|
| |
|
Главная -> Экология
Методы расчета теплофизических с. Переработка и вывоз строительного мусораСергей Малинин, Станислав Варыханов Штаты снова перехитрили почти весь мир. В ответ на давление и шантаж части мирового сообщества, критикующего Белый дом за нежелание присоединяться к Киотскому протоколу, США предложили миру свою альтернативу борьбы с парниковым эффектом. В отличие от кабальных условий, новое соглашение под эгидой США не нанесет ущерб экономикам стран-участниц соглашения. 26 июля в Австралии шесть стран азиатского-тихоокеанского региона (АТР) - Австралия, Индия, Япония, Китай и Южная Корея при главенстве США - подписали Соглашение, согласно которому его участники обязуются поддерживать усилия друг друга в области развития экологически чистых источников энергии. Что скрывается за этими общими словами, неизвестно: детали и условия соглашения пока остаются в секрете. Многие наблюдатели сразу же сочли новое глобальное экологическое соглашение (у которого пока нет своего названия) конкурентом Киотского протокола. Сравнение очевидно, так как все страны, за исключением Японии и Кореи, участвующие в новом соглашении, ранее наотрез отказались от присоединения к Киотским соглашениям. Их аргументы можно понять. Киотский протокол накладывает жесткие ограничения на выбросы парниковых газов в атмосферу. Следовательно, любой индустриальный рост сталкивается с необходимостью снижения вредных выбросов, на что требуются значительные капиталовложения и время. В свою очередь, это грозит торможением экономического развития. А этого, в силу нарастающей международной конкурентной борьбы, не может позволить себе ни одна уважающая себя страна. США, на промышленность которой приходится четверть мировых выбросов парникового газа, а также Австралия отказались подписать Киотское соглашение, мотивируя отказ тем, что участие в киотской группе негативно скажется на национальных экономиках: существенно возрастут цены на электроэнергию, а в одних только Соединенных Штатах количество рабочих мест сократится на 5 миллионов. Говоря об угрозе парникового эффекта, министр иностранных дел Австралии Александр Даунер отмечает: Эти проблемы должны быть решены с помощью внедрения более чистых технологий, более экономичных технологий . Эти вещи станут намного более эффективными, нежели просто политические декларации , - уверен он. Несмотря на то, что Даунер не считает, что новое соглашение подорвет позиции Киотского протокола, в среду он назвал его провалом , добавив при этом: Мы должны сделать это лучше , цитирует его слова Associated Press. Кроме того, в США не очень-то доверяют якобы научным выкладкам идеологов Киотского протокола. На прошедшей недавно президент Джорж Буш лишь осторожно не исключил вероятности того, что в изменении климата на планете может быть доля вины человечества. Вместе с тем многочисленные критики положений Киотского протокола не устают повторять, что изменение климата носит естественный циклический характер и человек не в состоянии ни ускорить, ни приостановить его. Даже если согласится с доводами о том, что избыточные выбросы парниковых газов вредят экологической обстановке на планете, то Киотский протокол и здесь демонстрирует свою неэффективность. В нем нет реальных рычагов для регулирования выбросов. Большая часть стран-участниц протокола уже превысила свои лимиты по эмиссии парниковых газов. В частности, Белый Дом неоднократно отмечал, что одной из основных проблем Киотского протокола является то, что в нем не содержится жестких требований к развивающимся странам, направленных на снижение выбросов. Впрочем, критики нового соглашения вменяют в вину «раскольникам» то же самое. Они считают, что новый пакт не содержит достаточно жестких требований сокращения вредных выбросов и может существенно подорвать Киотское соглашение, подписанное 140 государствами и вступившее в силу 16 февраля. Аналитики, опрошенные газетой The Korea Times, полагают, что новый пакт постепенно потеснит прежний, особенно в случае если им заинтересуются страны, не подписавшие Киотское соглашение, как Австралия и Соединенные Штаты. Уже сейчас на долю всего шести участников нового «пакта» приходится около половины мирового ВВП и всех выбросов парниковых газов в мире. По некоторым данным, на подходе – Бразилия, Мексика, Тайвань и Сингапур. Не исключено, что приглашение в азиатско-тихоокеанский проект развития технологий «чистой» энергетики получит и Россия. Для нашей страны это могло бы стать красивым выходом из Киотского протокола, из-за которого Россия уже несет. Происходящее переосмысление Киотского протокола в мире и появление параллельных ему соглашений - нормальное явление, считает Игорь Филоненко, Президент Ассоциации индустрии безопасности, Исполнительный директор Форума Технологии безопасности . - Во-первых, в основу Киотского протокола положено спорное с точки зрения науки утверждение, что выбросы парниковых газов вызывают глобальное потепление, - сказал Филоненко в интервью ПРАВДЕ.