Carnot usuli - Carnot method - Wikipedia

The Carnot usuli yonilg'i kirishini ajratish uchun ajratish tartibi (asosiy energiya, yakuniy energiya) bir jarayonda ikki yoki undan ortiq energiya mahsulotlarini ishlab chiqaradigan qo'shma ishlab chiqarish jarayonlarida (masalan, kogeneratsiya yoki trigeratsiya). Kabi boshqa oqimlarni ajratish uchun ham javob beradi CO₂- emissiyalar yoki o'zgaruvchan xarajatlar. Jismoniy ish bilan ta'minlash salohiyati (eksergiya ) tarqatish kaliti sifatida ishlatiladi. Issiqlik uchun bu potentsialni baholash mumkin Carnot samaradorligi. Shunday qilib, Karnot usuli - bu exergetik ajratish usulining shakli. Hisoblash asoslari sifatida jarayon chiqqanda issiqlik panjarasining o'rtacha haroratidan foydalaniladi. Carnot usulining afzalligi shundaki, kirishni har xil chiqish oqimlariga taqsimlash uchun tashqi mos yozuvlar qiymatlari talab qilinmaydi; faqat endogen jarayon parametrlari kerak. Shunday qilib, ajratish natijalari muhokama uchun ochiq bo'lgan taxminlar yoki tashqi mos yozuvlar qiymatlari xolis bo'lib qoladi.

Yoqilg'i ajratish koeffitsienti

Yoqilg'i ulushi a_el birlashtirilgan mahsulotni ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan elektr energiyasi W (ish) va a_th issiqlik energiyasi uchun H (foydali issiqlik) navbati bilan birinchi va ikkinchisiga mos ravishda hisoblanishi mumkin termodinamikaning qonunlari quyidagicha:

a_el= (1 · η_el) / (η_el + η_v · Η_th)

a_th= (η_v · Η_th) / (η_el + η_v · Η_th)

Izoh: a_el + a_th = 1

bilan
a_el: elektr energiyasini ajratish koeffitsienti, ya'ni elektr energiyasini ishlab chiqarishga ajratiladigan yoqilg'i sarfining ulushi
a_th: issiqlik energiyasi uchun ajratish koeffitsienti, ya'ni issiqlik ishlab chiqarishga ajratilgan yoqilg'i sarfining ulushi

η_el = W / Q_F
η_th = H / Q_F
V: elektr ishlari
H: foydali issiqlik
Q_F: Umumiy issiqlik, yoqilg'i yoki asosiy energiya manbai

va
η_v: Carnot omil 1-T_men/ T_s (Elektr energiyasi uchun karnot koeffitsienti 1 ga teng)
T_men: past harorat, pastroq (atrof-muhit)
T_s: yuqori harorat, yuqori (foydali issiqlik)

Isitish tizimlarida yuqori harorat uchun yaxshi taxmin issiqlik almashinuvchining taqsimlash tomonidagi oldinga va orqaga qaytish oqimi o'rtasidagi o'rtacha hisoblanadi.
T_s = (T_FF+ T_RF) / 2
yoki - agar ko'proq termodinamik aniqlik zarur bo'lsa - o'rtacha logaritmik harorat^[1]ishlatilgan
T_s = (T_FF-T_RF) / ln (T_FF/ T_RF)
Agar bir xil haroratda kondensatsiyalanadigan va bug'lanib ketadigan texnologik bug 'berilsa, T_s ning harorati berilgan bosimning to'yingan bug'i.

Yoqilg'i omili

Yoqilg'i intensivligi yoki elektr energiyasi uchun yoqilg'i omili f_{F, el} resp. issiqlik energiyasi f_{F, th} ma'lum bir kirimning natijaga bog'liqligi.

f_{F, el}= a_el / η_el = 1 / (η_el + η_v · Η_th)

f_{F, th}= a_th / η_th = η_v / (η_el + η_v · Η_th)

Birlamchi energiya omili

Kogeneratsiyalangan issiqlik va elektr energiyasining birlamchi energiya omillarini olish uchun energiya zanjirini hisobga olish kerak.

f_{PE, el} = f_{F, el} · F_{PE, F}
f_{Pe, th} = f_{F, th} · F_{PE, F}

bilan
f_{PE, F}: ishlatilgan yoqilg'ining asosiy energiya omili

Samarali samaradorlik

Yoqilg'i omilining o'zaro qiymati (f-intensivligi) taxmin qilingan kichik jarayonning samarali samaradorligini tavsiflaydi, bu CHP holatida faqat elektr yoki issiqlik energiyasini ishlab chiqarish uchun javobgardir. Ushbu ekvivalent samaradorlik CHP zavodi ichidagi "virtual qozon" yoki "virtual generator" ning samarali samaradorligiga mos keladi.

η_{el, eff} = η_el / a_el = 1 / f_{F, el}
η_{th, eff} = η_th / a_th = 1 / f_{F, th}

bilan
η_{el, eff}: CHP jarayonida elektr energiyasini ishlab chiqarishning samarali samaradorligi
η_{th, eff}: CHP jarayonida issiqlik hosil qilishning samarali samaradorligi

Energiya konversiyasining ishlash koeffitsienti

Yaroqli energiya miqdorini tavsiflovchi samaradorlik koeffitsienti yonida, energiyaning transformatsiyaning sifati entropiya qonuni ham muhimdir. Ko'tarilish bilan entropiya, eksergiya pasayadi. Exergy nafaqat energiya, balki energiya sifatini ham hisobga olmaydi. Buni ikkalasining ham mahsuloti deb hisoblash mumkin. Shuning uchun har qanday energiya o'zgarishi, uning eksergetik samaradorligi yoki yo'qotish nisbati bo'yicha baholanishi kerak. "Issiqlik energiyasi" mahsulotining sifati tubdan ushbu issiqlik etkazib beriladigan o'rtacha harorat darajasi bilan belgilanadi. Demak, ekergetik samaradorlik η_x jismoniy ish ishlab chiqarish uchun yoqilg'ining potentsiali qo'shma energiya mahsulotlarida qancha bo'lishini tasvirlaydi. Kogeneratsiya natijasida quyidagi munosabat hosil bo'ladi:

