CC BY
31
счетной (для отопления) температуре наружного воздуха можно найти ежемесячные значения от-
пуска тепловой энергии: А(2М
^мсс
АО
Данные значения суммируются, и получается значение снижения тепловых потерь в течение года.
Зная стоимость 1 Гкал или 1 кВт, легко определить экономию в денежном эквиваленте.
Проведенные исследования позволили сделать следующие выводы:
1. Самое эффективное энергосберегающее мероприятие для Забайкальского края в комплексе котельная — сеть — потребитель — это наладка котельного оборудования; срок его окупаемости составляет 0,4—10 месяцев в зависимости от мощности котлоагрегата.
2. Существующие нормы тепловых потерь в 1,9—4,1 раза превышают фактические их значения при использовании различных типов изоляционных материалов. Реальные годовые тепловые потери превышают минимум в 2,3 раза уровень потерь, если в качестве тепловой изоляции используется пенополимербетон, и максимум в 3,8 раза — если используется вспененный полиэтилен. По полученным тепловым потерям
можно сделать вывод, что наиболее оптимальные теплоизоляционные материалы — это минеральная вата и вспененный полиэтилен. Для них сроки окупаемости проектов по замене теплоизоляции — около 10 лет.
3. Большинство потребителей в системах теплоснабжения России подключены без применения даже гидравлической автоматики. Практика и расчет показывают, что внедрение энергосберегающей автоматики у потребителя — наиболее инвестиционно привлекательно, так как срок окупаемости варьируется от 0,5 до 3 лет в зависимости от тепловой нагрузки (чем больше объект, тем меньше срок окупаемости).
4. Замена окон на стеклопакеты целесообразна как реконструкционное мероприятиедля старых зданий и имеет срок окупаемости в среднем 2—4 года.
5. Утепление ограждающих конструкций на существующих зданиях с применением современных вентилируемых фасадов малопривлекательна с точки зрения привлечения финансовых ресурсов, так как имеет большой срок окупаемости — примерно 15—20 лет.
Статья написана по результатам работ в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009—2013 годы.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Басс, М.С. Упрощенная методика расчета нормативов удельных расходов топлива в отопительных котельных применительно к условиям Забайкальского края [Текст] / М.С. Басс, А.Г. Батухтин, С.А. Требунских // Промышленная энергетика.— 2009. N° 9.
2. О снабжении населения Читинской области теплоэнергией в 2007 году [Тексту статистический сборник. — Чита: Забайкалкрайстат, 2008.
3. Шубин, Е.Г1. Материалы, методы, устройства и расчет тепловой изоляции трубопроводов |Текст| / Е.П. Шубин.— М.: Госэнергоиздат, 1948.
4. Басс, М.С. Методига определения затрат при замене теплоизоляции тепловых сетей для условий Забайкальского края [Текст] / М.С. Басс // Научно-технические ведомости СПбГТУ. — 2009. №3.
5. Соколов, Е.Я. Теплофикация и тепловые сети [Тексту Учебникдпя вузов / Е.Я. Соколов. — 7-е изд., стереот. — М. : Изд-во МЭИ, 2001. — 472 с. : ил.
УДК 621.1
СЛ. Требунских, А.Г. Батухтин
ЭНТРОПИИНАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТЕПЛОПОТРЕБЛЯЮЩИХ ОБЪЕКТОВ
Термодинамическая теория неравновесных процессов преимущественно применяется при изучении процессов с химическими превращениями веществ, однако существенные результа-
ты получены и в направлении информационных процессов. Центральные понятия термодинамики неравновесных процессов — энтропия и производство энтропии. Теория информации также
развивается с применением термина «энтропия», поскольку отмечено совпадение формул для разности статистической энтропии и количества информации. В рамках теории информации появился термин «негэнтропия» (параметр, противоположный энтропии). Вместе с тем в ряде основополагающих работ негэнтропия вообще не рассматривается [1, 3], а энтропия не получает словесного определения, ограничиваясь математической записью. Чаще всего встречается утверждение, что энтропия есть мера беспорядка системы. Однако данное утверждение применимо к так называемой информационной энтропии, которую, согласно [4], отождествлять с энтропией термодинамической не следует.
