VDI 4608 Blatt 1-2005 Energy systems - Combined heat and power - Terms definitions examples.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREEnergiesystemeKraft-Wrme-KopplungBegriffe, Definitionen, BeispieleEnergy systemsCombined heat and powerTerms, definitions, examplesVDI 4608Blatt 1 / Part 1Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Gesellschaft EnergietechnikFachausschuss EnergiesystemeVDI-Handbuch Energ

2、ietechnikVDI-Handbuch Technische Gebudeausrstung, Band 48 Wrme/HeiztechnikVDI-Handbuch Verfahrenstechnik und Chemieingenieurwesen, Band 1VDI-RICHTLINIENZu beziehen durch/Availablefrom BeuthVerlagGmbH, 10772 BerlinAlleRechte vorbehalten/Allrights reserved VereinDeutscher Ingenieure,Dsseldorf 2005Verv

3、ielfltigung auchfr innerbetrieblicheZwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedDie deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich.ICS 01.040.27; 27.010Mrz 2005March 2005No guarantee can be given with respect to the English transla-tion. The German version of this gu

4、ideline shall be taken asauthoritative.Inhalt Seite1 Formelzeichen und Indizes. . . . . . . . . . . 42 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Begriffsdefinition . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Kraft-Wrme-Kopplung Definition . . . . . . 65 Physikalische Begriffe . . . . . . . . . .

5、. . . 75.1 Energie E. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75.2 Exergie EEx. . . . . . . . . . . . . . . . . . 85.3 Anergie EAn. . . . . . . . . . . . . . . . . 85.4 Energieformen . . . . . . . . . . . . . . . . 85.4.1 Mechanische Energie (uere Energie) Emech. . . . . . . . . . . . 85.4.2 Elektrische

6、 und magnetische Feldenergie Welund Wmag. . . . . . 95.4.3 Innere Energie U . . . . . . . . . . . 95.4.4 Enthalpie H. . . . . . . . . . . . . . 105.4.5 Arbeit W . . . . . . . . . . . . . . . 105.4.6 Wrme Q . . . . . . . . . . . . . . . 105.4.7 Elektromagnetische Strahlung . . 115.5 Leistungsbegriffe

7、 . . . . . . . . . . . . . . 115.5.1 Leistung P . . . . . . . . . . . . . . 115.5.2 Wrmeleistung Q. . . . . . . . . . . 115.5.3 Elektrische Leistung Pel. . . . . . . 115.5.4 Scheinleistung S . . . . . . . . . . . 125.5.5 Wirkleistung PW. . . . . . . . . . . 125.5.6 Blindleistung Q. . . . . . . . . .

8、 . . 125.5.7 Leistungsfaktor cos. . . . . . . . . 12Contents Page1 Symbols and subscripts. . . . . . . . . . . . . 42 Introduction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 Definition of terms . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Combined heat and power definitions . . . . 65 Physical terms . . . . .

9、. . . . . . . . . . . . . 75.1 Energy E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75.2 Exergy EEx. . . . . . . . . . . . . . . . . . 85.3 Anergy EAn. . . . . . . . . . . . . . . . . . 85.4 Forms of energy . . . . . . . . . . . . . . . 85.4.1 Mechanical energy (external energy) Emech. . . . . . . . . . .

10、 . . 85.4.2 Electrical and magnetic fieldenergy Weland Wmag. . . . . . . . . . 95.4.3 Internal Energy U . . . . . . . . . . . 95.4.4 Enthalpy H . . . . . . . . . . . . . . 105.4.5 Work W . . . . . . . . . . . . . . . . 105.4.6 Heat Q . . . . . . . . . . . . . . . . 105.4.7 Electromagnetic radiation

11、. . . . . 115.5 Terms of power . . . . . . . . . . . . . . . . 115.5.1 Power P . . . . . . . . . . . . . . . . 115.5.2 Thermal power Q. . . . . . . . . . . 115.5.3 Electrical power Pel. . . . . . . . . . 115.5.4 Apparent power S . . . . . . . . . . . 125.5.5 Active powerPW. . . . . . . . . . . . 125

12、.5.6 Reactive power Q . . . . . . . . . . . 125.5.7 Power factor cos. . . . . . . . . . . 12Frhere Ausgabe:12.01 Entwurf,deutschFormeredition:12/01 draft,inGermanonlyB55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2005 2

13、VDI 4608 Blatt 1 / Part 1Seite6 Terms of energy economy . . . . . . . . . . . 136.1 Primary energy (crude energy, energy rawmaterial). . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136.2 Secondary energy . . . . . . . . . . . . . . 136.3 Delivered energy . . . . . . . . . . . . . . 136.4 Final energy . . . .

