Oro kondicionavimo sistemoje iš patalpų išmetamo oro šilumą galima susigrąžinti dviem būdais:

· Naudojant oro recirkuliacijos schemas;

· Šilumos rekuperatorių montavimas.

Pastarasis būdas dažniausiai naudojamas tiesioginio srauto oro kondicionavimo sistemose. Tačiau schemose su oro recirkuliacija neatmetama galimybė naudoti šilumos rekuperatorius.

Šiuolaikinėse vėdinimo ir kondicionavimo sistemose naudojama pati įvairiausia įranga: šildytuvai, oro drėkintuvai, įvairių tipų filtrai, reguliuojamos grotelės ir daug daugiau. Visa tai būtina norint pasiekti reikiamus oro parametrus, palaikyti ar sukurti patogias darbo sąlygas patalpoje. Visos šios įrangos priežiūra reikalauja gana daug energijos. Šilumokaičiai tampa efektyviu energijos taupymo sprendimu vėdinimo sistemose. Pagrindinis jų veikimo principas – į patalpą tiekiamo oro srauto šildymas, panaudojant iš patalpos pašalinamo srauto šilumą. Naudojant šilumokaitį, tiekiamo oro šildymui reikia mažesnės šildytuvo galios, todėl sumažėja jo veikimui reikalingos energijos kiekis.

Šilumos atgavimas pastatuose, kuriuose yra oro kondicionavimas, gali būti pasiektas atgaunant šilumą iš ventiliacijos emisijų. Atliekinės šilumos atgavimas grynam orui šildyti (arba įeinančio gryno oro vėsinimas vasarą išmetamu oru iš oro kondicionavimo sistemos) yra paprasčiausias atgavimo būdas. Šiuo atveju galima išskirti keturis jau paminėtus perdirbimo sistemų tipus: besisukantys regeneratoriai; šilumokaičiai su tarpiniu aušinimo skysčiu; paprasti oro šilumokaičiai; vamzdiniai šilumokaičiai. Oro kondicionavimo sistemoje esantis besisukantis regeneratorius tiekiamo oro temperatūrą žiemą gali padidinti 15 °C, o vasarą tiekiamo oro temperatūrą sumažinti 4-8 °C (6.3). Kaip ir kitose rekuperacinėse sistemose, išskyrus tarpinį šilumokaitį, rotacinis regeneratorius gali veikti tik tuo atveju, jei išmetimo ir įsiurbimo kanalai tam tikru sistemos tašku yra greta vienas kito.

Šilumokaitis su tarpiniu aušinimo skysčiu yra mažiau efektyvus nei besisukantis regeneratorius. Pateiktoje sistemoje vanduo cirkuliuoja per du šilumos mainų gyvatukus, o kadangi naudojamas siurblys, abu gyvatukai gali būti išdėstyti tam tikru atstumu vienas nuo kito. Ir šis šilumokaitis, ir besisukantis regeneratorius turi judančias dalis (siurblys ir elektros variklis yra varomi ir tuo jie skiriasi nuo oro ir vamzdžių šilumokaičių. Vienas iš regeneratoriaus trūkumų yra tai, kad kanaluose gali atsirasti užterštumas. Ant jo gali nusėsti nešvarumai ratą, kuris vėliau nuneša jį į siurbimo kanalą.Dabar dauguma ratų turi išvalymo funkciją, kuri sumažina teršalų perdavimą iki minimumo.

Paprastas oro šilumokaitis yra stacionarus įtaisas, skirtas keisti šilumą tarp išmetamųjų ir įeinančių oro srautų, einančių per jį priešinga srove. Šis šilumokaitis primena stačiakampę plieninę dėžę atvirais galais, padalintą į daugybę siaurų kamerų tipo kanalų. Išmetamas ir šviežias oras teka kintamaisiais kanalais, o šiluma iš vieno oro srauto į kitą perduodama tiesiog per kanalų sieneles. Į šilumokaitį teršalai nepatenka, o kompaktiškoje erdvėje yra didelis paviršiaus plotas, todėl pasiekiamas gana didelis efektyvumas. Šilumos vamzdžio šilumokaitį galima laikyti logiška aukščiau aprašyto šilumokaičio konstrukcijos plėtra, kai du oro srautai į kameras lieka visiškai atskiri, sujungti ryšuliu šilumos vamzdžių, kurie perduoda šilumą iš vieno kanalo į kitą. . Nors vamzdžio sienelę galima vertinti kaip papildomą šiluminę varžą, šilumos perdavimo efektyvumas pačiame vamzdyje, kuriame vyksta garavimo-kondensacijos ciklas, yra toks didelis, kad šioje šiluma gali būti atgauta iki 70 proc. keitikliai. Vienas pagrindinių šių šilumokaičių privalumų lyginant su šilumokaičiu su tarpiniu aušinimo skysčiu ir besisukančiu regeneratoriumi yra jų patikimumas. Kelių vamzdžių gedimas tik šiek tiek sumažins šilumokaičio efektyvumą, tačiau visiškai nesustabdys rekuperacinės sistemos.

Atsižvelgiant į įvairius šilumos atgavimo įrenginių iš antrinių energijos išteklių dizaino sprendimus, kiekviename iš jų yra šie elementai:

· Aplinka yra šiluminės energijos šaltinis;

· Aplinka yra šiluminės energijos vartotoja;

· Šilumos imtuvas – šilumokaitis, kuris gauna šilumą iš šaltinio;

· Šilumnešis – šilumokaitis, perduodantis šiluminę energiją vartotojui;

· Darbinė medžiaga, pernešanti šiluminę energiją iš šaltinio vartotojui.

Rekuperaciniuose ir oras-oras (oras-skystis) rekuperaciniuose šilumokaičiuose darbinė medžiaga yra pačios šilumos mainų terpė.

Taikymo pavyzdžiai.

