CC BY
12
Посилання на статтю_
Остапчук М.В. Визначення eK0H0Mi4H0ï доцтьност утилiзацiï тепла вщпрацьованого робочого агента/ М.В. Остапчук, О.М. Дзиговська // Управлшня проектами та розвиток виробництва: Зб.наук.пр. - Луганськ: вид-во СНУ iM. В.Даля, 2005 - №2(14). С. 175179.
УДК 338.24
М.В. Остапчук, О.М. Дзиговська
ВИЗНАЧЕННЯ ЕКОНОМ1ЧНО1 ДОЦ1ЛЬНОСТ1 УТИЛ1ЗАЦП ТЕПЛА В1ДПРАЦЬОВАНОГО РОБОЧОГО АГЕНТА
Наведено аналiз iснуючих дослiджень в ресурсо- та енергозбереження показано невщповщнють дослiджень основним законам фiзики та економки, що призводить не до зменшення втрат ресурсiв i енергп, а до Тх значного збтьшення. Використання деяких пропозицiй неприпустиме у виробничих умовах. Дж. 10.
Ключовi слова: ресурсо- та енергозбереження, вщпрацьований робочий агент, втрати енергп, сушлння, на^вання, площа теплообмiну.
Н.В. Остапчук, О.Н. Дзиговская
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ УТИЛИЗАЦИИ ТЕПЛОТЫ ОТРАБОТАННОГО РАБОЧЕГО АГЕНТА
Приведен анализ существующих исследований в ресурсо- и энергосбережении. Показано несоответствие исследований основным законам физики и экономики, что приводит не к уменьшению потери ресурсов и энергии, а к их значительному увеличению. Использование некоторых рекомендаций недопустимо в производственных условиях. Ист. 10.
N Ostapchyk, О. Dzigovskaya
THE ECONOMIC EXPEDIENCY OF THE WASTE WORK AGENT'S HEAT UTILIZATION
The analysis of existing researches in the field of resource- and energy saving is given. The discordance between researches and the main laws of physics and economics is proved. It leads to significant increase of resource and energy expenditures instead of their reduction. The certain propositions application in manufacture conditions is inadmissible.
Постановка проблеми в тому, що необхщно зменшити витрати на енерпю та виготовлення продукцп не менш ыж в два рази i досягти рiвня енергозбереження високорозвинених краш. Це ж можна сказати i про використання сировин, зменшення втрат та викидiв.
Об'ективш суперечност в ресурсо- i енергозбереженн полягають в тому, що будь-як оргашзацшш, економiчнi, матерiальнi та заходи шшоТ структури, що спрямован на енерго- та ресурсозбереження вимагають певних витрат.
"Управлшня проектами та розвиток виробництва", 2005, № 2(14)
1
Аналiз останнiх дослiджень показав, що сучасн публкаци в наукових та шших виданнях [1,4,6,7] не зовам виважено викладають цю важливу проблему. Найбтьш розповсюдженими помилками у даних публка^ях е невдале спiвставлення експлуатацiйних та каштальних витрат, несумiснiсть пропозицiй з юнуючими структурами виробництва, вiдсутнiсть реально! оцшки можливостi виготовлення та експлуатацп певного устаткування.
Невиршеною проблемою е те, що iснуючi науковi положення не дають можливостi дати однозначну оцшку дослiджуваним явищам, тобто е суперечливими. ^м того, явища розглядаються не системно, однобiчно, що приводить до значних вщхилень теоретичних i практичних наслiдкiв.
Основними найбiльш розповсюдженими пропози^ями щодо використання вiдпрацьованого пов^ря е використання теплових труб, термосифошв, теплових насосiв, термомеханiчних агрегатiв тощо [1,4,6,7,8].
Основною метою статп е аналiз суперечностей, що вщносяться до використання викидiв зi сушильних установок з метою енергозаощадження i дати !м вiдповiдно оцiнку.
Основна частина. У вщповщносп з Чнструк^ею по сушiнню зерна" [2] гранично припустима температура нагрiвання зерна пшениц в шахтних сушарках залежить вщ мiцностi клейковини i змiнюеться в межах 0 нр= (45...60)°С. Граничш температури агента сушiння Iсш в 1-й зош сушарки - (90...130)0С, в 2-й -(100...150) 0С. В циркуляцiйних сушарках гранично припустимi температури сушильного агента в камерi нагрiвання може бути бтьшими - (250.350) С [3,5,9].
Витрати сушильного агента, наприклад для сушарки ДСП-32от, становлять в 1-й зош V! = 80000м3/год, в 2-й - У2 = 42000м3/год, в зош охолодження - Ух = 49000м /год, при висотах сушильних камер 4 686, 2886 i 3678 мм вщповщно та при поперечному перерiзi 3250х1000мм. Сушарки цього типу оснащен вентиляторами ВрС-12 i ВРС-8. Нормативнi питомi витрати умовного палива та електроенергп становлять 12,2кг i 2,2 кВтгод на одну планову тонну [2,3].
