Преобразование низкопотенциального тепла с помощью теплонаносных установок. Принцип работы тепловых насосов.

Классификация органического топлива. Элементарный состав топлив.

Органическое топливо по происхождению подразделяют на природное (естественное) и искусственное, а по агрегатному состоянию при обычных условиях - на твердое, жидкое и газообразное. К примеру: жидким природным топливом является нефть, а искусственным - продукты ее переработки: мазут, дизельное топливо, бензин и т.д.

Кроме того, топливо по назначению и способу использования подразделяется на энергетическое в технологическое.

К энергетическим относятся те виды топлива, которые являются главным образом источником тепловой энергии.

К технологическим относятся те виды топлива, которые являются не только источником тепловой энергии, но и используются как компонент технологического процесса

Состав топлива

Свойства топлива как горючего материала определяются его составом.

Любое топливо состоит из горючей и негорючей частей. Горючую часть образуют углерод (С), водород (Н) и сера горючая (летучая) S_A.

Твердые и жидкие топлива состоят из горючих (углерода - С, водорода - Н, летучей серы - S_л == S_ор + S_к) и негорючих (азота - N и кислорода - О) элементов и балласта (золы - А, влаги - W).
Элементарный состав твердого и жидкого топлива дается в процентах к массе 1 кг топлива.

При этом различают рабочую, сухую, горючую и органическую массу топлива.
Рабочая масса – это масса и состав топливо, в котором поступает к потребителю и подвергается сжиганию.

Твердое топливо:

Древесное – опилки, стружка, щепа, др.гранулы, пеллеты, топл.брикеты, дрова.

Содержит много летучих, принагреве топлива без доступа кислорода при воздействии на него высоких температур (200-800 °С) происходит разложение на газообразную часть, состоящую из горючих (Н₂, метан) и негорючих газов (N₂, О₂). После выхода летучих в-в остаются коксовый осадок, сост. из углерода и минеральной части топлива. (зола)

Уголь (высшего кач-ва антроцит, затем каменный, низшего - бурый) – ТВ.горючая осадочная порода, образовавшаяся из отмерших растений в результате биохимических, физико-химических изменений без доступа кислорода.

Бурый – землистая (черная) однородная масса, при длит.хранении на воздухе частично окисляется, выветривается и рассыпается в порошок. Теплота сгорания – 1800 – 5000 кКал/кг.

Теплота сгорания – количество энергии, кот.выделится при полном сгорании ед. массы (объема) топлива. Низшая – не учитывают теплоту конденсации водяных паров из прод.сгорания топлива; высшая – учит. теплоту конденсации водяных паров.

Каменный – низкая влажность, низкая зольность, тепл.сгорания = 5000ккал/кг

Антрацит – малое содержание влаги (5-7%), горючих веществ. Теплота сгорания – 6-7 тыс. ккал/кг.

Жидкое топливо – мазут (тепл. сгорания 40 000 кДж/кг) может быть маловязкий и высоковязкий, с большим содержанием смолистых в-в и парафина. Все операции производят с подогревом., t вспышки – 90 °С – пары мазута при смеси с воздухом вспыхивают при поднесении открытого пламени.

Состав мазута: углерод (80%), водород (10%), сера (0,3 – 3%), влага (3%), минеральная часть – до 0,5%.

Получение тепла за счет солнечной энергии. Схема отопительных котельных с солнечными коллекторами.

Солнечная энергетика — направление альтернативной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-л. виде. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является «экологически чистой», то есть не производящей вредных отходов во время активной фазы использования. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределённого производства энергии.

Схема отопительных котельных с солнечными коллекторами

Солнечное отопление

1 — солнечный коллектор, 2 – датчик температуры поглощающей панели; 3 – бак-накопитель, 4 – гидравлическая группа; 5 – контроллер работы солнечной установки; 6 – уровень разбора ГВС; 7 – котел; 8 – расширительный бак мембранного типа; 9 – тэн.
Солнечное отоплениене слишком сложна: в конструкцию входит солнечный коллектор, состоящий в данном случае из двух одинаковых блоков (при необходимости количество блоков можно увеличить), накопитель горячей воды и аванкамера.
При проектировании солнечной котельной используется несколько хорошо известных принципов. Так, например, для самого солнечного нагревателя — «парниковый эффект», то есть свойство солнечных лучей беспрепятственно проходить сквозь прозрачную среду в замкнутое пространство и превращаться в тепловую энергию, уже не способную преодолеть обратно прозрачную «крышу» установки

Солнечный коллектор – различают трубчатые (вакуумные) и плоские. Коллектор укреплен на плоских или скатных крышах, под углом от 15 до 75 °С.

Принцип действия:

1. Солнечное излучение абсорбируется и преобразуется в тепло;

2. Тепло передается на встроенный элемент;

3. Жидкость внутри этого эл-та испаряется, пар поступает в конденсатор;

4. Тепло ч/з теплообменник типа «труба в трубе» передается протекающему ч/з коллектор теплоносителю;

5. В конденсаторе жидкость конденсируется, возвращается во встроенный эл-т, и процесс повторяется.

