Во системот за климатизација, топлината на издувниот воздух од просториите може да се искористи на два начина:

· Примена на шеми со рециркулација на воздухот;

· Инсталирање на разменувачи на топлина.

Последниот метод, по правило, се користи во кола со директен проток на системите за климатизација. Сепак, употребата на единици за обновување на топлина не е исклучена во шемите со рециркулација на воздухот.

Во модерните системи за вентилација и климатизација се користи широк спектар на опрема: греалки, навлажнувачи, разни видови филтри, прилагодливи решетки и многу повеќе. Сето ова е неопходно за да се постигнат потребните параметри на воздухот, да се одржуваат или да се создадат удобни услови за работа во затворен простор. Потребна е многу енергија за одржување на целата оваа опрема. Разменувачите на топлина се ефикасно решение за заштеда на енергија во системите за вентилација. Основниот принцип на нивното работење е загревање на протокот на воздух што се доставува во просторијата, користејќи ја топлината на протокот отстранет од просторијата. Кога користите разменувач на топлина, потребна е помала енергија за загревање на доводниот воздух, со што се намалува количината на енергија потребна за неговото функционирање.

Обновувањето на топлината во зградите со климатизација може да се направи со враќање на топлината од емисиите на вентилација. Искористувањето на отпадната топлина за загревање на свеж воздух (или ладење на влезниот свеж воздух со отпаден воздух од системот за климатизација во лето) е наједноставниот облик на обновување. Во овој случај, може да се забележат четири типа на системи за отстранување, кои веќе се споменати: ротирачки регенератори; разменувачи на топлина со средно течност за ладење; едноставни воздушни разменувачи на топлина; тубуларни разменувачи на топлина. Ротациониот разменувач на топлина во системот за климатизација може да ја зголеми температурата на доводниот воздух за 15°C во зима и може да ја намали температурата на доводниот воздух за 4-8°C во лето (6.3). Како и кај другите системи за обновување, со исклучок на среден разменувач на топлина, ротациониот разменувач на топлина може да функционира само ако издувните канали и вшмукувачките канали се соседни еден до друг во одреден момент во системот.

Среден разменувач на топлина е помалку ефикасен од ротациониот разменувач на топлина. Во прикажаниот систем, водата циркулира низ две калеми за размена на топлина, а бидејќи се користи пумпа, двете намотки може да се наоѓаат на одредено растојание едни од други. И овој разменувач на топлина и ротациониот регенератор имаат подвижни делови (пумпата и електричниот мотор се придвижуваат и ова е различно од разменувачите на топлина на воздухот и цевките. Една од недостатоците на регенераторот е тоа што може да настане валкање во каналите. Нечистотијата може да се депонира на тркалото, кое потоа го пренесува на каналот за вшмукување. Повеќето тркала сега се опремени со чистење, што го намалува преносот на загадувачи на минимум.

Едноставен разменувач на топлина на воздух е стационарен уред за размена на топлина помеѓу издувните и влезните струи на воздухот, поминувајќи низ него во контраструја. Овој разменувач на топлина наликува на правоаголна челична кутија со отворени краеви, поделена на многу тесни канали како комори. Издувните гасови и свеж воздух течат низ наизменични канали, а топлината се пренесува од еден во друг проток на воздух едноставно преку ѕидовите на каналите. Нема пренос на загадувачи во разменувачот на топлина, и бидејќи значителна површина е затворена во компактен простор, се постигнува релативно висока ефикасност. Разменувачот на топлина на топлинските цевки може да се гледа како логичен развој на дизајнот на разменувачот на топлина опишан погоре, во кој двата проток на воздух во коморите остануваат целосно одвоени, поврзани со пакет топлински цевки со ребра што ја пренесуваат топлината од еден канал на друг. Иако ѕидот на цевката може да се смета за дополнителен термички отпор, ефикасноста на преносот на топлина во самата цевка, во која се одвива циклусот на испарување-кондензација, е толку висока што до 70% од отпадната топлина може да се врати во овие разменувачи на топлина. . Една од главните предности на овие разменувачи на топлина во споредба со средниот разменувач на топлина и ротациониот регенератор е нивната доверливост. Неуспехот на неколку цевки само малку ќе ја намали ефикасноста на разменувачот на топлина, но нема целосно да го запре системот за отстранување.

Со сета разновидност на дизајнерски решенија за уреди за обновување топлина од секундарни енергетски ресурси, секој од нив ги има следните елементи:

· Животната средина е извор на топлинска енергија;

· Животната средина е потрошувач на топлинска енергија;

· Приемник на топлина - разменувач на топлина кој прима топлина од извор;

· Уред за пренос на топлина - разменувач на топлина кој ја пренесува топлинската енергија на потрошувачот;

· Работна супстанција која транспортира топлинска енергија од извор до потрошувач.

Во регенеративните и воздух-воздух (воздух-течност) рекуперативни разменувачи на топлина, самите медиуми за размена на топлина се работната супстанција.

