بازیابی حرارت. مبانی طراحی و نصب سیستم های گرمایشی. برای بازیابی گرمای تلف شده

از آنجایی که تعداد زیادی پولمی توان با بازیافت گرمای میعانات نجات داد، صاحب هر شرکتی که بخار مصرف می کند دیر یا زود با این سوال روبرو می شود:

چگونه می توانم از گرمای میعانات در سیستم بخار میعانات شرکت خود استفاده کنم؟

این بخش روش‌های معمولی برای بازیابی گرمای میعانات را مورد بحث قرار می‌دهد، که به یک درجه یا درجه دیگر، تقریباً در هر سیستم بخار میعانات قابل اجرا است.

اما بدون بررسی دقیق و جامع سیستم بخار میعانات موجود، نمی توان به صراحت گفت که آیا هر یک از روش های در نظر گرفته شده را می توان در این مورد خاص اعمال کرد یا خیر.

منظور از عبارت "بازیابی گرمای میعانات" چیست؟

بیایید با چند اصل اساسی شروع کنیم:

برای گرم کردن هر محصول در مبدل حرارتی تا دمای مشخصی باید از بخار اشباع استفاده کرد.
دمای بخار اشباع شده باید بالاتر از دمای محصول گرم شده در خروجی مبدل حرارتی باشد.
فشار بخار و دمای بخار به هم مرتبط هستند، به عنوان مثال. دمای مبدل حرارتی به فشار بخار بستگی دارد.
آنتالپی بخار اشباع حاصل مجموع آنتالپی آب (گرمای میعانات) و گرمای تبخیر (گرمای نهان) است.
در اکثریت قریب به اتفاق موارد، مبدل های حرارتی برای انتقال تنها گرمای نهان به محصول طراحی شده اند، در حالی که میعانات حاصل باید فوراً از مبدل حرارتی خارج شود.

میعانات و گرمای آن به طور جبران ناپذیری از دست می رود اگر میعانات به سادگی در اتمسفر آزاد شود و مجددا استفاده نشود. حتی اگر میعانات در یک مخزن باز جمع آوری شده و سپس به عنوان آب تغذیه دیگ استفاده شود، باز هم مقداری از گرمای میعانات به همراه بخار فلاشی که پس از تله بخار تشکیل می شود از بین می رود و سپس از اتمسفر خارج می شود. باز کردن مخزن میعانات گازی در ادامه به بررسی این پدیده خواهیم پرداخت.

استفاده از گرمای میعانات در این زمینه به معنای کارآمدترین استفاده از گرمای خارج شده همراه با میعانات از مبدل حرارتی است.

برای حذف میعانات گازی از تجهیزات تبادل حرارتی، از تخلیه میعانات گازی استفاده می شود که در عین حال به عنوان یک دستگاه دریچه گاز عمل می کند، یعنی. افت فشار در تله های بخار وجود دارد، یعنی. اختلاف فشار بین فشار بخار در مبدل حرارتی و فشار میعانات در سیستم میعانات.

نکته 1:ورود بخار به مبدل حرارتی
نکته 2:میعانات را در دمای اشباع یا با سرد شدن جزئی در خروجی مبدل حرارتی یا جلوی تله میعانات انجام دهید.
بخش 1 2:انتقال گرمای نهان تبخیر در یک مبدل حرارتی در فشار و دمای ثابت.
نکته 3:وضعیت میعانات پس از تخلیه میعانات.
بخش 2 3:افت فشار - در آنتالپی ثابت - از فشار قبل از تله بخار (Pv) به فشار بعد از تله بخار (Pg) یا از دمای قبل از تله بخار تا دمای اشباع.
نکته 4:میعانات در دمای اشباع پس از تله بخار.
بخش 3 4:انرژی آزاد شده از افت فشار به شکل بخار فلاش.
بخش 4 5:گرمای باقیمانده میعانات.
مقدار بخار فلاش تولید شده را می توان با استفاده از فرمول زیر محاسبه کرد:

متر جریان میعانات [کیلوگرم در ساعت]؛ h"2 آنتالپی میعانات قبل از جوشیدن [Kcal/kg یا kJ/kg]؛ h"4 آنتالپی میعانات بعد از جوش [Kcal/kg یا kJ/kg]. r گرمای تبخیر در فشار پشت تله بخار [Kcal/kg یا kJ/kg].