1. Oro šildymas oro šildymo sistemose.
Šildytuvai skirti greitai pašildyti orą naudojant vandens aušinimo skystį ir tolygiai paskirstyti jį naudojant ventiliatorių ir kreipiamąsias žaliuzes. Tai geras sprendimas statybos ir gamybos cechams, kur greitas šildymas ir komfortiškos temperatūros palaikymas reikalingas tik darbo valandomis (tuo pačiu, kaip taisyklė, veikia ir krosnys).

2. Vandens šildymas karšto vandens tiekimo sistemoje.
Šilumokaičių naudojimas leidžia išlyginti energijos suvartojimo viršūnes, nes didžiausias vandens suvartojimas atsiranda pamainos pradžioje ir pabaigoje.

3. Vandens šildymas šildymo sistemoje.
Uždara sistema
Aušinimo skystis cirkuliuoja uždaroje grandinėje. Taigi nėra užteršimo pavojaus.
Atvira sistema. Aušinimo skystis šildomas karštomis dujomis ir tada perduoda šilumą vartotojui.

4. Smūgio oro šildymas, einantis į degimą. Leidžia sumažinti degalų sąnaudas 10–15%.

Apskaičiuota, kad pagrindinis kuro taupymo rezervas eksploatuojant katilų, krosnių ir džiovyklų degiklius yra išmetamųjų dujų šilumos panaudojimas kaitinant degintą kurą oru. Šilumos atgavimas iš išmetamųjų dujų turi didelę reikšmę technologiniuose procesuose, nes į krosnį ar katilą grąžinama šiluma įkaitinto pučiamojo oro pavidalu leidžia sumažinti gamtinių dujų kuro sąnaudas iki 30%.
5. Kuro, einančio į degimą, šildymas skystis-skystis šilumokaičiais. (Pavyzdys – mazuto kaitinimas iki 100˚–120˚C.)

6. Proceso skysčio šildymas naudojant skysčio-skysčio šilumokaičius. (Pavyzdys yra galvaninio tirpalo šildymas.)

Taigi šilumokaitis yra:

Gamybos energinio efektyvumo problemos sprendimas;

Aplinkos situacijos normalizavimas;

Patogios sąlygos Jūsų gamybos vietoje – šiluma, karštas vanduo administracinėse ir ūkinėse patalpose;

Energijos sąnaudų mažinimas.

1 paveikslas.

Energijos vartojimo struktūra ir energijos taupymo potencialas gyvenamuosiuose namuose: 1 – perdavimo šilumos nuostoliai; 2 – šilumos suvartojimas vėdinimui; 3 – šilumos suvartojimas karšto vandens tiekimui; 4 – energijos taupymas

Naudotos literatūros sąrašas.

1. Karadzhi V.G., Moskovko Yu.G. Kai kurios efektyvaus vėdinimo ir šildymo įrangos naudojimo ypatybės. Vadyba – M., 2004 m

2. Eremkinas A.I., Byzejevas V.V. Energijos tiekimo šildymo, vėdinimo ir oro kondicionavimo sistemose ekonomika. Statybos universitetų asociacijos leidykla M., 2008 m.

3. Skanavi A.V., Makhovas. L.M. Šildymas. Leidykla ASV M., 2008 m

Šilumos atgavimas jau daugelį metų plačiai naudojamas šilumos ir energetikos inžinerijoje. e - tiekimo vandens šildytuvai, ekonomaizeriai, oro šildytuvai, dujų turbinų regeneratoriai ir kt., tačiau šaldymo technologijoje tam vis dar skiriama nepakankamai dėmesio. Tai galima paaiškinti tuo, kad mažo potencialo šiluma dažniausiai yra išmetama (esant žemesnei nei 100°C temperatūrai), todėl norint ją panaudoti reikia į šaldymo sistemą įvesti papildomus šilumokaičius ir automatikos įrenginius, o tai apsunkina. Kartu šaldymo sistema tampa jautresnė išorinių parametrų pokyčiams.

Dėl energetikos problemos projektuotojai, įskaitant šaldymo įrangą, šiuo metu yra priversti atidžiau analizuoti tradicines sistemas, ieškodami naujų kondensacinės šilumos atgavimo schemų.

Jei šaldymo įrenginyje yra oro kondensatorius, pašildytą orą galite naudoti iškart po kondensatoriaus patalpoms šildyti. Taip pat gali būti naudingai panaudota perkaitintų šaltnešio garų šiluma po kompresoriaus, kurios temperatūros potencialas yra didesnis.

Pirmą kartą šilumos atgavimo schemas sukūrė Europos įmonės, nes Europoje elektros kainos buvo didesnės nei JAV.

Prekybos centrų tipo parduotuvių prekybinėms patalpoms šildyti naudojama visa pastaraisiais metais sukurta „Kostan“ įmonės (Italija) šaldymo įranga su šilumos atgavimo iš oro kondensatorių sistema. Tokios sistemos gali sumažinti bendrą energijos suvartojimą parduotuvėje 20-30%.

pagrindinis tikslas— didžiausio įmanomo šilumos kiekio, kurį šaldymo aparatas išskiria į aplinką, panaudojimas. Šiluma perduodama arba tiesiogiai šilto oro srautu po kondensatoriaus į parduotuvės prekybos erdvę šildymo sezono metu, arba į papildomą šilumokaitį-akumuliatorių (perkaitintų šaltnešio garų šiluma) šiltam vandeniui gaminti, kuris yra naudojami technologinėms reikmėms ištisus metus.

Patirtis naudojant operacines sistemas naudojant pirmąjį metodą parodė, kad jas lengva prižiūrėti, tačiau jos yra gana sudėtingos, jų naudojimas yra susijęs su būtinybe įdiegti papildomus ventiliatorius, kad būtų galima perkelti didelį kiekį oro ir oro filtrų, o tai galiausiai padidina išlaidas. Atsižvelgiant į tai, pirmenybė teikiama sudėtingesnėms schemoms, nepaisant to, kad jų įgyvendinimas apsunkina veikimą.

