|
цессу, применяемому на практике, необходимо провести глубокий анализ всего их многообразия и классифицировать по целевому назначению. Технические системы и используемые в них процессы по своим функциям и целевому назначению существенно различаются. Есть объекты, которые предназначены для производства энергии разного вида, металлов и сплавов, различных материалов, минеральных удобрений и других химических продуктов. Есть объекты, назначение которых производить различные изделия: одежду, обувь, станки, машины и т.д. Наконец, есть системы, призванные обеспечивать нормальные (стандартные) условия для жизни и работы людей. И хотя очевидно, что термодинамический анализ любых процессов должен осуществляться на единых принципах, при исследовании конкретных систем нельзя не учитывать их специфических особенностей. Именно поэтому необходимо провести хотя бы укрупненную классификацию производственных процессов. На данном этапе нами предлагается следующая группировка процессов по их целевому назначению. 1. Процессы производства энергии составляют основу технических систем, назначением которых является получение энергетической продукции разного вида. Указанные объекты могут быть представлены как закрытые термодинамические системы, которые обмениваются с окружающей средой только потоками энергии. В подобных случаях анализ упрощается, поскольку через контрольную поверхность таких систем не проходят потоки вещества и, следовательно, в уравнениях их полного энергетического баланса отсутствуют соответствующие составляющие. 2. Физико-химические процессы производства материалов, химикатов и прочих веществ. К этой группе, по существу, должны быть отнесены все процессы, составляющие основу химических и металлургических производств. Целевое назначение этих производств получение металлов, сплавов, минеральных удобрений, пластмасс, связующих, красящих, изоляционных материалов и т.п. продуктов, определять энергетическую ценность которых мы до 61 |
56. КПД означает по существу оценку степени совершенства исследуемого процесса через относительные КПД, которыми также широко пользуются в энергетике, по выражениям (2.12) и (2.13). Чем выше значение 77°™, тем совершеннее в энергетическом смысле реальный процесс и тем труднее найти пути дальнейшего его совершенствования. На основе относительных КПД можно сравнивать различные технологические процессы и прогнозировать рациональную структуру технологий производства продукта. При реализации этой на первый взгляд простой методики возникает проблема, как определить теоретически необходимые энергозатраты для огромного количества разнотипных по характеру и назначению технологических процессов, т.е. как подобрать идеализированный аналог для каждого исследуемого процесса. Очевидно, что термодинамический анализ любых процессов должен осуществляться на единых принципах, однако при исследовании конкретных систем нельзя не учитывать их специфические особенности. Можно предложить следующую методологию определения минимально необходимых затрат энергии/эксергии на производство различных продуктов, изделий, услуг. Исходными положениями при этом мы считаем следующие. Любой процесс может быть представлен как совокупность элементарных процедур, в соответствии с характером которых для каждого из них подбирается соответствующий идеализированный аналог. Иначе говоря, мы считаем, что для каждой такой процедуры может быть подобран идеализированный (идеальный) аналог, затраты энергии на реализацию которого и будут характеризовать минимальную (предельную) величину энергозатрат, необходимых для осуществления соответствующей реальной процедуры. 4. С учетом указанных допущений подобрать расчетные соотношения для определения затрат энергии/эксергии, необходимых для реализации такого аналога. 5. Любое реальное производство, выбранное для исследования эффективности использования в нем энергии, необходимо представить как совокупность взаимосвязанных элементарных процессов (структурнотехнологические схемы). 6. На основе подобных схем и заранее подготовленного реестра элементарных процессов и их идеализированных (идеальных) аналогов рассчитываются значения минимальных затрат энергии/ эксергии и соответственно КПД для отдельных блоков и производства в целом. Для того чтобы подобрать идеализированный аналог каждому процессу, применяемому на практике, необходимо провести глубокий анализ всего их многообразия и классифицировать по целевому назначению. Технические системы и используемые в них процессы по своим функциям и целевому назначению существенно различаются. Есть объекты, которые предназначены для производства энергии разного вида, металлов и сплавов, различных материалов, минеральных удобрений и других химических продуктов. Есть объекты, назначение которых производить различные изделия: одежду, обувь, станки, машины и т.д. Наконец, есть системы, призванные обеспечивать нормальные (стандартные) условия для жизни и работы людей. И хотя очевидно, что термодинамический анализ любых процессов должен осуществляться на единых принципах, при исследовании конкретных систем нельзя не учитывать их специфических особенностей. Именно поэтомунеобходимо провести хотя бы укрупненную классификацию производственных процессов. На данном этапе нами предлагается следующая группировка процессов по их целевому назначению. 59. 1. Процессы производства энергии составляют основу технических систем, назначением которых является получение энергетической продукции разного вида. Указанные объекты могут быть представлены как закрытые термодинамические системы, которые обмениваются с окружающей средой только потоками энергии. В подобных случаях анализ упрощается, поскольку через контрольную поверхность таких систем не проходят потоки вещества и, следовательно, в уравнениях их полного энергетического баланса отсутствуют соответствующие составляющие. 2. Физико-химические процессы производства материалов, химикатов и прочих веществ. К этой группе, по существу, должны быть отнесены все процессы, составляющие основу химических и металлургических производств. Целевое назначение этих производств получение металлов, сплавов, минеральных удобрений, пластмасс, связующих, красящих, изоляционных материалов и т.п. продуктов, определять энергетическую ценность которых мы до последнего времени не умели. 3. Процессы производства различных изделии, совершение работы. В технических системах производства изделий из заданного материала на выходе получается такая продукция, ценность которой невозможно выразить в энергетических единицах. Например, станки, машины, одежда не могут характеризоваться энергией или эксергией ни с количественной, ни с качественной стороны. Это, конечно, не означает, что к таким системам нельзя применить термодинамические методы анализа. Однако при оценке их эффективности необходимо, как и в предыдущем случае, воспользоваться значением минимально необходимых на их осуществление затрат энергии/ эксергии. 4. Процессы, имеющие цель обеспечить нормальные условия для жизни и работы людей. К этой группе относятся отопление, вентиляция, кондиционирование воздуха, освещение зданий различного назначения, охлаждение и замораживание скоропортящихся продуктов и т.п. |