ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Стремление уменьшить затраты первичной энергии(потребление топлива) без снижения или даже с увеличением отдачи энегрии конечному потребителю за счет более рационального способа её преобразования - главная тенденция современной техники.Это относится и к системам теплоснабжения зданий и промышленных обьектов. Отдавая в конечном виде энергию в форме низкотемпературной теплоты( вода ниже 100 или воздух ниже 50 С), эти системы потребляют для нагрева высококачественное топливо в котельных с нагревом продуктов сгорания до 1500 С, либо ещё более расточительно, электроэнергию.

Масштабы затрат топлива на теплоснабжение весьма велики - более половины всего котельно-печного топлива. Термодинамически рационально расходуется только та его часть, которая сжигается на теплоэлектроцентралях, - здесь в максимальной степени используется высокотемпературное тепло продуктов сгорания для выработки электроэнергии, а для теплоснабжения теплоноситель той температуры, которая близка к необходимой для отопления.

Развитие теплонасосных установок происходит в настоящее время стремительно.На наших глазах из существующей в течении 100 лет загадки термодинамики они становятся распространенным средством теплоснабжения. Если в настоящее время отопительныз теплонасосных установок для зданий миллионы и промвшленых тысячи, то в ближайшее одно - два десятилетия их колличество вырастет ещё в десятки раз,а общая мощность, по прогнозу технического комитета МИРЭК по тепловым насосам, составит от 50 до 150 млн.кВт.

1. Актуальность темы

Необходимость экономии энергии характерна для нашей повседневной жизки - дома, в учреждениях и на производстве. Стремление рационально расходовать энергию сближает народы - это видно по деятельности Международного энергетического агенства и Европейского экономического сообщества,финансирующих совместные энергетические проекты.

Одним из устройств,способных внести существенный вклад в экономию энергии, является тепловой насос. Повышение потенциала(температуры) низкопотенциального тепла позволяет привлечь "новые" источники, такие как окружающий воздух, а также сбросное тепло, которое нельзя было использовать из-за его низкой температуры. Тепловой насос существенно расширяет возможности применения назкопотенциальной энергии за счет затраты некоторой доли энергии, полностью превращаемой в работу.

2. Описание и области применения теплонасосных установок

Тепловой насос осуществляет передачу внутренней энергии от энергоносителя с низкой температурой к энергоносителю с более высокой температурой. Поскольку в соответствии со вторым законом термодинамики тепловая энергия без каких - либо внешних воздействий может переходить только с высокого температурного уровня на более низкий, для осуществления теплонасосного цикла необходимо использовать приводную энергию. Поэтому процесс передачи энергии в направлении, противоположному естественному температурному напору, осуществляется в круговом цикле.

Энергоносители, поставляющие тепловую энергию с низкой температурой для осуществления теплонасосного цикла, называют источниками теплоты. Они отдают тепловую энергию путем теплопередачи, конвекции или излучения. Энергоносители, воспринимающие в теплонасосном цикле тепловую энергию повышенного потенциала, называют приемниками тепла. Они воспринимают тепловую энегрию путем теплопередачи, конвекции и излучения. Энергоноситель, служащий источником теплоты, поступает в испаритель, где испаряется жадкий хладагент. Теплота испарения, необходимая для этого, отбирается у источника тепла, так как испарение хладагента происходит при низкой температуре.

В круговом цикле пары испарившегося хладагента всасываются компрессором и сжимаются до высокого давления. При сжатии их температура повышается, что создает возможность отдачи тепловой энергии теплоприемнику.Пары хладагента при повышенном давлении поступают в конденсатор, через который протекает энергоноситель, служащий приемником тепла. Его температура ниже температуры паров хладагента при повышенном давлении. При конденсации пара выделяется тупловая энергия, воспринимаемая теплоприемником. И конденсатора жадкий хладагент через дроссельный клапан поступает обратно в испаритель, и круговой цикл замыкается. В регулирующем вентиле высокое давление, при котором находится хладагент на выходе из конденсатора, снижается до давления в испарителе. Одновременно снижается его температура.

Тепловые насосы получили очень широкое применение в различных отраслях промышленности:

3. Тепловой насос в схеме отопления жилых помещений

В настоящее время рассматривается вопрос экономии топлива, т.к. его запасы в природе не безграничны. Очевидно, что для решения этого вопроса следует пытаться максимально использовать все тепло, получаемое на теплоэнергетических установках, особенно низкопотенциальное. Существует множество устройств, предназначенных для рационального использования этого тепла. К таким устройствам относиться и тепловой насос.

Представим к рассмотрению принципиальную схему отопления с когенерационным двигателем со встроенным тепловым насосом :

Схема отопления с ТН

Рисунок 1 – Схема отопления с когенерационным двигателем со встроенным ТН(1-lДвигатель,2- Теплообменник,3- Тепловой насос,4- Циркуляционный насос,5- Электрогенератор,6- Байпас теплового насоса).

