загрузка...
 
7.5. Показники енергоефективності використання рекомпресії
Повернутись до змісту

7.5. Показники енергоефективності використання рекомпресії

З огляду на те, що схеми ректифікаційних установок з рекомпресією еквівалентні схемам теплонасосної термотрансформації,  одним із показників енергоефективності може бути величина коефіцієнта перетворення.

Для варіанта рекомпресії верхнього продукту коефіцієнт перетворення  може бути наведений таким виразом:

.                         (7.109)

При рекомпресії нижнього продукту, залежно від енергоносія, який використовується, маємо:

для механічного стиснення пари нижнього продукту

;                        (7.110)

для пароежекторного стиснення

;                       (7.111)

для стиснення у струменевому термокомпресорі

.                       (7.112)

Для порівняння енергоефективності базової установки і установки з рекомпресією можна скласти групу рівнянь, які оцінили б питоме енергоспоживання щодо потоку суміші або окремих компонентів, що розділяються.

Питома витрата енергії для варіанта рекомпресії верхнього продукту має вигляд

,                     (7.113)

де р1Х, р2Х – тиск холодоносія на вході і виході з переохолоджувача флегми;

густина холодоносія при його середній температурі в апараті;

 – ефективний ККД насоса для подачі холодоносія.

Для варіантів рекомпресії нижнього продукту:

- на базі механічного компресора

;     (7.114)

із застосуванням парового ежектора

;   (7.115)

із застосуванням струменевого термокомпресора

.             (7.116)

У цих рівняннях позначено:

втрати тиску холодоносія у відповідних теплообмінних апаратах;

 – густина холодоносія;

 – ефективний ККД насосів;

 – потужність привода насоса в контурі струменевого термокомпресора.

Питому витрату енергії безпосередньо струменевого термокомпресора виражають у вигляді відношення споживаної потужності насоса до витрати пасивного потоку

.                               (7.117)

За даними [29] для водяної пари з коефіцієнтом ежекції  у діапазоні різниці тисків  питома витрата струменевого термокомпресора лежить в інтервалі (50-70) кВт.год/т, (180-250) кДж/кг.

Розгляд ексергетичної ефективності ректифікаційних установок з рекомпресією вимагає заміни виразу для ексергії потоку продукту в рівнянні (7.28) і урахування теплових потоків у теплообмінниках охолодження пари і рідини і енергопотоків механічної роботи.

Запишемо вирази для ексергетичної ефективності:

для схеми з рекомпресією пари верхнього продукту

;                  (7.118)

- для схем з рекомпресією пари нижнього продукту:

- із застосуванням механічного компресора

 ; (7.119)

із застосуванням парового ежектора

 ; (7.120)

із застосуванням струменевого термокомпресора

.        (7.121)

Що стосується ексергетичної ефективності самого струменевого термокомпресора, то для прийнятих позначень на рисунках 7.11 і 7.12 можна записати

                        (7.122)

Дане рівняння записане для умов відсутності перевиробництва пари пасивного потоку.

Згідно з [29] струменеві термокомпресори на водяній парі характеризуються високими значеннями ексергетичної ефективності (ККД на рівні 0,5-0,6) у широкому діапазоні відношення тисків потоку змішування і пасивного потоку.

Для вибору варіанта схеми рекомпресії у базовій ректифікаційній установці необхідно виконати розрахунки термоекономічних показників відповідно до загальних положень термоекономіки. У цьому випадку після розрахунку режимних параметрів установки для всіх схем, що порівнюються, записуємо рівняння балансу ексергетичної вартості аналогічно (7.29).

Основний показник порівняння – ціна ексергії продукту характеризуватиметься такими виразами:

для схеми з рекомпресією пари верхнього продукту

;          (7.123)

- для схеми з рекомпресією пари нижнього продукту

- із застосуванням механічного компресора

; (7.124)

із застосуванням парового ежектора

; (7.125)

із застосуванням струменевого термокомпресора

.        (7.126)

У даних рівняннях позначено:

 – ціна одиниці енергії для привода компресорів або насосів;

 – ціна одиниці маси пари активного потоку ежектора;

 – ціна одиниці маси теплоносія;

 – годинна вартість фінансових витрат для варіантів рекомпресії у ректифікаційній установці.

Основна складність при виконанні розрахунків з ексергетичної та термоекономічної ефективності для ректифікаційних установок полягає у визначенні питомої ексергії у парових потоках.

Для рідкого стана суміші і продуктів розділення можна використовувати рівняння (1.28) і (1.32) з уточненням питомої теплоємності залежно від масової концентрації компонентів.

Для парових потоків необхідно мати у своєму розпорядженні інформацію про параметри стану на кривих насичення або методики розрахунку цих параметрів, наприклад, у [ 34, 45, 19, 38].

Калоричні параметри (питома ентальпія і ентропія) для парових сумішей можуть також розглядатися як адитивні величини, пропорційні пайовому співвідношенню компонентів.



загрузка...