Доктор технических наук, профессор Виктор Михайлович Бродянский — о том, что нужно и что не нужно делать для снижения потерь, связанных с несовершенством энергетических процессов:
1. Занимайтесь совершенствованием вашего энергетического хозяйства только в том случае, когда эта работа может дать в конечном счёте существенный экономический либо экологический эффект.
2. Определите, какие потери эксергии в данном объекте могут быть устранены (технические), а какие нет (собственные). Занимайтесь только первыми и не тратьте время на вторые.
Это правило, разумеется, не относится к случаю, когда производится радикальная замена объекта на новый, более совершенный объект.
3. Избегайте использования как очень малых, так и очень больших разностей температур при теплопередаче.
Малые разности температур приводят к необходимости значительно увеличивать рабочие поверхности аппаратов, большие — к значительным потерям эксергии. В первом приближении оптимальные разности температур между потоками должны быть пропорциональны средней абсолютной температуре.
4. Старайтесь свести к минимуму, а ещё лучше исключите смешение потоков с разными температурами, давлениями и (или) концентрациями.
Иногда это трудно сделать без радикального изменения технологии, например, при смешении кислорода с воздухом для обогащения доменного дутья, в других случаях цель может быть достигнута путём небольших изменений.
5. По возможности используйте противоточные, а не прямоточные процессы, как при теплопередаче, так и массопередаче и химических реакциях. При противотоке потери эксергии всегда меньше.
6. Не сбрасывайте высокотемпературные потоки вещества (жидкостей, газов) или тепла в окружающую среду; то же относится и к потокам с температурой существенно ниже, чем в окружающей среде.
Лучше найти или создать потребителя (в своём хозяйстве или поблизости), нуждающегося в нагреве или охлаждении своих объектов. Таким путём можно установить в максимальной степени полезный интервал температур потока.
7. Не забывайте, что практически каждое изменение в любом месте технологической цепочки сказывается на характеристиках других её звеньев. Нужно следить за тем, чтобы улучшение характеристик в одном месте не вызвало большего ухудшения в другом.
В результате такого взаимодействия может произойти снижение эффективности системы в целом.
8. Помните, что стоимость эксергии всех видов тем больше, чем дальше расположен данный участок технологической цепи от её начала (входа). Поэтому экономия в 1 кВт·ч в заключительных звеньях системы приведёт к большему снижению общих затрат, чем экономия многих киловатт-часов на начальных участках.
9. Обращайте главное внимание на потери тех видов энергоносителей, которые обладают наиболее высокой эксергией: электроэнергия, высокотемпературные или низкотемпературные потоки (водяной пар высоких параметров, жидкие кислород и азот, сжатый воздух и т. д.).
10. Старайтесь по возможности использовать природные эксергетические ресурсы (солнечное излучение, ветер, низкую температуру воздуха в зимние месяцы и т. д.).
11. Рационально используйте временные «провалы» в потреблении электроэнергии — не только непосредственно в производстве продукции, но и для аккумулирования эксергетических ресурсов (тепла, сжатого воздуха и др.).
12. Будьте осторожны с рекламой и маркетинговым продвижением новых «сверхэффективных» процессов, машин и систем. Тщательно проверяйте их, особенно в тех случаях, когда авторы ссылаются на высокие научные авторитеты или, напротив, ниспровергают их.
Работы по пунктам №1–11 могут дать нужные результаты только если всё измерять, учитывать и контролировать.
В. М. Бродянский: краткая биографическая справка
В. М. Бродянский родился 16 марта 1919 года в Ростове-на-Дону. В июле 1941 года, будучи студентом четвёртого курса Московского института химического машиностроения (МИХМ), ушёл добровольцем на фронт. Воевал в танковых войсках и мотопехоте — в Смоленской области, под Москвой, в Белоруссии; был дважды ранен. Награждён боевыми орденами Отечественной войны 1-й степени, Красной Звезды и медалями. В октябре 1945 года продолжил обучение в МИХМ, дипломную работу писал под руководством П. Л. Капицы. Окончив институт по специальности «инженер-механик химической промышленности», работал во ВНИИ кислородного машиностроения (1949–1952), начальником газового цеха Первого московского автогенного завода (1952–1957). С 1957 по 2001 годы преподавал в Московском энергетическом институте (МЭИ) на кафедре промышленных теплоэнергетических установок, затем на кафедре криогенной техники. Учёные степени и звания: к.т.н. (1954), д.т.н. (1968), доцент (1955), профессор (1970), «Заслуженный деятель науки Российской Федерации» (1998). Докторская диссертация «Эксергетический метод термодинамического анализа и его приложения в технике низких температур», подготовлено 30 кандидатов и шесть докторов наук. Опубликовано более 200 работ, 15 монографий и учебных пособий (некоторые выдерживали несколько переизданий, переводились на иностранные языки).