Paprasčiausia grandinė su šilumokaičiu-akumuliatoriumi yra grandinė su nuosekliu kondensatoriaus ir baterijos prijungimu. Ši schema veikia taip. Esant vandens temperatūrai šilumokaičio-akumuliatoriaus įvade ir aplinkos oro temperatūrai, lygiai 10 ° C, kondensacijos temperatūra tK yra 20 C. Trumpam (pavyzdžiui, per naktį) vanduo akumuliatoriuje įšyla. iki 50°C, a t pakyla iki 30°C. Tai paaiškinama tuo, kad bendras kondensatoriaus ir akumuliatoriaus našumas mažėja, nes kaitinant vandenį sumažėja pradinis temperatūros slėgis akumuliatoriuje.

10°C padidėjimas yra gana priimtinas, tačiau esant nepalankioms aukštos temperatūros ir mažo vandens sąnaudų deriniams, galima pastebėti didesnį kondensacijos temperatūros padidėjimą. Ši schema eksploatacijos metu turi šiuos trūkumus: kondensacijos slėgio svyravimai; periodiškas reikšmingas slėgio sumažėjimas imtuve, dėl kurio sutrinka skysčio tiekimas į garintuvą; galimas atvirkštinis skysčio srautas į oro kondensatorių, kai kompresorius sustabdomas, kai t yra žymiai žemesnė už temperatūrą imtuve.

Kondensato slėgio reguliatoriaus montavimas leidžia užkirsti kelią kondensato atgaliniam srautui iš imtuvo į oro kondensatorių, taip pat išlaikyti reikiamą kondensato slėgį, pavyzdžiui, atitinkantį 25 ° C.

Kai tw pakyla iki 50°C, o tok iki 25°C, slėgio reguliatorius visiškai atsidaro, o slėgio kritimas jame neviršija 0,001 MPa.

Jei t nukrenta iki 10°C, tai slėgio reguliatorius užsidaro ir oro kondensatoriaus vidinė ertmė bei dalis šilumokaičio-akumuliatoriaus gyvatuko prisipildo skysčiu. Kai temperatūra pakyla iki 25°C, slėgio reguliatorius vėl atsidaro ir skystis iš oro kondensatoriaus išeina peršalęs. Slėgis virš skysčio paviršiaus imtuve bus lygus kondensacijos slėgiui, atėmus slėgio kritimą reguliatoriuje, ir slėgis imtuve gali tapti toks mažas (pavyzdžiui, atitinka tK< 15°С), что жидкость перед подачей к регулирующему вентилю не будет переох-лажденной. В этом случае необходимо ввести в схему регенеративный теплообменник.

Norint palaikyti slėgį imtuve, į grandinę taip pat įvedamas diferencinis vožtuvas. Esant tk = 20°C ir tok - 40°C, diferencialinis vožtuvas užsidaro, slėgio kritimas oro kondensatoriaus, šilumokaičio-akumuliatoriaus ir slėgio reguliatoriaus vamzdynuose yra nežymus.

Nuleidus iki 0°C, o t iki 10°C, skysčio, esančio prieš slėgio reguliatorių, temperatūra bus maždaug 10°C. Slėgio kritimas slėgio reguliatoriuje taps reikšmingas, atsidarys diferencinis vožtuvas 6 ir karšti garai pateks į imtuvą.

Tačiau tai visiškai nepašalina problemos, susijusios su skysčio peršalimo trūkumu imtuve. Būtina įrengti regeneracinį šilumokaitį arba naudoti specialiai tam skirtą imtuvą. Šiuo atveju šaltas skystis iš kondensatoriaus nukreipiamas tiesiai į skysčio liniją. Tą patį efektą galima pasiekti įrengus vertikalų imtuvą, kuriame šaltesnis skystis nugrimzta į dugną, o karšti garai patenka į viršutinę dalį.

Slėgio reguliatoriaus vieta grandinėje tarp šilumokaičio-akumuliatoriaus ir oro kondensatoriaus. pageidautina dėl šių priežasčių: žiemą gali užtrukti ilgai, kol pasiekiamas reikiamas kondensacijos slėgis; kompresoriaus-kondensaciniame bloke dujotiekio ilgio tarp kondensatoriaus ir imtuvo retai pakanka; Esamuose įrenginiuose, norint sumontuoti šilumokaitį-akumuliatorių, būtina atjungti drenažo vamzdį. Pagal šią schemą taip pat sumontuotas atbulinis vožtuvas.

Sukurtos grandinės su lygiagrečiu oro kondensatorių prijungimu vienoje patalpoje palaikyti 20°C temperatūrą, kitoje – 10°C, kur žiemą dažnai varstomos durys. Tokiose grandinėse taip pat reikia įrengti slėgio reguliatorius ir diferencinius vožtuvus.

Lygiagrečiai su šilumos atgavimu sujungti kondensatoriai vasarą dažniausiai neveikia, o slėgis juose yra šiek tiek mažesnis nei pagrindiniame kondensatoriuje. Dėl laisvo solenoido ir atbulinių vožtuvų uždarymo galima skysčio recirkuliacija ir regeneracinio kondensatoriaus užpildymas. Siekiant to išvengti, grandinė numato aplinkkelio vamzdyną, per kurį periodiškai įjungiamas kondensatorius, kad būtų atkurta šiluma pagal signalą iš laiko relės.

Pagrindinio kondensatoriaus ir kondensatorių su šilumos atgavimu šiluminės apkrovos svyravimai yra susiję su poreikiu tokiose grandinėse naudoti didesnės talpos imtuvą nei šaldymo mašinose be šilumos atgavimo arba lygiagrečiai su pirmuoju įrengti papildomą imtuvą. , o tai verčia padidinti šaltnešio kiekį sistemai įkrauti.

