Глава 4. ПРИЛОЖЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ 4.1. Определение КПД сложной технической системы, состоящей их нескольких подсистем Важнейшим преимуществом термодинамики является то, что используемые в ней методы позволяют не только выявить физическую суть различных явлений на основе фундаментальных законов природы, но и установить для этих явлений количественные соотношения. Используя небольшое количество обобщенных показателей, главными из которых являются энергия, энтропия, термодинамический потенциал, термодинамика описывает различные физические, химические и другие процессы [10, 20, 21, 66J. Состояние термодинамической системы и ее свойства определяются термодинамическими параметрами системы, которые можно разбить на внешние и внутренние. Внешние параметры характеризуют состояние окружающей среды, внутренние определяют состояние системы при данных внешних условиях. Деление параметров на внутренние и внешние является условным. Рассматриваемую систему всегда можно считать частью другой, более крупной системы, тогда все параметры первой можно считать внутренними, а параметры второй внешними, поскольку эта система будет в данном случае окружающей средой. Решать данную задачу для такой крупной системы можно двумя путями, и выбор одного из них зависит от поставленной исследователем цели. Первый путь предполагает поэтапное решение задачи через подробное рассмотрение отдельных составляющих системы. Оценив уровень энергоиспользования в каждом из них, можно перейти к определению этого показателя для сложной системы в целом. Другой путь позволяет решать задачу сразу для этой сложной системы: если включить в границы системы все состав101 |
2>7. Глава 2. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ 2.1. Техническая система как объект термодинамического анализа. Установление границ системы. Тепловой и энергетический балансы Важнейшим преимуществом термодинамики является то, что используемые в ней методы позволяют не только выявит физическую суть различных явлений на основе фундаментальных законов природы, но и установить для этих явлений количественные соотношения. Используя небольшое количество обобщенных показателей, главными из которых являются энергия, энтропия, термодинамический потенциал, термодинамика описывает различные физические, химические и другие процессы [11, 16, 21, 117]. Состояние термодинамической системы и ее свойства определяются термодинамическими параметрами системы, которые можно разбить на внешние и внутренние. Внешние параметры характеризуют состояние окружающей среды, внутренние определяют состояние системы при данных внешних условиях. Деление параметров на внутренние и внешние является условным. Рассматриваемую систему всегда можно считать частью другой, более крупной системы, тогда все параметры первой можно считать внутренними, а параметры второй внешними, поскольку эта система будет в данном случае окружающей средой. Если термодинамическая система не изолирована от окружающей среды, а находится в ней во взаимодействии, то при изменении внешних условий будет изменяться и состояние системы. Поэтому внутренние термодинамические параметры, характеризующие состояние системы, будут иметь в разные моменты времени различные значения. Последовательность изменения состояния системы составляет термодинамический процесс. *45. Анализ потерь эксергии, представленных на диаграмме, ясно показывает, что даже теоретически только ~27 % их суммарной величины может быть каким-либо способом использовано. Практически рекуперировать, регенерировать в процессы или использовать в качестве ВЭР можно только некоторую долю этой величины, определяемую КПД утилизационного оборудования и экономической целесообразностью. Если принять, что вся возможная доля потерь будет утилизирована с rj = 0,7, то это приведет к повышению отраслевых КПД до rj^ = 47,9 %; 7^? = 43,5 %. Таким образом, диаграмма на рис. 4.2.ясно показывает предельные резервы экономии энергии в отрасли на современном ее уровне (при существующей структуре технологий, уровне техники, энергоиспользования в отдельных процессах и т.д.). Что касается резервов энергосбережения в отрасли, обусловленных внедрением новых технологических процессов и оборудования, изменением структуры технологий и выпускаемой продукции, то для такой оценки необходимо рассчитывать и анализировать другие энергобалансы, учитывающие их специфические особенности и показатели. 4.3. Оценка термодинамической эффективности функционирования экономики страны Решать данную задачу для такой крупной системы можно двумя путями, которые вытекают из рассмотрения рис. 4.1, и выбор одного из них зависит от поставленной исследователем цели. Первый путь предполагает поэтапное решение задачи через подробное рассмотрение отдельных отраслей и секторов экономики промышленности, транспорта, сельского хозяйства и т.д. Оценив уровень энергоиспользования в каждом из них, можно перейти к определению этого показателя для экономики страны в целом. |