KURS ZA ENERGETSKI AUDIT 1obuka · PDF file PROSTIRANJE TOPLOTE. Postoje 3 . Mehanizma....

Click here to load reader

  • date post

    06-Dec-2019
  • Category

    Documents

  • view

    7
  • download

    1

Embed Size (px)

Transcript of KURS ZA ENERGETSKI AUDIT 1obuka · PDF file PROSTIRANJE TOPLOTE. Postoje 3 . Mehanizma....

  • 1

    KURS ZA ENERGETSKI AUDIT 1.2

    Pripremio: Dr Nenad

    Kažić

    TEORIJSKE OSNOVE

  • 2

    Prema Zakonu o održanju energije, promjena energije

    (ΔE) neizolovanog

    sistema

    jednaka

    je

    "čistom" (neto) protoku

    energije

    kroz

    njegove granice

    SISTEMEin Eout ΔE= Ein

    -

    Eout

    I ZAKON TERMODINAMIKE ZA OTVOREN SISTEM

    ΔE= Ein

    -

    Eout

    PROMJENA=ULAZ -

    IZLAZ

  • 3

    U kom obliku energija ulazi-izlazi iz posmatranog sistema?

    SistemQin

    Win

    m eFin Wout

    Qout m eFout

    EIN EOUT

    ΔE=[(meF

    )

    in

    –(m eF

    )]

    out

    + (Qin

    –Qout

    )+(

    Win

    –Wout )

    I ZAKON TERMODINAMIKE ZA OTVOREN SISTEM

    Toplota

    Rad

    Sa Fluidom ΔE

    Toplota

    Rad

    Sa Fluidom

  • 4

    I ZAKON TERMODINAMIKE ZA OTVOREN SISTEM

    w2 p2 ρ2 T2

    w1 p1 ρ1 T1

    OTVOREN SISTEM

    Wt (P)

    1 2

    IN OUT

    m (m) .

    Q (Q) .

    m (m) .

    Brzina

    Gustina Pritisak

    Temperatura

    Koristan rad

    Toplota

    Struja fluida Struja fluida

    Sistem CV

    Qin

    Win

    m eFin Wout

    Qout m eFout

    EIN EOUT

    ΔE

    2

    gz) 2

    weF [J/kg]

    =(i ++

    “ENERGIJA FLUIDA”

  • 5

    I ZAKON TERMODINAMIKE ZA OTVOREN SISTEM

    w2 p2 ρ2 T2

    w1 p1 ρ1 T1

    OTVOREN SISTEM

    Wt (P)

    1 2

    IN OUT

    m (m) .

    Q (Q) .

    m (m) .

    STACIONARAN SLUČAJ (ΔE=0, Ulaz=Izlaz)

    out

    2

    outin

    2

    in Pgz)2 w(imgz)

    2 w(imQ +++=+++ &&&

    IN OUT

    [W, kW]

  • 6

    I ZAKON TERMODINAMIKE ZA OTVOREN SISTEM

    Primjeri

    Turbina

    Kompresor

    2

    2

    KP1

    2

    gz) 2

    w(imPgz) 2

    w(imQ ++=++++ &&&

    21

    1

    2

    KP PK

    m&

    m&

    Q≈0

    FLUID

    FLUID

    TT

    1

    2

    PT

    m&

    m& Q≈0 FLUID

    FLUID

    STACIONARAN SLUČAJ

    (Ulaz=Izlaz)

    2

    2

    T1

    2

    gz) 2

    w(imPgz) 2

    w(imQ +++=+++ &&& 2 2

    T1

    2

    gz) 2

    w(imPgz) 2

    w(im +++=+++ &&

  • 7

    STACIONARAN SLUČAJ

    (Ulaz=Izlaz)