Температура сушильного агента на виходi iз сушильних зон зазвичай не нормуеться, але вона закладена як початкова умова при визначенш режимiв сушшня i незначно перевищуе припустиму температуру нагрiвання зерна, тобто знаходиться в межах (40...65)°С [2]. Температуру сушильного агента на виходi iнодi розраховують за формулою [5]
12= 0,125(2 12+ 0 ,+ 0 2) = 0,125(2125+50+50) = 0,125 350 = 450С.
Таким чином наведенi межi змши температури сушильного агента на виходi можна вважати таким, що вщповщають реальним умовам сушiння пшеницi. За цими даними можна приблизно визначити втрати теплоти (енерги) iз сушильним агентом на виходi зi сушарки за формулою [3,5]
Q = Vpct2 ,
де V- витрати сушильного агента на виходi в сушильну зону сушарки, м /с; р - густина - 1,123 кг/ м3; с - теплоемнють - 1005 Дж/(кг К); ^ - температура сушильного агента на виходi - 40°С.
Тодi викиди тепла становлять: 80000
з першо! зони - 01=- 1,128100540=22,21,128100540=1006672 Дж/с;
3600
42000
з друго! зони - 02=- 1,093 1005 50=11,661,093 100550= 640405,1 Дж/с;
3600
2
"Управлшня проектами та розвиток виробництва", 2005, № 2(14)
49000
iз зони охолодження - 0х=- 1,061005 35=530221 Дж/с.
3600
За шшими даними [9, с.213-215] витрати сушильного агента на виходi iз сушарки з урахуванням змiни об'ему вологого повiтря до маси сухо'' частки:
з з 48,9-103 3
V1=48,9■103м3/год (52197 кг/год) або —--=14,5 м3/с,
3600
3 3 25,7 -103 3
V2=25,7' 103м3/год (26220 кг/год) або 12=—--=7,28 м3/с,
3600
3 3 84,8-103 3
Vх=84,8' 103м3/год (98932 кг/год) або 1Х=—--=27,48 м3/с.
3600
Витрати тепла визначимо за 1^-фаграмою за таких умов [3]:
1-ша зона - d21 = 30 г/кг, t21 =400С, 1=110 кДж/кг;
2-га зона - d22 = 35 г/кг, Ь =500С 1=140 кдЖ/кг.
Зона охолодження - 12х=36 С, ф=47%, 12х=70 кДж/кг.
За такими даними витрати теплоти з вщпрацьованим сушильним агентом становлять
01= ^1/ц=14,50"110103=1594,9 103 Дж/с; 02= 1-2121=7,28-140-103=1о19,7103 Дж/с.
1з зони охолодження 0х=27,48-70-103=1918,1Ю3 Дж/с.
Останн данi мабуть доцiльнiше використовувати для визначення витрат теплоти, осктьки вони вщносяться до параметрiв сушильного агента на виход^ що визначен за нормативами.
Для використання тепла вщпрацьованого сушильного агента на пiдiгрiвання повiтря можна використати теплообмiнники "газ-газ" будь-якого типу. Для визначення площi теплообмшу можна скористатися вiдомим рiвнянням теплопередачi тепла вiд газу до стшки i вiд стiнки до газу за умови, що коефiцieнти тепловiддачi а1 та а 2 вiдомi. При використаннi теплообмiнникiв зi сталевими або латунними трубками значеннями 81X можна знехтувати,
осктьки термiчний ошр в них незначний, тобто
К _ ___}_
К _!—1 8 —Г ■
—+—+— —+—
ах а2 X а а2
Оскiльки коефiцieнт теплопередачi не може перевищувати найменше iз значень а або а2, то будемо вважати, що К .
За лiтературними даними коефiцieнт теплообмiну а при нагрiваннi або охолодженн металевих труб газами знаходиться в межах а =(10...40) Вт/(м2К), а в зерносушарках атх =29 Вт/(м К) [5]. Таким чином коефiцieнт теплопередачi
можна взяти в середньому К=(25...30-) Вт/(м К).
Площу поверхн будь-якого теплообмiнника можна визначити iз такого рiвняння
Я
к _-
КV2 -
"Управл1ння проектами та розвиток виробництва", 2005, № 2(14)
3
де ^ - середня температура вщпрацювання сушильного агента, 0С, t0 - середня температура атмосферного пов^ря, 0С.
Температура вiдпрацьованого сушильного агента в середньому мае значення (40.50) 0С, а ^ - температура поверхн труби, яку можна вважати рiвною температурi довкiлля, «(10.20) С.
Тодi площi поверхонь теплообмiнника-утилiзатора становитимуть:
за першим варiантом
1006672-103 1006672-103 2
I зона F|=-=-= 1610^ ,
25(40 -15) 625
640405-103 640405 1 ^ 2
II зона F||=-=-= 1024м2,
25(50 -15) 875
530221-103 530221 2
0хол Fох=-=-= 1060м ,
25(35 -15) 500 ,
по другому варiанту
1594,9-103 1594,9-103 2
I зона FI=---=---= 2550м2,
25(40 -15) 625
1019,7-103 1019,7-103 2
II зона FII=---=---= 1164м ,
25(50 -15) 875
1918-103 1918-103 2
0хол FoX=-=-= 3836м .
