56.4. Варіанти взаємодії між підсистемамитеплове джерело - тепловий стік

магниевый скраб beletage

Розглянемо тепер можливість передачі тепла між двома під-системами, що утворилися, на основі аналізу здвинутих складенихкривих.

З рисунка 56.23 бачимо, що передача тепла в технологічній си-стемі від гарячих потоків над пінч-точкою до холодних потоків підпінч-точкою можлива. Нехай у пінч-точці температура для гарячихпотоків 150° С, для холодних - 140° С.

Передача тепла з області над пінчем в область під пінчемозначає передачу тепла від гарячих потоків з температурою як міні-мум 150 °С к холодним потокам з температурою 140° С або нижче.Ясно, що це можливо. На практиці дуже часто використовують гарячіпотоки над пінчем для нагрівання холодних потоків під пінчем: ру-шійна сила цього процесу теплопередачі позитивна і більше ATmin.

На противагу вищевикладеному (рис. 56.23), передача теплавід гарячих потоків з області під пінч-точкою до холодних над пінч-точкою неможлива (рис. 56.24). Це зажадало б передачу тепла від га-рячих потоків з температурою 150° С або нижче до холодних потоків зтемпературою 140 °С або вище.

З цього випливає, що якщо ми передаємо а одиниць тепла че-рез пінч, Qhmin і Qcmin збільшуються на величину теплоти а(рис. 56.25).

Якщо ми будемо передавати а одиниць тепла з області надпінчем в область під пінчем, як показано на рисунку, то в області надпінчем виникає дефіцит тепла, його величина буде а . Єдиним спосо-бом виправити це положення буде підведення ззовні додаткового теп-ла а від гарячого енергоджереліа.

В області під пінчем тепер надлишок тепла а, тому його требавідводити за допомогою додаткового потоку холодоагенту (холодноїводи).

Аналогічні ефекти викликані неправильним використанняменергоджерел у технологічній системі. Енергоджерела потрібні длятого, щоб усунути ентальпійний дисбаланс у тій або іншій підсистемітехнологічної системи.

Таким чином, потреба технологічної системи в енергії дорів-нює сумі цільового значенні енергії і тепла, переданого через пінч. Цеможна виразити рівнянням пінч-точки.

А = Т + а         (56.6)

Отже, якщо в технологічній системі, що проектують, а одиницьтепла передається через пінч-точку, то технологічна система будеспоживати а одиниць тепла від енергоджерел у підсистемах техноло-гічної системи як над і так і під пінч-точкою.

Існують три способи передачі а одиниць тепла між гарячими іхолодними потоками:

підсистема над пінчем ^ підсистема під пінчем;

гаряче енергоджерело над пінчем ^ підсистема під пінчем;

підсистема над пінчем ^ холодне енергоджерело під пінчем.

Усі три типи теплопередачі вимагають додаткового підведення

енергоджерел.

Існує основне правило проектування енергозберігаючих тех-нологічних систем - не передавати тепло через пінч-точку, а також:

не використовувати пара під пінчем;

не рекуперувати тепло технологічної системи через пінч;

не використовувати охолодну воду над пінчем.

Для оптимального проектування технологічної системи неможна ні в якому разі передавати тепло через пінч-точку на сукупнійтепловій кривій технологічної системи.

Або іншими словами:

джерело (під пінчем) і споживач (над пінчем) повинні бутирозділені;

гаряче енергоджерело використовувати в підсистемі над пін-чем, а холодоагент в області під пінчем.

Просте правило проектування енергозберігаючих технологіч-них систем говорить, що потрібно відокремити в технологічній систе-мі підсистему над і підсистему під пінч-точкою. Це забезпечить вико-ристання гарячого енергоджерела тільки над пінчем, а холодного ене-ргоджерела під пінчем, тобто там, де вони і потрібні (рис. 56.26).

н

Рисунок 56.26. Поділ технологічної системи при проектуванні

Отже, пінч поділяє технологічну систему, що проектують, натеплове джерело і тепловий стік. При досягненні цільових енергетич-них значень немає передачі через пінч: від процесу до процесу, а та-кож неправильного використання енергоносіїв.

Таким чином, можна відзначити, що до початку проектуваннянеобхідно постійно стежити за значенням споживаної енергії. У ре-зультаті проектування теплообмінної системи і енергоджерел в енер-гозберігаючій технологічній системі, коли джерело і споживач розді-лені, забезпечено мінімально можливе споживання енергії.

Більш докладно читач може познайомитися з представленимивище методами інтеграції технологічних виробництв в літературі,список якої приведено далі.

ГЛАВА 57.ТЕПЛООБМІННІ АПАРАТИ.КЛАСИФІКАЦІЯ, ПРИНЦИП ДІЇЙ ЗАСТОСУВАННЯ