14、. . . . . . . . . . . . . 136.5 Target energy . . . . . . . . . . . . . . . . 146.6 Useful energy . . . . . . . . . . . . . . . . 146.7 Energy services . . . . . . . . . . . . . . . 146.8 Fuel energy . . . . . . . . . . . . . . . . 146.9 Superior calorific value Hsand inferiorcalorific value Hi. . .

15、 . . . . . . . . . . . 146.10 Nettenergy generation Wel, nettoor Qnetto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.11 Primary-energy-evaluated net energygenerationWel, netto, primor Qnetto, prim. . . . . 156.12 Power index of the generating plant KWK. 156.13 Power index of demand Bed. . . . . . . .

16、157 Power engineering terms . . . . . . . . . . . . 167.1 Energy conversion (energytransformation) . . . . . . . . . . . . . . . . 167.2 Energy converters . . . . . . . . . . . . . . 167.3 Energy utilization. . . . . . . . . . . . . . . 167.4 Energy requirement . . . . . . . . . . . . . 167.5 Energy

17、 consumption . . . . . . . . . . . . . 167.6 Energy loss . . . . . . . . . . . . . . . . 167.7 Energy loss . . . . . . . . . . . . . . . . 167.8 Waste heat . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177.9 Off-heat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 Energy characteristics . . . . . . . . . . . . .

18、178.1 Fuel mix . . . . . . . . . . . . . . . . 178.2 Specific energy requirement w . . . . . . . . 178.3 Efficiencies . . . . . . . . . . . . . . . . 188.3.1 Efficiency (for example, electrical,thermal, mechanical and so on) . . 188.3.2 Exergy efficiency . . . . . . . . . . 188.3.3 Fuel utilization

19、factor . . . . . . . . 198.4 Mean efficiencies over time periods . . . . . 198.4.1 Utilization ratio (for example, electricalthermal, mechanical and so on) . . 208.4.2 Exergy utilization ratio . . . . . . . . . . . . . . . . 208.4.3 Exergetischer Nutzungsgrad . . . 208.5 Rated data . . . . . . . . .

20、 . . . . . . . 218.6 Power loss index in C.H.P.installations . . . . . . . . . . . . . . . . 218.7 Special power terms in combined heatand power . . . . . . . . . . . . . . . . 218.7.1 Load . . . . . . . . . . . . . . . . 218.7.2 Gross electrical output Pel, bruttoof a power station . . . . . . . .

21、. 218.7.3 Net electrical output Pel, nettoof a power station . . . . . . . . . 21Seite6 Energiewirtschaftliche Begriffe . . . . . . . . 136.1 Primrenergie (Rohenergie, Energie-rohstoff) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136.2 Sekundrenergie . . . . . . . . . . . . . . 136.3 Bezugsenergie . . . . .

22、 . . . . . . . . . . 136.4 Endenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . 136.5 Zielenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . 146.6 Nutzenergie . . . . . . . . . . . . . . . . 146.7 Energiedienstleistungen . . . . . . . . . . 146.8 Brennstoffenergie . . . . . . . . . . . . . 146.9 Brennwert HIund Heiz

23、wert Hi. . . . . . 146.10 Nettoenergieerzeugung Wel, nettooder Qnetto. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.11 Primrenergetisch bewertete Nettoenergie-erzeugung Wel, netto, primoder Qnetto, prim. . . 156.12 Stromkennzahl der Erzeugeranlage KWK. 156.13 Stromkennzahl des Bedarfs Bed. . . . . 157 En

24、ergietechnische Begriffe . . . . . . . . . . 167.1 Energieumwandlung (Energieumformung,Energiewandlung) . . . . . . . . . . . . . . 167.2 Energiewandler . . . . . . . . . . . . . . . 167.3 Energieanwendung . . . . . . . . . . . . . 167.4 Energiebedarf . . . . . . . . . . . . . . . . 167.5 Energiever

25、brauch . . . . . . . . . . . . . . 167.6 Energieverlust . . . . . . . . . . . . . . . . 167.7 Exergieverlust . . . . . . . . . . . . . . . . 167.8 Abwrme . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177.9 Fortwrme . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178 Energiekennwerte. . . . . . . . . . . . . . . . 178.1 B

26、rennstoffmix . . . . . . . . . . . . . . . . 178.2 Spezifischer Energiebedarf w . . . . . . . . 178.3 Wirkungsgrade . . . . . . . . . . . . . . . 188.3.1 Wirkungsgrad (z.B. elektrischer, thermischer, mechanischer usw.) . 188.3.2 Exergetischer Wirkungsgrad . . . . 188.3.3 Brennstoffausnutzungsgrad .

