Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
18. Применение двухступенчатых теплонасосных установок в системах теплоснабжения
Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к сфере отопления, вентиляции и горячего водоснабжения жилых и общественных зданий, промышленных объектов с использованием парокомпрессионных компрессоров. Двухступенчатая теплонасосная установка содержит насос, циркуляционный контур с двумя компрессорами в верхней ступени, к каждому из которых последовательно подключены конденсатор, дроссельный вентиль, испаритель. Установка дополнительно содержит разделительную емкость, включенную в циркуляционный контур между двумя компрессорами в верхней ступени, разделяющую циркуляционный контур на два контура, два пароструйных эжектора в нижней ступени, подключенных между соответствующими конденсатором и компрессором. Разделительная емкость имеет дополнительное подключение к циркуляционному контуру на участке между соплами пароструйных эжекторов. Установка содержит два регенеративных теплообменника, каждый из которых установлен на участке между конденсатором и дроссельным вентилем. Испаритель по сетевой воде подключен с одной стороны к насосу, с другой - к верхней части разделительной емкости, а по рабочему агенту соединен с входом каждого пароструйного эжектора и выходом каждого дроссельного вентиля. Техническим результатом является улучшение энергетической эффективности работы с уменьшением эксергетических потерь из-за необратимости теплообмена и снижением энергозатрат на привод компрессора теплового насоса с увеличением при этом количества единиц выработанного тепла.
Изобретение направленно на решение круглогодичного теплоснабжения потребителей теплоносителем различной температуры в зависимости от температуры наружного воздуха, а также утилизирование тепла низкопотенциальных источников промышленных предприятий и ТЭЦ.
Недостатком известных установок является их низкая экономичность вследствие более высоких температур всасываемых и нагнетаемых паров хладагента в компрессоре высокого давления по сравнению с компрессором низкого давления.
19 Каскадные рефрижераторные установки.
Рис. 6. Схема каскадной холодильной установки:
1 - конденсатор; 2, 11 - маслоотделители; 3 - компрессор верхней ветви каскада; 4, 10, 12, 14 - теплообменники; 5 - конденсатор-испаритель; 6, 13 - фильтр-осушитель; 7 - линейный ресивер;
8 - расширительный сосуд; 9 - компрессор нижней ветви каскада; 15 - воздухоохладитель;
1', 6', 7' - дроссели; 2'- 5'- соленоидные вентили
Каскадные установки с двумя одноступенчатыми ветвями наиболее широко распространены в серийно выпускаемых испытательных камерах, так как обеспечивают поддержание температур в широком диапазоне, просты по структуре, компактны, легко автоматизируются, в них относительно просто решается возврат масла в компрессор. Распространенный вариант каскадной холодильной установки показан на рис. 6. Компрессор 3 верхней ветви каскада нагнетает пар в маслоотделитель 2 и конденсатор 1. Жидкий хладагент из конденсатора поступает в линейный ресивер 7, освобождается от влаги и загрязнений в фильтре-осушителе 6, охлаждается в теплообменнике 4, дросселируется в дросселе 1' и кипит в конденсаторе-испарителе 5, отводя теплоту от конденсирующегося хладагента нижней ветви каскада. Образовавшийся пар нагревается в теплообменнике 4 и всасывается компрессором 3. Компрессор 9 нижней ветви каскада нагнетает пар в теплообменник 10, в котором пар охлаждается водой или воздухом, и далее в маслоотделитель 11, теплообменник 12 и конденсатор-испаритель 5. Жидкий хладагент проходит фильтр-осушитель 13, теплообменник 14, дроссель 6' и поступает в воздухоохладитель 15, в котором кипит, охлаждая воздух камеры. Образовавшийся пар нагревается в теплообменниках 14 и 12 и всасывается компрессором 9. Соленоидные вентили 2' и 4'закрываются одновременно с выключением компрессоров 3 и 9, чтобы предотвратить поступление жидкого хладагента со стороны высокого давления в конденсатор-испаритель и воздухоохладитель и их переполнение, и открываются при включении компрессоров. Соленоидный вентиль 3' открывается при включении компрессора 9, чтобы соединить сторону высокого давления с расширительным сосудом 8, и закрывается при включении компрессора. Соленоидный вентиль 5' открывается на период выхода камеры на стационарный режим, обеспечивая подачу жидкого хладагента и через дроссель 7' (обычно ручной регулирующий вентиль), поскольку массовая подача хладагента в пусковой период в несколько раз больше, чем в установившийся, и штатный дроссель 6' не может обеспечить подачу такого количества хладагента.