Примери за примена.

1. Греење на воздухот во системите за греење на воздухот.
Грејачите на воздухот се дизајнирани за брзо загревање на воздухот со помош на течност за ладење на вода и негова рамномерна дистрибуција со помош на вентилатор и ролетни. Ова е добро решение за градежни и производствени продавници, каде брзо загревање и одржување на удобна температура е потребно само за време на работното време (рерните обично работат во исто време).

2. Греење на вода во системот за снабдување со топла вода.
Употребата на единици за обновување на топлина ви овозможува да ги израмните врвовите во потрошувачката на енергија, бидејќи максималната потрошувачка на вода се јавува на почетокот и на крајот на смената.

3. Греење на вода во системот за греење.
затворен систем
Течноста за ладење циркулира во затворено коло. Така, не постои ризик од контаминација.
Отворен систем. Течноста за ладење се загрева со топол гас, а потоа му дава топлина на потрошувачот.

4. Греење на експлозивен воздух за согорување. Ви овозможува да ја намалите потрошувачката на гориво за 10%-15%.

Пресметано е дека главната резерва за заштеда на гориво за време на работата на горилниците за котли, печки и сушари е искористувањето на топлината на издувните гасови со загревање на согореното гориво со воздух. Искористувањето на топлината од димните гасови е од големо значење во технолошките процеси, бидејќи топлината што се враќа во печката или котелот во форма на претходно загреан експлозивен воздух овозможува да се намали потрошувачката на гориво природен гас до 30%.
5. Греење на горивото што оди на согорување со помош на разменувачи на топлина „течно-течна“. (Пример - мазут за греење на 100˚–120˚ С.)

6. Процесирајте го загревањето на течноста користејќи разменувачи на топлина „течност-течност“. (Пример - загревање на галвански раствор.)

Така, разменувачот на топлина е:

Решавање на проблемот со енергетската ефикасност на производството;

Нормализација на еколошката состојба;

Достапност на удобни услови во вашето производство - топлина, топла вода во административни и удобни простории;

Намалување на трошоците за енергија.

Слика 1.

Структура на потрошувачката на енергија и потенцијалот за заштеда на енергија во станбените згради: 1 – преносни топлински загуби; 2 - потрошувачка на топлина за вентилација; 3 - потрошувачка на топлина за снабдување со топла вода; 4- заштеда на енергија

Список на користена литература.

1. Karadzhi VG, Moskovko Yu.G. Некои карактеристики на ефективна употреба на опрема за вентилација и греење. Водич - М., 2004 година

2. Еремкин А.И., Бизеев В.В. Економика на снабдување со енергија во системите за греење, вентилација и климатизација. Издавачка куќа на Здружението на градежни универзитети М., 2008 г.

3. Сканави А. В., Махов. L. M. Греење. Издавачка куќа ДИА М., 2008 година

Обновувањето на топлина е широко користено во топлинското и енергетското инженерство многу години.е - бојлери за напојување, економајзери, грејачи на воздух, регенератори на гасни турбини и сл., но сепак недоволно внимание се посветува на тоа во технологијата за ладење. Ова може да се објасни со фактот дека ниска потенцијална топлина обично се испушта (на температура под 100 ° C), затоа, за да се користи, неопходно е да се воведат дополнителни разменувачи на топлина и уреди за автоматизација во системот за ладење, што го комплицира. Во исто време, системот за ладење станува почувствителен на промени во надворешните параметри.

Поради енергетскиот проблем, дизајнерите, вклучително и опремата за ладење, во моментов се принудени поблиску да ги анализираат традиционалните системи во потрага по нови шеми со регенерација на кондензирачка топлина.

Ако единицата за ладење има воздушен кондензатор, можете да го користите загреаниот воздух директно по кондензаторот за загревање на просторот. Исто така, може да биде корисно да се користи топлината на прегреаната пареа на средството за ладење по компресорот, кој има повисок температурен потенцијал.

За прв пат, шеми за обновување на топлина беа развиени од европски фирми, бидејќи цените на електричната енергија во Европа се повисоки отколку во САД.

Комплетна опрема за ладење на ''Kostan'' (Италија), развиена во последниве години, со систем за искористување на топлината на воздушните кондензатори, се користи за загревање на трговскиот кат во продавниците на ''Universam''. Ваквите системи можат да ја намалат вкупната потрошувачка на енергија во продавницата за 20-30%.

примарна цел- употреба на максимално можно количество топлина што се ослободува од машината за ладење во околината. Топлината се пренесува или директно преку протокот на топол воздух по кондензаторот до трговскиот кат на продавницата за време на грејната сезона, или до дополнителен разменувач на топлина-акумулатор (топлината на прегреаната пареа на средството за ладење) за да се добие топла вода, која се користи за технолошки потреби во текот на целата година.