    I ZAKON TERMODINAMIKE ZA OTVOREN SISTEM

    Primjeri

    Razmjenjivač toplote

    Pumpa

    2B

    2

    b2A

    2

    a

    1B

    2

    b1A

    2

    a

    gz) 2

    w(imgz) 2

    w(imP

    gz) 2

    w(imgz) 2

    w(imQ

    ++++++=

    =++++++

    &&

    &&&

    2

    2

    P1

    2

    gz) 2

    w(imPgz) 2

    w(imQ ++=++++ &&&

    pp 2P1 )ρ

    (umP) ρ

    (um +≈++ &&

    TRENJE)( 122P1 uum)ρ p(mP)

    ρ p(m −+≈+ &&&

    FLUID A

    FLUID B

    1

    2

    2A

    1A ma& Q≈0

    FLUID A

    mb&

    FL U

    ID B

    2B

    1B

    2

    1 PPm&

    m& Q≈0

    FLUID

    FLUID

  • 8

    STACIONARAN SLUČAJ

    (Ulaz=Izlaz)

    I ZAKON TERMODINAMIKE ZA OTVOREN SISTEM

    Primjeri

    Strujanje kroz cijevi-kanale

    FLUID FLUID

    21

    Q≈0 P=0

    m& m&

    2

    2

    1

    2

    gz) 2

    w(imPgz) 2

    w(imQ ++=++++ &&&

    2

    2

    gz) 2

    w(i ++=1 2

    gz) 2

    w(i ++

    ( )

    ( )

    TRENJE 2

    2

    1

    2

    TRENJE TRENJE12

    TRENJE12 2

    2

    1

    2

    gz 2

    wgz 2

    w

    ρ Δpuu

    uugz 2

    w ρ pgz

    2 w

    ρ p

    ppp Δρρρρ +⎟⎟ ⎠

    ⎞ ⎜⎜ ⎝

    ⎛ ++=⎟⎟

    ⎞ ⎜⎜ ⎝

    ⎛ ++

    =−

    −+⎟⎟ ⎠

    ⎞ ⎜⎜ ⎝

    ⎛ ++=⎟⎟

    ⎞ ⎜⎜ ⎝

    ⎛ ++

    ρ pui +=

  • 9

    Primjer

    Kolika

    je

    snaga (PG

    ) kanalskog grijača koji treba da grije 1000 m3/h

    vazduha od t1

    =5 C

    do t2

    =20 C. Gustina vazduha je ρ=1.2 kg/m3

    a specifična toplota cp

    =1 kJ/kgK.

    Pel=1.2*1000 / 3600*1*(20-5)=5 kW

    [ ] )(,, 12 ttcVtcmimkWWPQ ppH −=== &&&& ρΔΔ

    t1 t2

    PH

    V& p=const

    2

    2

    1

    2

    gz) 2

    w (imPgz)

    2 w

    (imQ ++=++++ &&&

  • 10

    Prigušivanje

    Prigušivanje se manifestuje kao pad pritiska pri strujanju fluida kroz mjesto sa lokalnim otporom.

    T2

    =const

    T1

    =const

    K

    i

    p

    1

    x=0

    x=1 p1

    p2

    T1

    =const T2

    =const

    2

    + [ i+w

    2/2+gz)] in =P

    + [(i+w

    2/2+gZ)] out m .

    Q .

    m .

    i1

    = i2

    I ZAKON TERMODINAMIKE ZA OTVOREN SISTEM STACIONARAN SLUČAJ

    (Ulaz=Izlaz)Primjeri

    ULAZ=IZLAZ

    p1 p2 1

    Otvoren Sistem

    2

    m&m& p2

    Q=0

    vrtloženje

  • 11

    I ZAKON TERMODINAMIKE ZA OTVOREN SISTEM

    STACIONARAN SLUČAJ

    (Ulaz=Izlaz)

    Primjeri

    Q .

    ENERGIJA

    TOPLOTA-Gubici

    VENTILACIJA m .

    m .

    E .

    DOBICI

    Qg .

    izgul gz wimQQgzwimE )()( +++=++++ 22

    22 &&&&&

    i=cp

    t cp

    ≈1 kJ/kgK

  • 12

    ENERGIJA TOPLOTA

    Svi oblici energije završe kao toplota.

