Энергосовет - энергосбережение и энергоэффективность
в Яndex
Главная >> Библиотека технических статей >> Экономия тепловой энергии >> >>

Анонсы

17.11.17 Заседание Рабочей группы по синхронизации отраслевого и коммунального законодательства по вопросам начислений за ресурсы и коммунальные услуги подробнее >>>

13.11.17 Шорт-лист Премии WinAwards Russia/«Оконная компания года-2017»! подробнее >>>

13.11.17 Инновационные технологии обсудят на панельной дискуссии конгресса в Санкт-Петербурге подробнее >>>

Все анонсы портала

Новое на портале

13.11.17 Юбилейный 50-й выпуск журнала "ЭНЕРГОСОВЕТ" посвящен конференции "Теплоснабжение-2017. Функционирование в новых условиях" подробнее >>>

07.11.17 Страна поставлена "на счётчик" // видео подробнее >>>

02.11.17 Энергоэффективный капремонт: миф или реальность? // интервью подробнее >>>

20.10.17 На заседании в Правительстве РФ обсудили энергосбережение и повышение энергетической эффективности подробнее >>>

Все новости портала

Еще по теме Экономия тепловой энергии

Исследование схем утилизации теплоты влажных газов в системах теплоснабжения предприятий

А.Б. Гаряев, Е.В. Цепляева, Г.П. Шаповалова
Московский энергетический институт (технический университет)

АННОТАЦИЯ

Рассматривается утилизация теплоты влажных газов с применением конденсационного теплообменника и теплового насоса для системы теплоснабжения предприятия [1]. Приведены и сопоставлены возможные схемы систем теплоснабжения.

Показано, что затраты энергии на работу схемы определяются температурой и влагосодержанием влажных газов, тепловой нагрузкой системы, температурой воды в подающей магистрали, долей теплоты, получаемой в конденсаторе теплового насоса и видом зависимости коэффициента трансформации теплоты от температур источника и потребителя.

1. ВВЕДЕНИЕ

На предприятиях различных отраслей промышленности часто образуются влажные нагретые газы, которыми могут быть: отработанный сушильный агент после сушильных установок, продукты сгорания влажного или водородсодержащего топлива, вентиляционные выбросы из помещений с повышенной влажностью.

Такие газы содержат не только явную, но и скрытую теплоту — теплоту конденсации содержащихся в них паров. При этом количество скрытой теплоты во многих случаях превалирует. Температуры газов обычно находятся в пределах 3CN-200 °С, а значения влагосодержания — в диапазоне 5CN-200 г/кг сухого газа [2].

Одним из направлений использования скрытой и явной теплоты тепловых вторичных энергетических ресурсов (ВЭР) такого типа является подогрев воды для систем теплоснабжения (отопление, вентиляция, горячее водоснабжение).

Несмотря на то что влажные газы содержат значительное количество скрытой теплоты, их температура, как правило, невелика, поэтому их использование связано с определенными трудностями.

2. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕПЛОТЫ ВЛАЖНЫХ ГАЗОВ В СИСТЕМАХ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ ПРЕДПРИЯТИЙ

2.1. Условия применимости КТУ для теплоснабжения

Для использования теплоты влажных газов в системах теплоснабжения можно использовать конденсационные теплообменники-утилизаторы (КТУ) контактного или поверхностного типа (рис. 1). Применение поверхностных КТУ в рассматриваемом случае представляется более целесообразным по ряду причин, одной из которых является невозможность нагрева воды до температур,

превышающих температуру влажного газа по мокрому термометру. Трудность заключается в том, что вследствие недостаточно высокой температуры отходящих газов, направляемых в КТУ, не всегда удается нагреть теплоноситель (воду) до необходимой температуры. Кроме того, применяемые в настоящее время схемные решения часто не позволяют нагреть до этой температуры необходимое количество воды для того, чтобы передать требуемое количество теплоты.

Рассмотрим изменение температур в конденсационном теплоутилизаторе. Будем считать, что коэффициент теплоотдачи к поверхности теплообмена со стороны воды много больше, чем со стороны газа. Тогда температуру поверхности теплообмена можно считать близкой к температуре воды. В этом теплообменнике можно выделить две части: часть, в которой происходит охлаждение газа до точки росы /р, т.е. сухая часть, и часть с выпадением влаги. Если сухую часть считать идеальным теплообменником, то температура воды на входе в эту часть КТУ будет равна температуре газа на входе, т.е. /р..

Если тепловая нагрузка системы теплоснабжения будет меньше, чем вычисленное по формуле (2), то кроме КТУ придется использовать дополнительный источник теплоты для подогрева воды до нужной температуры.

2.2. Возможные схемы утилизации теплоты влажных газов

В том случае, когда на предприятии нет возможности использовать для дополнительного подогрева воды после КТУ теплоту сгорания топлива либо высокотемпературных ВЭР, представляется целесообразным применение для этой цели теплонасосной установки (ТНУ). Одна из возможных схем утилизации теплоты, в которой применяется только тепловой насос, показана на рис.2.