20. Назначение и классификация нагнетательных и расширительных машин.
Принцип действия и теоретический аппарат, описывающий процессы в нагнетательных и расширительных машинах, несмотря на разницу в их назначении, могут быть рассмотрены с единых позиций.
Часто нагнетательная и расширительная машины объединены не только в одной установке, но даже и в одном агрегате, имеют аналогичные конструкции, технологию изготовления и особенности эксплуатации.
Нагнетательные машины предназначены для повышения давления и перемещения рабочего тела.
Назначение и наименование нагнетательных машин определяются прежде всего сжимаемостью рабочего тела.
Машины, работающие на практически несжимаемых рабочих телах*,— насосы и вентиляторы — выполняют в основном функцию перемещения.
Машины, работающие на сжимаемом рабочем теле, — компрессоры— повышают давление рабочего тела и обеспечивают его циркуляцию в установке.
Расширительные машины предназначены для внутреннего охлаждения рабочего тела установки при его расширении с отдачей внешней работы.
Несмотря на некоторое сходство с энергетической расширительной машиной — тепловым двигателем и историческую преемственность от этого типа машин, расширительная машина установок трансформации тепла, или расширитель (детандер) *, имеет существенные отличия от двигателя.
Использование работы, полученной в расширительной машине, имеет вспомогательное значение, и по различным причинам она не всегда реализуется.
Этим расширительная машина отличается от двигателя, в котором основное значение имеет получение и использование работы.
Это обстоятельство, а также температурный уровень рабочего теля в машине (в большинстве случаен значительно ниже Г0.
с) приводят к существенному отличию характ«-ристик и конструкций расширительной машины от теплового двигателя.
По принципу действия эти машины разделяются на две основные группы: объемного и кинетического действия.
В машинах объемного действия к которым относятся поршневые, ротационные (пластинчатые и винтовые) и мембранные нагнетатели и расширители, изменение давления рабочего тела происходит вследствие изменения объема в результате взаимодействия рабочего тела и перемещающегося элемента машины: поршни, пластины, мембраны и т.
В машинах кинетического действия изменение давления и температуры достигается путем использования инерционных сил в потоке рабочего тела.
Расширительные машины кинетического действия (осевые и радиальные) называют турбодетандер
21.термодинамические основы процессов сжатия и расширения
22. компрессоры объемного действия
В машинах объёмного принципа действия рабочий процесс осуществляется в результате изменения объёма рабочей камеры. Номенклатура машин данного типа разнообразна, и насчитывает более десятка, основные из них: поршневые, винтовые, роторно-шестерёнчатые, мембранные, жидкостно-кольцевые, воздуходувки Рутса, спиральные, компрессор с катящимся ротором.
Поршневые компрессоры могут быть одностороннего или двухстороннего действия, крейцкопфные и бескрейцкопфные, смазываемые и без применения смазки (сухого трения или сухого сжатия), при высоких давлениях сжатия применяются также плунжерные.
Роторные компрессоры — машины с вращающим сжимающим элементом, конструктивно подразделяются делятся на винтовые, ротационно-пластинчатые, жидкостно-кольцевые, встречаются и другие конструкции.
Для объемных компрессоров характерно создание определенного замкнутого объема газа или воздуха и последующее повышение давления, которое достигается за счет уменьшения этого замкнутого объема.
23 Компрессоры кинетического действия
|
24 Поршневые детандеры.
Поршневой детандер — пневматическая машина, работающая в режиме двигателя. Основной опасностью, которая возникает при работе поршневого детандера, является резкое, увеличение числа оборотов детандера (разнос детандера). При этом работа детандера сопровождается резким изменением звука машины: он становится «металлическим», клапаны стучат очень часто. Если при этом машину немедленно не остановить, то может произойти ее разрушение (разрыв маховика и т. п.). Причинами такой работы детандера обычно бывает отключение мотор-генератора от сети или обрыв тексроп, или их пробуксовывание. Кроме того, детандер может резко увеличить число оборотов при неправильной его остановке.[ ...]
