51 Энергосбережение при ректификации

Процессы выпаривания и ректифика-ции аналогичны процессам сушки.

Выпаривание применяется в перерабатывающих отраслях сельского хозяйства для получения масел животного и растительного происхождения, например, "топленного" сливочного масла. В отличие от обычной сушки при выпаривании необходимо более глубокое осушение продукта, с удалением абсорбционно связанной влаги. Это повышает энергоемкость процесса. Вместе с тем при выпаривании допускаются бóльшие градиенты температуры, что способствует энергосбережению. Для уменьшения расхода теплоты может быть перспективным понижение давления в емкости с продуктом, который подвергается выпариванию.

Ректификацией называется способ тщательной очистки жидкостей. Например, ректификация применяется для выделения спиртов повышенной чистоты. В основе процесса ректификации лежат различные температуры кипения различных жидкостей. Сущность ректификации состоит в следующем.Жидкость испаряется при любой температуре. Однако наиболее интенсивное испарение происходит при кипении жидкости. Если имеется смесь нескольких жидкостей (обычно это водные растворы) с разной температурой кипения, то в парах будет подавляющее число молекул той жидкости, температура кипения которой ниже температуры раствора. Так, если в растворе имеются вода (температура кипения 100^оС), тяжелые спирты (температура кипения 85 – 87^оС), этиловый спирт (температура кипения 79^оС), ацетон (температура кипения 30^оС), и температура раствора 80^оС, то в паре будут преобладать молекулы ацетона и этилового спирта. Если этот пар впоследствии подвергнуть охлаждению (конденсации), то получим спиртовой раствор ацетона. Поместив этот раствор в среду с температурой 35 – 40^оС, получим чистый этиловый спирт, так как ацетон при такой температуре испарится в окружающую среду. Фактически для получения чистого этилового спирта приходится повторить ректификацию несколько раз, однако на выбор мероприятий по энергосбережению это уточнение не влияет.При ректификации невозможно использовать увеличение градиента температур для энергосбережения, так как в водных растворах температурный градиент стремится к нулю. Невозможно так же повышать температуру, так как она находится в рамках жестких технологических требований. Наиболее эффективным направлением энергосбережения будет использование конденсаторного тепла. Теплота, выделяемая при обязательном кондиционировании паров этилового спирта, может использоваться в других низкотемпературных процессах. Для этого конденсатор следует использовать, как теплообменник, что соответствует современным устройствам ректификационных установок. Отводимое от конденсатора тепло можно использовать для подогрева биомассы в установках по производству газообразного биотоплива, или в кондинционерах воздуха. В последнем случае конденсатор ректификационной установки является испарителем холодильника кондиционера.Энергосбережению способствует и повышение давления в конденсаторе ректификационной установки.

52 Энергосбережение при передаче электроэнергии.

Электроэнергия передается по средствам эл. сетей, которые состоят из трансформаторных подстанциях и линий электропередач.

Назначение эл. сетей:

Получение эл. энергии от генератора, электростанций и транспортировка потребителям.

Для повышения надёжности, экономичности энергоснабжения в эл. сети вводят резервные электростанции, системы аккумулирования, компенсирующие устройств, необходимость повышения напряжения перед транспортировкой обусловлено не нулевым сопротивлением линии электропередач.

Упрощенная схема эл. сети.

ТП – трансформаторная подстанция;

НН – низкое напряжение;

ВН – высокое напряжение;

ЛЭП – линия электропередач.

На трансформаторную подстанцию ТП1 подается энергия, через понижающий трансформатор подключается потребитель эл. энергии.

Рассмотрим при каких условиях потери энергии будут минимальными.

КПД силового трансформатора имеет достаточно высокие значения 0,96 для тр-в малой мощности (до 25 кВ*А), и 0,995 для тр-в большой мощности (10 МВ*А)

Определение кпд трансформатора путем деления активной мощности на активную потребляемую, не применима из за ошибок измерительных приборов и значений истинных кпд.

Для анализа эффективности использования трансформатора запишем кпд в виде:

Где Р2 – активная мощность во вторичной обмотке;

Рс – потери на намагничивание стали трансф-ра;

Рк – потери в обмотках трансф-ра(короткое замыкание).

Преобразуем формулу:

Введем понятие степени нагрузки. Ток любой нагрузки выражается через номинальный ток трансформатора.

Учитывая, что номинальная мощность снимаемая со вторичной обмоткой:

Полная номинальная мощность

- коэффициент мощности

Максимальный КПД силового трансформатора достигается при равенстве потерь в стали и переменных потерь в обмотках трансформатора.

Эксплуатационный КПД – используется для анализа эффективности, показывающий эф-ть использования номинальной мощности для этого вводится понятие годового время использования номинальной мощности. Это такой период, работает в течении которого с номинальной мощностью трансформатор отдал бы такую же энергию как и привиальной нагрузкой.

КПД линии электропередач может быть выражено

Из формулы следует целесообразность повышения напряжения предаваемой эл. энергии, а также снижение эл. сопротивления линии эл. передач.

Наиболее эффективное мероприятие, тем более, что при этом сила поля. Вероятность возникновения коронного разряда с мощной потерей энергии и радиопомехами. Коронный разряд возникает, когда напряженность эл. энергии повышает 15 кВт на см.

При благоприятных условиях (гроза), корона возникает при меньшей напряженности линии электропередач. Это сложный процесс зависящий от многих факторов: напряженность поля, частота тока, чистота поверхности проводов, давление воздуха, влажности и тем-ры состава.

Для предотвращения коронного разряда нужно увеличить расстояние между фазами. Увеличение габаритов линии и опор, увеличение площади поперечного сечения. Недостаток: утяжеление проводов, металлоемкость. Снизить металлоемкость можно увеличив число проводов в одной фазе, растет общая поверхность проводов.