Теплотехника Учебн.для вузов. Под ред. А.П.Баскакова. М. (1013707), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Такие кондиционеры обеспечивают не только охлаждение, но и нагрев воздуха в помешении в зависимости от условий производства, Тепловые насосы. Большие перспективы в качестве источников холода и теплоты низкого и даже среднего (до 300 'С) потенциала имеют тепловые насосы. Основным элементом теплонасосной установки является компрессор или абсорбционная машина.
На рис. 23.12 приведена схема теплового насоса для отопления здания. Элементы схемы: компрессор К, конденсатор КД, регулируюший вентиль РВ и испарнтель И составляют обычную компрессионную холодильную установку. Испаре. ние холодильного агента в испарителе происходит за счет теплоты, получаемой от холодной воды, и энергии, падводимой к компрессору. Насосом гг! вода, служашая источником низкопотенцнальной теплоты, подается в испаритель. В конденсаторе холодильный агент отдает часть своей теплоты воде из системы отопления СО. Циркуляция подогретой воды осуществляется насосом Н2. Промышленностью выпускается тепловой насос НТ-80, предназначенный для тепло-, хладои теплохладоснабжения различных объектов.
В режиме теплоснабжения на. сос обеспечивает получение горячей воды с температурой 45 — 48 'С при температуре низкопотенцнального теплоносителя не ниже 6 'С; а режиме хладоснабжения — получение холода с температурой до — 25'С при охлаждении конденсатора водой с температурой не Глава двадцать ив(вертая ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕК1ИВНОСТИ ИС(1О10 3(ьВАНИЯ ТОПЛИВОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ РЕСУРСОВ 203 выше 30 'С. В качестве источника низнопотенциальнай теплоты в тепловом насосе используют водопроводную, артезианскую и термальную воду с температурой ат 10 до 40'С.
Хладагентом в установке является хладон Ф 12, Теп. лопроизводительность при температуре кипения 1„=6'С и температуре конденсации 1„=6! 'С составляет 130 кВт. Хо. ладопронзводительность при температуре кипения 1„=5'С н температуре конденсации (.=35'С составляет 150 кВт. Контрольные вопросы и задачи 23.1. Почему в СССР используется в асновнон водяное, а не паровое отопление! т4.1.
ВНРРГГ1иЧ11ский и яксрр! ГтичООкий 84П()Д(ь( ОКВИКИ И(16(И11'.Р!!(ВИСТИА Т(!ХИОЛОГИЧ ВСКИХ ПРОКГ(.СОВ Наглядно показать степень энергетического несовершенства агрегатов, входящих в любое производство, можно с помощью энергетической диаграммы, составленной на основе баланса потоков энергии в каждом агрегате (см. пример баланса топки — рис. 17.1).
На рис. 24.1, а приведена энергетическая диаграмма ТЭС. Основное количество энергии (55 3 ) теряешься в конденсаторе турбины. Повышая давление, а соответственно и температуру пара в конденсаторе, эту энергию полностью или частично можно использовать на теплофикацию (см. 26.4). Часта избытки тепловой энергии приходится преобразовывать в другие виды энергии (механическую или электрическую). В этом случае целесообразнее построить эксергетнческую диаграмму (рис. 24.1, б), в которой учитывается работоспособность потоков тепловой энер- 23.2.
Как регулируется подача теплоты в системах отопления) 23.3. Рассчитать расход теплоты иа отопление четырехквартирного двухэтажного доча, расположенного в районе г. Свердловска, и выбрать необходимое число секций нагревательного прибора — чугунного секционного радиатора типа М-140-АО (поверхность на. грева одной секции 0,254 м'). Площадь дома па наружному обмеру 100 м', квартиры— трехкомнатные с кухней; высота дома 6,28 и. Температура горячей воды в радиаторе 80 "С, коэффициент теплапередачи й через стенку радиатора принять равным 6 Вт/(и' К). Температура воздуха в квартирах равна 18 'С.
23.4. Рассчитать цикл одиоступенчатай холодильной машины, если заданы температу. ра кипения фреана-12 7~ =258 К (рис 23.8), температура перед дросселеч Гь= ЗОЗ К. гии (см. 4 5.7). Результаты энергетического и эксергетического анализов могут резко отличаться друг ат друга. Так, потери эксергии в конденсаторе нонденсационной электростанции составляют всего 3,5 ощ посколькУ потенциал (температура) теряемой тепловой энергии близок к потенциалу окружающей среды и согласно второму закону термодинамики лишь малую долю этой энергии можно преобразовать в другой вид. Больше всего эксергии (56 об) теряется в котле, который с энергетической точки зрения выглядит вполне благополучно (потери 9;б).
Как указывалось в э 6.1, химическую энергию, поступающую в паровой нотел топлива, принципиально можно полностью превратить в механическую (или электрическую). В процессе горения химнческан энергия практически полностью превращается в теплоту, а уже теплоту полностью превратить в работу невозможно. Таким образом, без потерь энергии в окружающую среду теряется работоспособность (эксергин). Способы снижения эксергетических потерь для данного примера рассмотрены в $6,1 и 6.2. Вяеергия топлиоа Теплота толли Ва Я% 1/ В пое По(пери л'о тле ВВ% спие 1% 1% ЮВ% ЗВ% Рис 24.!.