    I ZAKON TERMODINAMIKE

    U ZGRADI

    ZGRADA SE JAVLJA KAO “TRANSFORMATOR”

    KOJI SVU ENERGIJU PRETVARA U TOPLOTU

    Zgrada

  • 13

    E

    TRANSPORTNI PROCESI

    PROSTIRANJE ENERGIJE

    PROSTIRANJE MATERIJE

    PRENOS INFORMACIJA

    m

    Inf

  • 14

    PROSTIRANJE TOPLOTE POKRETAČKA SILA: RAZLIKA POTENCIJALA KOČNICA:

    OTPOR

    STACIONARAN SLUČAJ:

    NEMA AKUMULACIJE SMJER:

    OD VEĆEG KA MANJEM POTENCIJALU Protok

    Razlika Potencijala

    Otpor

    PROTOK~ RAZLIKA POTENCIJALA OTPOR

    GENERALIZOVANI OMOV ZAKON:

  • 15

    PROSTIRANJE TOPLOTE Postoje

    3 Mehanizma

    prostiranja

    toplote:

    Q

    •Radijacija

    (zračenje)

    •Kondukcija

    (provodjenje

    toplote)

    •Konvekcija

    (prelaz

    toplote)

    Mehanizam provodjenje

    toplote

    kontrolisan kretanjem molekula.

    Mehanizam provodjenje

    toplote

    kontrolisan kretanjem fluidnih djelića.

    Mehanizam provodjenje

    toplote

    kontrolisan zakonima elektromagnetnog zračenja.

    tZ

    FLUID

    ZID

    Q tF

    A

    QT

  • 16

    PROSTIRANJE TOPLOTE

  • 17

    PROSTIRANJE TOPLOTE Postoje

    3 Mehanizma

    prostiranja

    toplote:

    •Kondukcija

    (provodjenje

    toplote)

    Toplota se prenosi vibriranjrm molekula u tijelu. Ovaj vid prostiranja toplote je dominantan u čvrstim tijelima.

    Q Molekuli

  • 18

    PROSTIRANJE TOPLOTE

    •Konvekcija

    (prelaz

    toplote)

    Toplota prelazi sa neke površine na fluid i obratno. Fluidni djelići dolaze do površine, razmijene sa njom energiju i odu nazad u struju. Što je intezivnije kretanje fluida razmjena toplote je jača. Konvekcija se javlja i na površini koja dijeli tečnost i vazduh.

    tZ

    FLUID

    Q tF

    POVRŠINA

    FLUIDNI DJELIĆ

  • 19

    PROSTIRANJE TOPLOTE

    •PROLAZ TOPLOTE = Konvekcija

    + Kondukcija

    TF1

    K O

    N VE

    K C

    IJ A

    FLUID

    2FLUID

    1

    TF2

    Q

    K O

    N VE

    K C

    IJ A

    K O

    N D

    U K

    C IJ

    A

    T

    TF1

    > TF2

    VEĆA

    TEMPERATURA

    MANJA

    TEMPERATURA

  • 20

    PROSTIRANJE TOPLOTE

    •Radijacija

    (zračenje)

    A

    QT

    Svako tijelo zagrijano iznad apsolutne nule zrači.

    Za razliku od prethodnih slučajeva, toplota se zračenjem prostire i u vakuumu (kao svjetlost ili radiotalasi).

  • 21

    PROSTIRANJE TOPLOTE Električna analogija

    Prostiranje

    toplote Električna struja

    I

    ΔU

    R

    I = -----ΔU R

    q= -----ΔT Rq Toplotni otpor

    Razlika potencijala

    q

    ΔT=T1

    -T2

    Rq

    Toplotni fluks, je u smjeru pada temperatureT1

    T2

    SMJER q: OD VEĆE (T1

    ) KA MANJOJ (T2

    ) TEMPERATURI

    q [W/