Источники энергии

ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ. ТЕПЛООБМЕННАЯ АППАРАТУРА

Ч., в т.ч. лаб. раб. и практ. занят 6ч.

Тема 2.2. Источники энергии. Теплообменная аппаратура

Студент должен:

знать:

- источники энергии;

- нагревающие и охлаждающие агенты, основные требования к теплоносителям;

- устройство и принцип действия теплообменной аппаратуры и требования к ней;

- принципы расчета теплообменной аппаратуры;

уметь:

- выбирать теплообменную аппаратуру по заданным условиям;

- выбирать теплоносители;

- проводить сравнительную оценку различных теплообменных аппаратов, тепло- и хладоагентов;

- составлять материальный и тепловой балансы теплообменной аппаратуры.

Топливно-энергетическая база. Первичные и вторичные источники энергии.

Промышленные способы подвода и отвода энергии. Теплоносители. Определение расхода теплоносителей.

Нагревательные агенты и способы нагревания.

Охлаждающие агенты и способы охлаждения.

Теплообменная аппаратура. Поверхностные теплообменники: с трубчатой поверхностью теплообмена, с плоской поверхностью теплообмена и других типов (блочные, шнековые).

Смесительные теплообменники.

Регенеративные теплообменники. Материалы, применяемые для изготовления теплообменной аппаратуры.

Выбор теплообменной аппаратуры. Расчет основных размеров и оптимальных режимов работы теплообменников.

Основными видами источников энергии являются горючие ископаемые (уголь, нефть, природный газ, торф, сланцы) и продукты их переработки; энергия воды (гидроэнергия); биомасса (древесина и другое растительное сырье); атомная энергия. Частично используется энергия ветра, а также морских приливов и отливов.

Источники энергии традиционно разделяют на топливные (уголь, нефть, природный газ, сланцы, битуминозные пески, торф, биомасса) и нетопливные (гидроэнергия, энергия ветра, лучистая энергия Солнца, глубинная теплота Земли и др.); возобновляемые и невозобновляемые; первичные и вторичные.

Все возобновляемые источники энергии являются в той или иной мере производными от энергии Солнца и классифицированы по следующим категориям: солнечная энергия (прямая радиация); гидроэнергетические ресурсы (испарительно-конденсационный цикл); энергия ветра и волн; биомасса (растительного и животного происхождения).

К практически неисчерпаемым относят геотермальные и термоядерные источники энергии. В геотермальные источники энергии включается глубинная теплота Земли, которая может быть использована как для теплоснабжения, таки для выработки электроэнергии.

К невозо6новляемым источникам энергии относятся те, запасы которых по мере их добычи необратимо уменьшаются. К ним относятся уголь, сланцы, нефть, битуминозные пески и природный газ.

Все рассмотренные виды источников энергии относятся к первичным.

Вторичными источниками энергии являются отходы, побочные и промежуточные продукты, образующиеся в технологических агрегатах. Энергетический потенциал этих отходов не используется в самом агрегате, но может быть частично или полностью использован для энергоснабжения других устройств.

Наибольшими тепловыми вторичными источниками энергии располагают предприятия химической, нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности, черной и цветной металлургии, промышленности строительных материалов, газовой промышленности, тяжелого машиностроения и ряда других отраслей.

В зависимости от агрегатного состояния топливо подразделяют на твердое, жидкое и газообразное. К твердым топливам относятся бурые и каменные угли, антрациты, торф, сланцы и дрова, а также продукты их переработки (кокс, полукокс, торфяные и угольные брикеты, термоантрацит, древесный уголь); к жидким – нефть, газовый конденсат и продукты их переработки (бензин, керосин, дизельное топливо, мазут, смолы и т. п.); к газоо6разным – природный, нефтепромысловый (попутный) и шахтный газы, а также сжиженный нефтезаводской, коксовый, полукоксовый, генераторный, водяной, доменный и ваграночный газы, Водород и газы процессов брожения.

Основной технологической характеристикой топлива является теплота сгорания (теплотворность) – теплота реакции горения топлива, т. е. количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании 1 кг твердого или жидкого топлива (кДж/кг) или 1 м² газообразного топлива (кДж/м³) и при охлаждении продуктов горения до начальной температуры процесса. Различают низкую Q _н^р и высшую Q _в^р теплоту сгорания топлива. Низшей теплотой сгорания называется количество теплоты, выделяющееся при сго­рании 1 кг водорода с образованием водяного пара, высшей теплотой – количество теплоты, выделяющееся при сгорании 1 кг водорода с образованием воды. В практических расчетах обычно пользуются величиной Q _н^р. Далее приведены ориентировочные теплоты сгорания некоторых природных топлив.

Торф.....................................................................................18800...23300

Бурый уголь.........................................................................25700...27600

Каменный уголь..................................................................27000...32000

Антрацит..............................................................................33500...З6000

Горючие сланцы..................................................................30100...32700

нефть.....................................................................................41800...62700

Природный газ.....................................................................35000...45800

Важными условиями развития промышленного производства являются повышение эффективности использования и экономия сырьевых и топливно-энергетических ресурсов.

К основным мероприятиям, направленным на решение этих задач, можно отнести:

· рациональное и комплексное использование природных сырьевых ресурсов, сокращение их потребления путем замены химическими материалами (полимерами, синтетическими волокнами и т.д.);

· разработку и внедрение эффективного генерирующего и энергоиспользующего оборудования, технологических процессов, установок и машин, обеспечивающих высокий технический уровень производства при минимальных затратах сырьевых инергетических ресурсов;

· создание систем централизованного теплоснабжения в результате строительства и использования атомных станций и крупных котельных, экономии энергии путем повышения качества тепловой изоляции;

· модернизацию действующего и замену устаревшего энергетического и энергоиспользующего оборудования, машин и механизмов, оптимизацию режимов работы энергетических и технологических установок;

· широкое использование современных средств автоматизации для учета, контроля и оптимизации расхода топлива, теплоты и электрической энергии в котельных установках, тепловых и электрических сетях;

· повышение уровня использования вторичных материальных и топливно-энергетических ресурсов, максимальное применение рекуперации теплоты в технологических агрегатах, а также за счет утилизации других видов низкопотенциальной теплоты с помощью тепловых насосов и абсорбционных холодильных машин;

· широкое использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии, в том числе солнечной энергии, глубинной теплоты Земли, ветровой и приливной энергии, а также биомассы.

Дата добавления: 2014-01-04