Перед пуском детандера следует открывать все вентили в потоке детандерного воздуха в блоке разделения. Пуск детандера должен осуществляться включением мотор-генератора. Только после достижения рабочего числа оборотов можно пустить в детандер воздух высокого давления. При остановке прежде всего прекращают подачу воздуха в детандер. Только после того как детандер разгрузится, что заметно по изменению звука, отключают мотор-генератор.[ ...]
Предохранительную мембрану устанавливают на выхлопной трубе. Эта мембрана предназначена для предотвращения повышения давления, а также для предотвращения разрыва трубопроводов и фильтров при поломке выпускного клапана детандера и при его пуске с закрытым вентилем на фильтре.[ ...]
Мембрана представляет собой круглую алюминиевую пластинку, зажатую между уплотнительными прокладками. С наружной стороны мембраны расположен специальный винт. Зазор между острием винта и мембраной должен быть 1—2 мм; отклонение от этой величины приводит к значительному изменению разрывного давления мембраны. Поверхности внутренних кромок и прокладок, зажимающих мембрану, должны быть без заусенцев.[ ...]
Мембраны, как правило, изготовляют из алюминиевой фольги. Необходимую толщину мембраны (для данной партии металла) выбирают при ее испытании в специальном приспособлении. Из партии не менее 10% готовых мембран следует разорвать для контроля. Партия мембран считается прошедшей испытание, если эти мембраны разорвались при давлении, отличающемся не более чем на 10% от давления разрыва мембраны, установленного инструкцией завода-изготовителя.[ ...]
При работе не следует допускать отложений снега и льда на головке цилиндра и мембране, своевременно счищая их щеткой. Предпочтительно устройство обдува мембран азотом [94, 104] (рис. 39).[ ...]
При обслуживании поршневых детандеров надо соблюдать следующие правила: перед пуском детандера осмотреть все его узлы и убедиться в исправности всех предохранительных и защитных устройств, непосредственно перед пуском проверить, открыты ли запорные вентили на детандерном фильтре, включаемом в работу.[ ...]
25. Турбодетандеры
Турбодетандер представляет собой газовую турбину, работающую на перепаде давления газа. Основан данный агрегат на работе расширительной турбины и других устройств (таких, как насосы, компрессоры и генераторы). Это обусловливает сравнение турбодетандера с «сердцем» воздухоразделительной установки. Вообще, данный агрегат очень часто называют машиной для производства холода.
Принцип работы турбодетандера основан на расширении газа в рабочем колесе. Газ отдает энергию, за счет чего происходит понижение его температуры. Эта энергия может использоваться для сжатия газа в дожимающем компрессоре или для выработки энергии в электрогенераторе. В этом случае турбодетандер производит не только холод, но еще и недорогую электроэнергию. В этом одно из основных преимущество данных агрегатов.
Основные направления использования турбодетандеров:
Криогенные гелиевые установки;
Воздухоразделительные установки и ожижители азота разного давления;
Ожижители воздуха;
Заводы по переработке природного газа;
Криогенные гелиевые установки для выработки электроэнергии мощностью до 1 МВт.
Экологический результат
Поскольку детандерные установки являются источниками чистой энергии, расчет экологического результата от их внедрения, выраженный Единицах Сокращения Выброса (ЕСВ) Парниковых Газов (ПГ) и измеряемый в условных тоннах СО2 эквивалента, подсчитывается по простой формуле:
1 Мегаватт/час чистой энергии = 0,68 условной тонны СО2
Таким образом, при эксплуатации детандера мощностью 11,5 мегаватт, в год образуется ЕСВ в размере около 65 тысяч условных тонн СО2
Реализация ЕСВ, получаемых в ходе осуществления Проекта может быть начата непосредственно после начала его осуществления и первые платежи могут быть получены еще до начала эксплуатации детандеров.
26. Насосы
Насо́с — гидравлическая машина, преобразующая механическую энергию приводного двигателя в энергию потока жидкости, служащая для перемещения и создания напоражидкостей всех видов, механической смеси жидкости с твёрдыми и коллоидными веществами или сжиженных газов. Следует заметить, что машины для перекачки и создания напора газов выделены в отдельные группы и получили название вентиляторов и компрессоров. Разность давлений жидкости в насосе и трубопроводе обусловливает её перемещение.
