МЕТОДЫ АНАЛИЗА ЭФФЕКТИВНОСТИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Для оценки эффективности технологических процессов необходимо выполнить расчеты, отражающие расходы материальных и тепловых ресурсов на единицу выпускаемой продукции.
В основе всех материальных и энергетических балансов лежат законы сохранения материи и энергии. Поэтому количества продуктов и отходов равняется количеству подведенного сырья (с учетом кислорода идущего на окислительные процессы).
Материальные и топливные балансы позволяют оценить эффективность, как самого технологического процесса, так и используемого оборудования.
Уравнение материального баланса можно записать в виде.
, (9.1)
где МА и МБ – массы веществ, введенных в производство;
МС и МД – масса продуктов полученных в результате выполненного технологического процесса;
МDA и МDБ – масса остатков введенных в производство продуктов (металл, остаток компонентов синтеза и т.д.);
МDE и МDГ – масса побочных продуктов "реакции" (СО2, соли и т.д.);
МП – масса "отходов" или "отбросов" производства.
Уравнение материального баланса составляется на:
· единицу готовой продукции;
· на единицу массы сырья, т/т;
· на единицу времени, т/ч.
Энергетический или тепловой баланс является количественным выражением закона сохранения энергии. Равенство прихода и расхода тепловой энергии выражается уравнением
, (9.2)
где QФ – физическая теплота, введенная в процесс с исходными веществами;
QЭ – теплота экзо- (эндо-) термических и физических переходов (плавление, испарение,конденсация, растворение, кристаллизация). Если «эндо» – то тепловой эффект взаимодействия помещают в расходную часть баланса;
QВ – теплота, введенная в процесс извне;
QФР – физическая теплота, выведенная из процесса с продуктами;
QП – тепловые потери в окружающую среду.
Каждый член теплового баланса можно рассчитать по общеизвестным формулам:
, (9.3)
, (9.4)
. (9.5)
Тепловой баланс составляется на основании материального баланса и оформляется в виде таблиц, графиков. При составлении материального и энергетического балансов необходимо выполнить технико-экономические расчеты на предмет конкурентоспособности технологических процессов и оборудования. При этом необходимо учитывать экологические аспекты, поскольку реализация очистных сооружений может оказаться энергетически и экономически неоправданной.
Важнейшим показателем расхода теплоэнергетических ресурсов и потерь в окружающую среду являются:
Расход энергии на выпуск единицы выпускаемой продукции
, (9.6)
где Q – количество израсходованной энергии;
П – количество выпущенной продукции.
2. Коэффициент использования энергии (КПД):
, (9.7)
где QПОЛ – полезный расход энергии;
DРi – доля потерь энергии.
В зависимости от характера производства формулы для расчета норм будут иметь следующие выражения:
Топливоиспользующие процессы
, (9.8)
где Dh – энтальпия, полученная единицей обработанного материала (продукции), Дж/кг;
– низшая теплота сгорания 1 кг топлива.
Эту формулу (9.8) можно записать в виде:
, (9.8а)
где 0.143 – коэффициент перевода в условное топливо. Физический эквивалент перевода 1кВт.ч=143 г условного топлива.