Искуството на оперативните системи според првиот метод покажа дека се лесни за одржување, но релативно гломазни, нивната употреба е поврзана со потребата од инсталирање дополнителни вентилатори за придвижување на голема количина филтри за воздух и воздух, што на крајот доведува до зголемување во намалените трошоци. Со оглед на ова, предност се дава на посложени шеми, и покрај фактот што нивната имплементација го отежнува работењето.

Наједноставното коло со разменувач на топлина-акумулатор е коло со сериско поврзување на кондензатор и батерија. Оваа шема работи на следниов начин. При температури на водата на влезот во разменувачот на топлина-акумулатор и температура на околината од 10 ° C, температурата на кондензација tK е 20 C. За кратко време (на пример, во текот на ноќта), водата во акумулаторот се загрева до 50 ° C, а t се зголемува до 30 ° C. Ова се објаснува со фактот дека вкупните перформанси на кондензаторот и батеријата се намалуваат, бидејќи кога се загрева водата, почетната температурна разлика во батеријата се намалува.

Зголемувањето од 10°C е сосема прифатливо, меѓутоа, со неповолни комбинации на висока температура и ниска потрошувачка на вода, може да се забележи позначително зголемување на температурата на кондензација. Ова коло ги има следните недостатоци за време на работата: флуктуации на притисокот на кондензацијата; периодично значително намалување на притисокот во ресиверот, што доведува до нарушување во снабдувањето со течност до испарувачот; можен обратен проток на течност во воздушниот кондензатор при исклучување на компресорот, кога t е значително пониска од температурата во ресиверот.

Инсталирањето на регулатор на притисок на кондензација овозможува да се спречи враќањето на кондензатот од приемникот до воздушниот кондензатор, како и да се одржи потребниот притисок на кондензација, на пример, што одговара на 25 °C.

Со зголемување од tw до 50°C и tok до 25°C, регулаторот на притисокот се отвора целосно, додека падот на притисокот во него не надминува 0,001 MPa.

Ако и t се намали на 10 ° C, тогаш регулаторот на притисокот се затвора и внатрешната празнина на воздушниот кондензатор, како и дел од серпентина на разменувачот на топлина-акумулатор, се полни со течност. Со зголемување на t до 25 ° C, регулаторот на притисокот повторно се отвора и течноста од воздушниот кондензатор излегува супер ладена. Притисокот над површината на течноста во ресиверот ќе биде еднаков на притисокот на кондензација минус падот на притисокот во регулаторот, а притисокот во ресиверот може да стане толку низок (на пример, одговара на tK< 15°С), что жидкость перед подачей к регулирующему вентилю не будет переох-лажденной. В этом случае необходимо ввести в схему регенеративный теплообменник.

За да се одржи притисокот во ресиверот, во колото се воведува и диференцијален вентил. При tk = 20 ° C и ток - 40 ° C, диференцијалниот вентил е затворен, падот на притисокот во цевководите на воздушниот кондензатор, разменувачот на топлина-акумулатор и регулаторот на притисокот е незначителен.

Кога ќе се спушти на 0°C, a t до 10°C, течноста пред регулаторот на притисокот ќе има температура од приближно 10°C. Падот на притисокот во регулаторот на притисокот ќе стане значителен, диференцијалниот вентил 6 ќе се отвори и топла пареа ќе тече во ресиверот.

Сепак, ова не го исклучува целосно проблемот со отсуството на течно суперладење во ресиверот. Неопходно е да се инсталира регенеративен разменувач на топлина или да се користи специјално дизајниран приемник. Во овој случај, ладната течност од кондензаторот се насочува директно кон линијата на течноста. Истиот ефект може да се постигне со инсталирање на вертикален приемник, во кој постудената течност тоне на дното, а топлата пареа влегува во горниот дел.

Локацијата на регулаторот на притисокот во колото помеѓу разменувачот на топлина-ком-акумулатор и воздушниот кондензатор. по можност од следниве причини: во зима може да биде потребно долго време за да се постигне потребниот притисок на кондензација; во компресорска единица за кондензација, должината на цевководот помеѓу кондензаторот и приемникот ретко е доволна; во постојните инсталации потребно е да се исклучи одводната цевка за да се постави топлинскиот изменувач-акумулатор. Според оваа шема, инсталиран е и обратен вентил.

Развиени се кола со паралелно поврзување на воздушни кондензаториза одржување на температура од 20 ° C во една просторија и 10 ° C во друга, каде што вратите често се отвораат во зима. Таквите шеми бараат и инсталирање на регулатори на притисок и диференцијални вентили.

Паралелно поврзаните кондензатори со обновување на топлина обично не работат во лето, а притисокот во нив е нешто помал отколку во главниот кондензатор. Поради лабаво затворање на електромагнетниот и обратните вентили, можно е рециркулирање на течноста и полнење на кондензаторот за отпадна топлина. За да се избегне ова, во колото е обезбеден бајпас цевковод, преку кој кондензаторот периодично се вклучува со обновување на топлина со сигнал за временско реле.