Энергетическая (а) и эксергетическая (б) диаграммы теплавай каиденсацианиай электрической станции (ТЭС) Следует иметь в виду, что окончательный выбор пути совершенствования любой технологии осуществляется на основе технико-зкономического сравнения различных вариантов 24.2. (Ц:НОННЫ!' (.НО( ОБЫ ОРГАНИЗАЦИИ ЗН!'Р<'ОС<<ГРЕ<пхиэ<ЦИХ << ХНОЛО! ИИ /оряэий Вол22ул' мгнп" галы Толли Воздух Рнс. 24.2. Схема нагревательной печи с реге- нерацией теплоты уходяших газов: ! -- рабочий абъем печи, 2 — нагреваемае детали, 3 -- ваздухпподогреэателы 4 — горелка Конкретные способы улучшения энергетических и эксергетических показателей для разных производств и процессов различны, но есть и общие приемы снижения энергозатрат. Наиболее распространенным и эф. фективным способом является регенерация энергии.
Сущность регенерации заключается в передаче энергии от выходящих из агрегата потоков к входящим. Например, многие крупные нагревательные и плавильные печи оборудованы теплообменниками, в которых воздушное дутье (а иногда и газообразное топливо) подогревается уходяшими газами (рис 24.2). Очень важно, что регенерация поэзо.
ляет не проста утилизировать теплоту отходящих газов, но снижает расход топлива и, кроме того, улучшает работу самой печи, поскольку температура горе- ния при использовании подогретого воздуха возрастает. Улучшаются условия, а соответственно и полнота горения топлива, резко усилинвется теплообмен из. лучением между потоком газа и нагрева. емыми изделиями. В ряде случаев регенерацию теплоты целесообразно испольэовать н на низкотемпературных потоках.
Например, теплотой вентиляционных выбросов можно подогреть патон воздуха, подаваемого в помещение, уменьшив, таким образом, расход энергии на отопление, Весьма эффективно регенерировать и холод. Например, для пневмотранспорта цемента и в ряде других случаев требуется сухой воздух (без валиных па. роа). Осушку воздуха можно осуще- Влалелый да!дул силой ВЪзсуул Рис 24.3. Схема установки дли осушки каипрессорнаго иоэдуха. ! - еенлообиенник, 2. — конденсатор ихи ныиорн мнннтелн илнсн, 3 — холодильник нишини Рис. 24.4 Г)ринцип регенерации энергии избыточкого давления ствить за счет его охлаждения (рис 24.3), при этом влага сконденсируется или вымерзнет, если в вымораживателе ((0*С.
Использование при этом теплообменника ! резко сокращает мощность холодильной машины 3 и расход энергии на ее привод. Регенерировать можно не только тепловую энергию, но и энергию избыточного давления. Например, если в реакционной камере ! (рис. 24.4) по условиям технологии необходимо избыточное давление, то исходные продукты 2 приходится сжимать компрессором 3, затрачивая на это электроэнергию. Однако часть этой энергии, а иногда даже больше энергии, чем затрачено (если, например, в реакторе ! увеличивается объем газов), можно вернуть (регенерировать) за счет расширения получающихся продуктов 4 в тур. бине 5.
Электромашина б при этом играет роль пускового двигателя, а также источника недостающей или потребителя избыточной мощности (а последнем случае электрамашина работает в режиме генератора). Хорошим примером использования энергии давления является тур- бина-расширитель, устанавливаемая за доменной печью для срабатывания избыточнога давления доменного газа. При. чем в этом случае удобнее всю вырабатываемую турбиной энергию превращать в электроэнергию с помощью генератора, а компрессоры, нагнетающие воздух в печь, приводить в движение от элек«роднигателей, т.
е осуществлять энергетическую связь через электрическую сеть. Регенерация теплоты наиболее эффективно работает совместно с принципом противотака, в соответствии с которым нагреваемые продукты или детали должны двигаться навстречу ахлаждаечым, от которых они получают энергию На рис. 24.2 специально допущена неточность и принцип противотака использован только в самой печи (гарячие газы и детали), а воздухаподогреватель взят с перекрестным движением сред.
Пративатачный теплообменник, как, например, изображенный ни рис. 24.3, позволил бы сильнее снизить температуру отходящих из печи газов, а следовательно, и в большей степени уменьшить потерю теплоты вместе с ними. В целом нужно стремиться, используя принципы регенерации и противотока, приблизить параметры всех выходящих потоков к параметрам входящих, уменьшая, таким образом, внешний подвод энергии. Как уже была показано, это не противоречит требованиям технологического процесса нагревать, охлаждать или сжимать среды или материалы на промежуточных стадиях. Создавая энергосберегающиее технологи и (ил и энерготехнолагии), как, впрочем, и любое безотходное производство, целесообразна подходить к нему комплексно, объединяя промежуточные этапы.
Не надо забывать, что принятые оценки эффективности использования энергии а значительной мере отражают технический уровень сегодняшнего (а иногда и вчерашнего) дня. Например, КПД печи для нагрева металла оцениаа. ется как отношение количества теплоты, воспринятой металлом, к теплоте сож.
жеииаго топлива. Но в народном хозяйстве нагретый металл не нужен. И если, охладив его, использовать зту теплоту (такие установки имеются), та КПД пе- 205 чи по современным представлениям может оказаться выше 100 ",4. В ряде случаев вообще удается при лучшей организации производства исключить некоторые технологические процессы, в том числе и процессы нагрева.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
