|
|
Главная страница -> Технология утилизации
К вопросу оценки теплоэнергетиче. Вывоз мусора. Переработка мусора. Вывоз отходов.Николай Карташев Глава Virgin Group Ричард Брансон объявил об учреждении приза в 25 миллионов долларов США разработчикам системы, способной удалять из атмосферы Земли парниковые газы. При этом отмечено, что приз не предназначен для разработки эффективной технологии улавливания диоксида углерода из выбросов электростанций и . По словам Брансона, система очистки должна будет удалять из атмосферы парниковые газы в объёме миллиарда тонн CO2 в год в течение десяти лет. В качестве успешных проектов по стимулированию научных открытий Брансон назвал приз в 20000 фунтов стерлингов, назначенный в XVIII веке за разработку устройства для измерения долготы, а также X-Prize в 10 миллионов долларов - за разработку суборбитального коммерческого космического аппарата в XXI веке. В перовом случае победу одержал часовой мастер Джон Харрис, а во втором - компания . Первоначальная дата окончания конкурса назначена на 8 февраля 2010 года. Однако, если судьи не выявят победителей, участникам будет дано ещё два-три года на доработку систем. Выявлять победителей будут, помимо Брансона, пять человек: бывший вице-президент США Эл Гор, Джим Хансен, директор Годдардовского центра NASA Джеймс Лавлок, консерватор из Австралии Тим Фланнери, автор теории Гайи, а также Криспин Тикелл из Оксфордского университета. По условиям соревнований, разработчики системы должны найти независимые источники финансирования - о готовности частично помочь в этом заявил сам Брансон. Победитель изначально получит только 5 миллионов долларов, а остальные 20 миллионов долларов будут выплачены только через десять лет успешной работы системы. Помимо этого, удаление парниковых газов из атмосферы должно быть эффективным более, чем в течение тысячи лет. Критерии оценки последнего требования не оглашаются. Критики проекта также отмечают необходимость разработки технологий, предотвращающих выброс парниковых газов. Брансон удостаивается со стороны экологов критики за противоречия в своих программах потому, что сам владеет авиакомпанией и спонсирует собственные исследования в области экологии, например, вопросов использования биотоплива, New Scientist.
Д.т.н. А.М. Тарадай, профессор, к.т.н. Л.М. Коваленко, к.т.н. Е.П. Гурин Переход к элементам рыночной экономики при продажах теплотехнического оборудования многочисленных фирм-изготовителей делают актуальной задачу его сравнения. В рекламных материалах трудно найти показатели, по которым можно было бы объективно оценить разные конструкции теплообменных аппаратов(ТА) одинакового назначения. Проблема методов сравнения возникла давно. Учеными Кирпичевым М.В., Гухманом А.А. и другими авторами были предложены различные методики оценки основного показателя качества ТА - его теплоэнергетической эффективности. Отдавая должное фундаментальным положениям этих методик, в нынешних условиях мы не могли довольствоваться их результатами. Давая качественную оценку отдельных параметров конструкции ТА, эти методики не позволяли количественно, одним постоянным для данной конструкции ТА критерием оценить сравниваемые аппараты в равных условиях их применения. Причина сложности получения количественной оценки эффективности ТА заключается в обилии переменных величин, влияющих на эффективность. Под понятием «эффективность ТА» мы понимаем величину коэффициента теплопередачи и потери давления в фиксированных (эталонных) условиях сравнения. Коэффициент теплопередачи - величина сложная, зависящая как от исходных данных для теплового процесса, так и от конструктивных особенностей ТА. Внешние параметры - это исходные условия для выполнения процесса теплопередачи. К ним относятся заданные расходы рабочих сред; их начальные и конечные температуры; теплофизические свойства сред в диапазоне заданных температур; тепловые нагрузки на ТА; давления рабочих сред и допускаемые, по условиям, потери давления рабочими средами в ТА; требования к материальному исполнению и долговечности ТА и др. исходные требования. Внешние параметры для сравниваемых ТА должны быть выбраны одинаковыми, и на величину числа единиц эффективности, в равных условиях, не влияют. Внутренние параметры теплообменника определяет его конструкция, обеспечивающая потенциальный уровень эффективности. Они включают: формы поверхности теплообмена, определяющие размеры - эквивалентные диаметры каналов, их длины и площади поперечного сечения; площади поверхности теплообмена, размещенные на этой длине каналов; тепло-гидродинамические характеристики данной конструкции теплообменника по интенсивности теплопередачи при возникающих при этом потерях давления в каналах; компактность конструкции и ее удельную металлоемкость; рациональность использования