CC BY
16
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО Том 69. ИНСТИТУТА имени С. М. КИРОВА 1952 г.
О РАЗНОГЛАСИЯХ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ КЛ.Д. ТЭЦ
И. Н. БУТАКОВ
Если в отношении определения к.п.д. для конденсационной электро-860.3
станции 7)* =- нет разногласии среди энергетиков» то, когда речь
0.топл
идет о к.п.д. ТЭЦ, имеются в настоящее время большие разногласия.
Казалось бы естественным исходить для ТЭЦ из ее теплового баланса, который в простейшем случае ТЭЦ, состоящей из конденсационной части и части противодавленческой (или ухудшенного вакуума) с полным использованием тепла отработавшего пара, может быть записан так:
Чс/яолл--0)
где С1н—тепло, затрачиваемое на конденсационную часть, С}т—то же на противодавленческую, а С1топл—общая затрата тепла на ТЭЦ за рассматриваемый отрезок времени, например, за год.
Уравнение (1) представляется и в другом виде, а именно:
860Э + С1еыр 860(Э —Эт) , 860Эт+ 0быр -Ц % Цт
(2>
где Э—выработка квтпя за рассматриваемое время всей ТЭЦ, Эт—то же' только на тепловом потреблении, С^выр—выработка тепла на станции для тепловых абонентов, а г\К9 У[т и г\~к.п.д. конденсационной части, тоже противодавленческой при полном использовании тепла, а ч—усредняющий к,п.д. всей ТЭЦ, подлежащий определению.
Цля значений к. п. д. ч\к и т]т имеем:
— • **}пот п ^ • • "Цмех * 'Цин, (3}
__(¿1—¿2*'ЦмеуЦген "4" ¿1 —" (¿1 ¿з^о* '¿конд _
— ч]ку • пот. ' ~ ~ 7 —
1\ Тконд
1 ---2 Т (1—^мех*^ ген ) | »"Цпош — "Цку'Цпот • ^мех •'Ц^ген • (4)
¿1 ¿конд J
Под £нонд разумеется температура конденсата в бойлерах. При этом, конечно, у{мех-ч{ген>'*\мех.41гек. ЗдеСЬ, КЭК уВИДИМ НИЖе, КрОМе Ч\мех.т[ин , ДИСКУССИОННЫМ является также ч\Пот—к.п.д. потока тепла при его транспорте внутри ТЭЦ, характеризующий тепловые потери в окружающую среду паропроводов, корпуса турбины, питательного тракта, включая регенеративное хозяйство с его подогревателями, трубопроводами, бойлерного и паропреобразовательного хозяйства с их трубопроводами и насосами, характеризующий, словом, потери всей тепловой схемы ТЭЦ.
Идеолог Министерства электростанций в этой облж-ти А. С. Горшков в своей книге „Технико-экономические показатели тепловых электрических станций" (1949, стр. 55—56) считает, что на отпускаемое тепло никакие
потери не относятся, так что к.пд. турбогенератора по отпуску тепла т]'т=1. Это "мотивируется и тем, что тепло вырабатывается не в турбине, а в котле. Из такой точки зрения вытекает, что изменение начальных параметров пара, ухудшение внутреннего относительного к.п.д. турбины в противодавленческой части не влияют на к,п.д. г(т по отпуску тепла. Совершенно при этом упускается из вида, что турбина выступает здесь в роли редуктора, снижающего давление пара от котельного до давления в точке отбора, почему потери редуктора, т. е. в данном случае механические и электрические потери турбогенератора неизбежно должны отразиться на тепловых абонентах, как и относительный к.п.д. его и начальные параметры пара, на что и указывает формула (4).
„Теплоэнергия должна характеризоваться",—пишет А. С. Горшков (стр. 56),—„..-технико экономическими показателями котельной и бойлерной, а не турбинного цеха", причем опять-таки игнорируется то, что, с одной стороны, .конденсат бойлеров через тепловую схему и котел оказывает свое влияние и на электроэнергию, а, с другой стороны, потери всей тепловой схемы через котел же сказываются и на тепловых абонентах. Поэтому потери всей тепловой схемы должны быть оценены общим к.пд. цпот—потока-тепла при его транспорте внутри ТЭЦ и, следовательно, К.П Д. Ч\т === Цку • ^Inorn • ^ мех • ген (формула 4), а не ч\т-=ч[ку.r¡6o[U¡) как у А. С. Горшкова.