Прикладные теплоэнергетические задачи в подавляющем большинстве случаев решаются с использованием закономерностей классической равновесной термодинамики. Значительные достижения по применению методов неравновесной термодинамики в различных областях науки и техники [5] побуждают использовать эти методы и при решении теплоэнергетических задач. Особенно актуально применение данных понятий при разработке критериев эффективности различных тепловых процессов.
Фундаментальный смысл второго начала термодинамики заключается в том, что самопроизвольный поток энергии в термодинамической системе направлен от области с большей плотностью энергии к области с меньшей, к примеру тепловой поток движется от места с большей температурой к месту с меньшей. Поскольку любой подобный поток необратим, должна существовать некоторая монотонная функция состояния, всегда либо возрастающая, либо убывающая. Эта функция и есть энтропия. Производство энтропии — возникновение энтропии в физической системе за единицу времени в результате протекающих в ней неравновесных процессов.
Максимальное производство энтропии при прочих равных условиях достигается при простом рассеивании высокопотенциалыюй энергии в низкопотенциальную окружающую среду. Производство энтропии будет меньше, если в процессе данного рассеивания часть тепловой энергии преобразовывается в иные формы, например механическую или химическую, либо плотность тепловой энергии локально поддерживается на уровне, превышающем уровень плотности энергии окружающей среды. Поэто-
му предлагается разность максимально возможного и данного изменений энтропии отождествить с изменением негэнтропии:
ёЫ = ё8тах - ёБ.
В [2] введено понятие энтропийной эффективности
характеризующей степень необратимости процесса упорядочения некоторой системы; при приближении к обратимому процессу 1 • Введем аналогичное отношение изменения негэнтропии к максимальному изменению энтропии и свяжем данное отношение с энтропийной эффективностью теплофизического процесса:
с!Ы . с!Б и=-2--.
^^тах ^^тах
Для иллюстрации введенного термина рассмотрим несколько простых примеров.
Отапливаемое помещение, рассеивающее теплоту в окружающую среду
Задача определения энергетической эффективности процесса отопления помещения остается неразрешенной, поскольку применение коэффициента полезного действия для данного процесса не представляется возможным из-за отсутствия полезной механической работы. Определение энтропийной эффективности в этом случае позволит разработать критерий, характеризующий степень термической эффективности зданий.
Рассмотрим простейшую систему отапливаемого помещения или здания, состоящего из ограждающих конструкций и отопительного прибора (батареи). Отопительный прибор характеризуется средней температурой теплоносителя Тб и полным коэффициентом термического сопротивления теплопередаче Яб с учетом площади теплообмена /'д. Помещение характеризуется средней температурой воздуха постоянной по всему объему, коэффициентом термического сопротивления теплопередаче стен /?ст с учетом площади Гст. Окружающая среда по отношению к помещению представляет собой термостат с заданной температурой Гокр. Полагается, что воздух внутри помещения находится в состоянии равновесия.
Предполагается, что система стационарна, причем температура теплоносителя изменяется
в соответствии с изменением температуры окружающей среды так, чтобы поддержать заданную исходно температуру внутри помещения постоянной. Следует отметить, что вопросы, связанные с энергетическими затратами на осуществление автоматического регулирования температуры, выходят за рамки данной статьи.
Мощность теплового потока через разделяющую две среды стенку описывается стандартным уравнением
0 = ТХ-Т2),
где Вр — средний коэффициент полного термического сопротивления среды, учитывающий коэффициенты теплопроводности и теплоотдачи, толщину среды (стенки или стенок) и площадь теплообмена, через которую протекает данный тепловой поток, и имеющий размерность К/Вт. Если привести размерности термического сопротивления и температур к энергетической, умножая на постоянную Больцмана, то получим = Дж/Вт.
Общепринятая формула производства энтропии потоком теплоты через среду, имеющую ненулевое термическое сопротивление:
ёБ _ ( 1 _ ( 1 0
- -- - --
йх 1^2 1^2 т0
Перепишем уравнение производства энтро-
о То
пии тепловым потоком, введя параметр Xй = —:
Тл
1 (1-Х0)2
йх Яс
Xь
чае нелинейно зависящего от температуры, а эти факторы следует учитывать при определении Рр.
