Вестник МГТУ. 2015, №4.

Карпов В. Н., Немцев А. А. Определение энергетической эффективности… 712 расхода энергии Q уд на количественное значение заданного результата R определяет минимальный расход энергии Q теор (без учета потерь): Q теор = Q уд ⋅ R . (1) Дифференцирование тождества (1) по времени t дает следующее выражение: P теор = P уд ⋅ R . (2) Стоит отметить, что в рассматриваемом случае значение результата R является дифференциальным, так как целевая объемная скорость потока задана в условии в виде постоянной величины. Отношение Р теор / R = Р уд = const и, следовательно, Р теор / Р уд · R = 1 представляет собой абсолютную энергоемкость R и относительную энергоемкость процесса, которая для теоретических условий (отсутствие потерь энергии) равна 1. Указанные значения параметров ( Q теор , P теор ) минимальны, потому что при меньших значениях прекратится целевое функционирование ЭТП, т. е. прекратится выработка результата R . Подобный подход к рассмотрению технологического процесса делает задачу энергосбережения оптимизационной, решение которой заключается не в снижении потребления энергии, а в обеспечении определенного, научно-обоснованного минимума энергоемкости получения результата (производства продукции). В рассматриваемом примере теоретическое значение мощности, гарантирующее получение заданного результата действия насосной системы (объемная скорость потока на выходе крана W ) определяется согласно выражению (2): P теор = P уд ⋅ W . (3) Удельная мощность, необходимая для реализации рассматриваемого процесса может быть определена исходя из заданного напора жидкости Н , ее плотности ρ и ускорения свободного падения g : P уд = ρ ⋅ g ⋅ H . (4) Тогда, используя формулу (3), получим численное значение мощности: P теор = 998,2 ⋅ 9,81 ⋅ 10 ⋅ 0,001 = 97,92 Вт. Значение мощности P теор является минимально необходимым и объективным для осуществления целевого функционирования ЭТП и при этом не зависит от уровня инжиниринга, конструкции системы, энергетического и технического оборудования. Согласно МКО, отношение расчетной мощности установки P проект к теоретической P теор , есть величина, характеризующая относительную энергоемкость ЭТП. Этот показатель предлагается называть относительной энергоемкостью по данным проекта э (проект) P Q и использовать в дальнейшем при оценке инжиниринговых решений: проект э (проект) э (проект) теор , при 1 P P P Q Q P = < < +∞ . (5) Таким образом, э (проект) P Q может выступать в роли критерия оптимизации, который численно определяем и положен в основу энергетических оценок решений, принимаемых в процессе проектирования. 2. Общее решение задачи проекта Энергетический баланс потока между точкой 1 и точкой 2 (рис. 3) для данной системы задается в общем виде уравнением Бернулли: 2 2 2 2 1 1 1 2 2 2 1 2 , 2 2 2 2 i i i i i Li i i i P L V V p V p V z z f K g g gAV g g D g g     α α + + + = + + + +     ρ ρ ρ     ∑ ∑ ∑ (6) где p – давление, Па; ρ – плотность жидкости, кг/м 3 ; g – ускорение свободного падения, м/с 2 ; α – поправочный коэффициент Кориолиса; V – средняя скорость, м/с; z – высота, м; h – потеря напора жидкости, м; f – коэффициент трения; L – длина трубопровода, м; D – диаметр трубопровода, м; K L – коэффициент потерь напора; P – мощность насоса, Вт. С учетом конфигурации данной системы можно сделать несколько упрощений и подстановок: p 1 = р 2 = 0 (атмосферное давление), V 1 = 0, z 1 = 0. Так как выходное отверстие из резервуара А имеет совершенную круглую форму, предположим, что соответствующими частичными потерями можно пренебречь. Диаметр трубопровода по всей длине