یک روش جایگزین برای محاسبه مقدار بخار فلاش استفاده از نمودار شکل 1 است. 69، وابستگی مقدار بخار فلاش (به کیلوگرم) تشکیل شده از 1 کیلوگرم میعانات را به فشار جلوی تله بخار (در مبدل حرارتی) و فشار پس از تله بخار نشان می دهد.

به عنوان مثال: فشار اضافی قبل از تله میعانات 5 بار، فشار اضافی پس از تله میعانات 0 بار، مقدار بخار فلاش 0.11 کیلوگرم بر کیلوگرم است، یعنی. یازده درصد

همانطور که می بینیم، مقدار بخار فلاش به افت فشار در تله بخار و مقدار میعانات بستگی دارد. این واقعیت همچنین توضیح می دهد که چرا "ابرهای" بخار پس از یک تله بخار که به درستی کار می کند تشکیل می شود (این ابرها به ویژه هنگامی که میعانات پس از تله بخار در جو تخلیه می شود قابل مشاهده هستند).

اگر میعانات در یک مخزن باز تخلیه شود، به راحتی می توان مشاهده کرد که چگونه بخار فلاش از مخزن به جو خارج می شود. در این مورد، "ابرهای" بخار حتی بزرگتر هستند، زیرا میعانات به طور همزمان از چندین تله میعانات وارد مخزن می شود.

در فشارهای پایین حجم مخصوص بخار بسیار زیاد است. تشخیص بخار زنده از بخار فلاش غیرممکن است، بنابراین گاهی اوقات حتی کارشناسان بخار فلاش را با بخار زنده اشتباه می گیرند و به اشتباه به این نتیجه می رسند که تله های بخار در حال عبور بخار زنده هستند، در حالی که در واقع این تله های بخار به طور معمول کار می کنند.

در شکل شکل 70 نمونه ای از تشکیل حجم زیادی از بخار فلاش پس از تله بخار را نشان می دهد: 100 کیلوگرم در ساعت میعانات (از بخار با فشار 8 بارگ) 24 متر مکعب در ساعت بخار فلاش تولید می کند، در حالی که حجم آب. پس از تله بخار تنها 0.086 متر مکعب در ساعت است.

این مثال نشان می دهد که تجهیزات مانیتورینگ تله بخار فقط باید در بالادست تله های بخار نصب شوند نه در پایین دست تله های بخار.

با این حال، اگر از تله های بخار با کیفیت بالا استفاده شود که عملکرد عالی و بدون مشکل را تضمین می کند، در بیشتر موارد نظارت بر وضعیت آنها لازم نیست. از گسترده‌ترین طیف تله‌های بخار GESTRA، ما می‌توانیم تله‌های بخار قابل اعتماد و باکیفیت را برای حل هر مشکلی به شما ارائه دهیم.

از مطالب فوق مشخص می شود که گرمای موجود در میعانات قبل از تله بخار به بخار فلاش و گرمای باقیمانده میعانات بعد از تله بخار تقسیم می شود.

از آنجایی که میعانات باقیمانده و در نتیجه گرمای آن تقریباً همیشه مورد استفاده مجدد قرار می گیرد (میعانات مجدداً به اتاق دیگ بازگردانده می شود و برای پر کردن دیگ می رود) بنابراین در این زمینه منظور از بازیابی حرارت میعانات فقط استفاده مؤثر از بخار فلاش است. .

4 راه اصلی برای استفاده موثر از بخار فلاش وجود دارد:

سیل سطوح تبادل حرارت با میعانات.
استفاده از مخازن مخصوص (جداکننده) برای جداسازی و استفاده از بخار فلاش.
نصب مبدل حرارتی روی خط لوله میعانات معمولی؛
نصب پیش گرمکن در مقابل مبدل حرارتی اصلی.