Изобретение насоса относится к глубокой древности. Первый известный поршневой насос для тушения пожара, который изобрёл древнегреческий механик Ктесибий, упоминается ещё в I веке н. э. В Средние века насосы использовались в различных гидравлических машинах. Один из первых центробежных насосов со спиральным корпусом и четырёхлопастным рабочим колесом был предложен французским учёным Д. Папеном. До XVIII века насосы использовались гораздо реже чем водоподъёмные машины (устройства для безнапорного перемещения жидкости), но с появлением паровых машин насосы начали вытеснять водоподъёмные машины. В XIX веке с развитием тепловых и электрических двигателей насосы получили широкое распространение. В 1838 году русский инженер А. А. Саблуков на основе созданного им ранее вентилятора построил центробежный насос и работал над применением его при создании судового двигателя.
По характеру сил преобладающих в насосе: объёмные, в которых преобладают силы давления и динамические, в которых преобладают силы инерции.
По характеру соединения рабочей камеры с входом и выходом из насоса: периодическое соединение (объёмные насосы) и постоянное соединение входа и выхода (динамические насосы).
Объёмные насосы используются для перекачки вязких жидкостей. В этих насосах одно преобразование энергии — энергия двигателя непосредственно преобразуется в энергию жидкости (механическая => кинетическая + потенциальная). Это высоконапорные насосы, они чувствительны к загрязнению перекачиваемой жидкости. Рабочий процесс в объёмных насосах неуравновешен (высокая вибрация), поэтому необходимо создавать для них массивные фундаменты. Также для этих насосов характерна неравномерность подачи. Большим плюсом таких насосов можно считать способность к сухому всасыванию (самовсасыванию).
Для динамических насосов характерно двойное преобразование энергии (1 этап: механическая => кинетическая + потенциальная; 2 этап: кинетическая => потенциальная). В динамических насосах можно перекачивать загрязнённые жидкости, они обладают равномерной подачей и уравновешенностью рабочего процесса. В отличие от объёмных насосов, они не способны к самовсасыванию.
27 Основные методы регулирования компрессионных трансформаторов тепла.
ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ КОМПРЕССИОННЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТЕПЛА
Возможны следующие методы регулирования производительности установок: а) изменение количества одновременно работающих агрегатов (в крупных системах, в которых параллельно работает несколько агрегатов); б) изменение длительности работы установки путем ее периоди-ческого включения и выключения, когда в системе имеются аккумулирующие сосуды или масса объекта охлаждения (нагрева) достаточно велика; в) изменение производительности компрессора, чаще всего изменением частоты вращения; г) изменение расхода рабочего агента в установке; этот метод наиболее прост и поэтому чаще применяется на практике.
При таком методе регулирования снижение производительности установки и связанное с ним уменьшение расхода рабочего агента сопровождаются понижением температуры испарения to, так как уменьшение подачи агента вызывает падение давления в испарителе.
В СССР, где основной метод теплоснабжения промышленных районов и городов — теплофикация, целесообразно широко использовать абсорбционные и эжекционные холодильные установки для выработки холода в системах кондиционирования воздуха на базе отработавшего тепла теплоэлектроцентралей.
Рациональный метод трансформации тепла должен выбираться на основе технико-экономических расчетов с учетом основных направлений и перспектив развития энергетики и техники трансформации тепла.
Одним из методов снижения потерь, вызванных заменой детандера на линии жидкого рабочего агента дроссель-кым вентилем, служит установка охладителя.
В настоящей главе приведен метод энергетического сравнения абсорбционных и компрессионных холодильных установок.
Для того чтобы обойти эти трудности, были разработаны два метода построения схем с прямыми и обратными циклами — каскадный метод и метод регенерации тепла.
28. Условия установившегося режима
29. Характеристики основных элементов трансформатора тепла
Устройства, служащие для переноса тепловой энергии от тела с более низкой температурой Тн (теплоотдатчика) к телу с более высокой температурой Тв (теплоприемнику), называются трансформаторами тепла. Чтобы осуществить такое преобразование тепла, необходимо затратить внешнюю энергию: механическую, электрическую, химическую и др. В зависимости от того, на каком температурном уровне по отношению к температуре окружающей среды То работают трансформаторы тепла, они подразделяются на холодильные (криогенные) и теплонасосные установки.
По принципу работы трансформаторы подразделяются на компрессионные (паровые и газовые), сорбционные, струйные, термоэлектрические и магнитные установки.
Установки для трансформации тепла различаются по следующим признакам: 1) по принципу работы; 2) по виду цикла; 3) по характеру трансформации; 4) по периодичности.