Плоский коллектор имеет высокую эфф-ть за счет сваренной лазерной сваркой алюминиевого абсорбера и гелиостекла с антирефлект. поверхностью. Если максимальная часовая теплопроизводительность установки выше, чем требуется, можно установить баки-аккумуляторы.

Его объем: V = (0,06-0,08) А, м3, где А – площадь солнцепоглощающей п-ти установки, м2.

Расчет экономии топлива за счет использования солнечной энергии, В:

В= ; где Q – суммарное количество теплоты, ГДж/год, вырабатываемой солнечной установкой за сезон, ƞ_пот – КПД замещаемого источника тепла.

Преобразование низкопотенциального тепла с помощью теплонаносных установок. Принцип работы тепловых насосов.

Одним из направлений использования низкопотенциального сбросного тепла является внедрение тепловых насосов (ТН). Источником низкопотенциальной теплоты для ТН может служить грунтовая вода, наружный воздух, тепло грунта, низкопотенциальные вторичные энергоресурсы.

Источником для работы теплового насоса может служить любая проточная вода с температурой от +5 до +40 °С. Чаще всего в качестве источника используются артезианские скважины, промышленные сбросы, градирные установки, незамерзающие водоемы.

Следует подчеркнуть, что TH тратит электроэнергию не на выработку тепла, как электрообогреватель, а только на перемещение фреона по системе. Основная же часть тепла передается потребителю от источника. Этим и объясняется низкая себестоимость тепла от TH.

Классификация:

- по принципу работы: компрессионные (приводятся в действие с помощью механической энергии эл-ва); абсорбционные (могут использовать тепло в качестве источника энергии);

- по источнику отбора тепла:

1. геотермальные – тепло земли или подземных грунтовых вод,

А) замкнутого типа – горизонтальные, вертикальные, водные, с непосредственным теплообменом

Б) открытого типа – в качестве т/обменной жидкости используется вода, которая затем выбрасывается обратно в землю

2. воздушные

3. используют производное (вторичное) тепло

Типы моделей:

Грунт-вода, вода-вода, воздух-вода, грунт-воздух, вода-воздух, воздух-воздух, фреон-вода, фреон-воздух.

Принцип работы тепловых насосов.

Принцип действия геотермального теплового насоса основан на сборе тепла из почвы или воды, и передаче в систему отопления здания. Для сбора тепла незамерзающая жидкость течет по трубе, расположенной в почве или водоеме возле здания, к тепловому насосу. Тепловой насос, подобно холодильнику, охлаждает жидкость (отбирает тепло), при этом жидкость охлаждается приблизительно на 5 °С. Жидкость снова течет по трубе в наружном грунте или воде, восстанавливает свою температуру, и снова поступает к тепловому насосу. Отобранное тепловым насосом тепло передается системе отопления и/или на подогрев горячей воды.

Возможно отбирать тепло у подземной воды - подземная вода с температурой около 10 °С подается из скважины к тепловому насосу, который охлаждает воду до +1...+2°С, и возвращает воду под землю. Тепловая энергия есть у любого предмета с температурой выше минус двести семьдесят три градуса Цельсия - так называемый "абсолютный ноль".

То есть тепловой насос может отобрать тепло у любого предмета - земли, водоема, льда, скалы и т.д. Если же здание, например летом, нужно охлаждать (кондиционировать), то происходит обратный процесс - тепло забирается из здания и сбрасывается в землю (водоем). Тот же тепловой насос может работать зимой на отопление, а летом на охлаждение здания. Очевидно, что тепловой насос может греть воду для горячего бытового водоснабжения, кондиционировать через фанкойлы, греть бассейн, охлаждать, например ледовый каток, подогревать крыши и дорожки от льда...

Одно оборудование может выполнить все функции по тепло-холодоснабжению здания.

+:

• Экономичность. Чтобы передать в систему отопления 1 кВт тепловой энергии, тепловому насосу нужно лишь 0,2-0,35 кВт электроэнергии; К_тн = ; где Т_out T_int – t на входе в систему теплоснабжения (Т_out) и температурный потенциал источника тепла (T_int)

• Экологическая чистота. Тепловой насос не сжигает топливо и не производит вредных выбросов в атмосферу;

• Минимальное обслуживание. Для работы теплонасосной станции мощностью до 10 МВт не требуется более одного оператора в смену; • Легкая адаптация к имеющейся системе отопления.

• индивидуальный выбор

· Компактность и безопасность

Минусы:

• Высокая стоимость
• Сложный и дорогой монтаж
• Низкая темп.нагреваемой воды (+50 +60°С) причем чем выше темп., тем ниже эффективность насоса и меньше надежность.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: