Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Вятский государственный университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Основная часть.doc

Скачиваний:

Добавлен:

20.11.2019

Размер:

687.62 Кб

Скачать

☆

1 / 61 2 3 4 5 6 > Следующая >>>

ВВЕДЕНИЕ

Одним из аспектов совершенствования энергетики химической отрасли народного хозяйства является внедрение и оптимизация энергохимико-технологических систем (ЭХТС). Одной из главных целей оптимизации ЭХТС является снижение до возможного минимума потребления энергии при сохранении высокой выработки целевого продукта. Преимущества комбинированного теплоиспользования перед раздельным производством технологической и энергетической продукции отчетливо выявляются при эксергетическом анализе. Эксергетический метод термодинамического анализа позволяет определить предельные возможности процессов, источники потерь и пути их устранения, повысить эффективность рассматриваемых ЭХТС и ее элементов. В настоящее время заложены основы системного подхода к сложным ЭХТС и оценки их совершенства с помощью эксергетического баланса, который учитывает различную ценность энергоресурсов разной физической природы или разного потенциала, в отличие от энергетического баланса, который не учитывает перечисленных факторов и особенностей процессов в связи с различными проявлениями необратимости.

Энергетический метод, основанный на первом законе термодинамики, является простейшим методом термодинамического анализа ЭХТС. Существенный недостаток метода – не учитывается ценность различных видов энергии, т.е. их практическая пригодность, что неверно с точки зрения второго закона термодинамики: в реально протекающих процессах происходят потери энергии на необратимость. Поэтому в настоящее время применяют два метода термодинамического анализа систем, учитывающих необратимость термодинамических процессов: энтропийный (метод циклов) и эксергетический. Оба метода основаны на втором законе термодинамики и решают задачу определения потерь работоспособности, потерь на необратимость реально протекающих процессов. Однако на базе эксергетического метода можно более тщательно провести термодинамический анализ ЭХТС и изыскать наиболее эффективные пути уменьшения затрат топливно-энергетических ресурсов при одновременном повышении технологических показателей.

Эксергетический анализ основан на широком использовании эксергии. Эксергия, или техническая работоспособность, – максимальная работа, совершаемая рабочим телом, если в качестве холодного источника теплоты принимается окружающая среда при температуре равной Т₀ . Все реально протекающие процессы – необратимые, и в каждом случае необратимость является причиной снижения совершенства процесса. Это происходит не из-за потери энергии, а из-за понижения ее качества, так как в необратимых процессах энергия не исчезает, а обесценивается. В эксергетическом методе термодинамического анализа ЭХТС каждый ее элемент рассматривается как самостоятельная термодинамическая система. Эффективность работы каждого элемента ЭХТС оценивается путем сравнения эксергии на входе в этот элемент с потерей эксергии в результате необратимых процессов, протекающих в этом элементе, и обусловленных как внутренней, так и внешней необратимостью.

Таким образом, при определении потерь эксергии в каждом элементе исследуемой ЭХТС выявляются и количественно оцениваются причины несовершенства протекающих в них процессов, что дает информацию о возможности повышения совершенства во всех элементах и позволяет создать наиболее совершенную ЭХТС. Это является основной целью эксергетического метода анализа ЭХТС.

1. Схема установки и ее описание [4]

Кожухотрубчатые теплообменники - наиболее распространенный в химической технике тип теплообменной аппаратуры. Данный вид относится к поверхностным теплообменникам: теплоносители разделены стенкой, причем теплота передается через поверхность этой стенки. Кожухотрубчатые теплообменники просты в изготовлении, отличаются возможностью развивать большую поверхность теплообмена в одном аппарате, надежны в работе.

Простейший теплообменник этого типа - кожухотрубчатый горизонтальный теплообменник с неподвижными трубными решетками. Он состоит из цилиндрической обечайки - кожуха (1), к которой с двух сторон приварены трубные решетки (2). В трубных решетках плотно закреплен пучок труб (3). К кожуху с помощью фланцев присоединены болтами (4) днища (камеры) (5). Уплотнение создается прокладкой. Для ввода и вывода теплоносителей к кожуху и днищам приварены патрубки(6).

Поток теплоносителя (контактного газа I) направляется через патрубок в одну камеру, проходит по трубкам и выходит через патрубок в другой камере. Другой поток теплоносителя (шихты II) вводится через нижний патрубок на кожухе в межтрубное пространство теплообменника, омывает снаружи трубы и выводится через верхний патрубок. Тепло от контактного газа шихте передается через поверхность стенок труб. Для увеличения скорости движения теплоносителя, а, следовательно, и увеличения коэффициента теплопередачи, в межтрубном пространстве в теплообменнике устанавливают ряд сегментных перегородок (7). В горизонтальных теплообменниках эти перегородки являются одновременно промежуточными опорами для труб. Способ размещения труб в трубных решетках – по концентрическим окружностям. Для обеспечения хорошей герметизации теплообменника, что предотвращает смешение теплоносителей, применяют такой способ крепления труб в трубных решетках, как развальцовка.