teplotekhnika (852911), страница 77
Текст из файла (страница 77)
15.43. Принципиальная схемаотопления помещения тепловым насосом:І- отапливаемое помещение; 2 и 5- вентиляторы; 3 - испаритель; 4 - дроссель;6 - охладитель; 7 - вентиль для отогреваиспарителя; 8- компрессор; 9- электродвигатель; 10- отделитель жидкости; ІІ-регулировочный вентиль; І2 - ресивер;І3 - конденсатор; І - наружный воздух;ІІ- воздух из помещенияВ качестве примера приведем характеристики теплового насосаНТ 80. Он работает по простейшей схеме односгупенчатого сжатия с поршневым компрессором в двух режимах - тепло- или хладоснабжения.В испарителе теплового насоса теплота рабочему телу цикла (К12)может передаваться от водопроводной, артезианской или термальнойводы.
В режиме теплоснабжения теплопроизводительность насоса достигает 130 кВт при температуре в испарителе не ниже +6 °С. Потребителю подается 7,2 м3/ч нагретой до +58 °С воды. В режиме хладоснабжения холодопроизводительность достигает 163 кВт при температуре в испарителе +5 °С и температуре конденсации +30 °С. Потребителю можетподаваться до 20 м3/ч воды, охлажденной до +5 °С, или холодный теплоноситель (рассол) с температурой до -25 °С. Холодопроизводительностьпри І" = -25 °С не превышает 40 кВт. Общая потребляемая мощность составляет 43 кВт. Тепловой насос автоматизирован.
Переключение с режиматеплоснабжения на режим хладоснабжения осуществляется вручную.Криогенные установки и системы. В отечественной промышленностисформировалась отрасль криогенного машино- и аппаратостроения, серийно выпускающая различные гелиевые установки, воздухоразделительные установки производительностью по газообразному кислороду водном агрегате до 70 тыс. м3/ч, установки для получения жидких и сжатых криогенных продуктов (кислорода, азота, гелия и др.), оборудованиедля хранения и транспортирования криогенных продуктов, газификаторы, гелиевые криостаты, насосы для криогенных жидкостей и т.п. Созданы оригинальные криогенные гелиевые рефрижераторные и ожижительные установки различной холодопроизводительности (КГУ-500/4,5;КГУ-250/4,6, КГУ- 1600/4,5 «Пингвин» и др.).
Освоен выпуск микрокриогенного оборудования для различных областей приборостроения и газовых машин ЗИФ- 1000 и АЖ-0,05 для получения жидкого азота.405Наибольшее распространение в практике получили установки, рабочими телами которых являются метан (природный газ), воздух (азот, ки-слород), водород и гелий.
По наиболее часто используемому диапазонутемператур кипения этих хладагентов установки условно называют установками азотного (температуры 65 80 К), водородного (14 25 К) илигелиевого (І5 К) уровня.Широкое применение криогенные установки находят на судостроительных и судоремонтных заводах, в первую очередь для получения жидкого кислорода, используемого при выполнении сварочных работ.Криогенные воздухоразделительные установки весьма энергоемки.Удельный расход энергии при получении газообразного кислорода в установке КТ-70 составляет 0,403 кВт-ч/м3, а общая потребляемая мошность достигает 28 МВт. Удельный расход энергии на производство жидких продуктов еше больше. Поэтому при создании таких установок важно добиваться сокращения потерь, связанных с необратимостью рабочихпроцессов, повышать эффективность циклов и надежность установок,совершенствовать конструкции машин, теплообменных аппаратов,улучшать изоляцию при одновременном снижении металлоемкости.Для ожижения гелия созданы криогенные гелиевые установки.