Флуктуациите на топлинското оптоварување на главниот кондензатор и кондензаторите со обновување на топлина се поврзани со потребата да се користи приемник со поголем капацитет во такви кола отколку кај чилери без обновување на топлина, или да се инсталира дополнителен приемник паралелно со првиот, поради што е неопходно да се зголеми количината на ладилното средство за полнење на системот.

Анализа на различни шеми за обновување на топлинакористењето на стандардни коаксијални разменувачи на топлина (цевка во цевка) со целосна кондензација во нив и користење само на топлината од прегревањето на пареата покажува дека постројката работи поекономично со целосна кондензација во топлинскиот регенератор само со континуирана и стабилна употреба на топла вода.

Машината за ладење работи во два циклуса (со точка на вриење од 10°C и различни температури на кондензација од 35 и 55°C). Како регенератор на топлина, се користи дополнителен разменувач на топлина против проток на вода, кој ја пренесува топлината од прегревање на испарувањата на ладилното средство при температурна разлика од 10 kW капацитет за ладење на компресорот и потрошувачка на енергија од 2,1 kW (Tk = 35 ° C) во Во главниот кондензатор, водата може да се загрее (при проток е 0,012 kg/s) од 10 до 30°C, а потоа во регенераторот да се зголеми температурата на водата од 30 на 65°C. Во циклусот од 55°C со капацитет за ладење од 10 kW и потрошувачка на енергија од 3,5 kW во главниот кондензатор, водата (со брзина на проток од 0,05 kg/s) се загрева од 10 до 50°C, а потоа во дополнителен разменувач на топлина-регенератор, водата (со брзина на проток од 0,017 kg / s) се загрева од 50 до 91 ° C. Во првиот случај, 13,7% се корисни, во вториот - 52% од вкупната испорачана енергија.

Во сите случаи, при изборот на систем за обновување на топлина за машина за ладење, неопходно е да се одреди следново:

• капацитет за ладење на компресорот и топлинско оптоварување на кондензаторот;
• начин на работа на машината за ладење во летни и зимски периоди; можноста за користење на обновената топлина; односот помеѓу потребната топлина за греење на просторот и греењето на водата;
• потребната температура на топла вода и нејзината потрошувачка со текот на времето; сигурноста на работата на машината за ладење во режим на добивање студ.
• Оперативното искуство на системите за обновување на топлина покажува дека почетните капитални трошоци за таков систем во големите продавници се исплаќаат во рок од 5 години, така што нивната имплементација е економски изводлива.

Опис:

Системите за снабдување и издувна вентилација за административни и станбени простории се ефективни не само од санитарна и хигиенска гледна точка. Со автоматско враќање на топлината, тие исто така имаат значаен придонес во намалувањето на трошоците за греење. Воздухот отстранет од просторијата има температура од 20-24 0 C. Некористењето на оваа топлина значи, буквално, испуштање низ прозорецот. Топлината од издувниот воздух може да се користи за загревање на водата и снабдување со воздух, со што се придонесува за заштита на животната средина.

Обнова на топлина

Д. Дросте, InnoTech Systemanalysis GmbH, Берлин (Германија)

Технологија

Основни одредби

Системите за снабдување и издувна вентилација за административни и станбени простории се ефективни не само од санитарна и хигиенска гледна точка. Со автоматско враќање на топлината, тие исто така имаат значаен придонес во намалувањето на трошоците за греење. Воздухот отстранет од просторијата има температура од 20-24 o C. Да не се користи оваа топлина значи, буквално, да се испушти низ прозорецот. Топлината од издувниот воздух може да се користи за загревање на водата и снабдување со воздух, со што се придонесува за заштита на животната средина.

Така, обновувањето на топлината е неопходно за да се намалат загубите во вентилацијата.

Технички решенија

Во системите за вентилација на зградите, одредена количина на издувен воздух се зема од простории со висока содржина на влага и загадување: кујна, тоалет, бања - потоа се лади во разменувач на топлина со вкрстен проток и се исфрла. Истата количина на надворешен доводен воздух претходно исчистен од прашина се загрева во разменувач на топлина без контакт со издувниот воздух и се снабдува во станбени простории, спални и детски соби. Соодветните уреди се наоѓаат во тавани, подруми или помошни простории.

Во системите за автоматско снабдување вентилација, одредена количина на воздух континуирано се снабдува во просторијата со помош на вентилатори. Издувните вентилатори го извлекуваат загадениот воздух од кујните, тоалетите итн.

Со правилен избор на вентилатори, се обезбедува воздушна размена која ги исполнува барањата на Федералната влада. За да се обезбеди обновување на топлина, специјални разменувачи на топлина се вклучени во системот, на пример, вкрстен проток, доколку е потребно, опремен со топлинска пумпа.

