Сделай Сам Свою Работу на 5

В АВТОНОМНЫХ СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И В РЕЖИМЕ РАБОТЫ ПИКОВЫХ ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЕЛЬНЫХ





На правах рукописи

Абильдинова Сауле Кианбековна

ТЕХНОЛОГИИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ НАСОСОВ

В АВТОНОМНЫХ СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ И В РЕЖИМЕ РАБОТЫ ПИКОВЫХ ВОДОГРЕЙНЫХ КОТЕЛЬНЫХ

Специальности: 05.14.04 – Промышленная теплоэнергетика

01.04.14 – Теплофизика теоретическая теплотехника

 

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

 

 

Работа выполнена в Алматинском университете энергетики и связи (АУЭС ).

 

 

Научный руководитель доктор технических наук, академик

Алияров Бирлес Каниевич

 

Научный консультант кандидат технических наук, профессор

АУЭС Стояк Вячеслав Владимирович

 

Официальные оппоненты:

 

 

Ведущая организация

 

Актуальность работы.Неисчерпаемость возобновляемых источников энергии ВИЭ, независимость от конъюнктуры цен на мировых рынках энергоносителей и экологическая чистота делают привлекательными эти ресурсы для использования в альтернативных системах теплоснабжения (АСТ). Аргументом в пользу использования ВИЭ на территории Казахстана является неэффективность централизации электроснабжения в условиях огромной территории (2,7 млн. км) и низкой плотности населения (5,5 чел/км2), приводящая к значительным потерям энергии при ее транспортировке удаленным потребителям. Эти факторы определяют основные приоритеты научно-технической политики в этом направлении: разработка новых энергосберегающих технологий и оборудования; использование вто­ричных энергетических ресурсов; использование нетрадиционных и возоб­новляемых источников энергии, в том числе энергетического потенциала существующих в природе градиентов температур.



Одним из эффективных энергосберегающих устройств является тепловой насос (ТН), в котором низкопотенциальная теплота раз­личных природных и промышленных источников преобразуется в теплоту, пригодную для использования на нужды теплоснабжения. Вопросу использования тепловых насосов в системах теплоснабжения посвящены работы российских и зарубежных исследователей: Абузовой Ф.Ф., Бартош Е.Т., Бутузова В.А., Васильева Г.П., Везершвили О.Ш., Гаррис Н.А., Гранрида Е, Калнинь И.М., Макмайла Д., Меладзе Н.В., Мартынова А.В., Мартыновского В.С., Рея Д., Саннера Б., Хайнриха Г., Янтовского Е.И.



Теплонасосные установки (ТНУ) используют естественную возобновляемую низкопотенциальную тепловую энергию окружающей среды (воды, воздуха, грунта) и повышают потенциал основного теплоносителя до более высокого уровня, затрачивая при этом в несколько раз меньше первичной энергии или органического топлива. Теплонасосные установки работают по термодинамическому циклу Карно, в котором рабочей жидкостью служат низкотемпературные жидкости (аммиак, фреон и др.). Перенос теплоты от источника низкого потенциала на более высокий температурный уровень осуществляется подводом механической энергии в компрессоре (парокомпрессионные ТНУ) или дополнительным подводом теплоты (абсорбционные ТНУ).

Применение ТНУ в системах теплоснабжения – одно из важнейших пересечений техники низких температур с теплоэнергетикой, что приводит к энергосбережению от невозобновляемых источников энергии и защите окружающей среды за счет сокращения выбросов диоксида углерода СО2 и оксидов азота NOх в атмосферу. Применение ТНУ весьма перспективно в автономных комбинированных системах теплоснабжения, в сочетании с другими технологиями использования возобновляемых источников энергии (солнечной, ветровой, биоэнергии) и позволяет оптимизировать параметры сопрягаемых систем и достигать наиболее высоких экономических показателей. Особенно выгодно применение тепловых насосов (ТН) при одновременной выработке теплоты и холода, что может быть реализовано в ряде промышленных и сельскохозяйственных производств, а также в системах кондиционирования воздуха.



Не менее актуально применение теплонасосных систем, включаемых в систему теплоснабжения районных котельных. При этом капитальные затраты на соответствующую модернизацию существующих систем теплоснабжения минимальны, так как тепловые насосы в этом случае используют обратную сетевую воду в качестве источника тепла низкого потенциала и возвращают ее нагретую часть в «прямую» сетевую воду. Это решение сопоставимо установке «пиковых» котлов непосредственно в узлах питания.