Первый этап расчета — определение тепловых потерь помещения, которые в силу стационарности рассматриваемого процесса равны тепловой мощности отопительных приборов:
^^(^окр)^-^)
Из этого равенства рассчитывается средняя температура теплоносителя Гб, движущегося в отопительной батарее и по сути являющегося внутренним источником энергии для рассматриваемой системы.
Следующий этап заключается в определении производства энтропии.
Определим производство энтропии при передаче теплоты от отопительного элемента внутреннему воздуху:
_ 1 (!-*60)2
йх 4
где
Н
Соответственно производство энтропии при передаче теплоты от внутреннего воздуха наружу через ограждающие конструкции описывается уравнением
\2
т
' га л
с!Б
1 ( -*£)
йх
хь
т
Приведенная формула математически совпадает с общепринятой. Очевидно, что размерность производства энтропии определяется размерностью коэффициента термического сопротивления. Предложение использовать отношение температур в явной форме вызвано главным образом стремлением избежать произведения температур, поскольку такое произведение не имеет физического смысла. В приведенном уравнении отсутствует выражение градиента температур, но характер изменения температуры определяется как геометрическими особенностями теплопроводящей среды, так и значением коэффициента теплопроводности, в общем слу-
где
Дополнительно введем такой параметр, как минимальное отношение температур
71,
О _ 1 окр
уи 11101
Введем термин «термически предельно неэффективное здание». Таким зданием будем считать помещение без стен, или, что математически эквивалентно, со стенами, имеющими нулевое термическое сопротивление теплопередаче. В этом случае температура в помещении будет равна температуре окружающей среды, являющейся термостатом (Тзд = Токр); соответственно производство энтропии стенами равно нулю, а общее производство энтропии опреде-
лится термическим сопротивлением только отопительной батареи и будет максимальным:
dSn
dx
rq Yq
л mill
dSf. dS~
dx dx
dS m от
= const.
x
Эта величина растет с увеличением полного термического сопротивления отопительного прибора и уменьшается с ростом полного термического сопротивления стен. Ориентируясь надан-ный эффект, а также учитывая вышеизложенные соображения об энтропийной эффективности, предлагается использовать следующий параметр в качестве показателя энтропийной эффективности отапливаемого помещения:
(I(I$гу
Q t dx dx
U=\-
ctSgy
x
При этом производство негэнтропии равно
dN dSn
dx
dx
dSfc ^ dS
dx dx
Производство негэнтропии связано с локальным поддержанием значения температуры в помещении выше, чем температура окружающей среды (Тзд>Токр). Необходимо отметить, что,
в отличие от отношения
dN
dSff, ov
-, отношение
dN
не является постоянным и при-
С другой стороны, предельно эффективным зданием следует считать здание с адиабатными стенами, у которых бесконечно большое значение термического сопротивления теплопередаче, и поэтому не имеющее теплопотерь. В данном случае отсутствуют тепловые потоки как у внутреннего воздуха, так и у наружного, и, следовательно, производство энтропии равно нулю.
В результате численного анализа было обнаружено, что существует величина, принимающая значения от нуля до единицы и в явной форме не зависящая от температур (если в первом приближении принять, что температура не оказывает влияния на коэффициенты теплопроводности и теплоотдачи):
сШ___
dS dS6 + dScт
нимает значения как меньше, так и больше единицы , а поэтому не может служить мерой энтропийной эффективности.
Энтропийная эффективность зависит от температур наружного и внутреннего воздуха и теплоносителя в системе отопления лишь в той мере, в какой от этих температур зависят коэффициенты теплоотдачи и теплопроводности. Следовательно, эффективность помещения зависит только от теплофизических свойств отопительных приборов, ограждающих конструкций и свойств теплоносителей и определяется следующим выражением:
u=■
1
1 +
Й
Q ■
Полученный критерий, характеризующий степень энтропийной эффективности процесса поддержания температуры в отапливаемом помещении за счет теплоотдачи от отопительных приборов, не рассматривает степень совершенства процесса передачи теплоты в тепловых сетях и трансформацию параметров теплоносителя в тепловых узлах здания.