Современите инсталации во куќи со добра топлинска изолација, во споредба со конвективниот систем за греење, можат да заштедат до 50% од топлината.

Ефикасноста на преносот на топлина од издувниот воздух до снабдувањето со воздух во плочестите разменувачи на топлина е околу 60%, уште повеќе со влажен издувен воздух. Тоа значи дека во стан со станбена површина од 100 м2:

Моќноста на системот за греење е помала за 10 W / m 2 простор за живеење;

Годишната потрошувачка на топлина се намалува од околу 40 на 15 kW/m 2 ·година.

Економска ефикасност

Контролираниот систем за вентилација и обновување на топлина бара помалку трошоци за енергија за загревање на воздухот од другите системи. Истовремено, поради намалувањето на инсталираната моќност на топлификациониот систем, се намалуваат инвестициските трошоци во новоградбата. Дополнително, поради употребата на системи за обновување на топлина, трошоците за гориво се намалуваат, бидејќи се користат топлински емисии на домаќинствата (се мисли на емисиите на топлина на лице, електрични апарати, осветлување, како и инсолација итн.). Емисиите на топлина од домаќинствата, наместо да ја „прегреат“ просторијата во која се појавуваат, се прераспределуваат преку системот за воздушни канали во оние простории каде што има „подгревање“. Исто така, треба да се има на ум дека во многу станови, продолжената вентилација преку отворени прозорци често е непожелна поради високото ниво на бучава. Употребата на единици за обновување на топлина и топлински пумпи во системот за механичка вентилација го прави енергетски поефикасен.

Имплементација

Економските предуслови за воведување модерни системи за греење се доста разновидни. Во голем број сојузни држави постојат посебни даночни олеснувања, благодарение на кои почетните трошоци може да се намалат за 20-30%. Покрај тоа, голем број програми за заштеда на енергија содржат делови за вентилација на домот. Така, на пример, програмата Рајна-Пфалц предвидува дополнителна исплата до 25%, но не повеќе од 7500 DM. Особено се препорачува воведување топлински пумпи, при што некои покраини предвидуваат доплата до 30%.

Примери за користење

Обновување на топлина во станбена зграда

Во типична станбена куќа во Лајпциг од 1912 година, која била обновена и дополнително изолирана, холандската фирма за вентилација Van Ophoven користела контролиран систем за вентилација со враќање на топлината. Куќите од овој тип сочинуваат до 60% од станбениот фонд на Лајпциг. Системот за напојување и издувна вентилација со обновување на топлина во разменувачот на топлина со вкрстен проток е автономен додека не се вклучи дополнителниот грејач на воздухот за снабдување. За да се обезбеди обновување на топлина, специјални разменувачи на топлина се вклучени во системот, во нашиот пример - вкрстен проток. Во овој случај, зборуваме за рамнотежен систем за вентилација. Секој стан е опремен со уред инсталиран на ѕидот на посебно одредено место. Надворешниот воздух се загрева во уредот за обновување, а потоа се загрева до потребната температура со помош на дополнителен грејач. Во овој случај, зборуваме за индиректно греење. Анализата на ефикасноста на овој систем покажа дека заштедата на енергија изнесува 40%, а емисиите на CO 2 се намалени за 69%.

Единици за размена на воздух

Во многу административни згради во Носен, во канцеларии, болници, банки, поволна микроклима обезбедуваат енергетски ефикасни единици за размена на воздух со обновување на топлина. Ефикасноста на обновувањето на топлината во разменувачите на топлина против проток може да достигне 60%. На сликата прикажана овде, може да се види дека единиците за размена на воздух добро се вклопуваат во околината на просторијата.

Литература

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

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

3. Министерство за крзно Banuen und Wohnen des Landes Nordrhein-Westfalen: Luftung im Wohngebaude

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

Искористување на топлината од отпадните димни гасови

Димните гасови што го напуштаат работниот простор на печките имаат многу висока температура и затоа со себе носат значително количество топлина. Во печките со отворено огниште, на пример, околу 80% од целокупната топлина што се доставува до работниот простор е однесена од работниот простор со димни гасови, во печките за греење околу 60%. Од работниот простор на печките, димните гасови носат со себе колку повеќе топлина, толку е поголема нивната температура и помал факторот на искористување на топлината во печката. Во овој поглед, препорачливо е да се обезбеди враќање на топлината од димните гасови, што може да се изврши во принцип со два методи: со враќање на дел од топлината земена од димните гасови назад во печката и без враќање на оваа топлина. до печката. За да се спроведе првиот метод, неопходно е да се пренесе топлината земена од чадот на гасот и воздухот (или само воздухот) што влегува во печката. За да се постигне оваа цел, широко се користат разменувачи на топлина од рекуперативни и регенеративни типови, чија употреба овозможува да се зголеми ефикасноста на единицата на печката, да се зголеми температурата на согорување и да се заштеди гориво. Со вториот начин на искористување, топлината на димните гасови се користи во термоенергетските котли и турбинските постројки, со што се постигнува значителна заштеда на гориво.

