процесса в детандере от
адиабатного и механических потерь в нем
ℓд = ψΔhадη'адηм
где ηм — механический КПД детандера.
Удельная энергия ℓж определяется исходя из ℓк и ℓд:
ℓж=(ℓк - ℓд)/х
Здесь в скобках — результирующие удельные затраты
энергии на 1 кг газа, сжимаемого в компрессоре.
Мощность воздушного компрессора:
Nк = Gℓк.

207. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

КРИОРЕФРИЖЕРАТОРЫ И ОЖИЖИТЕЛИ ГАЗОВ
1 КРИОРЕФРИЖЕРАТОРЫ СО СТАЦИОНАРНЫМИ
ПОТОКАМИ
Работа криорефрижераторов со стационарными
потоками основана на использовании главным образом
газожидкостных циклов и в меньшей степени
парожидкостных и газовых.
Принципиальная схема криорефрижератора всегда
включает в себя три ступени: подготовки рабочего тела
(СПТ), предварительного охлаждения (СПО), основного
охлаждения (СОО). Четвертая ступень использования
охлаждения (СИО) может быть в составе установки и может
располагаться вне ее, входя в систему криорефрижератор —
объект криостатирования.

208. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Принципиальные схемы криорефрижераторов со стационарными потоками:

209. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Общее уравнение энергетического баланса криоблока для рефрижератора, составленного из любого сочетания блоков СПО, СОО и
СИО, имеет вид:
где G — количество рабочего тела, циркулирующего в установке; М —
доля рабочего тела, проходящего через i-й детандер, (для последовательно включенных детандеров М = 1); ΔhТ— изотермический дроссель-эффект на уровне То.с, ΔhТ = h1— h2 ; ΔhДi — разность энтальпий
на входе и выходе из данного i-го детандера;
∑Qдоп — суммарное количество теплоты, отведенной при дополнительном охлаждении (ожиженным газом или дополнительной криогенной установкой — рефрижератором); Δhн — потеря холода от
недорекуперации, значение Δhн = h1— h′1 определяется разностью
температур на теплом конце теплообменника ΔТн = Т1 — Т′1; Q0 —
полезная холодильная мощность.
В зависимости от вида установки второе или третье слагаемое в
левой части может отсутствовать.

210. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Мощность, которую необходимо затратить для обеспечения работы установки,
N=Nк+∑NДi,
где Nк — мощность на приводе компрессора; NДi —
мощность, возвращаемая i-м детандером.
Коэффициент полезного действия установки определяется по выражению
ηе =Е/N
где Е рассчитывают по Е = ΣQ0iτеi, Е = Qе = (е2 — е1)G = ΔеG
или Е = Qе=ΣGiе0i. Значение ηе во всех случаях показывает
степень приближения установки к идеальной, у которой все
процессы обратимы, т.е. ηе = 1; N — мощность электропривода установки.
Для рефрижераторов также справедливо равенство
ηе = Qе/N=Q0τе/N=ετе

211. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

КРИОРЕФРИЖЕРАТОРЫ С
НЕСТАЦИОНАРНЫМИ
ПОТОКАМИ
Принцип действия рефрижераторов с
нестационарными потоками основан на
использовании обратного цикла Стирлинга и его модификаций.
Схема устройства для осуществления обратного
цикла Стирлинга (а) и инди-каторная диаграмма
холодной полости (б):1 — цилиндр; 2 —
«теплый» пор-шень; 3 — регенератор; 4, 5 —
теплооб-менники; 6 — «холодный»поршень
Энергетический баланс установки с циклом
Стирлинга
Q0 + Nт + Qиз = Qо.с +Nк
где Q0— холодопроизводительность; Nт и Nк —
мощности «теплого» и «холодного» поршней,
Qиз — теплоприток через изоляцию и отвод
теплоты в окружающую среду.
Коэффициент полезного действия установки
η е = Q0τе /( Nт – Nе).

212. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Модификации рефрижераторов Стирлинга:
1 — «теплый» цилиндр; 2 — «теплый» поршень; 3 — охладитель; 4 - регенератор;
5 — нагреватель; 6 — «холодный» цилиндр; 7 — «холодный» поршень; 8 —
вытеснитель

213. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

ОЖИЖИТЕЛИ ГАЗОВ
Установки для сжижения газов работают по тем же схемам, что и
криорефрижераторы; отличие состоит только в том, что вместо
теплообменника в СИО устанавливается сепаратор I, позволяющий выводить
из установки сжиженный или замороженный продукт, а пар возвращать в
систему.
Рис.3 .22. Схемы вариантов СПО в сочетании с сепаратором в установках для сжижения
газов: а — с дросселем; б — с эжектором; в — с детандером

214. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

В ожижителях используются те же варианты СОО, что и в рефрижераторах.
Энергетический баланс ожижителя аналогичен балансу рефрижератора; в
правую часть уравнения входит только дополнительный член GΔhож, где G —
количество ожижаемого газа; Δhож —разность энтальпий исходного и
ожиженного газа. Обычно этому уравнению придают вид
у = (Δhт + ∑МiΔhд +∑Qдоп) /( Δhт — Δhож – Δhн),
где у = Gк/G — доля ожиженного газа (для разных установок она составляет от
0,1 до 0,4).
К классу L относятся и установки, предназначенные для получения
твердого диоксида углерода СО2 — сухого льда, хотя по уровню
температур они принадлежат к холодильным установкам (Тсубл.СО2 =
195 К = —78 °С)
Удельный расход энергии на 1 кг сухого льда, кВт ч/кг:
n уд = (NI +NII+ NIII)/G.
Коэффициент полезного действия установки
ηе= G(е16 — е0)/ (NI +NII+ NIII),
где е16 = 309 кДж/кг — эксергия сухого льда; е0 —эксергия СО2 на входе в точке
О.
Если из установки выводится жидкий СО2, то значение е16 заменяется на
е12= 208 кДж/кг.

215. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Схема установки для получения твердого СО (а) и изображение
процесса в Т, s-диаграмме (б):

216. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

ХРАНЕНИЕ И
ТРАНСПОРТИРОВКА
КОНДЕНСИРО-ВАННЫХ
КРИОАГЕНТОВ
Современная низкотемпературная изоляция позволяет
создать сосуды для длительного
хранения и транспортирования
конденсированных (жидких и
твердых) криоагентов.
Сосуд Дьюара СТГ- 40 для жидкого гелия
1 — головка со штуцерами газо-сброса,
подсое-динения сифона, манометра,
предохранитель-ной мембраны; 2 —
сосуд для жидкого гелия; 3 — азотный
экран; 4 — кожух; 5 — экранновакуумная изоляция

217. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Некоторые сосуды
применяют не только для
хранения и транспортировки,
жидких криагентов, но и для
их газификации, с тем, чтобы
непосредственно потребителю
подавать газ требуемых
параметров.
Принципиальная схема цистерны:1—
предохранительная мембрана кожуха;
2 — баллон-конденсатор; 3 — трехходовой кран; 4 — указатель уровня
криожидкости; 5 — предохранительный клапан; 6 — предохранительная
мембрана сосуда; 7— клапан наполнения (или опорожнения); 8 — штуцер
наполнения; 9 — манометр; 10 — штуцер наполнения (или опорожнения);
11 — клапан газосброса из рукава и
шланга; 12 — штуцер выдачи; 13 —
клапан выдачи (диаметром 16 мм); 14
— клапаны газосброса; 15 — штуцер
газосброса; 16 — клапан испарителей;
17 — испарители

218. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ УМЕРЕННОЕ И ГЛУБОКОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Рис.. Принципиальная схема системы хранения жидких криоагентов:
1 — резервуар; 2 — предохранительная мембрана; 3 — вакуумный клапан; 4
— арматурный шкаф; 5 — гайка(гайка Рот); 6 — клапан выдачи; 7 — испаритель наддува; 8 — криотрубопровод

219. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОДУКТАМИ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

Таблица 4.1. Физические свойства криоагентов

220. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОДУКТАМИ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

УСТАНОВКИ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ
Большинство газов, получаемых путем разделения смесей,
представляют собой либо криоагенты (кислород, азот, аргон,
криптон, ксенон, неон, метан, гелий, водород, дейтерий, оксид
углерода), либо хладагенты (этан, пропан, бутан, пропилен,
этилен, диоксид углерода, аммиак). Физические свойства
криоагентов приведены в табл. Наиболее экономичные
способы выделения криоагентов и хладагентов из
соответствующих смесей основаны на низкотемпературных
методах — конденсационно-испарительном и в некоторых
случаях адсорбционном.

221. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОДУКТАМИ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

Схема снабжения предприятия продуктами разделения воздуха:
І — станция разделения воздуха (І а, І б, І в — установки разделения воздуха); II технологический комплекс предприятия (с потребителями П 1— П 5); I І I — система коммуникаций; 1 —
газгольдер; 2 — кислородный турбокомпрессор; 3 — блок реципиентов; 4 — резервуар жидкого
кислорода Кж; 5 — поршневой компрессор;6 — рампа для заполнения баллонов; 7 — сосуды для
отпуска продуктов сторонним потребителям; Кт, К — технологический и технический кислород; А
— азот; Аr — аргон

222. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОДУКТАМИ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

Таблица 4.2. Основные газовые смеси и получаемые из них продукты разделения

223. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОДУКТАМИ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

Рис. 7.2.
Принципиальная схема
воздухоразделительной
установки высокого
(среднего) давления
воздуха:
I — компрессор, II — система очистки воздуха от СО и осушки; III —
регенеративный теплооб-менник; IV
— детандер; V— нижняя (первая)
ректификационная колонна; VI —
верхняя (вторая) ректификационная
колонна; VII — конденсатор-испаритель; VIII — воздушный дроссельный клапан; IХ — азотный дросельный клапан; Х — дроссельный клапан жидкости испарителя; ХI — насос жидкого кислорода; КГ — кислород газообразный; КЖ — кислород
жидкий; АГ — азот газообразный;
АЖ — азот жидкий; В — воздух

224. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОДУКТАМИ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

Принципиальная схема воздухоразделительной установки
низкого давления:
I — азотные регенераторы; II — кислородные регенераторы; III — адсорбер СО2; IV — турбодетандер; V...Х — то же, что и на рис. 5.30; ХI — охладитель жидкого азота; ХII — охладитель
жидкости испарителя; ХIII — нагреватель азота; ХIV — насос жидкого азота; В — воздух

225. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОДУКТАМИ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

Уравнение энергетического баланса установки
разделения
где В — расход воздуха; Δhт — изотермический дроссельэффект; А, К, И— соответственно выход газообразных азота,
кислорода и инертных газов; ∑GΔhож — расход холода на
ожижение продуктов, выводимых в жидком виде; знаки ∑
введены в связи с тем, что в ряде установок кислород, азот
и инертные газы (аргон, криптон и др.) могут выводиться в
разных концентрациях и агрегатных состояниях; Δhд— разность энтальпий газа на входе в детандер и на выходе из
него; Δhн.а, Δhн.к, Δhн.и — разности энтальпий, соответствующие недорекуперации по азоту, кислороду и инертным
газам; М— доля воздуха, направляемого в детандер.

226. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОДУКТАМИ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

Таб. 7.3. Состав сухого воздуха
Рис. 7.4. Распределение газов в колонне двойной ректификации а – нижняя; б - верхняя

227. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОДУКТАМИ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

Все крупные современные установки разделения воздуха, как правило, комплексные; в них одно временно получаются несколько различных продуктов как в
газообразном, так и в жидком или сжатом (посредством насоса) виде. Многие
установки позволяют осуществить переход на различные режимы, с тем чтобы
получить необходимые в данный момент продукты
УСТАНОВКИ ВЫДЕЛЕНИЯ И ОЧИСТКИ ВОДОРОДА И ГЕЛИЯ
Выделение водорода и гелия из содержащей их смеси газов облегчается тем
обстоятельством, что как гелий, так и водород имеют нормальные температуры кипения существенно более низкие, чем другие компоненты смеси (азот, углеводороды, оксид и диоксид углерода). Извлечение водорода и гелия независимо от
вариантов схемы и содержания компонентов смеси происходит в три стадии:
1) предварительная очистка — удаление влаги и диоксида углерода. Эта
стадия очистки ведется либо адсорбцией, либо при большом содержании СО2
поглощением его раствором моноэтаноламина.
2) очистка от азота, метана и других углеводородов, а также СО2 путем
охлаждения и парциальной сепарации примесей; ожиженные примеси отводятся, а
водород или гелий поступают на последнюю стадию очистки;
3) тонкая очистка, которая осуществляется обычно путем адсорбции
примесей на охлажденных адсорбентах (активированном угле или цеолитах).
Охлаждение аппаратов,, обычно производится жидким азотом, подаваемым
извне.

228. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОДУКТАМИ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

7.2.1. КОМПРЕССОРЫ
ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОДУКТАМИ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА
ОБОРУДОВАНИЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ УСТАНОВОК
ДЕТАНДЕРЫ
ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ
ПЛУНЖЕРНЫЕ
ВИНТОВЫЕ
ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ
ПОРШНЕВЫЕ
НАСОСЫ
ДРОССЕЛИ
ТЕПЛООБМЕННИКИ
КРИОГЕННЫЕ СОСУДЫ
ПОВЕРХНОСТНЫЕ
КОМПРЕССОРЫ
КОНАКТАКТНЫЕ

229. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОДУКТАМИ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

Классификация теплообменных аппаратов
низкотемпературной техники;
ВРУ — воздухоразделительная установка; КГМ —
криогенная газовая машина

230. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОДУКТАМИ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

Условная граница областей применения
детандеров
Индикаторная диаграмма детандера

231. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОДУКТАМИ РАЗДЕЛЕНИЯ ВОЗДУХА

Насос жидкого кислорода:
1 — нагнетательный клапан; 2 — всасывающий клапан; 3 — цилиндр; 4 — рабочая втулка; 5 — плунжер; 6 —
охлаждающая рубашка; 7 — шток; 8 — направляющие втулки; 9 — сальник; 10 — рама

232. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

5
ВОДОСНАБЖЕНИЕ
СИСТЕМЫ ТЕХНИЧЕСКОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ
ПРЕДПРИЯТИЙ
Системы технического водоснабжения это комплекс
сооружений, оборудования и трубопроводов, обеспечивающий забор воды из источника водоснабжения, ее очистку,
специальную обработку, транспортировку и подачу к
технологическим аппаратам и установкам промышленных
предприятий.
Система технического водоснабжения может включать
в свой состав оборудование и установки, необходимые для
приема отработавшей воды, ее охлаждения, повторной
очистки и подготовки к новому использованию.
Различают: коммунальное (городское, поселковое и
сельское), промышленное, железнодорожное и специальное
водоснабжение(например,противопожарное ).

233. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

В зависимости от требований, предъявляемых к качеству
воды, водоснабжение подразделяется на хозяйственно-питьевое,
производственное или техническое и противопожарное.
Кроме того, различают следующие системы водоснабжения:
а) общая система, когда все производственные, хозяйственно-питьевые и противопожарные нужды объекта обслуживаются
одним общим водопроводом;
б) полураздельная система, когда часть сооружений обслуживает все нужды водопотребления, а некоторые сооружения предназначаются отдельно для одних нужд, например, производственных и противопожарных, и отдельно для других нужд, например,
хозяйственно-питьевых;
в) раздельная система, когда устраиваются два совершенно
отдельных водопровода;
г) групповая система, когда несколько объектов, например,
город, ж.-д. станция и поселок при ней, обслуживается одним объединенным водопроводом.

234. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

ВОДОСНАБЖЕНИЕ
ВОДОЗАБОР
ВОДООЧИСТКА
ВОДОУЛУЧШЕНИЕ
РЕКА
МЕХАНИЧЕСКАЯ
ОБЕССОЛЕВАНИЕ
ПРТИВОПОЖАРНЫЕ
ОХЛАЖДЕНИЯ
РЕЗЕРВНЫЕ
СПЕЦ. СИСТЕМЫ
НАГРЕВА
ПОТРЕБИТЕЛИ
КОММУНАЛЬНО БЫТОИЫЕ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
СЕТИ
ПРОМЫШЛННЕ ПРЕД.
ТЕПЛООБМЕННИКИ
СОЕДИРИТЕЛЬНАЯ
АРМАТУРА
ВОДОХРАНИЛИЩЕ
УМЯГЧЕНИЕ
ХИМИЧЕСКАЯ
ИЗМЕРИТЕЛЬНО –
РЕГУЛИРУЮЩАЯ
АППАРАТУРА
ПОДЗЕМННЫЙ
ТРУБОПРОВОДЫ
ОЗЕРО
НАСОСЫ

235. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Рис. 8.1. Схемы использования технической воды в системах производственного водоснабжения: а — прямоточная; б — последовательного
использования воды; в — оборотная; г — каскадная бессточная;
1— водозаборные сооружения; 2 — насосная станция 1-го подъема; 3
— станция очистки природной воды; 4— резервуар очищенной воды; 5
— насосная станция 2-го подъема; 6 — станция очистки загрязненных
стоков; 7 — насосная станция теплой оборотной воды; 8 — охлаждающие устройства оборотной воды; П1 — потребители, у которых вода в
процессе использования нагревается; П2 — потребители, у которых
вода в процессе использования загрязняется; ПЗ — потребители, у
которых вода в процессе использования нагревается и загрязняется;
П4 — потребители, у которых вода безвозвратно используется на производство пара; П5— потребители, у которых вода безвозвратно используется на грануляцию шлака, тушение кокса и другие процессы;
ХВО — станция умягчения воды;
I — вода чистая холодная; II — вода загрязненная холодная; III —
вода чистая нагретая; IV — вода загрязненная нагретая; V —
продувочная вода оборотных циклов

236. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

237. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Расход технической воды для
предприятия
P .CB
P.Ccbp
VT . B
, м3/ч и количество отработанной воды VT . B
, м3/ч,
сбрасываемой в водоем, определяется по вырожениям:
При
прямоточной
водоснабжения
системе
технического

238. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

При
последовательном
использовании воды

239. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

При оборотном водоснабжении

240. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

При каскадной бессточной
схеме использования

241. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

i
V
где T . B — среднечасовой расход воды одним потребите-
лем i-й группы, м3/ч;
VиПi , VуПi, VпрПi — потери воды соответственно с испарением, уносом и продувкой у потребителей, если вода
нагревается, а затем охлаждается в градирнях, брызгальных бассейнах и т.п., м3/ч;
V3с.н, V6с.н— расход воды на собственные нужды соответственно центральной станции очистки природной
воды и станций очистки загрязненных стоков, м3/ч;
m, k, l, f, c — число потребителей группы соответственно П1, П2, П3, П4, П5;
φk и φf - доля свежей технической воды у потребителей
групп П2 и П4, замещаемой водой, отработавшей у
потребителей П1.

242. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Таблица 8.1.
Нормативные
удельные расходы
технической воды
для промышленных
и
сельскохозяйствен
ных производств

243. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Охлаждающее устройство за счет отвода теплоты от
циркулирующей воды к окружающему воздуху снижает
ее температуру до необходимой для потребителя.
Критерии выбора различных типов охладителей
представлены в табл.
Таблица 8.2. Критерии для выбора охладителей технической воды

244. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

При расчете охлаждающих устройств составляется баланс воды в
оборотной системе
В состав его расходной части включаются:
а) безвозвратное потребление технической воды, м3/ч
б) потери технической воды на испарение, м3/ч
вычисляемые для групп
П1 и П3 (по их расходам и коэффициентам) по формуле:
—суммарный объемный расход оборотной воды потребителя П 1; Δt =t1— t2 —
разность температур технической воды до охлаждения и после него, °С; Ки —
коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи испарением в общем теплообмене охлаждаемой воды с воздухом. Значения коэффициента Ки для брызгальных бассейнов и градирен приведены ниже:
Температура наружного воздуха tн , о С
0
10
20
30
40
Коэффициент Ки
0,001 0,0012 0,0014 0,0015 0,0016

245. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

в) потери технической воды у аппаратов групп П1 и П3 из-за уноса ветром, м3/ч,
которые рассчитываются по соотношению
Таблица 8.3. Значения коэффициента
Ку для охладителей технической
воды
где Ку — коэффициент, учитывающий долю
потерь охлаждаемой технической воды из-за
уноса ветром (табл. 8.3);
г) сбросы технической воды (продувка)
из системы оборотного водоснабжения аппаратов групп П1—П3, определяемые раздельно
по выражению:
где Кпр=КиЖс.в/(Жоб – Жс.в) - Ку — коэффициент, учитывающий долю потерь технической
воды из-за продувки; Жоб — концентрация солей жесткости в циркулирующей оборотной
св
технической воде, мг-экв/м3 ; Ж — концентрация солей жесткости в свежей добавляемой технической воде, мг-экв/м3

246. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Рис. 8.2. Брызгальный
бассейн:1— крупный песок;
2 — мягкая глина; 3 —
бетонные плиты; 4 —
стальные опорные
конструкции; 5 —
роликовые опоры; 6 —
распределительные
трубопроводы; 7 —
брызгалки
(соплодержатели); 8 —
сопла

247. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Рис.8.3. Вентиляторная секционная градирня:
1— диффузор; 2 — вентилятор; 3 — электродвигатель;4 — конфузор; 5 — межсекционная перегородка;
6 — водоу-ловитель;7 — воздухораспредели-тельная система; 8 — ороситель; 9 — железобетонный
каркас;10 — окна для входа воздуха;11 — водосборный бассейн;12 — обшивка

248. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

249. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Рис. 9.1. Принципиальная схема сезонной комбинированной подготовки воды для теплосети и
СОО:
1 градирня; 2 — конден-сатор; 3 — осветлитель; 4 — механический фильтр; 5 — фильтр; 6—
8 — арматура, переклю-чаемая в зависимости от летнего или зимнего сезона

250. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Рис. 9.2. Принципиальная схема бессточной ВПУ Саранской ТЭЦ-2:
1 осветлитель; 2 — бак осветленной воды; 3 — механический фильтр; 4 — Nа - катионитные
фильтры 1-й и 2-й ступеней; 5 — деаэратор; 6 — испарительная установка; 7 — рекарбонизатор; 8 — бак сбора продувки; 9 — бак-реактор; 10 — бак концентрированных регенерационных сточных вод; 11 — бак готового регенерационного раствора; 12 — бак сбора отмывочных вод; 13 — термохимический умягчитель; 14 — пластинчатый умягчитель

251. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Для ВПУ ТЭС и АЭС, на которых малосточная технология пока не
реализована, рекомендуется использовать следующие приемы сброса и
утилизации стоков.
Рис. 9.5. Принципиальная схема ВПУ с утилизацией сточных вод мембранными методами: 1, 6 — установка
обратного осмоса; 2 — дегазатор; 3 — ионитная обессоливающая установка; 4 механический фильтр; 5 —
электродиализная установка; 7 — испаритель-кристаллизатор; 8 — фильтр-пресс

252. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Рис. 9.6. Схема СВО с выпарной установкой и доочисткой дистиллята:
1, 2 — линия подвода воды к резервной и рабочей установкам; 3 — выпарной аппарат; 4 —
испарительная камера; 5 — линия сжатого воздуха; 6 — доупариватель; 7 — сброс кубового
остатка в ХЖО; 8 — конденсатор-дегазатор; 9, 16 — насосы; 10 — охладитель; 11 — линия
подвода воды для гидровыгрузки фильтрующих материалов; 12—14 — механический, катионитный, анионитный фильтры; 15 — контрольный бак;17 — очищенные сточные воды от резервной установки; 18— очищенные сточные воды в бак чистого конденсата; 19 — отработанные сорбенты из фильтров 12—14 в ХЖО

253. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ ТЕХНИЧЕСКОЕ ВОДОСНАБЖЕНИЕ

Таблица 9.2. Характеристика основных стоков ТЭС

254. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

Для обеспечения потребителей этими газами в рамках промышленных предприятий и жилых районов создаются систе
ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ
СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ
Рис. 10.1. Принципиальная схема единой системы газоснабжения региона:
1 — газовые скважины; 2 — сборный коллектор газа; 3 — главное отключающее устройство заводского газопровода; 4 — установка
очистки и осушки газа; 5 — магистральный газопровод; 6 — газоперекачивающие станции; 7 — газораспределительная станция; 8 —
продувочная газовая свеча; 9 — установка для сжижения природного газа; 10 — резерву-ары сжиженного газа; 11 — насос
сжиженного газа; 12 — установка регазификации сжи-женного газа; 13– компрессор для сжатия газа; 14 — газгольдеры сжатого
газа;15— газо-регуляторные пункты; 16в, 16с, 16н — городские газопроводы высокого, среднего и низ-кого давления; 17 —
внутризаводские газопроводы промышленного предприятия; 18 — отключающие устройства; 19 — регулятор давления; 20 —
предохранительно-сбросные клапаны

255. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

256. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

257. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

Рис.10.4.
Принципиальная схема
газорегуляторного
пункта:
1 – шкаф; 2 – основная
линия; 3 – байпасная
линия; 4…8 – краны
(клапаны, задвижки); 9
– фильтр газовый ФГ –
32М; 10 – регулятор
давления универсальный РДУ – 32; 11 – предохранительный (сбросный) клапан ПСК – 32;
12 – дифманометр; 13,
14 – манометры; 15 –
напоромер или U – образный манометр; 16…18
– краны трехходовые

258. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

Объемные доли, %, смешиваемых газов определяются по
формулам:
α1=(Qнр2 – Qнр.см)·100/( Qнр2 – Qнр1); α2=100 – α1;
где Qнр1, Qнр2— теплота сгорания соответственно первого и второго
газа кДж/м3.
Рис. 10.5. Газосмесительная станция:
а — схема газопроводов газосмесительной станции; б — схема смесителя; 1 — газо- провод ведущего
газа; 2 — газопровод ведомого газа; 3 — газопровод смешанного газа; 4 — запорно-отключающее
устройство; 5 — продувочная газовая свеча; 6— измерительная диафрагма; 7 — дроссельное
устройство

259. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

Рис. 10.6.
Газоповысительная
станция:
1 — газодувка;
2 — дроссельное
устройство;
3 — запорно-отключающее устройство;
4 — коллектор низкого давления; 5 —
коллектор высокого
давления; 6 — обводная линия газа;
7 — продувочная
свеча

260. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

Прокладку газопроводов в пределах площадки электростанции выполняют, как правило, надземной.
Распределительный газопровод котельного отделения
прокладывают вне здания.
На газопроводах электростанций следует применять
только стальную арматуру 1-го класса герметичности.
Эксплуатация газового хозяйства энергообъектов должна
быть организована в соответствии с:
- правилами безопасности в газовом хозяйстве Госгортехнадзора России;
- правилами пользования газом в народном хозяйстве;
- типовой инструкцией по эксплуатации газового хозяйства ТЭС, работающих на природном газе;
- положением о газовой службе и лицах, ответственных за
газовое хозяйство электростанций и котельных;
- положением о ведомственном надзоре за состоянием
газовых хозяйств тепловых электростанций.

261. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

Гидравлический расчет межцеховых и цеховых газопроводов
низкого и высокого давления производится без учета изменения
плотности газа при его движении.
Внутренний диаметр участка газопровода, м,
с избыточным давлением до 25 кПа
определяют по формуле:
где Vрг.уч - расчетный расход газа через данный
участок, м3/ч; Wг — оптимальная скорость газа в газопроводе низкого
давления при рабочих значениях температуры, влажности и давления
газа, м/с(табл. 6.52); ρ0 и ρг — плотность газа соответственно при t0 =
0°С, р0 = 101,3 кПа и при средних значениях давления, влажности и
температуры газа на данном участке, кг/м3.
Потеря давления на участке этих газопроводов, кПа,
Δр =Rл lуч (1+α)10-3
где Rл — удельная линейная потеря давления, вычисляемая по
Па/м; ℓуч — длина участка газопровода, м; α = 1,05—1,1 — доля потерь
за счет местных сопротивлений.

262. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

263. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

Газопроводы с
избыточным давлением более
25 кПа следует рассчитывать,
пользуясь специальными номограммами, или по формуле
где рн и рк — абсолютное
давление газа соответственно в
начале участка газопровода и в
конце его, МПа; Δэ — эквивалентная шероховатость внутренней поверхности трубы, см;
νг — кинематическая вязкость
газа, м2/с.

264. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

ПОРЯДОК ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСХОДА ГАЗА
Для определения годовой потребности в газе предприятий
бытового обслуживания, общественного питания и учреждений
здравоохранения используют следующие укрупненные показатели
потребления газа Vг.уд с теплотой сгорания 34 МДж/м3 в расчете на 1
чел.:
при наличии централизованного водоснабжения — 100 м3/год;
при горячем водоснабжении от газовых водонагревателей – 250
м3/год;
при отсутствии горячего водоснабжения — 125м3/год.
Система газоснабжения населенных пунктов должна
рассчитываться на максимальный часовой расход. Максимальный
часовой расход газа Vчмах, м3/ч, при его давлении 0,1 МПа на
хозяйственно - бытовые и производственные нужды следует определять
как долю годового расхода по формуле
Vчмах =КчмахVггод
Кчмах— коэффициент часового максимума; Vггод — годовой расход газа
м3/год.

265. ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЙ СИСТЕМЫ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ

Таблица 10.1. Коэффициенты часового максимума расхода газа по отраслям промышленности