Выступая в роли агностика, А. С. Горшков отрицает возможность получения общего показателя для оценки ТЭЦ в целом, так как все попытки, по мнению А С. Горшкова, имеют общую основную принципиальную ошибку из-за смешения понятйй производительности и экономичности установки, что А. С. Горшков и иллюстрирует на примере .метода равноценности" (метод проф.Гриневецкого). Недостатки метода проф. Гриневецкого давно известны, и метод этот, будучи взят изолированно, не является полезным для эксплоатационного анализа, о чем А С. Горшков и говорит на стр. 62 своей книги. Но аргумент автора книги на стр. 61, подкрепленный ссылкой на формулу рекламируемого А. С. Горшковым „физического" метода
л= Qa _Qn — QK—Qm_ 860.Wдс ___ ^ ■ д€ 860. W 860. W 86U. W 860. W '
несомненно порочен, потому что величина дСу характеризующая потери в конденсаторе с охлаждающей водой (стр. 25), будет меняться в зависимости от величины Qm, так что gd86Q.W будет тоже величиной перемен-
ü V/n
ной, как и отношение —--.
860. W
В обозначениях формулы (1) последняя величина будет ®выр . Это
860. Э
отношение вовсе не фактор производительности, а безразмерный энергетический коэфициент, величина которого, как вгем энергетикам известно, существенно влияет на к.пд. ТЭЦ.
Отвергнув формулу для к.п.д. ТЭЦ проф. Гриневецкого, имеющую в наших обозначениях вид
8603 + Qebip = 1 + CW8609
Vтопл Wmo/гл ¡ЬбОЭ
А. С. Горшков явился защитником и пропагандистом дуалистической системы изолированных показателей для ТЭЦ: к.п.д. выработки электроэнергии и к.п.д. по отпуску тепл-а.^Возможность же получения общего к,п.д.
% Изв. ТПИ, т. 69. . 17
ТЭЦ для оценки процесса ее в целом, как выше указано, отрицается А. С. Горшковым, несмотря на прямое указание материалистической диалектики о том, что „отдельное не существует иначе, как в той связи, которая ведет к общему" (Ленин, т. XIII, стр. 302). Между тем задача нахождения общего показателя для ТЭЦ просто решается, если исходить из теплового ее баланса (1).
Из уравнения (1) имеем:
Эт \
э / V %
— i
i i__Q выр
860 .Э
(5)
По этой формуле определяется не к.п.д. ТЭЦ, а обратная величина его—не только потому, что получается при этом более простое выражение, но и потому, что величина 1/^, прямо пропорциональная расходу топлива, представляет из себя расход тепла в калориях на 1 калорию, ис-пользованую для производства электроэнергии и тепла для тепловых абонентов. Формула (2) является сочетанием метода проф. Гриневецкого с дуалистической системой .изолированных показателей, защищаемой А. С. Горшковым, так как
Q/лопл — QK- Qí
860(5>-Э„,) | 860. Эт I Qnbtp = 860Э + Ql)bip
(к r\tn J rlm
т. е. тут мы имеем технико-экономические показатели в двух слагаемых: отдельно для электрической энергии в прямых скобках и отдельно для тепловой энергии, причем оба эти слагаемые связаны общей их величиной
860Э + Явыр
—-1-—, как их суммой.
Таким образом А. С. Горшков лишь внешне как бы эмансипировался от общего усредняющего к.п.д. vj ТЭЦ, но за эту эмансипацию он заплатил дорогой ценой утраты понимания целостного процесса на ТЭЦ, что привели к раздуванию одной из сторон целого, направило по пути агно-сцитизма.
Проф. Гохштейн Д. П. (Вестник инженеров и техников, 1948, № 4, стр.