Во некои случаи, двата опишани методи за обновување на отпадната топлина се користат истовремено. Ова се прави кога температурата на димните гасови по разменувачите на топлина од регенеративен или рекуперативен тип останува доволно висока и се препорачува понатамошно обновување на топлината во термоелектраните. Така, на пример, во печките со отворено огниште, температурата на димните гасови по регенераторите е 750-800 °C, така што тие повторно се користат во котли за отпадна топлина.

Да го разгледаме подетално прашањето за искористување на топлината на димните гасови со враќање на дел од нивната топлина во печката.

Пред сè, треба да се забележи дека единицата топлина земена од чадот и внесена во печката со воздух или гас (единица физичка топлина) се покажува многу повредна од единицата топлина добиена во печката како резултат на согорување на горивото (единица хемиска топлина), бидејќи топлината на загреаниот воздух (гас) не предизвикува загуба на топлина со димни гасови. Вредноста на единицата физичка топлина е колку е поголема, толку е помал факторот на искористеност на горивото и толку е поголема температурата на димните гасови.

За нормално функционирање на печката, потребната количина на топлина треба да се доставува до работниот простор секој час. Оваа количина на топлина ја вклучува не само топлината на горивото, туку и топлината на загреаниот воздух или гас, т.е.

Јасно е дека со = const зголемувањето ќе дозволи да се намали. Со други зборови, обновувањето на отпадната топлина од димните гасови овозможува да се постигне заштеда на гориво, што зависи од степенот на обновување на топлината од димните гасови.

каде - соодветно, енталпијата на загреаниот воздух и димните гасови што го напуштаат работниот простор, kW, или kJ / период.

Степенот на обновување на топлина може да се нарече и ефикасност. рекуператор (регенератор), %

Знаејќи го степенот на обновување на топлина, можно е да се одреди економичноста на горивото со следниов израз:

каде што јас "d, Id - соодветно, енталпијата на димните гасови на температурата на согорување и напуштањето на печката.

Намалувањето на потрошувачката на гориво како резултат на користење на топлината на димните гасови обично дава значителен економски ефект и е еден од начините за намалување на трошоците за загревање на металот во индустриските печки.

Покрај економичноста на горивото, употребата на греење со воздух (гас) е придружена со зголемување на калориметриската температура на согорување, што може да биде главната цел на закрепнување при загревање на печки со гориво со ниска калориска вредност.

Зголемувањето на at доведува до зголемување на температурата на согорување. Ако е неопходно да се обезбеди одредена вредност, тогаш зголемувањето на температурата на греењето на воздухот (гасот) доведува до намалување на вредноста, односно до намалување на процентот на гас со висока топлина на согорување во мешавината на горивото.

Бидејќи обновувањето на топлина може значително да заштеди гориво, препорачливо е да се стремиме кон највисок можен, економски оправдан степен на искористеност. Сепак, веднаш треба да се забележи дека рециклирањето не може да биде целосно, односно секогаш. Ова се објаснува со фактот дека зголемувањето на грејната површина е рационално само до одредени граници, по што веќе доведува до многу незначителна добивка во заштедата на топлина.

Државна образовна институција за високо стручно образование

„Државен технички универзитет Самара“

Катедра за хемиска технологија и индустриска екологија

КУРСНА РАБОТА

во дисциплината „Техничка термодинамика и топлинско инженерство“

Тема: Пресметка на инсталација за искористување на топлината од отпадните гасови на процесна печка

Заврши: Студентка Рјабинина Е.А.

ЗФ курс III група 19

Проверено од: Консултант Чуркина А.Ју.

Самара 2010 година

Вовед

Повеќето хемиски претпријатија создаваат термички отпад со висока и ниска температура, кој може да се користи како секундарни енергетски ресурси (SER). Тие вклучуваат димни гасови од различни котли и процесни печки, ладени потоци, вода за ладење и издувна пареа.

Термичките VER во голема мера ја покриваат побарувачката за топлина на одделни индустрии. Така, во индустријата за азот, повеќе од 26% од побарувачката за топлина се задоволува со помош на VER, во индустријата за сода - повеќе од 11%.

Бројот на употребени HORs зависи од три фактори: температурата на HORs, нивната топлинска моќност и континуитетот на излезот.

Во моментов, најраспространето е искористувањето на топлината од индустриските отпадни гасови, кои имаат висок температурен потенцијал за речиси сите пожарникарски процеси и можат континуирано да се користат во повеќето индустрии. Топлината на отпадниот гас е главната компонента на енергетскиот биланс. Се користи главно за технолошки, а во некои случаи - за енергетски цели (во котли за отпадна топлина).

Сепак, широката употреба на високотемпературни термички VER е поврзана со развојот на методи за искористување, вклучително и топлината на топли згура, производи и сл., нови методи за искористување на топлината на издувните гасови, како и со подобрување на дизајните на постоечката опрема за користење.