روش شماره 1:

غرقابی سطوح تبادل حرارت با میعانات

برای جلوگیری از تشکیل بخار فلاش پس از تله بخار، لازم است که میعانات را در مبدل حرارتی نگه دارید، یعنی. گرم کردن سطوح تبادل حرارت ضروری است. این بدان معنی است که بخشی از گرمای میعانات به محصول گرم شده منتقل می شود و در نتیجه میعانات خنک می شود. دمای میعانات باید در داخل مبدل حرارتی به دمای اشباع (یا کمتر) مطابق با فشار در خط میعان بعد از تله کاهش یابد.

این بدان معنی است که بخشی از لوله که در آن چنین خنک کننده میعانات رخ می دهد باید به اندازه کافی طولانی باشد، یعنی. مبدل حرارتی به مقدار کم یا زیاد با میعانات پر می شود.

در مبدل‌های حرارتی استاندارد، چنین طرحی برای بازیافت گرمای میعانات نسبتاً نادر مورد استفاده قرار می‌گیرد، زیرا غرق شدن سطوح تبادل حرارتی باعث کاهش قدرت و در نتیجه کارایی مبدل حرارتی می‌شود و همچنین می‌تواند منجر به چکش آب شود.

با این حال، در مورد گرمایش ماهواره ای، این روش استفاده از گرمای میعانات را می توان با استفاده از تله های میعانات گازی مناسب اجرا کرد (به بخش 4.26 "ماهواره های بخار" مراجعه کنید).

مبدل های حرارتی با کنترل میعانات در بیشتر موارد با غرقابی جزئی سطوح تبادل حرارت با میعانات عمل می کنند. در این حالت، غرقابی سطوح با میعانات برای ثابت نگه داشتن دمای محصول مورد نیاز است. با این حال، چنین طرح کنترلی کاملاً اینرسی است و فقط برای استفاده در مبدل های حرارتی با سطوح گرمایش عمودی و با حالت دائمیکار کردن

در شکل 71 یک بخاری سوخت مجهز به یک کنترل کننده دمای مستقیم را نشان می دهد که جریان میعانات را بسته به دمای محصول در خروجی بخاری تنظیم می کند. تله میعانات گازی در مواردی که تنظیم کننده دما در حالت کاملاً باز قرار دارد (در حالت راه اندازی یا در هنگام خرابی) از عبور بخار زنده جلوگیری می کند.

روش شماره 2:

استفاده از مخازن مخصوص (جداکننده) برای جداسازی و بازیافت بخار فلاش

اگر سیستم بخار میعانات کارخانه از بخار با فشارهای مختلف استفاده می کند، این روش برای استفاده از گرمای میعانات بهینه است.

با این وجود، اگر در سیستم بخار میعانات کارخانه از بخاری با فشار یکسان استفاده می شود، لازم است این سیستم بررسی دقیقی انجام شود تا یک یا دو مبدل حرارتی که می توانند بخار با فشار کمتری مصرف کنند، جستجو شود. در اکثریت قریب به اتفاق موارد، چنین مبدل حرارتی یا مبدل های حرارتی در سیستم وجود دارد. تنها دلیلی که همه مبدل های حرارتی در یک سیستم بخار را با فشار یکسان مصرف می کنند، اغلب این است که این بخار تنها بخار موجود برای استفاده در سیستم است.

بدیهی است که هواگیرهای آب تغذیه در دیگ بخار از مصرف کنندگان بخار کم فشار می باشند. در بیشتر موارد، این هواگیرها بخار زنده را با فشار 0.2-0.5 bar(g) مصرف می کنند.

برای مثال می توان از بخار فلاش فشار پایین در سیستم های گرمایش فضا استفاده کرد.

در شکل شکل 72 یک نمودار شماتیک از یک سیستم میعانات بخار با چندین مبدل حرارتی را نشان می دهد که بخار را در فشارهای مختلف مصرف می کنند.

در عمل، به طور طبیعی، مصرف کنندگان بخار بسیار بیشتری می توانند وجود داشته باشند.