Топливо подается на двигатель, который соединен с электрогенератором. Продукты сгорания (дымовые газы) поступают в теплообменник сетевой воды. Двигатель охлаждается жидкостью, которая забирает у него часть тепла и после выхода имеет высокую температуру. Нагретая охлаждающая жидкость подаеться в тепловой насос, где отдает дополнительное тепло воде из обратной линии отопительной сети. Далее вода поступает в сетевой подогреватель, после которого в отопительную сеть. Внедряя тепловой насос в систему отопления с когенерационным двигателем, получаем возможность управлять температурой сетевой воды в зависимости от температуры окружающего воздуха. Это осуществляется байпасированием части сетевой воды.

Выводы

Тепловой насос и его использования на предприятиях является огромным прорывом в обасти энергетики,так как позволяет решать большое колличество проблем. В связи с тем, что тепловой насос позволяет более рационально использовать тепло,получаемое при сжигании топлива, необходимо сжигать меньшее колличество ископаемых минералов для получения необходимого колличества тепла. В это же время мы уменьшаем загрязнение окружающей среды, так как сжигаем меньше топлива.

Тепловой насос оправдывает себя как с технической стороны,так и с экологической и финансовой.В развитии теплонасосного оборудования находится огромный потенциал для всей энергетики.

Список источников

  1. Янтовский Е. И., Янов В. С. Использование теплоты оборотной воды. — Промышленная энергетика, № 5, 1980.
  2. Лебедев П. Д. Теплообмениые, сушильные и холодильные установки. М.: Энергия, 1972.
  3. Холодильные машины / Под ред. II. II. Кошкина. — М.: Пищевая промышленность, 1973.
  4. Анатычук Л. И. Термоэлементы и термоэлектрические устройства. — Киев: Наукова думка, 1979.
  5. Пустовалов Ю. В. Экономическая эффективность парокомпрессиоиных теплонасосных станций. — Теплоэнергетика, № 2, 1981, с. 69—72.
  6. Быков А. В., Калнинь И. М. Об эффективности термодинамических циклов на неазеотропных смесях компонентов. — Холодильная техника, 1980, № 12, с. 11—20.
  7. Михельсон В. А. Проект динамического отопления. Собр. соч., т. 1. — М.: Изд-во с.-х. акад. им. К. А. Тимирязева, 1930, с. 321—357; Журн. прнкл. фнз., 1926, т. 3, вып. 3—4, с. 243—260.
  8. Гельперин Н. И. Тепловой насос.— Л.: ГНТИ, 1931. — 152 с.
  9. Гохштейн Д. П. Использование отходов тепла в тепловых насосах. — М.—Л.: Госэнергонздат, 1955. — 80 с. Современные методы термодинамического анализа энергетических установок. — М.: Энергия, 1969. — 368 с.
  10. Мартыновский В. С. Тепловые насосы. — М.—Л.: Госэнергонздат, 1955.— 192 с. Циклы, схемы и характеристики термотрансформаторов. — М.: Энергия, 1979. —285 с.
  11. Бродянский В. М. Эксергетнческнй метод термодинамического анализа. — М.: Энергия, 1973. —296 с.
  12. Зысин В. А. Отопительные установки с тепловым насосом. Работы ЦКТИ. Кн. 4, вып. 1. — М.—Л.: Машгнз, 1947, с. 31—39. Комбинированные парогазовые установки и циклы. — М.—Л.: Госэнергонздат, 1962.— 186 с.
  13. Каплан А. М. Тепловые насосы, их техннко-экономяческне возможностя и области применения. Работы ЦКТИ. Кн. 4, вып. 1.—-М.—Л.: Машгнз, 1947, с. 3—30.
  14. Ложкин А. Н. Трансформаторы тепла. —М.—Л.: Машгнз, 1948.— 200 с.
  15. Розенфельд Л. М., Звороно Ю. С, Оносовский В. В. Применение фрео- фреоновой холодильной машины для охлаждения н динамического отопления. — Теплоэнергетика, 1961, № 6, с. 12—16.
  16. Ундриц Г. Ф. Использование холодильных машнн для целей отопле- отопления.— Изв. Энергет. нн-та им. Г. М. Кржижановского, 1933, т. 1, с. 107—132.
  17. Янтовский Е. И,, Пустовалов Ю. В., Янков В. С. Теплонасосные станции в энергетике. — Теплоэнергетика, № 4, 1978, с. 13—19.
  18. D. REAV, D. MACMICHAEL НЕAТ PUMPS. DESIGN AND APPLICATIONS. Pergamon Press, Оксфорд, 1979
  19. Мартыновский В.С. Циклы,схемы и характеристики теплотрансформаторов.-М.,1979
  20. Соколов Е.Я.,Бродянский В.М.Энергетические основы трансформации тепла и процессов охлаждения.-1981
  21. Хейнрих Г. и др. Теплонасосные установки для отопления и горячего водоснабжения.-1985
  22. Холодильные машины и аппараты.Каталог - справочник - М.1970-1971
  23. Орехов Игорь Игнатьевич - Абсорбционные преобразователи теплоты - Л.1989
  24. Мальчина Евгения Викторовна - Холодильные машины и установки - М.1980
  25. Качанов М.А. - Термоэлектрические тепловые насосы.- Л.1970
  26. Бадалькес И.С. - Абсорбционные холодильные машины - М.1966
  27. Рей Д.А. - Тепловые насосы - М.1982