Предлагаемое направление в коммунальной энергетике, связанное с децентрализацией теплоснабжения, причем с сохранением существующей ТЭЦ и преимуществ комбинированной выработки тепловой и электрической энергии на крупных ТЭС, позволяет существенно сократить непроизводительные потери теплоты при транспортировке теплоносителя с высокой температурой.

Все это определило цель и задачи настоящего исследования.

Цели задачи работы:

-показать эффективность использования новых энергосберегающих технологии на основе применения теплонасосных установок ТНУ в системах теплоснабжения с подробной характеристикой вида источника низкого потенциала для теплового насоса;

- исследовать перспективы применения ТНУ в различных климатических регионах Республики Казахстан, основанные на комплексных испытаниях ТНУ в реальных условиях;

- изучить эффективность применения теплонасосных технологии в системе теплоснабжения районных котельных при совместной работе тепловых насосов с пиковыми водогрейными котлами для подогрева сетевой воды;

- исследовать влияние параметров теплового насоса на эффективность его работы в различных режимах его работы;

-совершенствование конструкции тепловых насосов для получения оптимальных энергоэффективных значений коэффициента преобразования теплоты.

Для получения результатов, соответствующих данной цели необходимо решение следующих задач:

- проведение анализа современного состояния и перспектив использования новых экологически чистых теплонасосных технологий теплоснабжения (ТСТ) с использованием различных видов источников низкого потенциала для теплового насоса;

- рассмотрение механизма реализации внедрения этих технологий в системах энергообеспечения различных объектов в Республике Казахстан, основанные на проведении реальных экспериментальных исследованиях и испытаниях теплонасосных установок ТНУ;

-проведение анализа эффективности работы применения теплонасосных технологии в системе теплоснабжения районных котельных для предложенной бивалентной тепловой схемы подготовки сетевой воды;

- провести экспериментальное исследование влияния температур низкопотенциального источника теплоты и теплопотребителя на коэффициент преобразования теплового насоса;

- обоснование возможности усовершенствования термодинамического цикла за счет использования новых хладагентов и модернизации конструкции ТН.

Особое внимание было уделено экспериментальным исследованиям, позволяющим определить эффективность использования теплонасосных установок в низкотемпературных системах теплоснабжения автономных объектов.

Научная новизна работы выполненной работы заключается в следующем:

-проведен анализ современного состояния и перспектив использования новых экологически чистых теплонасосных технологий теплоснабжения (ТСТ) с использованием различных видов нетрадиционных возобновляемых источников энергии НВИЭ в качестве источника низкого потенциала теплового насоса;

- исследованы экономические и экологические аспекты применения ТНУ с различными источниками низкопотенциальной теплоты с температурой от +5ºС до +45 ºС (теплота грунтов, грунтовых вод, теплота сточных вод промышленных предприятий, теплота циклов оборотного водоснабжения, теплота обратной линии тепловых сетей) для теплоснабжения объектов в ряде климатических регионов Республики Казахстан;

- исследованы и обоснованы практические основы применения энергосберегающих технологий для совместной работы теплонасосных установок и пиковых котельных.

- проведены экспериментальные исследования влияния температур низкопотенциального источника теплоты и потребителя тепла на коэффициент преобразования энергии теплового насоса для систем тепло- холодоснабжения.

Достоверность научных положений и полученных в работе результатов основана на корректности постановки задач исследования и принятых упрощающих допущений; подтверждается применением физически обоснованных математических моделей и подтверждением их адекватности данными других авторов, а также достаточно широкой публикацией результатов работы и их обсуждением на научных конференциях различного уровня.

Практическая ценность работы.Полученные данные позволяют

- освоить и внедрить теплонасосные технологии в низкотемпературных системах теплоснабжения;

- спроектировать и наладить работу автономной системы теплоснабжения здания с тепловыми насосами, эффективно использующую энергию грунта, грунтовых вод, атмосферного воздуха и канализационных стоков;

- рекомендовать инженерную методику расчета и оптимизации параметров централизованных систем теплоснабжения на базе теплового насоса. Материалы диссертационной работы внедрены в практику промышленных предприятий, а также использованы в учебном процессе при изложении лекционного курса и проведении практических занятий по дисциплине «Низкотемпературные термовлажностные процессы и установки». Разработанные методики проведения эксперимента и обобщения полученных данных используются при подготовке специалистов в курсовом, дипломном проектировании и выполнении магистерских диссертации.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.