η_{x, jami} = η_el + η_v · Η_th

Carnot usuli bilan ajratish har doim quyidagilarga olib keladi:
η_{x, jami} = η_{x, el} = η_{x, th}

bilan
η_{x, jami} = estrodiol jarayonning eksergetik samaradorligi
η_{x, el} = faqat elektr energiyasi bilan ishlaydigan virtual jarayonning eksergetik samaradorligi
η_{x, th} = Faqatgina issiqlik bilan ishlaydigan virtual jarayonning eksergetik samaradorligi

Ushbu usulning asosiy qo'llanilish sohasi kogeneratsiyadir, ammo u qo'shma mahsulotlarni ishlab chiqaradigan boshqa jarayonlarga, masalan, sovuqni ishlab chiqaradigan va ishlab chiqaradigan sovutgichga ham qo'llanilishi mumkin. chiqindi issiqlik bu past haroratli issiqlik talabida yoki turli xil suyuq yoqilg'ilar va chiqindilar sifatida issiqlik bilan ishlov beradigan zavodda ishlatilishi mumkin.

Matematik hosila

Keling, Input bilan birgalikda ishlab chiqarishni o'z zimmamizga olamiz Men va birinchi chiqish O₁ va ikkinchi chiqish O₂. f tegishli mahsulotni birlamchi energiya, yoqilg'i xarajatlari yoki chiqindilarni chiqarish sohasidagi reytingi uchun omil hisoblanadi.

kirishni baholash = chiqishni baholash

f_men · I = f₁ · O₁ + f₂ · O₂

Kirish uchun omil f_men va miqdorlari Men, O₁va O₂ ma'lum. Ikki noma'lum bo'lgan tenglama f₁ va f₂ echimini topishi kerak, bu juda ko'p mos keladigan stendlar bilan mumkin. Ikkinchi tenglama sifatida mahsulotning fizik o'zgarishi O₁ yilda O₂ va aksincha ishlatiladi.

O₁ = η₂₁ · O₂

η₂₁ dan transformatsiya omili O₂ ichiga O₁, teskari 1 / η₂₁=η₁₂ orqaga qaytishni tavsiflaydi. Ikki yo'nalishning birortasini ma'qullamaslik uchun, o'zgaruvchan o'zgarish nazarda tutilgan. Almashinuvchanligi tufayli O₁ va O₂, yuqoridagi tenglamaning ikki tomonini ikkita omil bilan baholash f₁ va f₂ shuning uchun ekvivalent natijaga olib kelishi kerak. Chiqish O₂ bilan baholandi f₂ miqdori bilan bir xil bo'lishi kerak O₁ dan yaratilgan O₂ va bilan baholandi f₁.

f₁ · (Η₂₁ · O₂) = f₂ · O₂

Agar biz buni birinchi tenglamaga qo'ysak, quyidagi bosqichlarni ko'ramiz:

f_men · I = f₁ · O₁ + f₁ · (Η₂₁ × O₂)

f_men · I = f₁ · (O₁ + η₂₁ · O₂)

f_men = f₁ · (O₁/ I + η₂₁ · O₂/ I)

f_men = f₁ · (Η₁ + η₂₁ · Η₂)

f₁ = f_men / (η₁ + η₂₁ · Η₂) yoki mos ravishda f₂ = η₂₁ · F_men / (η₁ + η₂₁ · Η₂)

bilan η₁ = O₁/ Men va η₂ = O₂/ Men

Shuningdek qarang

• Kogeneratsiya
• O'zgaruvchan narx
• Quvvatni yo'qotish omili
• Birgalikda mahsulot narxlari
• Nikolas Leonard Sadi Karno
• Termodinamikaning ikkinchi qonuni

Adabiyotlar

Qo'shimcha o'qish

• Mark Rozen: Kogeneratsiya tizimlaridan karbonat angidrid chiqindilarini taqsimlash: chiqishga asoslangan tanlangan usullarning tavsiflari, Cleaner Production jurnali, 16-jild, 2-son, 2008 yil yanvar, p. 171–177.
• Andrey Yentsch: Yoqilg'i va chiqindilarni taqsimlash uchun Karnot usuli, EuroHeat & Power, Vol 12 II, 2015, p. 26-28.
• Andrey Yentsch: Termodinamik sifatning ekzergiyaga asoslangan yangi kontseptsiyasi va uni energiya tizimini baholash va jarayonni tahlil qilishda qo'llash, dissertatsiya, TU Berlin, 2010 yil.
• Verein Deutscher Ingenieure: VDI-qo'llanma 4608 2-qism, Energiya tizimlari - Kombinatsiyalangan issiqlik va energiya - Ajratish va baholash, iyul 2008 yil.
• EN 15316-4-5: 2017 Binolarning energiya samaradorligi - Tizimning energiya talablari va tizim samaradorligini hisoblash usuli - 4-5 qism: Markaziy isitish va sovutish
• Qayta tiklanadigan manbalardan energiyadan foydalanishni targ'ib qilish bo'yicha (EI) 2018/2001 direktivasi, 2018-12-11. V ilova, C. metodologiya, b) va VI ilova, B. metodologiya, d)