Įvairių šilumos atgavimo schemų analizė naudojant standartinius koaksialinio tipo šilumokaičius (vamzdis vamzdyje) su visiška kondensacija juose ir naudojant tik perkaitintų garų šilumą rodo, kad instaliacija ekonomiškiau veikia esant pilnai kondensacijai šilumos regeneratoriuje tik nuolat ir stabiliai naudojant šiltą vandenį.

Šaldymo aparatas veikia dviem ciklais (su virimo temperatūra 10°C ir skirtingomis kondensacijos temperatūromis 35 ir 55°C). Kaip šilumos regeneratorius naudojamas papildomas priešpriešinio srauto vandens šilumokaitis, kuris perduoda perkaitintų šaltnešio garų šilumą esant 10 kW kompresoriaus šaldymo galios temperatūros slėgiui ir 2,1 kW (Tc = 35°C) elektros energijos suvartojimui. Kondensatoriuje galima pašildyti vandenį (jo debitas 0,012 kg/s) nuo 10 iki 30 °C, o tada regeneratoriuje vandens temperatūrą padidinti nuo 30 iki 65 °C. Cikle nuo 55°C, kai aušinimo galia yra 10 kW ir sunaudojama 3,5 kW elektros energijos, vanduo pagrindiniame kondensatoriuje (su 0,05 kg/s srautu) pašildomas nuo 10 iki 50°C, o po to vanduo. šildomas papildomame šilumokaityje-regeneratoriuje ( esant 0,017 kg/s debitui) įkaista nuo 50 iki 91°C. Pirmuoju atveju naudingai sunaudojama 13,7%, antruoju - 52% visos tiekiamos energijos.

Visais atvejais, renkantis šaldymo mašinos šilumos rekuperavimo sistemą, būtina nustatyti:

• kompresoriaus aušinimo pajėgumas ir kondensatoriaus šiluminė apkrova;
• šaldymo mašinos veikimo režimas vasarą ir žiemą; galimybė panaudoti regeneruotą šilumą; kambario šildymui reikalingos šilumos ir vandens šildymo santykis;
• reikalinga šilto vandens temperatūra ir jo suvartojimas laikui bėgant; šaldymo mašinos patikimumas šalto gamybos režimu.
• Šilumos rekuperavimo sistemų eksploatavimo patirtis rodo, kad tokios sistemos pradinės kapitalo sąnaudos didelėse parduotuvėse atsiperka per 5 metus, todėl jų įgyvendinimas yra ekonomiškai pagrįstas.

Apibūdinimas:

Administracinių ir gyvenamųjų patalpų tiekimo ir ištraukiamosios vėdinimo sistemos efektyvios ne tik sanitariniu ir higieniniu požiūriu. Su automatiniu šilumos atgavimu jie taip pat labai prisideda prie šildymo išlaidų mažinimo. Iš patalpos pašalinamo oro temperatūra yra 20-24 0 C. Nenaudoti šios šilumos reiškia, žodžiu, išleisti ją pro langą. Ištraukiamo oro šilumą galima panaudoti vandeniui šildyti ir tiekti orą ir taip prisidėti prie aplinkos apsaugos.

Šilumos atgavimas

D. Drostė, InnoTech Systemanalysis GmbH, Berlynas (Vokietija)

Technologijos

Pagrindinės nuostatos

Administracinių ir gyvenamųjų patalpų tiekimo ir ištraukiamosios vėdinimo sistemos efektyvios ne tik sanitariniu ir higieniniu požiūriu. Su automatiniu šilumos atgavimu jie taip pat labai prisideda prie šildymo išlaidų mažinimo. Iš patalpos pašalinamo oro temperatūra yra 20-24 o C. Šios šilumos nepanaudojimas, žodžiu, reiškia jos paleidimą pro langą. Ištraukiamo oro šilumą galima panaudoti vandeniui šildyti ir tiekti orą ir taip prisidėti prie aplinkos apsaugos.

Taigi, norint sumažinti vėdinimo nuostolius, būtinas šilumos atgavimas.

Techniniai sprendimai

Pastatų vėdinimo sistemose tam tikras išmetamo oro kiekis paimamas iš patalpų, kuriose yra daug drėgmės ir teršalų: virtuvės, tualetai, vonios kambariai, po to atšaldomas skersinio srauto plokšteliniame šilumokaityje ir išleidžiamas į lauką. Toks pat išorinio tiekiamo oro kiekis, iš anksto išvalytas nuo dulkių, šildomas šilumokaityje be kontakto su išmetamu oru ir tiekiamas į gyvenamąsias patalpas, miegamuosius ir vaikų kambarius. Atitinkami įrenginiai yra palėpėse, rūsiuose ar pagalbinėse patalpose.

Automatinėse tiekiamo vėdinimo sistemose, naudojant ventiliatorius, į patalpą nuolat tiekiamas nurodytas oro kiekis. Ištraukiamieji ventiliatoriai ištraukia užterštą orą iš virtuvių, tualetų ir kt.

Tinkamai parinkti ventiliatoriai užtikrina oro mainus, atitinkančius federalinės vyriausybės reikalavimus. Šilumos atgavimui užtikrinti sistemoje yra specialūs šilumokaičiai, pavyzdžiui, kryžminiai, esant reikalui su šilumos siurbliu.

Šiuolaikiniai įrengimai namuose su gera šilumos izoliacija, lyginant su konvekcine šildymo sistema, leidžia sutaupyti iki 50% šilumos.