Наиболее крупные из них имеют производительность около 2 тыс. л/ч жидкого гелия. На практике распространены гелиевые ожижители и рефрижераторные установки производительностью в режиме ожижения10-100 л/ч жидкого гелия. К их числу относится гелиевая установкаКГУ-250/4,5, которая обеспечивает получение 90 л/ч жидкого гелия наноминальном режиме или в рефрижераторном режиме 250 Вт на уровне4,5 К. Установка снабжена гелиевым компрессором 17 (305 НП-20/30)производительностью 1200 м3/ч с двигателем мощностью 200 кВт. Установка работает по циклу среднего давления с двумя турбодетандерами.Глубокое охлаждение. Сжижение газов имеет для народного хозяйствавесьма важное значение.
Чтобы превратить в жидкость какой-либо газ,необходимо, чтобы его температура была ниже температуры и парамет-ров критической точки. Только в этом случае возможно одновременноеравновесное сосуществование жидкой и газообразной фаз. Сжижениегазов можно обеспечить с помошью машины, совершающей обратный,или холодильный, цикл. Теоретически наименьшая механическая работа будет затрачена в обратимом цикле.Допустим, что газ охлаждается от температуры ТІ (точка 3 нарис. 15.44) до температуры Т2 (точка І). Газ от состояния в точке 3 изотермически сжимается (точка 4), причем удельное количество теплотыа, = Т,(Ѕ3 - 34) переходит к окружающей среде.
В результате следующегоадиабатного расширения (точка І, процесс 4- І) получается сжиженныйгаз. По такой схеме затрачивается только минимальная удельная работаМинимальная работа сжижения равна сумме работ, затрачиваемых[т і".406Рис. 1 5.44. ТермодинамическийЦикл сжижения газовДЛЯ ОХЛЗЖДЄНИЯ Газа И ОТНЯТИЯ ОТ НЄГО ПОЛ НОЙ ТЄПЛОТЫ ПарООбраЗОВаНИЯІІтіп = 13_2 + 12_,.(15.82)Минимальная удельная работа идеального цикла на рис. 15.44 изображается площадью 3-4- 1-2-3 и равна разности двух площадей: площади 3- 7-5-4-3, равной произведению ТІ($7 - 35), и площадиТІ3-2- 1-5-6- 7-3, равнойЧ2 = ІСРЙТ+Ґ =із -іъ, откуда72В реальном цикле будет затрачена большая работа, необходимая длясжижения газа, чем в идеальном, на величину, определяемую потерей работоспособности вследствие необратимости процесса:Інеобр=Іобр+ТОАЅ,(15-84)где ТО - температура окружающей среды.Идеальный цикл практически неосуществим, так как для получениясостояния в точке 4 необходимо создавать давление в десятки мегапаскалей, чтобы при адиабатном процессе 4-1 попасть на пограничную кривую жидкости.
Поэтому реализовать этот цикл не представляется возможным.В настоящее время холодильная техника для сжижения газов располагает большим количеством самых разнообразных аппаратов, в которых используются два метода: эффект дросселирования (эффект Джоуля-Томсона) и адиабатное расширение газа с отдачей внешней работы.Впервые цикл высокого давления с однократным дросселированиембыл осуществлен К. Линде и в технике известен как цикл Линде.
В установке Линде используется регенеративный принцип, который заключается в непрерывном понижении температуры при дросселировании дляпоследующего охлаждения новой порции газа. Процесс непрерывногопонижения температуры продолжается до тех пор, пока не наступит температура сжижения газа.407На рис. 15.45 показана простейшаясхема установки высокого давления с однократным дросселированием для сжижения воздуха по методу Линде. В компрессоре І воздух сжимается адиабатноот давления рІ до р2, причем температуравозрастает с і] до 12. Сжатый воздух охлаЖдается водой в холодильнике 2до температуры ІІ.
Охлажденный сжатый воз-дух при давлении р2 поступает в противоточный теплообменник 3, где охлаждается до температуры 13 холодным воздухом.теплообменника охлажденныйРис. 15.45. Схема установки Послеивоздух дросселируется в дроссжатыиВысокого давления для ожи_жения газа по методулиндесельном вентиле 4 до давления рІ, приэтом температура воздуха падает до і4. Газпри і4, проходя через теплообменник, нагревается до (І, отнимая теплотуот воздуха высокого давления, температура которого понижается до із.Воздух теплообменника с температурой г' снова идет в компрессор, ицикл непрерывно повторяется.