высококачественных дорогих материалов; уровень унификации деталей и узлов ТА при производстве широких размерных рядов на различные давления; возможность разнообразий (расчетной) компоновки каналов для обеспечения внешних параметров; возможность создания ТА максимального температурного напора при заданных температурах путем полного противотока рабочих сред; ремонтопригодность, надежность и долговечность конструкции ТА; рентабельность изготовления данных конструкций ТА; удобство обслуживания; капитальные и эксплуатационные затраты. Приведенный перечень переменных параметров показывает всю сложность объективной оценки одним числом единиц эффективности, оптимальности сочетаний всех внутренних параметров в созданной конструкции ТА. Внешние параметры ТА назначаются пользователем ТА, согласно принятым технологическим процессам и проектам. Внутренние параметры закладываются в конструкцию ТА его разработчиком и стабильны при изменении внешних параметров. Наша методика определения критериев тепло гидродинамической эффективности ТА исходит из фундаментального положения, сформулированного в 40-е годы М.В.Кирпичевым: энергетическую эффективность ТА характеризует отношение двух видов энергии - теплоты Q, переданной в теплообменнике, и энергозатрат N на преодоление гидравлических сопротивлений при этом: - энергетический коэффициент (1). Чем больше число единицу коэффициента^, тем лучше конструкция ТА и способ интенсификации теплообмена в нем. Однако сравнительно простая зависимость (1) не получила достаточного практического применения. Главным недостатком ее является неоднозначность изменения коэффициента Ео в зависимости от принятых скоростей рабочих сред и соотношений коэффициентов теплопередачи, диапазона температур и др. С возрастанием скоростей рабочих сред, даже при прочих равных условиях сравнения, значение Ео уменьшается, т.к. энергозатраты растут пропорционально кубу скорости. В современных конструкциях ТА наибольшее термическое сопротивление теплопередачи возникает в пристенном слое. Интенсификация теплопередачи наблюдается при уменьшении толщины или разрушении пограничного слоя, но это связано с ростом гидравлического сопротивления и увеличением энергозатрат на его преодоление. На гладких прямых формах поверхности теплообмена, с увеличением скорости движения жидкости в канале, теплопередача увеличивается с одновременным опережающим темпом роста гидравлического сопротивления (аналогия Рейнольдса). На сложных (криволинейных) формах поверхности теплообмена аналогия Рейнольдса теряет силу. Например, при омывании жидкостью каналов с гофрированной формой поверхности соотношение между интенсивностью теплопередачи и гидравлическими сопротивлениями (расходуемой мощностью), при увеличении скорости, приобретает иную зависимость. Возникают ситуации, приводящие к существенному увеличению теплоотдачи при значительно меньших затратах энергии, чем на гладких формах поверхности. Интенсифицирующие воздействия формы поверхности теплообмена в каналах будут благоприятны, когда эта форма вызывает в пограничном слое усиленное обновление частиц жидкости. Теплоэнергетическое качество такой сложной формы поверхности теплообмена повышается. Учесть эффективность интенсификации можно зависимостью (2), отражающей отношение коэффициента теплоотдачи (а) к удельным энергозатратам на преодоление гидравлических сопротивлений (No) в степени «от». Зависимость (2) нами получена при исследовании пластинчатых теплообменников на экспериментальных стендах. Показатель степени «от» и энергозатраты No определяются для каждой новой формы поверхности экспериментально. Коэффициент Е является постоянным (фиксированным) числом единиц теплоэнергетической эффективности поверхности теплообмена конкретной конструкции. Он отражает уровень оптимизации внутренних параметров каналов. Чтобы исключить влияние внешних параметров, расчет коэффициента Е следует проводить в единых внешних параметрах или в равных условиях сравнения. Принят эталонный (приведенный к равным условиям) режим сравнения теплообменных аппаратов. Он таков: 1. рабочие среды (охлаждаемая и нагреваемая в смежных каналах - вода), свойства воды приняты при средней температуре 50 ОС; 2. расходы рабочих сред могут быть любые, но равные для обеих сред. Расчет числа единиц эффективности ТА {Ет) ведут на удельные показатели: на единицу площади поверхности теплообмена (F = 1 м2); на единицу среднего температурного напора At; на единицу энергозатрат на преодоление гидравлического сопротивления (No = 1 Вт/м2). Удельные показатели позволяют распространить результаты сравнения на весь размерный ряд теплообменных аппаратов при любых внешних параметрах. Для определения более глубокой связи зависимости (2) с внутренними параметрами теплообменника совместно решались уравнения гидродинамики и теплоотдачи, связывающие многие переменные: Уравнение гидродинамики: Здесь (4). Уравнение теплоотдачи: (5), где: P - потеря давления, Па; - коэффициент общего гидравлического сопротивления единицы относительной длины канала; L - длина канала, м; й- диаметр канала (эквивалентный), м; р - плотность рабочей среды, кг/м3; со - скорость рабочей среды в каналах, м/с; А - коэффициент, характеризующий влияние внутренних параметров на гидродинамику потока в каналах сложной формы; Re - число Рейнольдса; Рг - число Прандтля; С, п, р - постоянные величины, определяемые по опытным данным. Учитывая, что, где Х- коэффициент теплопроводности, Вт/(м.