10,4 л л г 860Э+Qbhp
124) критикует формулу проф. Гриневецкого ?¡ =-приписы-
Qmon.t
вая ее почему-то И. Н. Бутакову и В. Т. Юринскому, с той стороны, что в числителе ее суммируются совершенно несопоставимые (ввиду их неоднородности) слагаемые—отработавшее тепло и,механическая работа. Между тем „подвальную" часть диаграммы в TS координатах (диаграммы Ранкина) можно рассматривать не только как тепло, выработанное на ТЭЦ для теплового потребления, но и как работу, которую выполняет 1 кг пара, имея начальную Г2 и конечную температуру Г'2=0, т. е. величины 8603 и Qeblp могут рассматриваться как однородные, и таким образом это возражение проф. Гохштейна приходится понимать как известную ошибку логики, носящую название „употребление ложного основания" {error funda-mentalis).
Критикуя, таким образом, других за „антитермодинамические" концепции, проф. Гохштейн сам впал в тот же грех, рекомендуя для употребления термические к.п.д. силовых установок с использованием отработавшего тепла (там же, стр. 129). В самом деле, если взять, например, его формулу (5)
для противодавленческого двигателя с использованием тепла выхлопа, то она имеет вид
_ 860-\-дт-г\т Ът ~ 860/^ '
где gт—удельный расход тепла на технологические нужды (относительно 1 квшя)\
f\T — термический к. п. д. технологического цикла;
у\п—термический к. п. д. противодавленческого силового цикла.
Таким образом, в числителе складываются, в других только обозначениях, опять-таки как бы несопоставимые слагаемые, как и в формуле проф. В. И. Гриневецкого, где под Qebip разумеется тепло, предназначенное для использования тепловыми абонентами, выработанное на станции, за вычетом тепла возвратной воды (главным образом скрытая теплота парообразования), причем неизбежно Qeupldm —дт^т-
Предложение трактовки степени совершенства ТЭЦ с точки зрения термодинамики встречается с рядом трудностей. Например, формула (45) для степени совершенства проф. Г. И. Фукса имеет вид:
= 830N + LQr(\—ToiTcm) m.B.Qp
(Известия ТПИ, т. 66, вып. 2, стр. 112).
Здесь Т0—абсолютная температура окружающей среды. Выбор величины Т() труден: ТЭЦ работают при разных температурах. Надо выбрать какую-то условную „нормальную" температуру среды. Проф. Фукс Г. И. после анализа средне-годовых температур воздуха для СССР предлагает, например, принимать Г0 = 273 Л", но при этом подчеркивает, что Г0 = 273 К можно принимать лишь при необходимости сравнения установок, работающих в различных условиях. При испытаниях же Т0 надо не принимать, а замерять, как она есть. Наличие в СССР резких температурных колебаний в зависимости от места и времени года усугубляет сложность оценки Т(). Или, если взять пример ТЭЦ, имеющей одинаковую технологическую, тепловую и электрическую нагрузки круглый год, то по формуле (45) проф. Фукса Г. И. оказывается, что летом при температуре Т0— 293 К и зимой при Г0 = 253 К степени совершенства ТЭЦ будут различны, в то время как по формуле (5) и фактический расход топлива будет один и тот же, т.е. к.п.д. будет неизменным.
Сторонники внедрения в практику чисто термодинамических оценок и среди них особенно проф. Гохштейн Д. П., энтузиаст второго закона термодинамики, забывают то основное, что термодинамика есть раздел физики и не есть еще техника, которая является синтезом физики и экономики, дающим техническое явление с его особыми закономерностями. Синтез этот на каждом этапе развития производства родит свои конструкции котельных агрегатов, определяет допустимый диаметр паропроводов, число регенеративных подогревателей и их поверхности, поверхности нагрева бойлеров, кратность охлаждения и тепловые напоры в конденсаторах, а также их поверхности, удельные веса кг/кв?п турбоагрегатов и т. д.
Поэтому пользование равенством (2) и формулой (5) вполне закономерно, тем более что последняя способна отразить и термодинамические устремления к уменьшению возрастания энтропии в котельных агрегатах, в бойлерах, в паропроводах, конденсаторах и т. д., так как изменение энтропии оказывает свое влияние на выработку электроэнергии на тепловом потреблении Эт, на к.п.д, у\н и ч\т.