27、. . . 198.4 Mittlere Wirkungsgrade ber Zeitrume . . 198.4.1 Nutzungsgrad (z.B. elektrischer,thermischer, mechanischer usw.) . 198.4.2 Mittlerer Brennstoffausnutzungs-grad . . . . . . . . . . . . . . . . 208.4.3 Exergetischer Nutzungsgrad . . . 208.5 Nenndaten . . . . . . . . . . . . . . . . 218.6 St

28、romverlustkennzahl bei der Kraft-Wrme-Kopplung . . . . . . . . . 218.7 Spezielle Leistungsbegriffe der Kraft-Wrme-Kopplung . . . . . . . . . 218.7.1 Last . . . . . . . . . . . . . . . . 218.7.2 Elektrische Brutto-Leistung Pel, bruttoeines Kraftwerks . . . . . 218.7.3 Elektrische Netto-Leistung Pel,

29、nettoeines Kraftwerks . . . . . 21B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf 2005 VDI 4608 Blatt 1 / Part 1 3 Seite8.7.4 Netto-Zielleistung Qnettobei Wrmeerzeugungsanlagen . . . . 218.7.5 Netto-Zielleistungen bei

30、 Anlagen mit Koppelproduktion. . . . . . . 218.7.6 Nennleistung PN. . . . . . . . . . 228.7.7 Betriebsleistung PB. . . . . . . . 228.7.8 Engpassleistung PE. . . . . . . . 228.7.9 Brennstoffeinsparung durch KWK . . . . . . . . . . . . . . . 228.8 Benutzungsdauer TB. . . . . . . . . . . 228.9 Benutzun

31、gsgrad, Belastungsgrad gB. . . 238.10 Ausnutzungsdauer TaN. . . . . . . . . . 238.11 Arbeitsausnutzung . . . . . . . . . . . . 239 Energiekennwerte fr die ganzheitlicheBewertung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239.1 Kumulierter Energieaufwand KEA. . . . 239.2 Bereitstellungsnutzungsgrad g . .

32、. . . . 2410 Kraftwerke, Heizwerke, Heizkraftwerke . . . 2410.1 Kraftwerk . . . . . . . . . . . . . . . . 2410.2 Heizwerk . . . . . . . . . . . . . . . . 2410.3 Kraft-Wrme-Kopplungsanlage . . . . . 2410.5 Blockheizkraftwerk (BHKW) . . . . . . 2610.6 Brennstoffzellenkraftwerk (BZKW) . . . 2611 Kraftm

33、aschinen in Kraft- und Heizkraftwerken . . . . . . . . . . . . . . . . 2611.1 Kondensationsturbinen (KT) . . . . . . 2611.2 Entnahmekondensations-turbinen (EKT) . . . . . . . . . . . . . 2711.3 Anzapfkondensationsturbinen (AKT) . 2711.4 Gegendruckturbinen (GDT) . . . . . . 2711.5 Entnahmegegendruckt

34、urbinen (EGT) . 2711.6 Gasturbinen (GT) . . . . . . . . . . . . 2711.7 Verbrennungskraftmaschine (VM) . . . 2811.8 Stirlingmotor . . . . . . . . . . . . . . 2811.9 Dampfmotor (Dampfmaschine) . . . . 2811.10 ORC-Anlagen . . . . . . . . . . . . . . 2811.11 Brennstoffzellen (BZ). . . . . . . . . . 2812

35、 Bedeutung der Kraft-Wrme-Kopplung(KWK) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2912.1 Ziel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2912.2 Bilanzen. . . . . . . . . . . . . . . . . . 3212.3 Anlagenkonzepte . . . . . . . . . . . . . 3212.4 Prozessbezogene Anwendungen . . . . . 3612.5 KWK-Strom .

36、. . . . . . . . . . . . . . 37Anhang A Primrenergieeinsparung bei unter-schiedlichen Versorgungsvarianten und Bedarfsanforderungen . . . . . . 40Anhang B Stromeinbue bei der Kraft-Wrme-Kopplung (KWK) . . . . . . . . . . . 45Schrifttum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47Seite8.7.4 Net targ

37、et output in heat Qnettogeneration plants . . . . . . . . . . 218.7.5 Net target outputs in installationswith coproduction . . . . . . . . . 218.7.6 Nominal capacity PN. . . . . . . . 228.7.7 Operating capacity PB. . . . . . . 228.7.8 Maximum capacity PE. . . . . . . 228.7.9 Fuel saving by C.H.P ins

38、tallations. . . . . . . . . . . . . 228.8 Utilization period TB. . . . . . . . . . . 228.9 Utilization factor, load factor gB. . . . . 238.10 Ausnutzungsdauer TaN. . . . . . . . . . . 238.11 Utilization factor of work . . . . . . . . . 249 Energy characteristics for an all-inclusiveevaluation . . .