Šilumos perdavimo iš šalinamo oro į tiekiamą orą efektyvumas plokšteliniuose šilumokaičiuose yra apie 60%, o su drėgnu šalinamu oru dar daugiau. Tai reiškia, kad bute, kurio gyvenamasis plotas yra 100 m2:

Šildymo sistemos galia mažesnė 10 W/m2 gyvenamojo ploto;

Metinis šilumos suvartojimas sumažinamas nuo maždaug 40 iki 15 kW/m2 per metus.

Ekonominis efektyvumas

Kontroliuojamai vėdinimo ir šilumos atgavimo sistemai orui šildyti reikia mažiau energijos nei kitoms sistemoms. Tuo pačiu, mažėjant šildymo sistemos instaliuotai galiai, naujos statybos metu mažėja ir investicinės išlaidos. Be to, naudojant šilumos atgavimo sistemas, mažinamos kuro sąnaudos, nes naudojama buitinė šilumos emisija (tai yra šilumos emisija iš žmonių, elektros prietaisų, apšvietimo, taip pat insoliacijos ir kt.). Buitinė šilumos emisija, užuot „perkaitinusi“ patalpą, kurioje jie atsiranda, per ortakių sistemą perskirstoma į tas patalpas, kuriose „perkaitinama“. Taip pat reikia nepamiršti, kad daugelyje butų ilgalaikis vėdinimas per atvirus langus dažnai yra nepageidautinas dėl didelio triukšmo lygio. Mechaninėje vėdinimo sistemoje panaudojus šilumos rekuperatorius ir šilumos siurblius, ji taupo energiją.

Įgyvendinimas

Ekonominės prielaidos šiuolaikinėms šildymo sistemoms įdiegti yra gana įvairios. Daugelyje federalinių žemių taikomos specialios mokesčių lengvatos, kurių dėka pradinės išlaidos gali būti sumažintos 20–30%. Be to, daugelyje energijos taupymo programų yra skyrelių, skirtų gyvenamųjų patalpų vėdinimui. Pavyzdžiui, Reino-Pfalco žemės programoje numatytas papildomas mokėjimas iki 25%, bet ne daugiau kaip 7500 DM. Ypač rekomenduojamas šilumos siurblių diegimas, kai kurios valstybės numato papildomą mokėjimą iki 30 proc.

Naudojimo pavyzdžiai

Šilumos rekuperacija daugiabučiame name

Tipiškame 1912 m. Leipcigo daugiabutyje, kuris buvo renovuotas ir toliau izoliuotas, olandų vėdinimo įmonė Van Ophoven naudojo kontroliuojamą šilumos atgavimo vėdinimo sistemą. Šio tipo namai sudaro iki 60 % Leipcigo būsto fondo. Tiekiamo ir ištraukiamo vėdinimo sistema su šilumos atgavimu kryžminio srauto šilumokaityje yra autonominė, kol neįjungiamas papildomas tiekiamo oro šildytuvas. Šilumos atgavimui užtikrinti sistemoje yra specialūs šilumokaičiai, mūsų pavyzdyje – kryžminis srautas. Šiuo atveju kalbame apie pusiausvyros vėdinimo sistemą. Kiekviename bute yra įrengtas prietaisas, sumontuotas ant sienos specialiai tam skirtoje vietoje. Lauko oras iš anksto pašildomas rekuperaciniame įrenginyje, o vėliau naudojant papildomą šildytuvą pašildomas iki reikiamos temperatūros. Šiuo atveju kalbame apie netiesioginį šildymą. Šios sistemos efektyvumo analizė parodė, kad energijos sutaupyta 40%, o CO 2 emisija sumažėjo 69%.

Oro mainų įrenginiai

Daugelyje Noseno administracinių pastatų, biuruose, ligoninėse, bankuose palankų mikroklimatą užtikrina energetiškai efektyvios oro mainų sistemos su šilumos atgavimu. Šilumos atgavimo efektyvumas priešpriešiniuose šilumokaičiuose gali siekti 60%. Čia parodytame paveikslėlyje matyti, kad oro mainų įrenginiai puikiai dera prie kambario dekoro.

Literatūra

1. Arbeitskreis der Dozenten fur Klimatechnik: Handbuch der Klimatechnik, Verlag C.F. Muller GmbH, Karlsrūhė

2. Recknagel/Sprenger: Taschenbuchfur Heizung + Klimatechnik, R. Oldenburg Verlag, Munchen/Wien 83/84

3. Ministerium fur Banuen und Wohnen des Landes Nordrhein-Westfalen: Luftung im Wohngebaude

4. THERMIE-Maxibroschure: Leitfaden energiesparende und emisijosarme Anlagen zur Heizung, Kuhlung und Klimatisierung von kleinen und mittleren Unternehmen in den neuen Bundeslandern, erhaltlich pagal OPET.

Šilumos atgavimas iš išmetamųjų dujų

Dūmų dujos, išeinančios iš krosnių darbo erdvės, yra labai aukštos temperatūros, todėl pasiima nemažą šilumos kiekį. Pavyzdžiui, Marteno krosnyse apie 80 % visos į darbo vietą tiekiamos šilumos iš darbo erdvės patenka dūmų dujomis, apie 60 % – kaitinamose krosnyse. Iš krosnių darbo erdvės dūmų dujos pasiima su savimi kuo daugiau šilumos, tuo aukštesnė jų temperatūra ir mažesnis šilumos koeficientas krosnyje. Atsižvelgiant į tai, patartina užtikrinti išeinančių dūmų dujų šilumos šalinimą, kuris iš esmės gali būti atliekamas dviem būdais: grąžinant dalį šilumos, parinktos iš dūmų dujų, atgal į krosnį ir be šildymo. grąžinti šią šilumą į orkaitę. Norint įgyvendinti pirmąjį metodą, būtina iš dūmų pasirinktą šilumą perduoti dujoms ir orui (arba tik orui). Šiam tikslui pasiekti plačiai naudojami rekuperacinio ir regeneracinio tipo šilumokaičiai, kurių naudojimas leidžia padidinti krosnies bloko pm, padidinti degimo temperatūrą ir taupyti kurą. Taikant antrąjį šalinimo būdą, išeinančių dūmų dujų šiluma panaudojama šiluminio dydžio katilinėse ir turbininėse jėgainėse, o tai leidžia žymiai sutaupyti kuro.