در این مورد، یک سیستم به اصطلاح میعانات باز نشان داده می شود که در آن بخار فلاش از مخزن میعانات به اتمسفر خارج می شود.

این سیستم را می توان با نصب مخازن جداسازی بخار فلاش بین گروه های مختلف مبدل های حرارتی و همچنین با جایگزینی مخزن میعانات گازی نوع باز با مخزن میعانات گازی بسته بهینه کرد.

در شکل 73 نشان داده شده است سیستم بستهدارای سه جداکننده بخار فلاش میعانات حاصل از مبدل حرارتی "16 بار" به جداکننده بخار فلاش "5 بار" تخلیه می شود. بخار فلاش از این جداکننده به مبدل حرارتی "5 بار" می رود. اگر این بخار از جداکننده برای فرآیند تبادل حرارت کافی نباشد، تنظیم کننده فشار به طور خودکار شروع به باز شدن می کند و مقدار بخار زنده از دست رفته را به مبدل حرارتی می رساند و در نتیجه فشار ثابتی را در مبدل حرارتی و در جداکننده حفظ می کند. میعانات حاصل از جداکننده "5 بار" از طریق یک تله شناور به جداکننده بخار فلاش "2 بار" تخلیه می شود. میعانات حاصل از مبدل حرارتی 5 بار نیز در این جداکننده تخلیه می شود. بخار فلاش از جداکننده "2 bar" به مبدل حرارتی "2 bar" می رود. تنظیم کننده فشار به طور خودکار مقدار بخار زنده از دست رفته را به مبدل حرارتی می رساند و فشار ثابتی را در پشت آن حفظ می کند.

میعانات از مبدل حرارتی "2 bar" و میعانات از جداکننده "2 bar" به جداکننده "0.2-0.5 bar" تخلیه می شوند. بخار فلاش تولید شده در این جداکننده برای تغذیه هواگیر اتمسفر استفاده می شود. میعانات باقیمانده در جداکننده به مخزن آب تغذیه پمپ می شود.

نصب دریچه های هوای خودکار روی جداکننده های بخار فلاش "5 بار" و "2 بار" ضروری است، زیرا گازهای غیر قابل تراکم (به عنوان مثال هوا) در بخار می توانند به طور قابل توجهی فرآیندهای تبادل حرارت را بدتر کنند.

در مورد بازسازی یک سیستم بخار و میعانات گازی موجود، به عنوان مثال، هنگام انتقال از یک سیستم میعانات گازی باز به یک سیستم میعانات گازی بسته، باید اطمینان حاصل شود که آیا ظرفیت تله های بخار موجود برای کار در سیستم جدید کافی است یا خیر. حالت واقعیت این است که در سیستم میعانات گازی بسته، فشار معکوس روی تله های کندانس افزایش می یابد. در نتیجه افت فشار در این تله های بخار کاهش می یابد و در نتیجه ظرفیت آنها کاهش می یابد.

البته استفاده از سه جداکننده بخار فلاش همیشه الزامی نیست. در بیشتر موارد، یک یا دو کافی خواهد بود. در شکل 74 و 75 چنین سیستم هایی را نشان می دهد.

اگر تمام بخار فلاش تولید شده در سیستم را بتوان به طور کامل در یک مبدل حرارتی استفاده کرد، پس منطقی است که اصل ترموسیفون را اعمال کنیم. شکل را ببینید. 75. تنها شرط این است که مبدل حرارتی باید بالای جداکننده بخار فلاش قرار گیرد.

مطابق با قوانین گاز، بخار فلاش به سمت مبدل حرارتی "2 بار" بالا می رود. میعانات، تحت تأثیر گرانش، به جداکننده بخار فلاش جریان می یابد.

در این حالت، میعانات باید زیر سطح آب وارد جداکننده شود تا مانع بالا آمدن بخار به سمت بالا نشود.

برای اطمینان از گردش طبیعی ترموسیفون، لازم است که هوا و سایر گازهای غیر قابل تراکم را به طور موثر از این مدار گردشی حذف کنید. اصل ترموسیفون تنها زمانی قابل اجراست که مبدل حرارتی با فشار ثابت کار کند.

