ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И СНИЖЕНИЕ ВРЕДНЫХ ВЫБРОСОВ

Использование теплоты низкого потенциала тепловыми насосами. Системы аккумулирования теплоты. Виды токсичных газовых выбросов, загрязнение атмосферного воздуха отраслями промышленности. Очистка газовых выбросов, снижение выброса токсичных выхлопных газов тепловых двигателей. Парниковый эффект. Тепловое загрязнение водоемов.

По теме не предусмотрены лабораторные работы. Материал темы входит в задачи контрольной работы. После изучения теоретического материала следует ответить на вопросы для самопроверки. Более подробная информация по теме - в источниках [1,7].

Энергосберегающие теплообменные установки на тепловых насосах и тепловых трубах

Еще М.В.Ломоносов говорил, что даже в холодной воде теплоты предос-таточно. Любое тело, температура которого отличается от абсолютного нуля, обладает запасом тепловой энергии. Проблема состоит в том, что теплота низкого потенциала (т.е. при низкой температуре) непригодна для прямого использования. Согласно законам термодинамики (раздел 1), для повышения энергетического потенциала необходимо затратить энергию.

В тепловых насосах теплота тела с низкой температурой (например, речной воды в зимнее время) используется для отопления. В этом устройстве температура теплоносителя (обычно фреона), отобравшего теплоту от наружного низкотемпературного теплоисточника, повышается за счет затраты механической энергии до такого уровня, который пригоден для отопительных целей. Тепловая схема и основы теории теплового насоса рассмотрены в теме 1.3.

Тепловые насосы можно использовать в качестве индивидуальных систем обогрева жилых домов, отдельно стоящих зданий и сооружений, насосных (кана-лизационных, водоснабжения) и т.п. Так, для теплоснабжения отдельно стоящих различных насосных станций в настоящее время, как правило, используют преобразование электрической энергии в тепловую с помощью калориферов или различных теплоэлектронагревателей (ТЭНов). Суммарная мощность их ограничена 30 кВт. Это вызывает значительные трудности для обеспечения требуемых расчетных температур воздуха внутри насосных станций.

Для экономии электроэнергии предлагается применять тепловые насосы типа «вода-воздух». В насосных станциях систем водоснабжения источником низко-потенциальной теплоты может служить перекачиваемая жидкость, а нагреваемым теплоносителем - воздух станции. В этом случае тепловой насос должен находиться непосредственно в насосной станции.

Принципиальная схема отопления водопроводной насосной станции с помощью теплового насоса типа «вода-воздух» приведена на рис. 5.8. Часть перекачиваемой насосами 1 воды подается на испаритель 2, где она охлаждается за счет теплообмена с рабочим веществом теплового насоса, испаряя его. Охлажденная вода возвращается обратно в сеть. Образовавшиеся пары рабочего вещества (хладон-12) из испарителя 2 отсасываются компрессором 3 и сжимаются им до давления, определяемого температурой входящего в конденсатор 4 воздуха, где происходит его нагрев за счет теплоты конденсации рабочего вещества. Образовавшийся конденсат рабочего вещества через дроссель 5 подается вновь в испаритель 2 и цикл повторяется. Расход электроэнергии на прокачивание воды через испаритель незначителен. Для получения тепловой мощности 10 кВт насосу достаточно перекачать через испаритель примерно 2,5 м3/ч воды, что составляет менее 1 % объема прокачиваемой воды.

На рис. 5.9 представлена схема системы отопления жилого дома с использованием энергии Солнца с трубными экранами, установленными на крыше, и новое направление в теплотехнике - использование тепловых труб. Принцип работы тепловой трубы (ТТ) основан на испарении теплоносителя в зоне нагрева и его конденсации в зоне охлаждения. При этом теплота передается за счет скрытой теплоты парообразование, а циркуляция теплоносителя осуществляется под действием капиллярных или массовых сил, без использования насосов и в отсутствие затрат внешней энергии на перекачку теплоносителя.

Принципиальная схема отопления насосной станции с помощью теплового насоса типа «вода - воздух»

Рис. 5.8. Принципиальная схема отопления насосной станции с помощью теплового насоса типа «вода - воздух»: 1 - технологические насосы; 2 - испаритель; 3 - компрессор; 4 - воздушный конденсатор со встроенным вентилятором; 5 - дроссель; В - вода; X - хладагент (хладон-12). Пунктиром показана заводская поставка. Теплонасосной установки, получающей теплоту от трубных теплообменников, размещенных в грунте. В этих теплообменниках испаряется хладоагент (фреон), перекачиваемый насосом Н1.

Схема отопления жилых помещений теплонасосной установкой с использованием теплоты грунта и Солнца

Рис. 5.9. Схема отопления жилых помещений теплонасосной установкой с использованием теплоты грунта и Солнца: ТН - тепловой насос; ИГ - испаритель в грунте; СР - солнечный радиатор; Н1 и Н2 - циркуляционные насосы; РО - радиаторы отопления; РВ - регулирующий вентиль для отключения солнечного радиатора

Для обеспечения работы ТТ необходимо выполнить следующее соотношение

где АРФ - гравитационный перепад давления, ДРЖ - перепад давления в жидкости, АР„ - перепад давления пара.

В связи с ростом стоимости энергоносителей в настоящее время разра-батываются способы и конструкции устройств утилизации отработанной теплоты, которая сбрасывается в окружающую среду. На рис. 5.10 изображен регенератор «воздух-воздух», состоящий из пучка оребренных ТТ. Испарители размещены в канале 4, в который сбрасывается отработавший газ, а конденсаторы расположены в канале 1, по которому движется холодный воздух.

Регенератор «Воздух-воздух»

Рис. 5.10.. Регенератор «Воздух-воздух»

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >