ЕКСЕРГЕТИЧНИЙ АНАЛіЗ ФУНКЦіОНУВАННЯ КОМБіНОВАНОГО ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ НА РіВНі ПРИЙНЯТТЯ РіШЕНЬ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Запропонована ттегрована система ефективностi комбтованого теплопоста-чання на основi шформацп як Mipu видтво-рення спiввiдношення виробництва та спо-живання енергп

Ключовi слова: прийняття ршень

ексергетичнии аналгз,

Предложена интегрированная система эффективности комбинированного теплоснабжения на основе информации как меры отражения соотношения производства и потребления энергии

Ключевые слова: эксергетический анализ, принятие решений

Integrated system of efficiency of combined heating on base of information as measure of the reflection of production and consumptions of the energy in correlation is offered

Keywords: exergy analysis, decision-making level

УДК 621.182.2.001.57

ЕКСЕРГЕТИЧНИИ АНАЛ1З ФУНКЦ1ОНУВАННЯ КОМБ1НОВАНОГО ТЕПЛОПОСТАЧАННЯ НА Р1ВН1 ПРИЙНЯТТЯ

Р1ШЕНЬ

£.£. Чай ковська

Кандидат техшчних наук, старший науковий ствробЬник,

доцент*

Контактний тел.: (048) 758-47-67 E-mail: eechaikovskaya@list.ru

Н.Ф. I щук

Астрант*

Контактний тел.: (048) 758-47-67 E-mail: natalkaf@bigmir.net *Кафедра теоретично?, загальноТ та нетрадицтноТ

енергетики

Енергетичний шститут Одеського нацюнального полЬехшчного ушверситету пр. Шевченка, 1, м. Одеса, УкраТна, 65044

1. Вступ

3. Ршення задачi

Запропонована технолопя комбшованого тепло-постачання на основi контролю стввщношення виробництва та споживання енергп без вимiрювання температури води, що на^ваеться в баку-акумуля-торi [1,2].

Здобута штегрована система функщонування комбшованого теплопостачання та рекомендовано кон-структивно-режимну реалiзацiю бака-акумулятора з вбудованим теплообмшником при використанш яви-ща стратифiкацii води щодо пiдтримки його працез-датноси шляхом вiдключення чи включення секцш теплообмiнника [1,2].

2. Постановка задачi

Оцiнка спiввiдношення виробництва та споживання енергп у якосп мiри вiдтворення змiни емност бака - акумулятора в комбшованому теплопостачаннi надае можливiсть визначити ступiнь його термодинамiчноï досконалостi в умовах прийняття ршень.

З використанням положень [3] оцшка ступеню тер-модинамiчноï досконалостi бака-акумулятора може бути виконана таким чином:

Пе(0 = 1 -

E„(0 - EB„x(i) Еш(0

де Пе, - ексергетичний ккд; Евх, - сума потоюв ек-сергiï на входi в бак-акумулятор; Евих - сума потоюв ексергiï на виходi з бака-акумулятора; Евх - Евих - втра-ти ексергп; i - час.

Виходячи i3 iнтегрованоï системи змiни температури води у баку-акумуляторi при урахуваннi явища стратифiкацiï води можливо отримати очжувану температуру води в дiапазонi 45-550С впродовж доби за рахунок тдтримки динамiчноï рiвноваги процесу аку-мулювання теплоти шляхом включення секцш вбу-дованого в бак-акумулятор теплообмшника у режимi заряду та ввдключення у режимi розряду [1, 2].

Так, дшсно, о 9 годин ранку при включених 2-х секщях теплообмiнника збiльшення суми потокiв ек-

сергп на входi в бак-акумулятор та на його виход^ що свщчить про заряд бака-акумулятора, потребуе при-йняття рiшення на включення третьо! секцii тепло-обмiнника (табл. 1).

Таке ршення забезпечуе пiдтримку заряду бака-акумулятора за рахунок зб^ьшення емност води, що акумулюе (табл. 1, рис. 1), зменшуючи втрати ексергп, та забезпечуе пiдвищення ексергетичного ккд з 0,3994 до 0,4793.