هرگونه تنظیم عملکرد مبدل حرارتی در "سمت بخار" غیرممکن است.

روش شماره 3:

استفاده از گرمای میعانات گازی با نصب مبدل حرارتی بر روی خط لوله میعانات گازی مشترک.

نمودار شماتیک در شکل نشان داده شده است. 76.

دمای مطلوب محصول توسط یک کنترل کننده دمای 3 جهته حفظ می شود. این شیر از ایجاد فشار بیش از حد در خط میعانات معمولی جلوگیری می کند. برای عملکرد عادی این سیستم، لازم است که مقدار گرما در مخلوط بخار و میعانات بیشتر از مقدار حرارت مورد نیاز برای گرم کردن محصول در مبدل حرارتی باشد. مقدار اضافی مخلوط بخار و میعانات به مخزن میعانات زیر سطح آب تخلیه می شود. این مخلوط بخار و میعانات برای گرم کردن آب نرم شده استفاده می شود. برای جلوگیری از برخورد چکش آب در مخزن میعانات گازی، مخلوط بخار و میعانات گازی باید زیر سطح آب و همیشه از طریق یک لوله حباب به مخزن وارد شود. مساحت کل سوراخ های لوله حباب باید برابر با سطح مقطع این لوله باشد.

انتهای لوله حباب باید دوشاخه شود. لازم است یک سوراخ کوچک در بالای سطح آب (داخل مخزن) در لوله ایجاد شود که از مکش میعانات به لوله حباب در هنگام توقف سیستم جلوگیری کند. این سیستم حداکثر استفاده از بخار فلاش را تضمین می کند.

روش شماره 4:

استفاده از گرمای میعانات با نصب پیش گرمکن با مبدل حرارتی اولیه.

در صورتی که استفاده مستقیم از بخار فلاش در مبدل حرارتی اصلی امکان پذیر نباشد، می توان یک پیش گرمکن در جلوی این مبدل حرارتی نصب کرد.

یک مبدل حرارتی برای گرم کردن محصول از دمای اولیه تا دمای نهایی استفاده می شود.

این فرآیند تبادل حرارت به مقدار مشخصی بخار نیاز دارد. اما اگر از «حرارت ثانویه» برای پیش گرم کردن محصول استفاده شود، برای رسیدن به دمای محصول نهایی، بخار کمتری در مبدل حرارتی اصلی مورد نیاز خواهد بود.

پیش گرم کردن محصول را می توان با تامین بی رویه بخار فلاش به پیش هیتر (در صورت امکان، با استفاده از ترموسیفون، به شکل 75 مراجعه کنید) یا به عنوان مثال، در سیستم های کوچک با تامین مستقیم مخلوط بخار و میعانات انجام داد. به پیش گرمکن (شکل 77)

مبدل حرارتی اصلی محصول - در مثال ما آب - را تا دمای نهایی مورد نیاز گرم می کند. اگر سیستم بخار میعانات به اندازه کافی بزرگ و گسترده باشد، طبیعتاً می توان از چندین پیش گرم کننده در نقاط مختلف سیستم برای گرم کردن متوالی محصول استفاده کرد.

در مورد مبدل های حرارتی بزرگ، توصیه می شود از بخار فلاش و بخشی از گرمای میعانات در پیش گرم کن ها استفاده شود که ممکن است از عناصر جدایی ناپذیر این مبدل های حرارتی باشند یا در مجاورت این مبدل های حرارتی نصب شوند (در کنار یا زیر).

در شکل 78 به صورت شماتیک یک بخاری با یک پیش گرمکن نصب شده در ورودی هوا به بخاری را نشان می دهد.

مخلوط میعانات و بخار فلاش از بخش های مختلف گرمایشی از طریق پیش گرم کن به مخزن میعانات می رود. گرمای نهان تبخیر بخار ثانویه و بخشی از گرمای میعانات به هوای سرد ورودی به بخاری منتقل می شود. میعانات بعد از پیش گرم کن نسبتاً سرد و بدون بخار فلاش به مخزن میعانات جریان می یابد.