Сжатый газ через теплообменник направляется к дроссельному вентилю, в котором происходит непрерывноедросселирование воздуха. Наконец, охлаждение воздуха высокого давления будет столь значительным, что после очередного дросселированияон превращается во влажный пар, из которого можно отделить небольшую часть жидкого воздуха. На этом заканчивается предварительныйпусковой период и начинается процесс сжижения воздуха в установившемся состоянии.На рис.
15.46 изображен процесс постепенного охлаждения воздухана диаграмме ТЅ.Изотермически сжатый от состояния в точке Ідо состояния в точке 2газ дросселируется в вентиле, в результате чего температура газа понижается до состояния в точке 3. Температура состояния в точке 3 на нескол ько градусов ниже температуры среды ТІ. Весь дросселированный газ (состояние в точке 3) направляется в противоточный регенератор, где он охлаждает новую порцию сжатого от давления р| до р2 (состояние в точке4). Если затем охлажденный газ этого состояния также подвергнуть дросселированию, то будет получен газ (точка 5) с более низкой температурой.Газ состояния в точке 5 в свою очередь используется для охлаждениясжатого газа уже до состояния в точке 6, а в результате дросселированиядостигается состояние в точке 7 и т.д.
Через некоторое время газ будет'иметь состояние в точке 8, а после дросселирования - состояние в точке9. Так как точка 9лежит в области влажного пара, то газ состоит из сме408Рис. 15.46. Процесс постепенногоохлаждения воздухаси жидкости и сухого пара. Если открыть выпускной вентиль, то можнополучить некоторое количество сжиженного газа.При установившемся режиме сжижения газа с однократным дросселированием можно найти коэффициент выработки сжижаемого газа поуравнению:__ і, - і2П(15.85)где і', і2 - энтальпии газов при давлениях соответственно 0,1 МПа и р2,МПа; іО - энтальпия сжижаемого газа при давлении 0,1 МПа.Второй метод, применяемый при сжижении газов, заключается в адиа-батном расширении газа с отдачей внешней работы. Наиболее совершеннуюустановку для сжижения воздуха создал академик П.Л.
Капица в нашей стране по циклу низкого давления с использованием турбодетандера.15.6. Системы теплоснабжения промышленных предприятийОсновные элементы систем теплоснабжения, теплоностели. Теплоснабжение промышленных предприятий - это снабжение теплотой с помощью теплоносителя систем отопления, вентиляции, горячего водоснабженияпромышленных зданий и технологических потребителей.Интенсификация использования энергетических ресурсов в нашейстране сопровождается ростом теплопотребления промышленных предприятий различных отраслей народного хозяйства, составляющего в настоящее время в общем балансе страны около 56%.Теплоснабжение в ряде случаев имеет суммарные затраты, превышающие 50% общих производственных затрат.
Они часто определяютсястоимостью не столько используемых энергоресурсов, сколько соответствующих систем теплоснабжения.Совокупность устройств, являющихся источниками теплоты, тепловых сетей, систем распределения и использования (абонентских вводови потребителей теплоты) называется системой теплоснабжения.409Системы теплоснабжения создают с учетом вида и параметров теплоносителя, максимального часового расхода теплоты, изменения потребления теплоты во времени (в течение суток, года), а также с учетом способа использования теплоносителя потребителями.В системах теплоснабжения используются следующие источники теплоты: ТЭЦ, КЭС, районные котельные (централизованные системы);групповые (для группы предприятий, жилых кварталов) и индивидуальные котельные; АЭС, АТЭЦ, СЭУ, а также геотермальные источники пара и воды; вторичные энергоресурсы (особенно на предприятиях, гдепреобладают высокотемпературные процессы).Централизованные системы теплоснабжения обеспечивают потребителей теплотой низкого и среднего потенциала (до 350 °С), на выработкукоторой затрачивается около 25% добываемого в стране топлива.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