Kai kuriais atvejais abu aprašyti išeinančių dūmų dujų šilumos šalinimo būdai naudojami vienu metu. Tai daroma tada, kai išmetamųjų dujų temperatūra po regeneracinio arba rekuperacinio tipo šilumokaičių išlieka gana aukšta ir patartina toliau šalinti šilumą šiluminio dydžio įrenginiuose. Taigi, pavyzdžiui, Marteno krosnyse dūmų dujų temperatūra po regeneratorių yra 750-800 ° C, todėl jos pakartotinai naudojamos utilizavimo katiluose.

Išsamiau apsvarstykime išeinančių dūmų dujų šilumos šalinimo klausimą, dalį jų šilumos grąžinant į krosnį.

Visų pirma reikia pažymėti, kad šilumos vienetas, parinktas iš dūmų ir į orą ar dujas įleidžiamas į krosnį (fizinės šilumos vienetas), yra daug vertingesnis nei šilumos vienetas, gautas krosnyje dėl to. kuro degimo (cheminės šilumos vienetai), nes šildomo šildomo oro (dujų) šiluma nepraranda šilumos su dūmų dujomis. Kuo didesnė fizinės šilumos vieneto reikšmė, tuo mažesnis kuro sunaudojimo koeficientas ir aukštesnė išeinančių išmetamųjų dujų temperatūra.

Norint įprastam krosnies veikimui, reikiamą šilumos kiekį reikia tiekti į darbo vietą kas valandą. Šis šilumos kiekis apima ne tik degalų šilumą, bet ir įkaitinto oro ar dujų šilumą, t. Y.

Akivaizdu, kad su = const, padidėjimas sumažės. Kitaip tariant, šilumos panaudojimas iš išmetamųjų dujų suteikia galimybę sutaupyti degalų, o tai priklauso nuo šilumos atsigavimo laipsnio nuo išmetamųjų dujų.

Kur yra šildomo oro ir išmetamųjų dujų entalpija, atitinkamai iš darbo vietos, KW arba KJ/laikotarpis.

Šilumos atkūrimo laipsnį taip pat galima vadinti efektyvumu. Recuperator (regenerator), %

Žinodami šilumos atkūrimo laipsnį, galite nustatyti degalų ekonomiją naudodami šią išraišką:

Kur aš, atitinkamai, ID yra atitinkamai dūmtakių dujų entalpija degimo temperatūroje ir išeinant iš krosnies.

Sumažinus degalų sąnaudas dėl to, kad naudojama išmetamųjų dujų dujų šiluma, paprastai daro didelį ekonominį poveikį ir yra vienas iš būdų, kaip sumažinti metalo kaitinimo išlaidas pramoninėse krosnyse.

Be degalų taupymo, oro (dujų) šildymo naudojimą lydi ir kalorimetrinės degimo temperatūros padidėjimas, o tai gali būti pagrindinis atsigavimo tikslas, kai šildant krosnys su degalais su maža kalorijos verte.

Padidėjęs padidėja degimo temperatūra. Jei būtina suteikti tam tikrą vertę, padidėjus oro kaitinimo temperatūrai (dujoms), sumažėja vertė, t. Y., Sumažėja dujų, kurių kaloringa vertė yra didelė degalų mišinio vertė, kiekis sumažėja. .

Kadangi šilumos atsigavimas leidžia sutaupyti kurą, patartina siekti kuo aukščiausio įmanomo, ekonomiškai pagrįsto panaudojimo laipsnio. Tačiau reikia nedelsiant pažymėti, kad perdirbimas negali būti baigtas, t. Y. Visada. Tai paaiškina faktas, kad padidėjęs kaitinimo paviršius yra racionalus tik iki tam tikrų ribų, po kurių jis jau lemia labai nereikšmingą šilumos taupymo padidėjimą.

Valstybinė aukštojo profesinio mokymo įstaiga

„Samaros valstijos technikos universitetas“

Cheminių technologijų ir pramonės ekologijos katedra

KURSINIS DARBAS

Disciplinoje „Techninė termodinamika ir šilumos inžinerija“

Tema: Šilumos atkūrimo įrengimo apskaičiavimas proceso krosnies atliekų dujoms

Baigė: Student Ryabinina E.A.

ZF III kurso 19 grupė

Patikrino: Consultant Churkina A.Yu.

Samara 2010

Įvadas

Dauguma chemijos įmonių formuoja aukštos ir žemos temperatūros šilumos atliekas, kurios gali būti naudojamos kaip antriniai energijos ištekliai (VER). Tai įvairių katilų ir technologinių krosnių išeinančios dujos, aušinami srautai, aušinimo vanduo ir panaudotas garas.

Thermal VER didžiąja dalimi patenkina individualios gamybos šilumos poreikius. Taigi azoto pramonėje VER sąskaita patenkinama daugiau nei 26% šilumos poreikio, sodos pramonėje - daugiau nei 11%.

Naudojamų VER skaičius priklauso nuo trijų veiksnių: VER temperatūros, jų šiluminės galios ir išėjimo tęstinumo.

Šiuo metu labiausiai paplitęs yra išeinančių gamybinių dujų šilumos panaudojimas, kuris beveik visiems ugniai atspariems procesams turi aukštą temperatūros potencialą ir daugumoje pramonės šakų gali būti naudojamas nuolat. Išeinančių dujų šiluma yra pagrindinis energijos balanso komponentas. Jis daugiausia naudojamas technologiniams, o kai kuriais atvejais ir energetiniams tikslams (naudotiniuose katiluose).