Очевидно, что повысить тепловую эффективность здания можно двумя путями: увеличением термического сопротивления ограждающих конструкций и уменьшением термического сопротивления отопительных приборов В^ . Если
не интенсифицировать теплоотдачу от отопительных приборов, то снижения вР можно достигнуть простым увеличением площади теплообмена, наращивая количество секций отопительных батарей. В этом случае неизменная тепловая нагрузка остается при условии уменьшения средней температуры греющего теплоносителя, т. е. снижения параметраХб и соответственного снижения производства энтропии при передаче теплоты от отопительного элемента внутреннему воздуху. Однако следует иметь в виду, что наращивание количества секций, во-первых, приводит к увеличению металлоемкости, во-вторых,
к росту гидравлического сопротивления и, соответственно, к повышенным затратам на транспорт греющего теплоносителя.
Результаты численного эксперимента представлены в табл. 1 и 2 и на рис. 1.
Паровая турбина, совершающая работу
Теперь применим принцип энтропийной эффективности, рассматривая термодинамический цикл паротурбинной установки, которая работает в диапазоне температур от Тх до Т2. Пусть в цикле подводится теплота в количестве (1Х и отводится кхолодномуисточнику теплота <Э2< кроме того, в процессе совершается полезная работа Ь = 0{-02.
Выражение для изменения энтропии в процессе расширения примет вид
Т{ Т2
Как известно, идеальный адиабатный процесс расширения пара в турбине является изо-
энтропным, т. е. — = — , и А£= 0. Но реальный 7] Т2
процесс характеризуется неравенством А5 > 0.
В случае, если полезная работа не производится, т. е. (Э2 = 01 < вся подведенная высокопотенциальная тепловая энергия бесполезно рассеивается в низкопотенциальную окружающую среду, и тогда изменение энтропии максимально:
^^тах т ^ Т ' 71 2
Разницу между максимальным и текущим изменением энтропии назовем негэнтропией, связав данное понятие с превращением тепловой энергии в иную форму (в данном случае в механическую энергию вращения ротора турбины):
'2
'2
'2
Выражение для энтропийной эффективности примет вид
АЫ
= 1-
А
А
откуда нетрудно получить следующую зависимость:
Г я 02 I Т2
ш и П) 0,
' а I 01 V2
)0х
«2,-02 - 02
0, 0, Лт
Т\~Т7 - Т2 Лтк
т. т.
О 0,2 0,4 0,6 0
1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 3 3,2 3,4 3,6 3,! Коэффициент теплопередачи стен, Вт/иг-К
4,2 4,4 4,6 4,Е
Зависимость энтропийной эффективности здания от коэффициента теплопередачи ограждающих конструкций при различных величинах площадей теплообмена (—*—- 5 м2; —■--20 м2;-*--35 м2) отопительных приборов
Таблица 1
Влияние температуры окружающего воздуха на энергетические и термодинамические характеристики
°с ^окр? °с ка, Вт/(м2К) кц, Вт/(м2К) м2 -Рб, м2 а Вт То, °С А'б Хсх ^^шах? Вт/К Вт/К Вт/К адг, Вт/К а5б с15С1 <1ЛГ
^^тах ^^тах с156 + (15с1 ^тах
18 1,276 9,65 170 19 12581 86,6 0,809 0,801 0,648 35,045 8,242 10,750 16,0527 0,2352 0,3067 0,7667 0,04037 0,4581
18 -37 1,276 9,65 170 19 11931 83,1 0,817 0,811 0,663 31,423 7,485 9,544 14,3937 0,2382 0,3037 0,7843 0,04606 0,4581
18 -34 1,276 9,65 170 19 11280 79,5 0,826 0,821 0,678 28,015 6,758 8,424 12,8328 0,2412 0,3007 0,8023 0,05284 0,4581
18 -31 1,276 9,65 170 19 10629 76,0 0,834 0,832 0,694 24,817 6,062 7,387 11,3680 0,2443 0,2977 0,8206 0,06101 0,4581