З 9 до 10 годин ранку при подальшому зб^ьшен-ш суми потоюв ексергii пiдтримка процесу заряду вщбуваеться за рахунок використання трьох секцш теплообмiнника, що забезпечуе рiвень ефектив-ностi бака-акумулятора з 0,4793 до 0,5289 (табл. 1, рис. 1).

Об 11 годиш ранку включення четвертоi секцп те-плообмiнника зменшуе втрати ексергii з 0,522 кВт до 0,373 кВт щодо тдтримки збiльшення емностi води, що акумулюе, в повнш мiрi (табл.1, рис. 1). Шдтримка процесу заряду в цей перюд дозволяе здобути найвищу ексергетичну ефективнiсть бака-акумулятора - 0,8058 (табл. 1, рис. 1). Працездатшсть бака-акумулятора в перюд вщ 11 до 13 години оцшена в дiапазонi - 0,8058- 0, 7263 (табл.1, рис. 1).

Таблиця 1

1нтегрована система змши ефективносп бака-акумулятора в режимi заряду з урахуванням явища стратифкацп води

Час, т, год. ЕВх (г), кВт Евих(1), кВт Евх (1)- Евих(1), кВт Пе(1)

8 0,736 0,294 0,442 0,3994

9 0,795 0,381 0,414 0,4793

10 1,109 0,587 0,522 0,5289

11 1,924 1,550 0,373 0,8058

12 2,650 1,934 0,716 0,7298

13 2,954 2,145 0,808 0,7263

8 9 10 11 12 13 час доби, год.

Рис. 1. 1нтегрована система змши ефективносп бака-акумулятора в режимi заряду при урахуванж явища стратифкацп води

Використовуючи термодинамiчний аналiз. вста-новлено, що в перюд з 14 до 16 годин при включених чотирьох секщях вбудованого в бак-акумулятор теплообмшника вiдбуваеться зменшення суми потоюв ексергii на входi в бак-акумулятор та на його виход^ що свщчить про розряд емностi бака-акумулятора, що акумулюе. В цей перюд ексергетичний ккд мож-ливо тдтримувати в дiапазонi вiд 0,7097 до 0, 6635 (табл. 2, рис. 2).

Таблиця 2

1нтегрована система змши ефективносп бака-акумулятора в режимi розряду при використанж явища стратифкаци води

Час, т, год. Евх (1), кВт Евих(1), кВт Евх(1) - Евих(1), кВт Пе(1)

14 3,022 2,145 0,877 0,7097

15 2,825 1,928 0,897 0,6823

16 2,486 1,649 0,836 0,6635

17 2,004 1,063 0,941 0,5303

18 1,260 0,583 0,677 0,4627

19 1,174 0,213 1,174 0,1534

20 1,278 0,294 0,984 0,2300

14 15 16 1т 18 19 20 час доби, год.

Рис. 2. 1нтегрована система змши ефективносп бака-акумулятора в режимi розряду при використанж явища стратифкаци води

Прийняття ршення на вщключення однiеi секцii теплообмшника о 17 годинi пiдтверджено зростан-ням втрат ексергii з 0,836 кВт до 0,941 кВт та змен-шенням ексергетичного ккд з 0,6635до 0,5303 (табл. 2, рис. 2). Шдтримка процесу розряду в цей перюд представляе можливють зменшити втрати ексергп з 0,941 кВт до 0,677 кВт та забезпечити ефектившсть системи теплопостачання в межах 0,5303- 0,4627 (табл. 2, рис. 2). Зростання втрат ексергп о 19 годиш потребуе ввдключення другоi секцп, що дозволяе тд-вищити ексергетичний ккд до 0,23 (табл. 2, рис. 2).

На основi здобутоi iнтегрованоi системи змши ре-жимних умов функцюнування рекомендовано при включених двох працюючих секщях теплообмшника та температурi води у баку - акумуляторi менше 450С пiдключення системи теплопостачання до дублюючо-го джерела енергп [2].

Таке прийняття рiшення тдтверджено збiльшен-ням ексергетичного ккд теплопостачання з 0,0026 до 0, 1411(рис. 3).

1

Ле

0.8 0,6 0,4

0,2 О

8 9 10 11 12 13 14 час доби, год.