1. Опис на технолошката шема

Во цевни печки без конвекциона комора или во печки од типот на зрачна конвекција, но со релативно висока почетна температура на загреаниот производ, температурата на издувните гасови може да биде релативно висока, што доведува до зголемена загуба на топлина, намалена ефикасност на печката и повисока потрошувачката на гориво. Затоа, неопходно е да се користи топлината на отпадните гасови. Ова може да се постигне или со користење на грејач за воздух кој го загрева воздухот што влегува во печката за согорување на горивото или со инсталирање на котли за отпадна топлина што овозможуваат да се добие водена пареа неопходна за технолошки потреби.

Меѓутоа, за имплементација на загревање на воздухот, потребни се дополнителни трошоци за изградба на грејач за воздух, дувалки, како и дополнителна потрошувачка на енергија што ја троши моторот на дувачот.

За да се обезбеди нормално функционирање на грејачот на воздухот, важно е да се спречи можноста за корозија на неговата површина од страната на протокот на димните гасови. Овој феномен е возможен кога температурата на површината за размена на топлина е пониска од температурата на точката на росење; во исто време, дел од димните гасови, директно во контакт со површината на воздушниот грејач, значително се ладат, водената пареа содржана во нив делумно се кондензира и, апсорбирајќи сулфур диоксид од гасовите, формира агресивна слаба киселина.

Точката на росење одговара на температурата на која притисокот на заситената пареа на водата е еднаков на парцијалниот притисок на водената пареа содржана во димните гасови.

Еден од најсигурните начини за заштита од корозија е претходно загревање на воздухот на некој начин (на пример, во греалки за вода или пареа) до температура над точката на росење. Таквата корозија може да се појави и на површината на цевките за конвекција ако температурата на суровината што влегува во печката е под точката на росење.

Изворот на топлина за зголемување на температурата на заситената пареа е реакцијата на оксидација (согорување) на примарното гориво. Димните гасови формирани за време на согорувањето ја испуштаат својата топлина во зрачењето, а потоа конвекционите комори до протокот на суровината (пареа). Прегреаната водена пареа влегува во потрошувачот, а производите од согорувањето ја напуштаат печката и влегуваат во котелот за отпадна топлина. На излезот од KU, заситената водена пареа се враќа назад во печката за прегревање на пареа, а димните гасови, кои се ладат со напојната вода, влегуваат во грејачот на воздухот. Од грејачот на воздухот, димните гасови влегуваат во CTAN, каде што водата што тече низ серпентина се загрева и оди директно до потрошувачот, а димните гасови се ослободуваат во атмосферата.

2. Пресметка на печка

2.1 Пресметка на процесот на согорување

Да ја дефинираме помалата грејна вредност на горивото Q р н. Ако горивото е индивидуален јаглеводород, тогаш неговата калориска вредност Q p n е еднаква на стандардната калориска вредност минус топлината на испарувањето на водата во производите на согорувањето. Може да се пресмета и од стандардните термички ефекти од формирањето на почетните и финалните производи врз основа на законот Хес.

За гориво што се состои од мешавина на јаглеводороди, калориската вредност се одредува според правилото за адитивност:

каде што Q pi n е калориската вредност на i-тата компонента на горивото;

y i е концентрацијата на i-тата компонента на горивото во фракции од единица, тогаш:

Q p n cm \u003d 35,84 ∙ 0,987 + 63,80 ∙ 0,0033+ 91,32 ∙ 0,0012+ 118,73 ∙ 0,0004 + 146,10 ∙ 0010 ∙ 0,10 ∙ 0,00 ∙ 0,00 ∙

Моларна маса на гориво:

M m = Σ M i ∙ y i,

каде M i е моларната маса на i-тата компонента на горивото, па оттука:

M m .007 = 16,25 kg/ mol.

kg / m 3,

тогаш Q p n cm, изразено во MJ / kg, е еднакво на:

МЈ/кг.

Резултатите од пресметката се сумирани во Табела. 1:

Состав на гориво Табела 1

Компонента	Моларна маса M i,	Моларна фракција 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
ВКУПНО:		1,0000	16,25

Дозволете ни да го одредиме елементарниот состав на горивото, % (маса):

,

каде што n i C, n i H, n i N, n i O е бројот на атоми на јаглерод, водород, азот и кислород во молекулите на поединечните компоненти што го сочинуваат горивото;

Содржината на секоја компонента на горивото, wt. %;

M i е моларната маса на поединечните компоненти на горивото;

M m е моларната маса на горивото.

