Совершенствование процессов охлаждения оборотной воды и использования ее теплоты на предприятиях пищевых производств

ВВЕДЕНИЕ 7 Глава 1. СОСТОЯНИЕ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ПРОБЛЕМЫ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ И ПОВЫШЕНИЯ УРОВНЯ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ В СИСТЕМАХ ОБОРОТНОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ 9 1.1. Классификация и характеристика энергоресурсов предприятий пищевых производств 9 1.2. Анализ современного состояния водопользования на предприятиях пищевых производств 18 1.2.1. Общая характеристика систем водоснабжения предприятий пищевых производств 18 1.2.2. Химико-технологические требования к качеству оборотной воды систем охлаждения 22 1.3. Влияние температуры охлаждающей воды на эффективность работы оборудования пищевых производств 23 1.4. Оценка ресурсного потенциала водоохлаждающих устройств и проблем их практического использования 26 1.4.1. Классификация систем охлаждения оборотной воды 26 1.4.2. Общая характеристика и критерии подбора современных градирен предприятий пищевых производств 28 1.4.3. Виды насадок оросительных градирен и их основные характеристики 39 1.4.4. Характеристика систем искусственного охлаждения оборотной воды 45 1.5. Критерии выбора рабочего тела и его параметров для систем искусственного охлаждения оборотной воды 47 1.6. Направления эффективного использования теплоты оборотной воды. Пути утилизации теплоты оборотной воды 60 Выводы по главе 1 61 Глава 2. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ВОДЫ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ РАБОТЫ ТЕПЛОТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ 64 Выводы по главе 2 73 Глава 3. ОБОСНОВАНИЕ ТЕОРИИ ТЕПЛОМАССООБМЕННЫХ ПРОЦЕССОВ В ВОДООХЛАЖДАЮЩИХ УСТРОЙСТВАХ С ПОДВИЖНЫМИ НАСАДКАМИ 75 3.1. Исследование структуры контактирующих потоков и характер движения жидкости в аппаратах с подвижной насадкой 75 3.2. Экспериментальное исследование особенностей гидродинамики в аппаратах с подвижной насадкой 84 Выводы по главе 3 93 Глава 4. СИНТЕЗ СИСТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОТЫ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ БЕЗ ПОВЫШЕНИЯ ЕЕ ТЕМПЕРАТУРНОГО УРОВНЯ 95 4.1. Схемные решения использования теплоты оборотной воды без повышения температурного уровня для теплоснабжения 95 4.2. Схемные решения использования теплоты оборотной воды без повышения температурного уровня для ступени предварительного подогрева воды в системах горячего водоснабжения 99 4.3. Схемные решения использования теплоты оборотной воды без повышения температурного уровня для систем вентиляции воздуха 102 4.4. Базовые показатели экономии вторичных энергоресурсов 104 Выводы по главе 4 105 Глава 5. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОТЫ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ НА БАЗЕ ПАРОКОМПРЕССИОННЫХ ТЕПЛОНАСОСНЫХ УСТАНОВОК 107 5.1. Особенности расчета и прогнозирования работы парокомпрессионных теплонасосных установок, работающих на хладагентах четвертого поколения 107 5.1.1. Анализ метрических оценок работы теплоутилизационных установок: поиск компромисса между энергетикой, экономикой и экологией 107 5.1.2. Метод многокритериальной оптимизации 115 5.2. Исследование эффективности циклов парокомпрессионных теплонасосных установок, работающих на хладагентах четвертого поколения 117 5.2.1. Исходные данные 117 5.2.2. Термодинамический расчет циклов парокомпрессионных теплонасосных установок на хладагентах четвертого поколения для обеспечения горячего водоснабжения 120 5.2.3. Эксергетический анализ режимов работы теплонасосных установок на хладагентах четвертого поколения 122 5.2.4. Прогнозирование эффективности работы среднетемпературных теплонасосных установок, работающих на диоксиде углерода 125 5.3. Сравнительная оценка экологических показателей работы парокомпрессионных теплонасосных установок на разных хладагентах 132 5.4. Выбор хладагента методом многокритериальной оптимизации 133 5.5. Прогнозирование эффективности работы парокомпрессионных теплонасосных установок для теплоснабжения 134 Выводы по главе 5 138 Глава 6. ОБОСНОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ И ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОТЫ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ ДЛЯ ЭЛЕКТРОГЕНЕРАЦИИ 139 6.1. Анализ возможности производства электроэнергии за счёт использования теплоты оборотной воды 139 6.2. Методология подбора рабочего тела для парокомпрессионных установок, работающих по органическому циклу Ренкина 148 Выводы по главе 6 152 Глава 7. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРЕДЛОЖЕННЫХ РЕШЕНИЙ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ТЕПЛОТЫ ОБОРОТНОЙ ВОДЫ НА ПРЕДПРИЯТИЯХ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ 154 7.1. Разработка критериев для анализа эффективности использования теплоты охлаждающей воды в циклах оборотного водоснабжения 154 7.2. Оценка эффективности инвестиционных проектов по внедрению теплоутилизационных установок, использующих теплоту оборотной воды 158 7.2.1. Методика оценки эффективности инвестиционных проектов по внедрению теплоутилизационных установок, использующих теплоту оборотной воды 158 7.2.2. Оценка эффективности инвестиционного проекта по внедрению парокомпрессионной теплонасосной установки, работающей на хладагентах четвертого поколения и использующей теплоту оборотной воды, для горячего водоснабжения предприятия 164 7.2.3. Оценка эффективности инвестиционных проектов по внедрению теплоутилизационных установок, использующих теплоту оборотной воды, для теплоснабжения административного корпуса предприятия 167 7.2.4. Оценка эффективности инвестиционного проекта по внедрению теплоутилизационной установки на базе водяных калориферов, использующих теплоту оборотной воды, в системах приточно-вытяжной вентиляции производственных помещений 176 7.2.5. Оценка эффективности инвестиционного проекта по внедрению теплоутилизационной установки на фанкойлах, использующих теплоту оборотной воды, в системе теплоснабжения производственных помещений 179 7.3. Эколого-экономический анализ энергогенерирующего комплекса, использующего вторичную теплоту предприятий пищевых производств для электрогенерации 182 Выводы по главе 7 188 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 190 СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ 192 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 194 ПРИЛОЖЕНИЕ А. Основные области применения воды, включая оборотную, по видам предприятий пищевой промышленности 233 ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Циклы работы парокомпрессионной теплонасосной установки, работающей на R600a, R744, R1234ze, R1336mzz (E), R152a, в диаграмме состояния lg p-h 244 ПРИЛОЖЕНИЕ В. Методика расчета и прогнозирования работы парокомпрессионной теплонасосной установки, работающей на R600a, R744 250 ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Значения параметров при выборе хладагента методом многокритериальной оптимизации 259