در مثال در شکل. 79 یک پیش گرمکن نصب شده در زیر مبدل حرارتی اصلی را نشان می دهد.

میعانات حاصل از مبدل حرارتی اصلی توسط گرانش به پیش گرمکن جریان می یابد و گرمای خود را به محصول منتقل می کند. میعانات سرد شده با استفاده از یک زهکش کندانس از نوع شناور از پیش گرمکن خارج می شود. باید یک خم در خط لوله بین پیش گرم کن و تله بخار شناور وجود داشته باشد و نقطه بالایی خم باید بالای پیش گرم کن باشد.

برای حفظ سطح ثابت قبل و بعد از پیش گرم کن، باید یک لوله ی یکسان سازی فشار نصب شود. این لوله باید بالاترین نقطه قسمت لوله کشی را بین پیش گرمکن و فلوتر تله و لوله تامین بخار به مبدل حرارتی اصلی متصل کند. در این حالت، پیش گرمکن همیشه پر از میعانات خواهد بود. فشار در مبدل حرارتی اصلی و در پیش گرمکن یکسان خواهد بود (در این حالت از فشار استاتیکی ستون مایع بین مبدل حرارتی اصلی و پیش گرم کن غفلت می کنیم).

یک دریچه هوای اتوماتیک باید در خروجی مبدل حرارتی اصلی نصب شود.

این روش موقعیت نسبیمبدل حرارتی اصلی و پیش گرمکن دارای مزایایی نسبت به روش نشان داده شده در شکل 1 است. 78 (پیش گرمکن در کنار مبدل حرارتی اصلی قرار دارد): فقط از آب به عنوان وسیله گرمایش در پیش گرمکن استفاده می شود. دمای ورودی محصول بالاتر است. قطر خط لوله را می توان کاهش داد. مشکلات مربوط به چکش آب، کاویتاسیون و فرسایش در خطوط لوله تقریباً به طور کامل برطرف شده است (این مشکلات برای جریان های بخار / میعانات دو فازی معمول هستند).

مساحت سطوح گرمایش پیش‌هیتر بر اساس مقدار «گرمای ثانویه» موجود برای استفاده و دمای خروجی مورد نیاز میعانات محاسبه می‌شود.

اگر می‌خواهید با کاهش تلفات گرما، تعادل حرارتی شرکت خود را بهبود ببخشید، متخصصان GESTRA همیشه آماده هستند تا مشکلات موجود را با شما در میان بگذارند و یک برنامه عملیاتی دقیق را ایجاد کنند که به طور خاص نیازهای شما را برآورده کند. نیازمندیهای شما. طبیعتاً ما نیز تمامی تجهیزات مورد نیاز را در اختیار شما قرار می دهیم و نظارت بر نصب و راه اندازی را انجام می دهیم.

در سراسر جهان و به ویژه در کشورها اروپای غربیو ایالات متحده آمریکا به طور گسترده استفاده می شود راه حل های فنی، امکان کاهش هزینه چرخه عمر واحد تبرید را فراهم می کند. این شامل استفاده از شیرهای انبساط الکترونیکی و بهینه سازی فشار میعان بسته به دمای هوای بیرون و تنظیم فشار مکش دستگاه تبرید بسته به بار روی آن و کنترل کمپرسورها و فن های کندانسور با استفاده از مبدل های فرکانس است که می تواند به میزان قابل توجهی کاهش مصرف انرژی در روسیه، اجرای فعال چنین راه حل هایی برای مدت طولانیبه دلیل کاهش چشمگیر قیمت انرژی نسبت به غرب متوقف شد، که امکان بازپرداخت سرمایه‌گذاری‌های سرمایه‌ای اضافی در نسبتاً وجود نداشت. کوتاه مدت. با این حال، در سال های گذشتهفناوری های صرفه جویی در انرژی در کشور ما روز به روز بیشتر مورد توجه قرار می گیرند.