39、. . . . . . . . . . . . . . . . . 239.1 Cumulative energy demand KEA . . . . . 239.2 Overall supply efficiency g . . . . . . . . 2410 Power stations, heating stations, heatingand power stations . . . . . . . . . . . . . . . 2410.1 Power station . . . . . . . . . . . . . . . 2410.2 Heating station .

40、. . . . . . . . . . . . . 2410.3 C.H.P. installation . . . . . . . . . . . . . 2410.5 Unit-type heating and power station . . . 2610.6 Fuel cell power station . . . . . . . . . . 2611 Prime movers in power stations and heatingand power station . . . . . . . . . . . . . . . 2611.1 Condensing turbines

41、 . . . . . . . . . . . 2611.2 Bleeding-condensingturbines . . . . . . . . . . . . . . . . 2711.3 Extraction-condensation turbines . . . . 2711.4 Back-pressure turbines. . . . . . . . . . 2711.5 Bleeding back-pressure turbines. . . . . 2711.6 Gas turbines . . . . . . . . . . . . . . . 2711.7 Internal

42、 combustion engine . . . . . . . 2811.8 Stirlingengine . . . . . . . . . . . . . . 2811.9 Steam engine. . . . . . . . . . . . . . . 2811.10 ORC systems. . . . . . . . . . . . . . . 2811.11 Fuel cells . . . . . . . . . . . . . . . . 2812 Importance of C.H.P. . . . . . . . . . . . . . . 2912.1 Objecti

43、ve. . . . . . . . . . . . . . . . . . 2912.2 Balances . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3212.3 Plant concepts . . . . . . . . . . . . . . . 3212.4 Process-related applications. . . . . . . . 3612.5 C.H.P. power. . . . . . . . . . . . . . . . 37Annex A Savings in primary energy with different suppl

44、y variants and types of demand . . . . . . . . . . . . . . . . . 40Annex B Power losses in cogeneration . . . . . 45Bibliography . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure, Dsseldorf

45、2005 4 VDI 4608 Blatt 1 / Part 11 Formelzeichen und IndizesFormelzeichen Einheiten(Beispiele)E Energie J, WhEAnAnergie J, WhEExExergie J, WhfexExergieanteil bezogen auf den Heizwert g Bereitstellungsnutzungs-grad H Enthalpie J, WhHoBrennwert MJ/kg oder MJ/m3HuHeizwert MJ/kg oder MJ/m3I Stromstrke AK

46、EA Kumulierter Energieaufwand J, WhL Lebensdauer amMassenstrom kg/snAArbeitsausnutzung p Druck PaP Leistung WQ, Q Wrme, Blindleistung J, varQWrmestrom WS Scheinleistung VAt Zeit sT thermodynamische Temperatur KTaNmittlere Jahres-ausnutzungsdauer hU innere Energie, Spannung J, VV Vo l u m e n m3w spe

47、zifischer Energiebedarf J/fG, Wh/fEW Arbeit J, WhGriechische Formelzeichen Wrmeausbeute (Wirkungsgrad der Wrmeerzeugung ohne Berck-sichtigung der Stromerzeugung) Stromausbeute (Wirkungsgrad der Stromerzeugung ohne Berck-sichtigung der Wrmeerzeugung) exergetischer Wirkungsgrad exergetischer Nutzungsg

48、rad Brennstoffausnutzungsgrad Mittlerer Brennstoffausnutzungsgrad , Stromverlustkennzahl, Temperaturen C Wirkungsgrad Nutzungsgrad CCarnot-Faktor BedStromkennzahl des Bedarfs KWKStromkennzahl der KWK-Anlage Phasenverschiebungswinkel rad elektromagnetische Strahlung J, Wh Differenz, Mehrbedarf 1 Symb

49、ols and subscriptsSymbol Units(examples)E Energy J, WhEAnAnergy J, WhEExExergy J, WhfexProportion of exergy with respect to theinferior calorific value g Overall supplyefficiency H Enthalpy J, WhHsSuperior calorific value MJ/kg or MJ/m3HiInferior caloric value MJ/kg or MJ/m3I Current intensity AKEA Cumulative energydemand J, WhL Life-time amMass flow-rate kg/snAUtilization factor of work p Pressure PaP Power WQ, Q Heat, reactive p