Термодинамічний аналіз теплотехнологічного комплексу цукрового виробництва: методика аналізу

Анотація

Об’єктом дослідження є теплотехнологічні системи цукрового виробництва та теплотехнологічний комплекс в цілому. Сучасний цукровий завод є складною ієрархічною системою нерозривно пов’язаних між собою елементів, а його базис – теплотехнологічний комплекс – об’єднує елементи технологічного, теплообмінного, механічного обладнання, в якому одночасно реалізуються, тісно взаємодіючи, складні фізико-хімічні процеси. Враховуючи складність внутрішніх взаємозв'язків процесів, їх параметрів і характеристик, необхідно системно підходити до аналізу реального функціонування, оцінки ефективності та до розв'язання задач оптимізації комплексу в цілому, а також окремих його підсистем і елементів.

У роботі запропоновано методику термодинамічного аналізу теплотехнологічного комплексу цукрового виробництва як єдиної термодинамічної системи, що дозволяє аналізувати основні фактори впливу на енергетичну ефективність комплексу безвідносно до перебігу процесів, що реалізуються всередині системи. В основі методики спільний аналіз загальних синтетичних та аналітичних балансів маси, енергії та ентропії. Ця модель має глибоке фізичне підґрунтя, адже рівняння матеріального балансу є інтегральною формою запису закону збереження кількості речовини, рівняння енергетичного балансу – інтегральною формою запису першого закону термодинаміки, а рівняння ентропійного балансу – інтегральною формою запису другого закону термодинаміки. Основне завдання методики – швидка оцінка досконалості теплотехнологічного комплексу та його визначення «енергозберігаючого потенціалу». Також застосування принципу енергетичної компенсації необоротності та ентропійних критеріїв дозволяють визначити джерела та причини недосконалості систем, а складені рейтинги  недосконалостей допомагають розробити систему заходів підвищення ефективності комплексу оптимальної послідовності. Тому запропонована методика термодинамічного аналізу, на відміну від методик, в основі яких ексергетичні характеристики, забезпечує комплексний аналіз, оперуючи лише фундаментальними законами та принципами класичної термодинаміки. А також може бути застосована як для оптимізації енергетичних характеристик діючих, так і під час проектування нових підприємств цукрової промисловості.