Ру . - Ряд очень серьезных исследований говорят о том, что глобальные потепление/похолодание – это естественные стадии существования нашей планеты. И в настоящее время мы всего лишь находимся на стадии потепления. Спорность этого протокола дискредитирует идею заботы об окружающей среде и подрывает веру в абсолютную необходимость борьбы за будущее человека на Земле. - Во-вторых, можно, конечно сказать, что после драки кулаками не машут – мы подписали этот протокол и должны действовать в контексте данных обязательств. Но можем ли мы себе сейчас позволить реализацию широкомасштабных и затратных программ - в неустоявшейся структуре промышленного производства и промышленной политики? - Киотский протокол не является кульминацией, или скажу смелее, важнейшим событием в нашем движении к более чистому миру. Это только начало. И я не сомневаюсь в том, что в ближайшее время будут выработаны другие подходы к экологизации глобального промышленного производства. Начавшиеся параллельные процессы и поиск других путей – тому подтверждение. Возможно, в этих процессах примет участие и наша страна, став инициатором мер по уменьшению вредного воздействия тех или иных производств, выброса тех или иных веществ, загрязнения не только атмосферы, но также почвы, водоемов и т.д. Справка: Как отмечалось, детали нового соглашения пока не оглашены. Достоянием прессы стали лишь принятые декларации: 6 государств будут совместно работать: - над разработкой, внедрением и усовершенствованием «чистых» технологий; - над поиском путей и способов уменьшения объемов парникового газа в экономиках в контексте растущих потребностей в энергии; - над созданием необходимых механизмов сотрудничества в этой области; - над привлечением к совместной работе представителей частного сектора. основные области деятельности - эффективная энергетика - чистый уголь - тепловая электроэнергетика замкнутого цикла (с минимальными отходами); - сбор и захоронение углекислого газа, выделяющегося на угольных; - «мирный атом»; - геотермальные электростанции, малая энгергетика; - усовершенствованные транспортные системы; - биоэнергия: использование вместо угля дерева и навоза; - гидроэнергия; - энергия ветра; - солнечная энергия. в долгосрочной программе: - гидроген: экологически безвредное топливо, при сжигании в камере производит только электричество и воду; - нанотехнологии: разработка микрокомпьютеров и очень малого по размеру медицинского оборудования; - ядерная энергетика следующего поколения; страны-подписанты: США, Австралия, Япония, Китай, Индия, Южная Корея На них приходится: - 45% населения мира, - 48% мировых объемов эмиссии парникового газа; - 48% мирового потребления энергии; - 49% мирового ВВП
А.Д. Козлов, д.т.н., Ю.В. Мамонов, к.т.н., М.Д. Роговин, с.н.с., С.И. Рыбаков, с.н.с., С.А. Степанов, к.т.н., ВНИЦСМВ, Москва В 1992-1996 г.г. Всероссийским научно-исследовательским центром стандартизации, информации и сертификации сырья, материалов и веществ (ВНИЦСМВ) совместно с ВНИИР Госстандарта России, НПО ВНИИМ им. Д.И. Менделеева Госстандарта России и фирмой Газприборавтоматика РАО Газпром разработана группа стандартов ГОСТ 30319.0-96 - 30319.3-96 и ГОСТ 8.563.1-97 - 8.563.3-97, способствующая совершенствованию методов контроля и учета тепло- и энергоносителей. На базе этой группы стандартов во ВНИЦСМВ разработан программный комплекс Автоматизированная система расчета расхода и количества жидкостей и газов методом переменного перепада давления (ПК АСР-РАСХОД ). Этот комплекс позволяет определять расход и количество технически важных чистых веществ (предельные и непредельные углеводороды, воздух и его компоненты, инертные газы, водород, аммиак и т.д. - 31 вещество), а также осуществлять учет таких важнейших тепло- и энергоносителей, как вода, водяной пар и природный газ. Упомянутая выше группа стандартов, однако, не определяет методы расчета теплофизических свойств довольно широкого класса энергоносителей, пусть и значительно меньших по объему транспортирования, чем природный газ, но не менее важных с точки зрения их учета и контроля. К таким энергоносителям можно отнести газовые конденсаты, нефтяной попутный газ, топливный газ, пропан-бутановые смеси и т.п. Кроме того, для технических нужд существует необходимость определения расхода и количества таких смесей газов, которые нельзя отнести ни к природному газу, ни к упомянутым в настоящем абзаце энергоносителям (например, доменный и коксовый газ; газовая смесь, применяемая при сварочных работах, с концентрациями 70-80 % аргона и 20-30 % диоксида углерода и т.п.). С целью решения задачи определения расхода и количества технически важных смесей газов, а также газовых конденсатов, топливных газов и т.д., во ВНИЦСМВ, начиная с 1996 г. и по настоящее время, ведутся работы по созданию методик, предназначенных для расчета теплофизических свойств такого рода смесей веществ. Краткий обзор некоторых методик расчета плотности, показателя адиабаты и коэффициента динамической вязкости смесей газов и жидкостей представлен в настоящей статье. Методики расчета теплофизических свойств углеводородных смесей Для расчета теплофизических свойств газовых конденсатов, попутных нефтяных газов, пропан-бутановых смесей могут быть рекомендованы методы, которые приведены в следующих методиках: Методика расчета плотности, показателя адиабаты и коэффициента динамической вязкости газовых углеводородных смесей в диапазоне температур 240...320 К при давлениях до 0,5 МПа; ГСССД МР 107-98. Определение плотности, объемного газосодержания, показателя изоэнтропии и вязкости газоконденсатных смесей в диапазоне температур 240...350 К при давлениях до 10 МПа. (развитие МИ 2311-94)., 1998 г., деп. во ВНИЦСМВ. Перечисленные выше энергоносители можно отнести к углеводородным смесям, т.к. их основными компонентами являются метан, этан, пропан, бутаны (нормальный и изо), пентаны (нормальный и изо), н-гексан+высшие. Кроме этих компонентов в состав таких смесей входят азот, диоксид углерода и сероводород, индивидуальные параметры которых также учитываются при расчете теплофизических свойств. Методы расчета плотности и показателя адиабаты в указанных методиках основаны на использовании уравнения состояния вида (1): (1) p = [R T / (v - b)] - [a / (v2 + ubv + wb2)] где p, T, v - соответственно, абсолютное давление, температура и удельный объем, R = 8,31451 кДж / (кг К) - универсальная газовая постоянная. Коэффициенты {a, b, u, w} этого уравнения есть функции концентраций (выраженных в молярных долях) компонентов и температуры. Для вычисления коэффициента динамической вязкости предложено использовать для газовых углеводородных смесей выражения из (2): (2) m = mt [ 1 + pп2 / (30 (Tп - 1)) ]; для жидких углеводородных смесей выражения из (3): (3) lg (m /mt) = 1,4503 10-3 (p - 0,101325) [5,2054 (mt)0,278 + 0,0239]. В формулах (2), (3): mt - коэффициент динамической вязкости при атмосферном давлении; рп - приведенное давление; Тп - приведенная температура. При этомmt и Тп являются функциями концентраций компонентов и температуры, а рп есть функция концентраций компонентов и давления. Методы расчета первой из приведенных выше методик рекомендуется применять только для газовых углеводородных смесей, таких как нефтяные попутные газы и широкая фракция легких углеводородов (ШФЛУ), т.е. для смесей с большим содержанием, до 80-90 молярных или объемных процентов, легких углеводородов (метан - бутаны). Погрешность расчета плотности в зависимости от температуры и давления находится в диапазоне (0,25 - 1,0) %, погрешность расчета показателя адиабаты и вязкости не превышает, соответственно, 1,0 % и 5,0 %. Методы расчета, приведенные в методике ГСССД МР 107-98, могут быть рекомендованы для пропан-бутановых смесей, а также для газовых конденсатов, в которых преобладающими компонентами являются пентаны плюс высшие углеводороды. Т.е. такие углеводородные смеси в рабочем диапазоне температур (240-350) К, как правило, находятся в жидкой фазе. Погрешность расчета плотности не превышает 5,5 %, а коэффициента динамической вязкости - (12 - 25) %. В методике ГСССД МР 107-98 приведен также алгоритм определения фазового состояния углеводородной смеси, т.