18 -28 1,276 9,65 170 19 9978 72,4 0,843 0,842 0,709 21,826 5,397 6,431 9,9977 0,2473 0,2946 0,8393 0,07096 0,4581
18 -25 1,276 9,65 170 19 9328 68,9 0,851 0,852 0,726 19,037 4,765 5,551 8,7201 0,2503 0,2916 0,8584 0,08320 0,4581
18 -22 1,276 9,65 170 19 8677 65,3 0,860 0,863 0,742 16,447 4,167 4,746 7,5338 0,2533 0,2886 0,8779 0,09849 0,4581
18 -19 1,276 9,65 170 19 8026 61,8 0,869 0,873 0,759 14,054 3,603 4,013 6,4375 0,2564 0,2856 0,8978 0,11788 0,4581
18 -16 1,276 9,65 170 19 7375 58,2 0,879 0,883 0,776 11,854 3,075 3,349 5,4301 0,2594 0,2825 0,9181 0,14291 0,4581
18 -13 1,276 9,65 170 19 6725 54,7 0,888 0,894 0,794 9,846 2,584 2,752 4,5103 0,2624 0,2795 0,9389 0,17594 0,4581
18 -10 1,276 9,65 170 19 6074 51,1 0,898 0,904 0,811 8,028 2,131 2,220 3,6775 0,2654 0,2765 0,9601 0,22067 0,4581
18 -7 1,276 9,65 170 19 5423 47,6 0,908 0,914 0,830 6,398 1,718 1,750 2,9307 0,2685 0,2735 0,9818 0,28315 0,4581
18 -4 1,276 9,65 170 19 4772 44,0 0,918 0,924 0,849 4,954 1,345 1,340 2,2693 0,2715 0,2704 1,0039 0,37393 0,4581
18 -1 1,276 9,65 170 19 4121 40,5 0,928 0,935 0,868 3,696 1,015 0,988 1,6929 0,2745 0,2674 1,0266 0,51257 0,4581
18 2 1,276 9,65 170 19 3471 36,9 0,939 0,945 0,887 2,622 0,728 0,693 1,2010 0,2776 0,2644 1,0498 0,73883 0,4581
18 5 1,276 9,65 170 19 2820 33,4 0,950 0,955 0,907 1,732 0,486 0,453 0,7934 0,2806 0,2614 1,0736 1,14372 0,4581
18 8 1,276 9,65 170 19 2169 29,8 0,961 0,966 0,928 1,026 0,291 0,265 0,4699 0,2836 0,2583 1,0978 1,97480 0,4581
Таблица 2
Влияние температуры, поддерживаемой на постоянном уровне внутри помещения, на энергетические и термодинамические характеристики
/а- °с Токр? °с кс т, Вт/(м2-К) ¿"6, Вт/(м2-К) Т7 1 а- м2 ■Ре, м2 о, Вт °С А'б Хст Хтт. ^^шах? Вт/К Вт/К Вт/К адг, Вт/К а5б ^СТ
^^тах ^^шах с15б + (Мс1 ^^тах
10 -25 1,276 9,65 170 19 7592 51,4 0,872 0,876 0,765 13,291 3,421 3,782 6,0881 0,2574 0,2845 0,9046 0,12559 0,4581
11 -25 1,276 9,65 170 19 7809 53,6 0,870 0,873 0,759 13,967 3,582 3,987 6,3979 0,2565 0,2855 0,8985 0,11871 0,4581
12 -25 1,276 9,65 170 19 8026 55,8 0,867 0,870 0,754 14,656 3,746 4,197 6,7135 0,2556 0,2863 0,8926 0,11238 0,4581
13 -25 1,276 9,65 170 19 8243 58,0 0,864 0,867 0,749 15,357 3,911 4,411 7,0346 0,2547 0,2872 0,8867 0,10654 0,4581
14 -25 1,276 9,65 170 19 8460 60,1 0,862 0,864 0,745 16,070 4,079 4,630 7,3611 0,2538 0,2881 0,8809 0,10115 0,4581
15 -25 1,276 9,65 170 19 8677 62,3 0,859 0,861 0,740 16,795 4,248 4,854 7,6931 0,2529 0,2890 0,8751 0,09615 0,4581
16 -25 1,276 9,65 170 19 8894 64,5 0,856 0,858 0,735 17,531 4,419 5,082 8,0303 0,2520 0,2899 0,8695 0,09152 0,4581
17 -25 1,276 9,65 170 19 9111 66,7 0,854 0,855 0,730 18,278 4,591 5,314 8,3727 0,2512 0,2908 0,8639 0,08721 0,4581
18 -25 1,276 9,65 170 19 9328 68,9 0,851 0,852 0,726 19,037 4,765 5,551 8,7201 0,2503 0,2916 0,8584 0,08320 0,4581
19 -25 1,276 9,65 170 19 9544 71,1 0,849 0,849 0,721 19,806 4,941 5,793 9,0725 0,2495 0,2925 0,8529 0,07946 0,4581
20 -25 1,276 9,65 170 19 9761 73,2 0,846 0,846 0,716 20,586 5,118 6,038 9,4297 0,2486 0,2933 0,8476 0,07597 0,4581
21 -25 1,276 9,65 170 19 9978 75,4 0,844 0,844 0,712 21,376 5,296 6,288 9,7918 0,2478 0,2942 0,8422 0,07270 0,4581
22 -25 1,276 9,65 170 19 10195 77,6 0,841 0,841 0,707 22,177 5,476 6,542 10,1585 0,2469 0,2950 0,8370 0,06964 0,4581