25(35 -15) 500
В разi використання теплообмшнимв на теплових трубах (термосифоыв) площа поверхн збтьшиться вдвiчi.
Якщо прийняти, що 1 м2 плoщi пoверхнi теплообмшника коштуе 1000 грн, то для F = F1 +F2=2550+1164=3174м2 (зону охолодження розглядати не будемо через заздалегщь не випдну прoпoзицiю) цши теплooбмiнника (oднoразoвi витрати) становитиме К=3174000 грн. При економп енергп 1594,9 103+1019103=2613103 Дж/с.
Якщо перевести цю енергiю в умовне паливо, то воно становитиме =89 кг/год або 8910024= 213600 кг/год щoрiчнo.
2613-103
29,330
При цш 2 грн за 1 кг умовного палива це становитиме 213600х2=427200 грн на перюд експлуатацп щoрiчнo i може вважатись як дохщна частина.
Термiн окупност визначаеться як вiднoшення одноразових витрат К до щoрiчнoгo прибутку D без урахування дисконту.
К 3174 „ CO= — =-= 7 рoкiв.
Б 427,2
Якщо врахувати витрати на монтаж та випробовування нового устаткування, що становитимуть 30% вщ каштальних одноразових вкладень сторш, термш oкупнoстi СО збтьшиться
(3174 + 952) -103 4126,2 -103 СО= ----=---=10 рoкiв.
427200 427200
4
"Управлшня проектами та розвиток виробництва", 2005, № 2(14)
З урахуванням дисконту при HopMi прибутку на каштал d=10% майбутня вартють грошей визначаеться за формулою
Б=С(^)'=412103(1+0,1)10=412200 2,59=1069140,6 грн.
Тодi окупнiсть становитиме
1069140,10
СО=--— « 25 рокiв.
427,200
Виходячи з того, що термш експлуатацп теплообмiнникiв не перевищить 4...5 рош, використання таких пристроТв економiчно не виправдане.
При використанн термофонiв ц показники погiршуються вдвiчi, у зв'язку 3i збiльшенням необхщноТ площi поверхн теплообмiну теж вдвiчi.
Якщо вести розрахунки за першим варiантом, тобто F= F1+ F2=1610+1024=2634 м2, то економiчна вигода теж стае примарною оскiльки розрахунки за наведеною методикою показують приблизно тi ж самi показники окупностi.
Висновки. Показано економiчну недоцiльнiсть використання тепла вiдпрацювання робочого агента та визначено iншi шляхи збереження енергп.
Основними напрямками зменшення витрат енергп та сушiння було i буде надалi додержання основних правил експлуатацп сушарок, якi забезпечать найменшi втрати тепла, оптимальне сшввщношення витрат палива i повiтря, зменшення довжини повiтроприводiв, покращення Тх iзоляцiй, визначення найбiльш сприятливих характеристик зернового шару.
Л1ТЕРАТУРА
1. Зиков А.В. За допомогою термосифонних утил1затор1в// Зерно i хл1б, 2001, №3. - С.42-43.
2. Iнструкцiя по сушшню продовольчого, кормового зерна, насшня олiйних культур та експлуатацií зерносушарок. - Одеса-КиТв, 1997. - 72с.
3. Станкевич Г.М., Страхова Т.В., Атаназевич В.1. СушЫня зерна: Пщручник. - К.: Либiдь, 1997. - 352с.
4. Гайда С., Заков А.В., Айда Амор. Утилiзацiя тепла в сушильних установах// Науковi прац ОДАХТ, випуск 21. Одеса, 2001. - С.55-58.
5. Гинзбург А.С., Резчиков В.А. Сушка пищевых продуктов в кипящем слое. - М.: Пищевая промышленность, 1966. - 216с.
6. Безбах И.В., Бурдо О.Г. Термомеханический агрегат для дисперсных продуктов // Зерновi продукти i комбкорми, Одеса, ОДАХТ, 2001, №3. - С.52-55.
7. Безбах 1.В., Бурдо О.Г. Впровадьте термомехашчний агрегат // Зерно i хлiб, 2001, №2. - С.38-39.
8. Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Процессы и аппараты пищевых производств». Раздел «Пищевые процессы»/ О.Г.Бурдо и др. -Одесса, ОГАПТ, 1999. - 35с.
9. Жидко В.И., Резчиков В.А., Уколов В.С. Зерносушение и зерносушилки. - М.: Колос, 1982. - 239с.
10. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1960. - 830с.
Стаття надшшла до редакцп 30.03.2005 р.
"Управлшня проектами та розвиток виробництва", 2005, № 2(14)
5