Кроме того, возможны схемы с совместным использованием теплового насоса и конденсационного теплообменника, которые могут быть соединены различными способами:

• параллельно по воде и по газу;

• последовательно по воде и газу;

• последовательно по воде и параллельно по газу;

• последовательно по газу и параллельно по воде.

В схемах с последовательным соединением возможно изменение порядка установки КТУ и ТНУ.

Таким образом, можно получить семь различных вариантов совместного их использования, а также схему с использованием только ТНУ (рис. 3).

2.3. Способы анализа систем теплоснабжения на основе ТНУ, использующей низкопотенциальную теплоту влажных газообразных ВЭР

Для оптимизации системы теплоснабжения промышленного здания на основе теплонасосной установки, использующей в качестве источника скрытую и явную теплоту влажных газообразных ВЭР, необходимо проанализировать представленные схемы утилизации теплоты и выбрать наилучший вариант. По-видимому, наиболее приемлемым критерием оптимизации могут служить суммарные приведенные затраты на создание и эксплуатацию теплоутилизационной установки при одинаковых значениях тепловой нагрузки на систему теплоснабжения.

Помимо сравнения вариантов, возникает задача оптимизации самих схем, например, распределения площадей поверхности аппаратов, а также определения величин расходов теплоносителей через КТУ и ТНУ при их параллельном соединении.

На первом этапе исследований в качестве критерия сравнения схем можно использовать минимум электрической мощности, необходимой на привод компрессора теплового насоса:

Очевидно, что для достижения минимальных затрат энергии на привод компрессора необходимо выполнение двух условий:

• при помощи теплового насоса следует получать меньшую долю энергии;

• необходимо стремиться к наименьшей разности температур рабочего агента в испарителе и в конденсаторе теплового насоса.

Обычно сформулированные выше условия противоречат друг другу и задача оптимизации системы теплоснабжения на основе ТНУ, использующей низкопотенциальную теплоту влажных газообразных ВЭР, сводится к поиску минимальных значений соответствующих параметров для различных режимных характеристик. При этом для решения поставленной задачи необходимо установить функциональную зависимость коэффициента трансформации теплоты в ТНУ от температур испарения и конденсации рабочего агента.

Кроме того, в дальнейшем необходимо сравнить предложенные схемы с учетом требуемой площади поверхности теплообмена для передачи скрытой и явной теплоты в КТУ и ТНУ, учитывая не только стоимость устанавливаемого оборудования при различных начальных параметрах теплоносителей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенное исследование позволяет сделать предварительные выводы, основанные на анализе количества затрачиваемой энергии в схеме:

  1. Параллельное соединение по воде (рис. 4,а, в) приведет к низкому коэффициенту трансформации теплоты. Это обстоятельство связано с тем, что температура воды на выходе из КТУ должна быть выше необходимой потребителю, поскольку в дальнейшем предусмотрено смешение с недостаточно нагретой водой после КТУ.

2. В схемах с последовательным соединением по воде, наоборот, коэффициент трансформации будет большим, т.к. вода предварительно подогревается в КТУ.

Наибольший интерес из показанных выше схем с совместным использованием теплового насоса и конденсационного теплообменного аппарата представляет вариант с последовательным присоединением по воде и параллельным по влажному газу.

Для решения оптимизационной задачи и разработки практических рекомендаций требуется более глубокий анализ с учетом затрат на изготовление поверхности теплообмена и учетом разности температур между сетевой водой и рабочим телом в испарителе и конденсаторе ТНУ. Последнее может быть впоследствии учтено путем введения коэффициента эффективности теплообменных аппаратов.

Работа подготовлена при финансовой поддержке ФГУ НИИ РИНКЦЭ. Шифр гранта МК-1676.2009.8.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кудинов А.А. Энергосбережение в теплогенери-рующих установках. Ульяновск: УлГТУ, 2000. 148 с.

2. Веринчук Е. В. Моделирование процессов тепло- и массопереноса в рекуперативных конденсационных теп-лоутилизаторах: Автореферат дис. канд. техн. наук. М.: МЭИ (ТУ), 2004. 20 с.

печатьраспечатать | скачать бесплатно Исследование схем утилизации теплоты влажных газов в системах теплоснабжения предприятий, А.Б. Гаряев, Е.В. Цепляева, Г.П. Шаповалова , Источник: Труды конференции «Повышение надежности и эффективности эксплуатации электрических станций и энергетических систем», 2010 г., МЭИ,
www.energy2010.mpei.ru

скачать архив архив.zip(427 кБт)


Rambler's Top100

Авторские права на размещенные материалы принадлежат авторам
Тел.(495) 360-66-26 E-mail:
© Портал ЭнергоСовет.ru - энергосбережение, энергоэффективность, энергосберегающие технологии 2006-2017
Возрастная категория Интернет-сайта 18 +
реклама | карта сайта | о проекте | контакты | правила использования статей

Регулятор отопления для зданий для устранения перетопов подробнее