К); v - кинематическая вязкость, м2/с; Fk- площадь поверхности теплообмена аппарата, м2; V - секундный объемный расход жидкости, м3/с;Fk - площадь поверхности одного канала, м2; V-секундный расходный объем жидкости fk- площадь поверхности одного канала, м2 Совместное решение уравнений (3) и (5) даст: Сравнив уравнения(6) и(2) получим: При сравнении в эталонном режиме (вода) любых конструкций поверхностей теплообмена уравнение (7) числа единиц эффективности получит вид: Как следует из уравнения (8) число единиц эффективности в эталонном режиме {Ет) не зависит от расхода рабочей среды и скорости ее в канале и перепада температур. Определяющее значение имеют величины С в уравнении (5) и А в уравнении (4), которые характеризуют форму и размеры поверхности теплообмена. Также влияют эквивалентный диаметр канала d, отношение площади поверхности теплообмена канала Fk к площади поперечного сечения канала fk и его длине L. Влияют величины показателей степени «п», «р» в уравнениях (5) и (4). Чем больше число единиц эффективности Ет для данной конструкции, тем выше теплоэнергетическое качество поверхности теплообмена и тем эффективнее (потенциально) теплообменные аппараты с такой поверхностью теплообмена. Полученные результаты нужны, прежде всего, для сравнения сложных форм поверхности теплообмена в пластинчатых теплообменных аппаратах, где возможности выбора форм и размеров обширны. Формы поверхности теплообмена в пластинчатых теплообменных аппаратах прошли путь развития от гладких канальчатых к ленточно-поточным (двухмерная турбулизация) и современным сетчато-поточным (трехмерная турбулизация потока формой поверхности канала). Для современных пластинчатых ТА, с сетчато-поточной формой поверхности теплообмена (тип «елка»), уравнение (8) имеет более простой вид: Уравнения (8) и (9) распространяются на турбулентный режим течения рабочей среды, при теплоотдаче без изменения агрегатного состояния сред. Критическое число Рейнольдса в современных пластинчатых теплообменных аппаратах Rek = 50-200. По условиям эталонного режима сравнения теплообменных аппаратов, при No = 1 Вт/м2 (удельные энергозатраты на преодоление гидравлического сопротивления принят равным Л^о = 1 Вт/м2 поверхности) в соответствии с уравнением (2): Число единиц эффективности равно интенсивности теплоотдачи. Для сравнительной оценки эффективности готовых конструкций пластинчатых ТА в эталонном режиме рассмотрим коэффициент теплопередачи (удельную интенсивность теплового процесса): где: При чистой поверхности теплообмена величиной термического сопротивления тонкой металлической стенки можно пренебречь. Тогда, с учетом (10): Приведенный к эталонным условиям коэффициент теплопередачи (Кп\ равен половине числа единиц эффективности поверхности теплообмена (Ет) или числу единиц эффективности всего ТА (Епк). Соответственно, уравнение (9) для всего ТА получает вид: (13). Результаты расчетов, выполненные для сравнения в эталонных условиях для различных конструкций ТА по предложенной методике, приведены в табл. Число единиц эффективности ТА, выраженное через коэффициент теплоэнергетической эффективности ЕЛ, является количественной и качественной мерой оценки сравниваемых конструкций ТА. Оно отражает теплоэнергетические качества ТА при разнообразных реальных внешних параметрах. Это основной комплексный показатель ТА - безразмерный критерий. По аналогии сравнения автомобилей одинакового назначения по расходу топлива на пробег 100 км пути, теплообменники можно сравнить по величине ЕЛ - числу единиц эффективности (удельному тепловому потоку в эталонном режиме), что вполне наглядно. Из многообразия рекламируемых конструкций и исполнений ТА, при помощи оценки их теплоэнергетической эффективности по нашей методике, можно определить оптимальный вариант. Вывоз мусора контейнерами 27м3. Вывоз промышленного мусора в московской области. Экономика должна быть энергоэффе. Новая страница 1. Игра стоит свеч. Эско №1,2002 - об использовании солнечных водонагревателей в климатических условиях средней полосы россии. Краткая сводка проекта. Главная страница -> Технология утилизации Экологически чистая мебель: |