Tačiau plačiai paplitęs aukštos temperatūros šiluminio VER naudojimas yra susijęs su perdirbimo metodų plėtra, įskaitant karšto šlako, produktų ir kt. šilumą, naujus išeinančių dujų šilumos šalinimo būdus, taip pat gerinimu esamos utilizavimo įrangos konstrukcijos.

1. Technologinės schemos aprašymas

Vamzdinėse krosnyse, kuriose nėra konvekcinių kamerų, arba spinduliavimo-konvekcinio tipo krosnyse, kuriose yra gana aukšta pradinė šildomo produkto temperatūra, išeinančių dujų temperatūra gali būti gana aukšta, todėl padidėja šilumos nuostoliai. , mažinantis krosnies efektyvumą ir didesnes degalų sąnaudas. Todėl būtina panaudoti išeinančių dujų šilumą. Tai galima pasiekti naudojant oro šildytuvą, šildant kuro deginimui į krosnį patenkantį orą, arba įrengiant utilizacinius katilus, leidžiančius gauti technologinėms reikmėms reikalingus vandens garus.

Tačiau oro šildymui reikia papildomų išlaidų oro šildytuvo, orlaivių konstrukcijai, taip pat papildomai sunaudojama elektros energijos, kurią sunaudoja oro lango variklis.

Norint užtikrinti normalų oro šildytuvo veikimą, svarbu užkirsti kelią jo paviršiaus korozijai dėl gėlių dujų srauto. Šis reiškinys galimas, kai šilumos perdavimo paviršiaus temperatūra yra žemesnė už rasos taško temperatūrą; Tuo pačiu metu dalis dūmtraukio, tiesiogiai besiliečiančio su oro šildytuvo paviršiumi, gerokai atšaldoma, juose esantys vandens garai iš dalies kondensuojasi ir, sugerdami iš dujų sieros dioksidą, susidaro agresyvi silpna rūgštis.

Rasos taškas atitinka temperatūrą, kuriai esant sočiųjų vandens garų slėgis yra lygus daliniam vandens garų, esančių kamine, slėgiui.

Vienas iš patikimiausių būdų apsisaugoti nuo korozijos yra išankstinis oro pašildymas bet kokiu būdu (pavyzdžiui, vandens ar garo kalibruose) iki aukštesnės nei rasos temperatūros. Tokia korozija gali vykti konvekcinių vamzdžių paviršiuje, jei į krosnį patenkančių žaliavų temperatūra žemiau rasos.

Šilumos šaltinis, siekiant padidinti sočiųjų garų temperatūrą, yra pirminio kuro oksidacijos (degimo) reakcija. Degimo metu susidarančios dūmų dujos suteikia šilumą žaliavos srauto radiacinėse, o vėliau konvekcinėse kamerose (vandens pora). Perkaitę vandens garai patenka į vartotoją, o degimo produktai iš krosnies patenka į katilą-naudotuvą. Prie išėjimo iš KU sotieji vandens garai patenka į perkaitusių garų tiekimą į viryklę, o dūmų dujos, aušdamos maistiniu vandeniu, patenka į oro šildytuvą. Iš oro šildytuvo dūmtraukiai patenka į Ktan, kur spirale ateinantis vanduo įšyla ir patenka tiesiai į vartotoją, o dūmai patenka į atmosferą.

2. Krosnies apskaičiavimas

2.1 Degimo proceso apskaičiavimas

Nustatome mažesnę kuro degimo šilumą q r n. Jei kuras yra atskiras angliavandenilis, tai jo q r degimo šiluma yra lygi standartinei degimo šilumai, atėmus vandens garų, esančių degimo produktuose, šilumą. Jis taip pat gali būti apskaičiuojamas pagal standartinį šiluminį poveikį, susidariusį pirminiams ir galutiniams produktams, remiantis Heso įstatymu.

Kurui, sudarytam iš angliavandenilių mišinio, nustatoma degimo šiluma, tačiau įvedamas priedas:

čia Q pi n yra kuro komponento degimo šiluma I -GO;

y I - kuro komponento koncentracija I -GO vieneto dalyse, tada:

Q r cm = 35,84 ∙ 0,987 + 63,80 ∙ 0,0033 + 91,32 ∙ 0,0012 + 118,73 ∙ 0,0004 + 146,10 ∙ 0,0001 = .3/5 m.3

Molinė kuro masė:

M m = σ m i ∙ y i,

čia M i yra i-ojo kuro komponento molinė masė, taigi:

M m = 16,042 ∙ 0,987 + 30,07 ∙ 0,0033 + 44,094 ∙ 0,0012 + 58,120 ∙ 0,0004 + 72,15 ∙ 0,0001 + 0,0001 + 0,0001 + 0,0001 + 0,0001 + 0,040,2 0 ,007 = 16,25 kg/ mol.

kg/m3,

tada Q р n cm, išreikštas MJ/kg, yra lygus:

MJ/kg.

Skaičiavimo rezultatai apibendrinti lentelėje. 1:

Degalų sudėtis 1 lentelė

Komponentas	Molinė masė M i,	molinė dalis y i, kmol/kmol
	16,042	0,9870	15,83
	30,070	0,0033	0,10
	44,094	0,0012	0,05
	58,120	0,0004	0,02
	72,150	0,0001	0,01
	44,010	0,0010	0,04
	28,010	0,0070	0,20
IŠ VISO:		1,0000	16,25

Nustatykime elementinę kuro sudėtį, % (masė):

,

kur n i C, n i H, n i N, n i O yra anglies, vandenilio, azoto ir deguonies atomų skaičius atskirų komponentų, sudarančių kurą, molekulėse;

Kiekvieno kuro komponento kiekis, masė. %;

M i – atskirų kuro komponentų molinė masė;

M m yra kuro molinė masė.