По виду осуществляемого процесса различают трансформаторы тепла, работающие по замкнутому циклу и разомкнутому процессу. В первой группе рабочий агент циркулирует в замкнутом контуре (паровые компрессорные, абсорбционные и некоторые газовые и струйные эжекторные установки). Во второй - агент при работе полностью или частично выводится из установки (в виде полезного продукта или отхода). Взамен отведённого в установку подаётся такое же количество рабочего агента извне. По разомкнутому процессу работают установки для ожижения и замораживания газов и в ряде случаев газовые компрессионные и струйные установки.
По характеру трансформации различают повысительные и расщепительные установки. В установках, работающих по повысительной схеме, подведённое низкопотенциальное тепло преобразуется в высокопотенциальное; по этой схеме работает большинство холодильных, теплонасосных и комбинированных установок. В ращепительных схемах поток тепла среднего потенциала расщепляется на два потока тепла - низкого и повышенного потенциала. Работа установки осуществляется за счёт энергии теплового потока среднего потенциала. По ращепительной схеме работают струйные вихревые установки и некоторые типы компрессионных и абсорбционных установок.
По периодичности работы различают трансформаторы тепла непрерывного и периодичного действия. Установки периодического действия применяются для некоторых типов трансформаторов тепла (абсорбционные установки) небольшой производительности. Они могут быть выполнены с меньшим числом элементов оборудования благодаря возможности совмещения функций отдельных элементов установки в одном аппарате.
30. Взаимосвязь параметров при работе компрессионного трансформатора тепла в нерасчетных условиях.
31 Принцип действия идеальных абсорбционных установок и удельный расход тепла в них
Принцип действия идеальных абсорбц-юшых установок и удельный расход тепла в них.
Каждая из них равна количеству работы, которое необходимо затратить для получения в идеальных условиях с помощью трансформатора тепла единицы холода (1 кДж) на температурном уровне Г„ или единицы тепла (1 кДж) на температурном уровне Гв.
Кривые 4 и 5 соответствуют характеристикам регенеративных установок на многокомпонентных смесях; для них значения г\е при низких Т0 существенно выше.
По принципу действия они сходны с поршневыми, но роль поршня в них выполняют либо непосредственно вращающийся ротор (в малых машинах), либо пластины, расположенные в роторе и вращающиеся в виде винтов (в винтовом компрессоре).
Вследствие того, что преобразование энергии в них происходит в потоке рабочего тела, их называют иногда поточными машинами.
Первый из них может быть использован для охлаждения, второй—для нагрева.
Для каждого из них определяют индикаторный КПД компрессора по формуле (3.
< принцип работы, характер трансформации и характер протекания процесса во времени, должна быть дополнена их разделением по существенному термодинамическому признаку — характеру протекающих в них процессов.
В них рабочее тело установки, совершив определенные процессы, периодически возвращается в исходное состояние.
И УДЕЛЬНЫЙ РАСХОД ТЕПЛА В НИХ
В энергетическом отношении аб-сорбционно-диффузионные холодильники с электрическим обогревом уступают парокомпрессионным, поскольку в качестве источника тепла высокого потенциала в них используется один и тот же вид энергии — электрическая энергия, а холодильные коэффициенты абсорбционных установок ниже, чем у компрессионных.
В них для выработки холода используются различные виды энергии: в абсорбционных установках в основном используется тепло, в компрессионных— электрическая энергия.
32. Схема и процесс работы реальных абсорбционных трансформаторов тепла
Абсорбционные трансформаторы тепла выполняются большей частью одноступенчатыми, хотя принципиально осуществимы и многоступенчатые установки.
3 показаны схема одноступенчатого повысительного абсорбционного трансформатора тепла и процесс его работы в /, |-диа-грамме.
Использование г, ^-диаграммы значительно облегчает расчет и анализ процессов работы абсорбционных трансформаторов тепла.
Схема одноступенчатого абсорбци шного повышающего трансформатора тепла (а) и процесс его работы на t, |-диаграиме (б).
Процессы в циклах трансформаторов тепла (как и в ряде других систем преобразования энергии) могут протекать с изменением параметров тела во времени в каждой точке системы и без их изменения.
Основное отличие схемы и процесса реального абсорбционного трансформатора тепла от идеального определяется четырьмя факторами, приводящими к потерям эксергии.
Коэффициент полезного действия абсорбционного расщепительного трансформатора