 |
5.2 Расчёт энергетической эффективности смесителя
|
|
|
|
Одним из критериев, позволяющих наиболее достоверно и объективно оце- нить ведение сельскохозяйственного производства, является его энергоэффектив- ность. Данный показатель характеризует собой уровень развития применяемых техники и технологий и позволяет выполнить анализ энергетических затрат раз- работанного смесителя [95]. Энергетический анализ дает возможность с помощью эквивалентов (коэффициент энергетических затрат, уровень интенсификации) оп- ределить эффективность процесса смешивания. Этот анализ является дополнени- ем к экономическому анализу и позволяет более объективно получить преимуще- ство того или иного изделия по сравнению с аналогом (в нашем случае разрабо- танного нами смесителя и его прототипа) [13, 46, 66, 95, ].
Для оценки эффективности применения нового смесителя используется энергетический анализ, методика расчёта которого приведена в [46, 48].
Энергетическую эффективность рассчитывали по данным, представленным в таблице 5. 4.
Таблица 5. 4 - Исходные данные для расчета энергетической эффективности
|
Показатели |
Обозначение | Числовые значения вариантов | |
| СГЛ-1 | СШЛ-3 | ||
| Масса, кг | M | ||
| Пропускная способность, т/ч | Q | 3, 2 | 3, 6 |
| Установленная мощность, кВт | � N | 7, 5 | 7, 5 |
| Обслуживающий персонал, чел. | nч | ||
| Число дней работы в году | nДН | ||
| Площадь, занимаемая машиной, м2 | F | 3, 39 | 3, 2 |
Коэффициент энергетических затрат позволяет формировать оценку эффек- тивности рабочего процесса и определяется по следующей формуле
| Eс. н. KЭ = E с. б. | (5. 2) |
где Eс. н.. – совокупные (полные) затраты технологического процесса, осуще- ствляемого новой машиной, МДж/т; Eс. б. – базовый уровень совокупных за- трат, МДж/т.
|
|
|
Полные удельные энергозатраты (МДж/т) определяются суммированием энергозатрат по каждому технологическому процессу
| Eж + Eоб + Eпом Eс = Eп + 𝑊 , см | (5. 3) |
где Eп – прямые затраты энергии, МДж/т; Еж – энергетические затраты жи- вого труда, МДж/ч; Eоб, – энергоемкость смесителя, МДж/ч; Eпом - энергоемкость производственного помещения, МДж/ч; Wсм - сменная производительность ма- шины, т/ч.
Прямые удельные затраты энергии (МДж/т) определяются по формуле
| Eп = Hэ ∙ Kэ, | (5. 4) |
где Hэ – удельный расход электроэнергии, кВт·ч/т; Kэ – коэффициент пере- вода 1 кВт·ч в 1 МДж, (Kэ = 3, 6).
Удельный расход электроэнергии, при отсутствии норм расхода, определя- ется по формуле
| ∑ NKи Hэ = 𝑊 , | (5. 5) |
где Kи – коэффициент использования активной мощности (Kи = 0, 7 … 0, 9); N - установленная мощность электродвигателей, кВт; W - производительность смесителя часовая, т/ч.
Коэффициент использования активной мощности для обоих смесителей принимаем равным 0, 8.
Тогда удельный расход электроэнергии составит:
- для базового варианта
7, 5 ∙ 0, 8 ч
𝐻 зб =
- для нового варианта
= 1, 87, кВт ·;
3, 2 т
𝐻 зн =
7, 5 ∙ 0, 8
= 1, 66, кВт · ч/т.
3, 6
Прямые удельные затраты энергии определяют по формуле (5. 4):
- для базового варианта
Епб = 1, 87 ∙ 3, 6 = 6, 73, МДж/т;
- для нового варианта
Епн = 1, 66 ∙ 3, 6 = 5, 98, МДж/т.
Обслуживающий персонал, участвующий в технологическом процессе, рас- ходует энергию, которую также необходимо учитывать. Энергозатраты живого труда (МДж/ч) определяются по формуле
| Eж = nч ∙ α ж, | (5. 6) |
где α ж– энергетический эквивалент затрат живого труда,
α ж = 1, 26 МДж/чел-ч; Л - число операторов, обслуживающих машину, чел.
Энергозатраты живого труда для базовых и нового вариантов одинаковы и равны:
|
|
|
Eжб = 1 ∙ 1, 26 = 1, 26 МДж/ч; Eжн = 1 ∙ 1, 26 = 1, 26 МДж/ч.
Энергоёмкость, приходящаяся на 1 час работы оборудования, определяется по формуле
| M ∙ α об � ан + Kр� Eоб = 100 ∙ T , | (5. 7) |
где: α об - энергетический эквивалент оборудования, α об = 104 М Дж/кг; T - нормативная годовая загрузка машины, T = 2100 ч; aн - норма амортизацион- ных отчислений, aн = 12, 5 %; Kр - норма отчислений на ремонт и техническое
обслуживание, Kр = 14 %; М – масса машины, кг.
Энергоёмкость, приходящаяся на 1 час работы оборудования:
- для базового варианта
Eоб. б =
1000 ∙ 104
∙
(12, 5 + 14)
= 13, 1 МДж/ч;
- для нового варианта (СШЛ-3)
Eоб. н =
960 ∙ 104
∙
(12, 5 + 14)
= 12, 6 МДж/ч.
Энергоёмкость производственных помещений определяется по формуле
| α пом ∙ F ∙ Kпом Eпом = 100 ∙ Т, | (5. 8) |
где
aпом - энергетический эквивалент помещения, α пом = 5025 МДж/м2;
Kпом - норма амортизационных отчислений на производственное помещение (Кпом = 10 %); F - площадь, занимаемая машиной, м2.
Энергоёмкость производственных помещений:
- для базового варианта:
5025 ∙ 3, 39 ∙ 10
Eпом. б =
- для нового варианта:
Eпом. н =
= 0, 81 МДж/ч;
100 ∙ 2100
5025 ∙ 2, 0 ∙ 10
= 0, 47 МДж/ч.
100 ∙ 2100
Определяем полные энергетические затраты на технологический процесс:
- для базового варианта
Eс. б = 6, 73 +
- для нового варианта
1, 26 + 13, 1 + 0, 81
= 10, 94 МДж/т;
3, 2
1, 26 + 12, 6 + 0, 47
Eс. н. = 5, 98 +
= 9, 96 МДж/т.
3, 6
Сравнительную оценку энергетической эффективности технологического процесса проводим дифференцированно, по отдельным составляющим совокуп- ных затрат. Для этой цели воспользуемся коэффициентом энергетических затрат Кэ и показателя уровня интенсификации И [46, 66].
Таким образом, коэффициент энергетических затрат по каждому состав- ляющему можно определить по формуле (5. 1):
- коэффициент полных энергозатрат
9, 96
Kэпол. = 10, 94 = 0, 91;
- коэффициент прямых энергозатрат
5, 98
Kэпр. = 6, 73 = 0, 89;
- коэффициент энергоемкости живого труда
1, 26
Kэж = 1, 26 = 1;
- коэффициент энергоёмкости, приходящейся на 1 час работы оборудования
12, 6
Kэо = 13, 1 = 0, 96;
- коэффициент энергоёмкости производственных помещений
|
|
|
0, 47
Kэпп = 0, 81 = 0, 58.
Уровень интенсификации определяется по формуле:
| И = (1 − Kэ) | (5. 9) |
Уровень интенсификации для СШЛ-3 в сравнении с СГЛ-1 составляет:
- для полных энергозатрат
Ипол. = (1 − 0, 91) ∙ 100 = 9 %;
- для прямых затрат энергии
Ипр. = (1 − 0, 89) ∙ 100 = 11 %;
- для энергоёмкости, приходящаяся на 1 час работы оборудования
Ио = (1 − 0, 96) ∙ 100 = 4 %;
- для энергоёмкости производственных помещений
Ипп = (1 − 0, 58) ∙ 100 = 42 %.
Результаты расчетов сводим в таблицу 5. 5.
Таблица 5. 5 – Сравнительная оценка энергоемкости смесителей
| Наименование энергозатрат | СГЛ-1 | СШЛ-3 | Коэффициент энергозатрат | Уровень интенсификации |
| Прямые затраты энергии, МДж/т | 6, 73 | 5, 98 | 0, 89 | |
| Энергозатраты живого труда, МДж/ч | 1, 26 | 1, 26 | - | - |
| Энергоёмкость, приходящаяся на 1 час работы оборудования, МДж/ч | 13, 1 | 12, 6 | 0, 96 | |
| Энергоёмкость производственных по- мещений, МДж/ч | 0, 81 | 0, 47 | 0, 58 | |
| Полные энергетические затраты на технологический процесс, МДж/т | 10, 94 | 9, 96 | 0, 91 |
Анализ результатов расчетов, приведенных в таблице 5. 5, показывает, что новый смеситель имеет преимущество перед аналогом. Уровень интенсификации по полным энергетическим затратам составил 9 %, по энергоёмкости производст- венных помещений 42 %, по прямым затратам энергии 11 %.
Выводы по главе.
Разработанный смеситель СШЛ-3 в сравнении с выпускаемым СГЛ-1 по- зволяет снизить: затраты на капитальные вложения на 38, 5 %; приведенные затра- ты на 23, 4 %; прямые эксплуатационные затраты на 15, 2 %. Годовой экономиче- ский эффект по приведенным затратам от применения технического средства со- ставил в сравнении с машиной (СГЛ-1) 111491 руб. Годовой эффект от использо- вания новой машины за срок службы получился равным 405421, 8 руб. Уровень интенсификации по полным энергетическим затратам составил 9 %, по энергоём- кости производственных помещений 42 %, по прямым затратам энергии 11 %.
|
|
|
