Федеральное агенство по образованию

 

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

_______________________________________________________________________

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕКСТИЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

им. А.Н. Косыгина

 

    

                                                                                          Учебно- методический комплекс

                                                           по специальности 100700

                                                           «Промышленная теплоэнергетика»

                                                            для студентов заочной формы

                                                            обучения

 

 

                                            Р.И. Соколовский

 

                                                  

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ

 

 

И ТЕПЛОТЕХНОЛОГИЯХ

 

 

Конспект лекций

 

                                                                       

 

                                                                Допущено к изданию

                                     редакционно-издательским

                                        советом университета    

 

 

 

 

Москва                                                                              2004

  

 

УДК 677.017.56:536.21

С 59

 

Соколовский Р.И. Энергосбережение в теплоэнергетике и тепло-

технологиях. Конспект лекций М., МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2004, с.95

 

 

В настоящем издании представлены основные направления энергосбережения в промышленной теплоэнергетике и теплотехнологиях. Рассмотрены термодинамические основы энергосбережения. Приведены примеры реализации принципов энергосбережения в энергетических установках.

 

 

Конспект лекций по курсу «Энергосбережение в теплоэнергетике и теплотехнологиях» для инженеров по специальности 100700 «Промышленная теплоэнергетика».

 

Список литературы 9 наименований.

 

Ответственный редактор проф., д.т.н. Булеков А.П.

 

Рецензент: д.т.н. проф. кафедры ПАХТ и БЖД МГТУ им. А.Н.Косыгина Л.И. Гудим.

 

Подготовлено к печати на кафедре

Промышленной теплоэнергетики.

 

 

ИД № 01809 от 17.05.2000

 

Подписано в печать 12.11.04

Сдано в производство 10.11.04

Формат бумаги 60x84/16 Бумага множ.

усл.печ.л. 5 Уч.- изд.л. 4,5

Заказ 293 Тираж 100

 

 

             Электронный набор МГТУ, 119991, ул. Малая Калужская, 1

 

СОДЕРЖАНИЕ

                                                                                                               стр.

Введение ...............................................................................…………… 6

 

Часть 1 Проблемы современного производства

            энергетической продукции……………………………………. 7

 

Раздел 1.1. Энергетические ресурсы и динамика их

             потребления …………………………………………………… 7

 

1.1.1. Источники энергии,  мера их измерения………………………... 7

1.1.2. Топливно-энергетический потенциал Земли…………………….. 8 

1.1.3. Производство и потребление топливно-энергетических

      ресурсов…………………………………………………………….. 10

1.1.4. Структура топливно-энергетических ресурсов…………………. 12

1.1.5. Динамика потребления энергетических ресурсов…………….. 14

1.1.6. Возобновляемые источники энергии……………………………. 16

1.1.7. Новые источники энергии……………………………………….. 20

 

Раздел 1.2. Энергетический анализ технологий

             производства энергетической продукции…………………... 21

 

1.2.1. Топливные циклы…………………………………………………. 21

1.2.2. Энергетический анализ топливных циклов…………………….. 23

 

Раздел 1.3. Энергетика и экология………………………………………. 27

 

1.3.1. Место энергетики в антропогенных загрязнениях 

    окружающей среды………………………………………………….. 27

1.3.2. Структура вредных выбросов энергетики и их влияние

     на здоровье населения…………………………………………….. 28

1.3.3. Экологические требования к объектам энергетики………….... 29

 

Раздел 1.4. Энергетика и экономика………………………………….. 30

 

1.4.1. Математические модели экономики………………………………30

1.4.2. Модель экономики, включающая энергетику…………………. 32

1.4.3.  Роль научно-технического прогресса и энергосбережения

        в развитии экономики………………………………………….. 34

 

 

Часть 2. Термодинамические основы энергосбережения…………… 36

 

Раздел 2.1. Основы теории преобразования тепловой энергии

                в работу……………………………………………………… 36

 

2.1.1. Теоремы Карно...………………………………………………….. 36

2.1.2. Энтропия как физическая характеристика преобразования

      тепла в работу. Неравенство Клаузиуса……………………….. 39

2.1.3. Свободная энергия…………………………………………………42

2.1.4. Термодинамический потенциал Гиббса…………………………. 43

2.1.5. Химический потенциал…………………………………………….. 44

2.1.6. Эксергия……………………………………………………………...46  

 

Раздел 2.2. Необратимое преобразование химической энергии 

                топлива в работу……………………………………………. 48

 

2.2.1. Современное производство энергетической продукции

       и химическая термодинамика…………………………………... 48

2.2.2. Тепловые эффекты химических реакций. Закон Гесса……….. 48

2.2.3. Тепловые эффекты образования веществ………………………... 52

2.2.4. Изменение тепловых эффектов  химических реакций с

         температурой. Уравнения Кирхгофа…………………………... 54

2.2.5. Основы теории горения………………………………………… 55

2.2.6. Преобразование энергии, выделяющейся при горении

         топлива, в работу………………………………………………… 60

2.2.7. Основные направления совершенствования

         энергетических установок………………………………………. 61

 

Раздел 2.3. Энергосбережение в энергосиловых установках…………..63

 

2.3.1. Регенерация тепла…………………………………………………… 63

2.3.2. Изотермический подвод и отвод теплоты…………………………. 67

2.3.2. Бинарные циклы…………………………………………………….. 68

2.3.3. Парогазовые установки……………………………………………... 70

 

Раздел 2.4. Преобразование химической в работу при

                   обратимом окислении топлив………………………….. 73 

 

2.4.1 Константы равновесия химических реакций…………………… 73

2.4.2. Максимальная работа при обратимых процессах…………….. 75

2.4.3. Коэффициент использования топлива при обратимой

         реакции окисления. …………………………………………….. 78

2.4.4. Идеальная машина для обратимого окисления топлив.

         Ящик Вант-Гоффа………………………………………………. 79

2.4.5. Топливные элементы…………………………………………….. 81

 

 

Раздел 2.5. Энергосбережение в системах производства 

              низкопотенциального тепла………………………………... 82

 

2.5.1. Обратимое преобразование работы в теплоту. Цикл

      Клаузиуса……………………………………………………………82

2.5.2. Обратимое преобразование теплоты. Термотрансформатор…... 84

2.5.3. Тепловые насосы…………………………………………………. 86

2.5.4. Энергосбережение при теплофикации…………………………… 87

2.5.5. Сравнительный анализ теплофикации и тепловых насосов

в автономной системе энергоснабжения…………………………. 89

2.5.6. Основные направления энергосбережения при

          производстве низкопотенциального тепла………………….. 93

 

Приложение 1. Зависимости средних теплоемкостей газов от

                        температуры…………………………………………... 94

Приложение 2. Таблица термодинамических свойств веществ……….. 94

 

Литература…………………………………………………………………. 95

 

 

Введение