Автор статьи — о В. М. Бродянском
В этот юбилейный год хотелось бы сказать несколько слов о Викторе Михайловиче. Тешу себя надеждой, что найдётся у меня время, чтобы написать о нём книгу и приложить к ней его письма — он был редким мастером эпистолярного жанра. Виктор Михайлович не раз бывал на научно-технических конференциях «Энергосбережение в городском хозяйстве, энергетике, промышленности» в нашем университете (УлГТУ), очень любил молодёжь на моей кафедре и в каждом письме передавал привет моим «мальчикам и девочкам».
Виктор Михайлович — человек уникальной биографии. Воин, инженер, руководитель производства, учёный, педагог. На всех этапах жизненного пути, благодаря своим незаурядным творческим способностям, оптимизму и воле, он добивался выдающихся результатов.
В июле 1941 года студент четвёртого курса Московского института химического машиностроения Виктор Бродянский ушёл добровольцем на фронт. В институт капитан Бродянский вернулся только после Победы — с двумя ранениями, боевыми орденами и медалями. Дипломную работу защитил под руководством великого физика и инженера, лауреата Нобелевской премии П. Л. Капицы.
После окончания института — разработка технологических схем воздухоразделительных установок во ВНИИ кислородного машиностроения, разработка и промышленная реализация нового способа производства чистого аргона на Первом московском автогенном заводе.
Работая в течение пяти лет начальником кислородного цеха на этом заводе, В. М. Бродянский защитил кандидатскую диссертацию и написал в соавторстве монографию «Производство кислорода», которая десятки лет была настольной книгой для многих производственников, особенно в чёрной металлургии.
С 1957 года Виктор Михайлович полностью посвятил себя научно-педагогической работе в Московском энергетическом институте. Там он стал доктором наук, профессором и создал научную школу, развившую три основных направления:
- применение эксергетического метода технико-экономической оптимизации способов и устройств для преобразования вещества и энергии;
- совершенствование низкотемпературных и теплонасосных установок, в том числе путём применения многокомпонентных рабочих тел;
- создание высокоэффективных низкотемпературных систем на основе использования электрокалорического эффекта и взаимодействия электрических полей с диэлектрическими средами.
Он стал одним из создателей ныне широко признанного метода эксергетического анализа энергетических процессов (эксергия — техническая работоспособность или максимально возможная работа, которую термодинамическая система может совершить, изменяя своё состояние до достижения полного термодинамического равновесия всех частей системы с окружающей средой).
Неслучайно именно Виктор Михайлович стал автором статьи «Классическая термодинамика на рубеже XXI века: состояние и перспективы развития» [1]. Статья получила большой резонанс в России и за рубежом, переведена на ряд языков, переиздана отдельными книгами.
У многочисленных книг Виктора Михайловича завидная судьба: их издают и переиздают, переводят на различные языки мира, а самое главное — читают. По ним учатся в России и странах СНГ, в Германии и США, Китае и Корее, Румынии и Испании.
Трудно найти столь же блестящего историка науки, как Виктор Михайлович. Особую ценность имеет его книга о гении термодинамики Сади Карно.
Виктор Михайлович Бродянский, Заслуженный деятель науки Российской Федерации, воспитал десятки кандидатов и докторов наук. Кроме того, его учениками считают себя многие теплоэнергетики, не бывшие студентами Московского энергетического института, но учившиеся по его прекрасным книгам.
Особо отмечу вклад Виктора Михайловича в борьбу с лженаукой. Многочисленным ниспровергателям законов термодинамики, которые не обременены необходимыми знаниями, но отчаянно пытаются изобрести двигатель с коэффициентом полезного действия 200–300% (или хотя бы чуть больше 100%), посвящена его книга «Вечный двигатель — прежде и теперь» [2]. Благодаря образному и яркому литературному стилю автора эта книга, несмотря на научную строгость содержания, читается как увлекательный роман.