Sudėties patikrinimas:

C + H + O + N = 74,0 + 24,6 + 0,2 + 1,2 = 100 % (masė).

Nustatykime teorinį oro kiekį, reikalingą 1 kg kuro sudeginti, jis nustatomas pagal degimo reakcijos ir deguonies kiekio atmosferos ore stechiometrinę lygtį. Jei žinoma kuro elementinė sudėtis, teorinis oro kiekis L0, kg/kg, apskaičiuojamas pagal formulę:

Praktiškai, norint užtikrinti visišką kuro degimą, į krosnį įleidžiamas perteklinis oro kiekis, suraskime tikrąjį oro srautą, kai α = 1,25:

čia L yra tikrasis oro srautas;

α - oro pertekliaus koeficientas,

L=1,25∙17,0 = 21,25 kg/kg.

Specifinis oro tūris (nr.), skirtas sudeginti 1 kg kuro:

čia ρ in = 1,293 – oro tankis normaliomis sąlygomis,

m 3 /kg.

Raskime degimo produktų kiekį, susidarantį deginant 1 kg kuro:

jei žinoma kuro elementinė sudėtis, tada išmetamųjų dujų masės sudėtį 1 kg kuro visiško degimo metu galima nustatyti remiantis šiomis lygtimis:

čia m CO2, m H2O, m N2, m O2 yra atitinkamų dujų masė, kg.

Bendras degimo produktų kiekis:

m p.c = m CO2 + m H2O + m N2 + m O2,

m p.s = 2,71 + 2,21 + 16,33 + 1,00 = 22,25 kg/kg.

Mes patikriname gautą vertę:

čia W f – savitasis purkštuko garų suvartojimas deginant skystąjį kurą, kg/kg (dujų kurui W f = 0),

Kadangi kuras yra dujos, nepaisome drėgmės kiekio ore ir neatsižvelgiame į vandens garų kiekį.

Raskime degimo produktų tūrį normaliomis sąlygomis, susidarančius deginant 1 kg kuro:

čia m i – atitinkamų dujų, susidariusių deginant 1 kg kuro, masė;

ρ i – tam tikrų dujų tankis normaliomis sąlygomis, kg/m 3 ;

M i – tam tikrų dujų molinė masė, kg/kmol;

22,4 - молярный объем, м 3 /кмоль,

м 3 /кг; м 3 /кг;

м 3 /кг; m 3 /kg.

Суммарный объем продуктов сгорания (н. у.) при фактическом расходе воздуха:

V = V CO2 + V H2O + V N2 + V O2 ,

V = 1,38 + 2,75+ 13,06 + 0,70 = 17,89 м 3 /кг.

Плотность продуктов сгорания (н. у.):

кг/м 3 .

Найдем теплоемкость и энтальпию продуктов сгорания 1 кг топлива в интервале температур от 100 °С (373 К) до 1500 °С (1773 К), используя данные табл. 2.

Средние удельные теплоемкости газов с р, кДж/(кг∙К) Таблица 2

					Oras
0	0,9148	1,0392	0,8148	1,8594	1,0036
100	0,9232	1,0404	0,8658	1,8728	1,0061
200	0,9353	1,0434	0,9102	1,8937	1,0115
300	0,9500	1,0488	0,9487	1,9292	1,0191
400	0,9651	1,0567	0,9877	1,9477	1,0283
500	0,9793	1,0660	1,0128	1,9778	1,0387
600	0,9927	1,0760	1,0396	2,0092	1,0496
700	1,0048	1,0869	1,0639	2,0419	1,0605
800	1,0157	1,0974	1,0852	2,0754	1,0710
1000	1,0305	1,1159	1,1225	2,1436	1,0807
1500	1,0990	1,1911	1,1895	2,4422	1,0903

Энтальпия дымовых газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива:

где с CO2 , с H2O , с N2 , с О2 - средние удельные теплоемкости при постоянном давлении соответствующих газон при температуре t, кДж/(кг · К);

с t - средняя теплоемкость дымовых газов, образующихся при сгорании 1 кг топлива при температуре t, кДж/(кг К);

при 100 °С: кДж/(кг∙К);

при 200 °С: кДж/(кг∙К);

при 300 °С: кДж/(кг∙К);

при 400 °С: кДж/(кг∙К);

при 500 °С: кДж/(кг∙К);

при 600 °С: кДж/(кг∙К);

при 700 °С: кДж/(кг∙К);

при 800 °С: кДж/(кг∙К);

при 1000 °С: кДж/(кг∙К);

при 1500 °С: кДж/(кг∙К);

Результаты расчетов сводим в табл. 3.

Энтальпия продуктов сгорания Таблица 3

Temperatūra		Šilumos talpa продуктов сгорания с t , кДж/(кг∙К)	Entalpija продуктов сгорания H t ,
°C	KAM
			Т. к. газы, отходящие из регенератора стекловаренной печи, достаточно чистые. В других случаях требуется еще установка специального фильтра, который бы отчистил газы перед тем, как они пойдут в теплообменник. Ryžiai. 1. Рекуперативный теплообменник для утилизации теплоты отходящих газов. Горячая вода t = 95 °C Горячие отходящие... Экономии различных видов энергии. 2. Постановка задачи Проанализировать работу печи перегрева водяного пара и для эффективности использования теплоты первичного топлива предложить теплоутилизационную установку вторичных энергоресурсов. 3. Описание технологической схемы Печь перегрева водяного пара на установке производства стирола предназначена для повышения температуры... Объемы азота и водяного пара в продуктах сгорания ПГ. 1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ 1.1 Ознакомиться с устройством котлов-утилизаторов 1.2 Получить практические навыки проведения термодинамического анализа эффективности агрегатов энерготехнологических систем и протекающих в них процессов. 2. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 2.1 Проведение термодинамического анализа эффективности котла-утилизатора энергетическим и...