Рис. 3. 1нтегрована система змши ефективносп комбшованого теплопостачання щодо змши режимних умов функцюнування

у5

Рекомендовано також [2] при включених чотирьох секщях теплообмшника та перевищеннi температури води у баку - акумуляторi 550С збiльшити витрату води, що нагрiваeться, з 0,185 кг/с до 0,24 кг/с. Так, дшсно, таке прийняття ршення представляв можли-вшть зберегти ефективнiсть системи теплопостачання на рiвнi 0,6322 (рис. 3).

На основi здобуто! iнтегрованоi системи змши температури води, що на^васться в баку-акумуляторi в режимах заряду та розряду при не урахуванш явища стратифiкацii води [2] встановлена неможливкть ви-користання вмностi води в баку-акумуляторi впро-довж доби в повнш мiрi.

Так, дшсно, тдтримка процесу заряду за рахунок зменшення витрати теплоносiя, що ^с, з 0,28 кг/с до 0,19 кг/с дозволяв забезпечити рiвень ефективносп в межах 0,3053 - 0,4557 (табл. 3, рис. 4). Шдтримка ж процесу розряду за рахунок збшьшення витрати теплоно-«я, що грiв, дозволяв забезпечити рiвень ефективностi в межах 0,4198 - 0,3053 (табл. 4, рис. 5).

Таблиця 3

1нтегрована система змши ефективносп бака-акумулятора в режимi заряду без урахування явища стратифкацп води

Таблиця 4

1нтегрована система змши ефективносп бака-акумулятора в режимi розряду без урахування явища стратифкаци води

Час, т, год. ЕВх (i), кВт Евих(1), кВт Евх (i)- Евих(1), кВт Пе(1)

14 2,013 0,845 1,168 0,4198

15 1,834 0,728 1,106 0,3970

16 1,425 0,481 0,944 0,3374

17 1,453 0,292 0,944 0,2008

18 1,059 0,273 0,786 0,2581

19 0,981 0,274 0,706 0,2795

20 0,906 0,277 0,906 0,3053

14 15 16 17 1S 19 20 час доби, год.

Рис. 5. 1нтегрована система змши ефективносп бака-акумулятора в режимi розряду без урахування явища стратифкаци води

4. Висновки

Час, т, год. Евх (i), кВт Евих(1), кВт Евх (i)- Евих(1), кВт ПеМ

8 0,906 0,277 0,630 0,3053

9 1,059 0,275 0,785 0,2593

10 1,5 0,294 1,206 0,1958

11 2,665 0,498 2,166 0,1870

12 2,105 0,907 1,198 0,4310

13 2,296 1,046 1,250 0,4557

S 9 10 11 12 13

час доби, год.

Рис. 4. 1нтегрована система змши ефективносп бака-акумулятора в режимi заряду без урахування явища стратифкацп води

Порiвняльний аналiз штегрованих систем ефективносп функцюнування K0M6iH0BaH0r0 теплопостачання тдтвердив перевагу запропоновано! кон-структивно-режимно! реалiзацii бака-акумулятора з вбудованим теплообмшником при використаннi явища стратифжацп води щодо пiдтримки його працез-датностi шляхом вiдключення чи включення секцiй вбудованого в бак-акумулятор теплообмшника. Така конструкщя та встановлеш режими функцiонування бака-акумулятора за рахунок використання енергп акумуляцii води в повнш мiрi збiльшують рiвень його термодинамiчноi досконалостi на 20% у порiвняннi з баком-акумулятором без урахування явища страти-фiкацii води та прийнятп рiшень на змiну витрати теплоноия, що грie вiд гелюколектора.

Лiтература

1. Чайковская Е.Е. Поддержание функционирования энергетических систем на основе интеллектуального управления

тепломассобменными процессами /Труды 6-го Минского Международного Форума по тепломассобмену.- ИТМО им. А.В.Лыкова НАНБ, 8-05, 2008.- С. 1-10.

2. 1щук Н.Ф. 1нтегрована система функцюнування комбшованого теплопостачання // Восточно-Европейский журнал пере-

довых технологий, 2010.- №3/10 (45).- С. 36-37.

3. Эксергетические расчеты технических систем: Справочное пособие / Под ред. А.А. Долинского, В.М. Бродянского.- Киев: На-

укова думка, 1991.- 359с.