Проверка на составот:

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

Дозволете ни да ја одредиме теоретската количина на воздух потребна за согорување на 1 кг гориво; таа е одредена од стехиометриската равенка на реакцијата на согорување и содржината на кислород во атмосферскиот воздух. Ако е познат елементарниот состав на горивото, теоретската количина на воздух L 0, kg/kg, се пресметува со формулата:

Во пракса, за да се обезбеди комплетноста на согорувањето на горивото, вишокот на воздух се внесува во печката, го наоѓаме вистинскиот проток на воздух на α = 1,25:

каде што L е вистинскиот проток на воздух;

α - коефициент на вишок воздух,

L=1,25∙17,0 = 21,25 kg/kg.

Специфичен волумен на воздух (n.a.) за согорување на 1 kg гориво:

каде ρ во \u003d 1,293 - густина на воздухот во нормални услови,

m 3 / kg.

Ајде да ја најдеме количината на производи за согорување формирани при согорување на 1 кг гориво:

ако е познат елементарниот состав на горивото, тогаш масовниот состав на димните гасови на 1 kg гориво при неговото целосно согорување може да се определи врз основа на следните равенки:

каде m CO2 , m H2O , m N2 , m O2 - масата на соодветните гасови, kg.

Вкупна количина на производи за согорување:

m p. s \u003d m CO2 + m H2O + m N2 + m O2,

m p. s \u003d 2,71 + 2,21 + 16,33 + 1,00 \u003d 22,25 kg / kg.

Проверка на добиената вредност:

каде што W f е специфичната потрошувачка на пареа од инјекторот при согорување на течно гориво, kg/kg (за гасно гориво W f = 0),

Бидејќи горивото е гас, ја занемаруваме содржината на влага во воздухот и не ја земаме предвид количината на водена пареа.

Дозволете ни да го најдеме обемот на производи за согорување во нормални услови формирани при согорување на 1 кг гориво:

каде m i е масата на соодветниот гас што се формира при согорување на 1 kg гориво;

ρ i - густина на дадениот гас во нормални услови, kg/m 3;

M i е моларната маса на дадениот гас, kg/kmol;

22,4 - моларен волумен, m 3 / kmol,

m 3 / kg; m 3 / kg;

m 3 / kg; m 3 / kg.

Вкупниот волумен на производи од согорување (н.а.) на вистинскиот проток на воздух:

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

V \u003d 1,38 + 2,75 + 13,06 + 0,70 \u003d 17,89 m 3 / kg.

Густина на производи од согорување (н.а.):

kg / m 3.

Дозволете ни да го пронајдеме топлинскиот капацитет и енталпијата на производите од согорување на 1 kg гориво во температурен опсег од 100 °C (373 K) до 1500 °C (1773 K), користејќи ги податоците во Табела. 2.

Просечни специфични топлински капацитети на гасовите c р, kJ/(kg∙K) Табела 2

					Воздух
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

Енталпијата на димните гасови генерирана при согорување на 1 кг гориво:

каде што c CO2, c H2O, c N2, c O2 се просечните специфични топлински капацитети при постојан притисок на соодветниот тревник на температура t, kJ/(kg K);

c t е просечен топлински капацитет на димните гасови генериран при согорување на 1 kg гориво на температура t, kJ/(kg K);

на 100 °С: kJ/(kg∙K);

на 200 °С: kJ/(kg∙K);

на 300 °C: kJ/(kg∙K);

на 400 °С: kJ/(kg∙K);

на 500 °С: kJ/(kg∙K);

на 600 °C: kJ/(kg∙K);

на 700 °С: kJ/(kg∙K);

на 800 °С: kJ/(kg∙K);

на 1000 °C: kJ/(kg∙K);

на 1500 °C: kJ/(kg∙K);

Резултатите од пресметките се сумирани во Табела. 3.

Енталпија на производи од согорување Табела 3

Температура		Топлински капацитет производи за согорување со т, kJ/(kg∙K)	Енталпија производи за согорување H t,
°С	ДО
			Бидејќи гасовите што го напуштаат регенераторот на печката за топење стакло се доста чисти. Во други случаи, потребна е и инсталација на посебен филтер, кој би ги исчистил гасовите пред да отидат до разменувачот на топлина. Ориз. 1. Рекуперативен разменувач на топлина за обновување на отпадната топлина. Топла вода t = 95 °C Топол отпад... Заштеда на различни видови енергија. 2. Изјава за проблемот Анализирајте ја работата на печката за прегревање со пареа и, за ефикасноста на користењето на топлината на примарното гориво, предложете постројка за обновување на топлина за секундарни енергетски ресурси. 3. Опис на дијаграмот на проток Количини на азот и водена пареа во производи за согорување SG. 1. ЦЕЛ НА РАБОТАТА 1.1 Да се ​​запознае со дизајнот на котлите за отпадна топлина 1.2 Да се ​​здобијат со практични вештини за спроведување на термодинамичка анализа на ефикасноста на единиците на енергетските технолошки системи и процесите што се случуваат во нив. 2. СОДРЖИНА НА РАБОТАТА 2.1 Изведување на термодинамичка анализа на ефикасноста на котел за отпадна топлина по енергија и ...