Поскольку в обеих частях уравнения (2) стоят величины пропорциональные расходу топлива, возможна экономическая трактовка этого урав-
нения (2) теплового баланса, так как расход топлива со своей стороны пропорционален расходу общественно-необходимого труда на его добычу. Поэтому-то усредняющий к.п.д. может характеризовать и степень использования общественно-необходимого труда в отношении главнейшей топливной составляющей денежных расходов ТЭЦ и с этой точки зрения может быть назван экономическим к.п.д. ТЭЦ.
Критикуя формулу (5), проф. Г. И. Фукс (Известия ТПИ, т. 66, вып. 2, стр. 91) указывает, что самые значения % и i\m для данной теплосиловой установки являются условными величинами. Такое заключение автора статьи является непонятным. В самом деле, к.п.д. т\т для данной установки вычисляется по вполне определенной формуле (4). Это дает возможность получить расход топлива для тепловых потребителей в виде
Вт= т,
так что при известном рабочем расходе Вт на ТЭЦ расход топлива для электрических потребителей определяется в ту как В9з — В—Вт .
Отсюда = — ' ---общий к.п.д. по выработке электроэнергии на
Ba.Q»p Юз
ТЭЦ.
Чтобы определить теперь к.п.д. г\к конденсационной части, эксплоати-руемой ТЭЦ, надо знать расход "топлива на эту часть, который равен
odd 860. QeHp
Вк—В- Вт— —--—г— т, где
№.q.y\m.QHp
Па 860. Qeup . -
В9 =--— — расход в т топлива для выработки электроэнер-
W*.q.'4m.QHp
гии Эт квтч на тепловом потреблении, # — Ф8Ыр—количество калорий,
Эт,
получаемых с каждого квтч на тепловом потреблении для нужд последнего. Тогда к.п.д. конденсационной части
860(3—Эт) 860 ( Э
103 10»
т. е. величина не условная, а вполне определенная для данной ТЭЦ.
Столь же не понятно звучит и второе утверждение проф. Г. И. Фукса о том, что „для получения соответственного результата автору пришлось ввести допущение, что различные варианты установки сравниваются между собой при одинаковой выработке электроэнергии, причем недостаток посл^лней покрывается за счет добавочной конденсационной, установки с к.п.д. V]«:". При сравнении вариантов в качестве заданной для ТЭЦ величины фигурирует не выработка электроэнергии, а энергетический коэфициент (?выр/8603, каковая величина и входит в состав формулы (5) и других формул, включающих самостоятельные котельные, а также ток от гидростанций. Задачи для ТЭЦ и энергосистемы обязательно должны решаться с учетом именно энергетического коэфициенга, как исходной данной.
Почему эти, указанные выше, условия пооф. Г. И. Фукс считает „произвольными14, мешающими получить обоснованные доказательства правильности формулы (5), которую автор почему-то смешал с формулой проф Гриневецкого, написав ее в своих обозначениях
г\ = -——, является совершенно неясным.
В-Яр
Он применил здесь известный паралогизм „подмены доказательства* {.ignoratio elenchi), которым широко воспользовался в своё время А. С. Горшков, выступив в № б за 1948 г. в журнале „Электрические станции" с критикой якобы моих формулировок, причем свои возражения он построил, полемизируя тоже против формулы проф. Гриневецкого.
Его возражения, таким образом, били мимо цели, а редакция ведомственного журнала отказала в помещении моего протеста против применения софистических приемов в научной полемике.
Товарищ Сталин счел необходимым резко подчеркнуть эту выведенную из многовекового опыта формулу, „что никакая наука не может развиваться и преуспевать без борьбы мнений, без свободы критики. Но это общепризнанное правило игнорировалось и попиралось самым бесцеремонным образом".
Игнорировалось и попиралось, так как существовал „аракчеевский режим", культивировавший безответственность и поощрявший такие бесчинства в некоторых редакциях наших технических журналов.