23 -25 1,276 9,65 170 19 10412 79,8 0,839 0,838 0,703 22,988 5,657 6,801 10,5299 0,2461 0,2958 0,8318 0,06677 0,4581
24 -25 1,276 9,65 170 19 10629 82,0 0,837 0,835 0,699 23,808 5,839 7,063 10,9057 0,2453 0,2967 0,8267 0,06407 0,4581
25 -25 1,276 9,65 170 19 10846 84,2 0,834 0,832 0,695 24,638 6,023 7,330 11,2860 0,2444 0,2975 0,8217 0,06154 0,4581
26 -25 1,276 9,65 170 19 11063 86,3 0,832 0,830 0,690 25,478 6,207 7,600 11,6707 0,2436 0,2983 0,8167 0,05915 0,4581
Таким образом, энтропийная эффективность паротурбинного цикла равна отношению КПД реального цикла (например, цикла Ренкина) к термическому КПД прямого цикла Карно для заданного диапазона температур. Другими словами, энтропийная эффективность показывает, насколько реальный цикл приближается к идеальному циклу Карно.
Тепловой насос, потребляющий работу
Для определения энтропийной эффективности обратного цикла рассмотрим цикл теплона-сосной установки, работающей в диапазоне температур от Г2до Тх, причем ТХ>Т2. Подводимая теплотаравна <Э2< затрачиваемая на привод компрессора работа равна/,; теплота, отводимая потребителю, принимает значение ()л = Ь + ()2.
Изменение энтропии в процессе сжатия:
Т2 т{ т{
В случае, если внешняя работа необратимо преобразуется в низко потенциальную теплоту и рассеивается, повышения температуры не происходит (Т2= Тх), и тогда изменение энтропии максимально:
-
L
Т,
2
Разницу между максимальным и текущим изменением энтропии аналогично назовем негэн-тропией, связав ее в данном случае с передачей теплоты от низкопотенциалыюго источникавы-сокопотенциалыюму с учетом дополнительного нагрева за счет преобразования работы в теплоту:
2 71
Выражение для энтропийной эффективности в общем случае принимает аналогичную предыдущей форму:
И далее:
AN
AN
= 1-.
A
A
Oi Ol
KT2
4)
A (Ol Olл Ti
U Tu Ol
Ti-T2 Ol
Ti Ol-Ol 'т
Ol-Ol Ti 'tk
Ol Ti-T2
Таким образом, энтропийная эффективность цикла теплового насоса равна отношению коэффициента теплоиспользования реального цикла к коэффициенту теплоиспользования обратного цикла Карно для заданного диапазона температур. Как и в предыдущем примере, энтропийная эффективность показывает, насколько совершенен реальный цикл по отношению к идеальному циклу Карно.
Предложенный метод определения энтропийной эффективности теплоэнергетических объектов дает возможность численно рассчитать относительную степень тепловой эффективности различных систем, в том числе с преобразованием энергии в различные формы. Энтропийная эффективность наряду с общеизвестными параметрами позволяет определить степень совершенства объектов, потребляющих тепловую энергию, в том числе работающих по обратному циклу, таких, как тепловые насосы. Кроме того, применение данных критериев позволит оценить степень совершенства комбинированных схем использования тепловых насосов в системах централизованного теплоснабжения [7], методов совершенствования теплогенерирующего оборудования [8], а также методов оптимизации отпуска теплоты от ТЭЦ потребителям [9].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Пригожин, И. Современная термодинамика. От тепловых двигателей до диееипативных структур |TeKCTj : учебное издание / И. Пригожин, Д. Кондепуди.— пер. с англ. — М.: Мир, 2002.— 461 е., ил.- ISBN 5-03-003538-9.