е. приведен алгоритм расчета давлений на кривых кипения-конденсации смеси и, как следствие, можно определить, в какой фазе находится данная смесь - в газовой, жидкой или газожидкостной фазе. Для газожидкостной фазы дан алгоритм расчета объемного газосодержания, а также алгоритм расчета плотности, показателя адиабаты и коэффициента динамической вязкости. Определение фазового состояния смесей требует значительных временных затрат и поэтому может быть программно реализовано только на персональных ЭВМ с большим быстродействием. Методика расчета теплофизических свойств умеренно сжатых газовых смесей Методы расчета, приведенные в этой методике, рекомендуется использовать для расчета теплофизических свойств умеренно сжатых газовых смесей (абсолютное давление не превышает 10 МПа) в диапазоне температур (200-400) К, при этом компонентами смесей являются: метан, этан, пропан, нормальный и изобутан, нормальный и изопентан, гексан, азот, диоксид углерода, водород, кислород, аргон, моноксид углерода и этилен. Компонентный состав смесей может быть любой, но необходимо, чтобы концентрация одного или нескольких следующих компонентов: метан, азот, водород, кислород, аргон, моноксид углерода, была в смеси преобладающей. Таким образом, к смесям такого рода можно отнести ряд топливных и нефтяных попутных газов, доменные и коксовые газы и т.п. Более точно область применения методики по составу смеси определяется по приведенной температуре t, величина которой должна быть больше единицы, а само выражение для приведенной температуры имеет вид t = T / S xi Tкрi, где xi и Tкрi соответственно, молярная доля и критическая температура i-го компонента. На область применения методики накладывается также следующее ограничение - плотность смеси не должна превышать половины псевдокритической плотности. Методы расчета плотности, фактора сжимаемости и показателя адиабаты основаны на использовании теоретически обоснованного вириального уравнения состояния. Расчет коэффициента динамической вязкости в состоянии разреженного газа выполняется с использованием строгих выражений молекулярно-кинетической теории. Для расчета вязкости при рабочем давлении использовано разложение по степеням плотности, аналогичное вириальному. В качестве потенциала межмолекулярного взаимодействия использован потенциал Леннарда-Джонса (12 - 6) с параметрами для чистых компонентов, которые определены в выбранном диапазоне температур и давлений из данных высокой точности (стандартные и рекомендуемые справочные данные) о термических свойствах и коэффициенте динамической вязкости. Само уравнение состояния и формула для расчета вязкости имеют вид соответственно: (4) z = 1 + Bm / v + Cm / v2; (5) m = m0 [ 1 + Am r Bm / M + (Am r )2Cm / M2 ]. В формулах (4), (5): z, v, r - соответственно, фактор сжимаемости, удельный объем, плотность смеси; Вm и Cm - соответственно, второй и третий вириальные коэффициенты смеси; Am = 6,0221367 10-4;m0 - коэффициент динамической вязкости в разреженном состоянии; Bm, Cm - второй и третий вязкостные вириальные коэффициенты; M - молярная масса смеси. Вириальные коэффициенты (Вm, Cm, Bm, Cm) и m0 есть функции концентраций компонентов и температуры, молярная масса смеси есть функция концентраций компонентов. Погрешность расчета плотности и показателя адиабаты в зависимости от температуры и давления находится в диапазоне, соответственно, (0,1 - 1,5) % и (0,3 - 5,0) %, погрешность расчета вязкости не превышает 5,0 %. Заключение Для всех методов, которые приведены в указанных выше методиках, исходными данными для расчета являются концентрации компонентов смеси, давление и температура смеси. Вычисление плотности, показателя адиабаты и коэффициента динамической вязкости выполняется без применения итерационного процесса. Поэтому методы расчета свойств смесей, приведенные в указанных методиках, вполне пригодны для разработки программного обеспечения, которое может быть использовано не только в персональных ЭВМ, но и в автоматических вычислителях расхода. Более подробную информацию о некоторых из перечисленных в настоящей статье методиках и других разработках ВНИЦСМВ можно получить на сайте Patel N.C., Teja A.S. A New Cubic Equation of State for Fluids and Fluid Mixtures. - Chemical Engineering Science, v.37, N 3, p.463-473, 1982 ГОСТ 30319.1-96 Газ природный. Методы расчета физических свойств. Определение физических свойств природного газа, его компонентов и продуктов его переработки Рекомендация. Государственная система обеспечения единства измерений. Расход и масса газовых конденсатов, ШФЛУ и продуктов их переработки. Методики выполнения измерений и расчета - МИ 2311-94. Издание официальное - М.: ИРЦ Газпром, 1995 - 99 с.
Глава 15. Дорогие киловатты. Рынок энергосбережения в украине. Энергетический паспорт здания. Тяжелое бремя энергопотерь. Главная -> Экология 
|