2. Ооплавский, Р. П. Термодинамика информационных процессов [Тексту монография /
Р.П. Поплавский.— М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1981.— 256 е., ил.
3. Квасников, И.А. Термодинамика и статистическая физика |TeKCTj : учебное пособие в 3 ч. / И.А. Квасников.— М.: Едиториал УРСС, 2010.— ISBN 978-5-354-01305-0.
4. Базаров, И.Г1. Заблуждения и ошибки в термодинамике |TeKCTj : Изд. 2-е, иепр. / И.П. Базаров,- М.: Едиториал УРСС, 2003,- 120 е.- ISBN 5-354-00391-1
5. Эбелинг, В. Физика процессов эволюции |TeKCTj : пер. с нем. / В. Эбелинг, А. Энгель, Р. Файстель,- М.: Эдиториал УРСС, 2001,- 328 е.- ISBN 5-8360-0233-9
6. Бриллюэн, Л. Наука и теория информации |TeKCTj : пер. с англ. / J1. Бриллюэн.— М.: Государственное изд-во физ.-мат. литературы, 1960.
7. Батухтин, А. Г. Использование тепловых насосов для повышения тепловой мощности и эффективности существующих систем централизованного теплоснабжения |Текст| / А. Г. Батухтин //
Научно-технические ведомости СПБГПУ.— 2010.— №2,- С. 28-33.
8. Басс, М.С. Упрощенная методика расчета нормативов удельных расходов топлива в отопительных котельных применительно к условиям Забайкальского края [Текст] / М.С. Басс, А.Г. Батухтин, С.А. 'Гребу не к их,— Промышленная энергетика.— 2009. М> 9.- С. 37-41.
9. Батухтин, А.Г. Методы повышения эффективности функционирования современных систем транспортировки, распределения и потребления тепловой энергии [Текст] / А.Г. Батухтин, М.С. Басс, С.Г. Батухтин // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего Востока.— 2009. № 2,- С. 199-202.
УДК 662.76
A.C. Алешина
ТЕПЛОВЫЕ СХЕМЫ ГАЗОГЕНЕРАТОРНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ, РАБОТАЮЩИХ НА РАСТИТЕЛЬНОЙ БИОМАССЕ
Будущее тепловых электростанций многие специалисты связывают с возможностями переработки твердых топлив в жидкие (методом гидрогенизации) и газообразные (путем газификации). Газификация позволяет не только осуществить экологически чистое двухстадийное сжигание низкокачественных твердых топлив, но и использовать горячие продукты сгорания генераторного газа непосредственно для привода газовых турбин, дизельных двигателей и двигателей внешнего сгорания (двигатели Стерлинга). К примеру, отработанные дымовые газы после газовой турбины могут быть утилизированы в паровом или водогрейном котле, а полученный пар использован для привода паровой турбины. Такой комбинированный парогазовый цикл является в настоящее время самым термодинамически эффективным, его коэффициент полезного действия по выработке электроэнергии может достигать 45 %. Как известно, КПД существующих паротурбинных электростанций не превышает 39 %.
К 2000 году в развитых странах проведена разработка национальных программ по использованию одного из самых перспективных направлений в возобновляемой энергетике — газификации биомассы для выработки электроэнергии. Так-
же разрабатываются программы по переходу на технологию «чистый уголь», т. е. газификацию угля с последующим сжиганием горючего газа в газовых турбинах большой мощности. Ведется строительство крупных и малых электростанций с газификацией угля и биомассы. В итоге в энергетическом балансе развивающихся и развитых стран растет доля электроэнергии, полученной по технологии газификации.
В статье рассмотрены работающие в мировой энергетике станции, которые реализуют технологию газификации.
Газогенераторная электростанция «Babcock & Wilcox Volund»
Электростанция «Babcock & Wilcox Volund» — первая электростанция большой мощности в Дании, использующая процесс газификации биомассы для снабжения тепло- и электроэнергией районных потребителей (рис. 1). Станция мощностью 5 МВт по топливу, построенная в 1993 году, была рассчитана на выработку только тепловой энергии. Основное топливо — древесная щепа. КПД установки составляет около 30 %.
В 2000 году станция переведена на совместную выработку тепловой и электрической энер-