سیستم های بازیابی حرارت تراکم دستگاه تبرید از راه حل های ذکر شده در بالا جدا هستند زیرا در مصرف برق مستقیماً توسط سیستم تبرید صرفه جویی نمی کنند، اما کاهش هزینه های سایر سیستم های مورد استفاده در تاسیسات را ممکن می سازند.

اگر ترمودینامیک چرخه را در نظر بگیریم، می بینیم که دو احتمال اصلی برای حذف گرما وجود دارد. اولین مورد استفاده از گرمایش فوق العاده گاز فشرده شده در کمپرسور است. دوم استفاده از گرمای چگالش مبرد است.

هنگامی که از گاز فشرده فوق گرم استفاده می شود، یک مبدل حرارتی اضافی در مدار تبرید نصب می شود. در این حالت می توان تا 20 درصد از کل گرمای تخلیه شده توسط نصب را استفاده کرد. از آنجایی که دمای مبرد در پایان فرآیند تراکم می تواند از 100 درجه سانتیگراد تجاوز کند، محیط (هوا یا آب) تا 80-90 درجه سانتیگراد گرم می شود.

هنگام استفاده از گرمای تراکم، گرمای بسیار بیشتری را می توان حذف کرد، اما گرمای کم درجه، که به شما امکان می دهد آب یا هوا را فقط تا 30 درجه گرم کنید.

از گرمای بازیافتی برای چه چیزی می توان استفاده کرد؟ بارزترین کاربرد گرمایش هوا در زمستان است. در ساده ترین نسخه، نصب دارای دو کندانسور موازی است، یکی در فضای باز (در فصل گرم کار می کند) و دومی در داخل خانه (در هوای سرد هوا را گرم می کند). در یک نسخه ارزان قیمت، چنین راه حلی هیچ اتوماسیون کنترلی ندارد. تغییر از حالت زمستانی به تابستانی به صورت دستی با خاموش کردن کندانسور مربوطه با استفاده از شیرهای خاموش انجام می شود. گزینه های پیچیده تر دارای یک کندانسور در داخل خانه و سیستمی هستند که جریان هوا را به بیرون یا داخل اتاق هدایت می کند. کنترل توزیع جریان می تواند دستی یا خودکار باشد.

در حال حاضر، استفاده از گرمای بازیافتی برای گرم کردن آب مورد استفاده برای نیازهای فنی مختلف رواج یافته است.

به عنوان یک قاعده، سوپرگرم کردن گاز فشرده هم برای گرمایش و هم برای گرم کردن آب استفاده می شود، زیرا دمایی که می توان با بازیافت گرمای تراکم مبرد به دست آورد کافی نیست. استفاده از سوپرهیت گاز به شما امکان می دهد آب را تا دمای 40 تا 50 درجه سانتی گراد و بالاتر گرم کنید. در مواردی که دستگاه تبرید کارایی لازم را نداشته باشد یا به طور مداوم نتواند کار کند و ظرفیت مخزن ذخیره برای حفظ دما کافی نباشد، از بخاری برقی یا دیگ گاز استفاده می شود.

انواع جالب این سیستم‌ها نصب‌های آبشاری با پمپ حرارتی با دمای بالا به عنوان مدار بالایی هستند که آب را تا دمای 65 تا 80 درجه سانتی‌گراد گرم می‌کند. از این آب می توان برای ضد عفونی کردنسطوح (در این دما اکثر باکتری ها می میرند)، در تولید مواد شیمیایی. هنگامی که تقاضای زیادی برای آب گرم برای نیازهای صنعتی وجود دارد، توصیه می شود از سیستم هایی با چرخه فرا بحرانی با استفاده از CO2 استفاده کنید. آنها نسبت به نمونه های سنتی کارایی کمتری دارند، اما به شما اجازه می دهند آب را تا دمای بالاتر گرم کنید.

برای استفاده از سیستم های بازیابی حرارت، مطلوب است که برنامه های عملیاتی دستگاه تبرید و تقاضای آب گرم تا حد امکان مطابقت داشته باشد. بنابراین، استفاده از این سیستم ها در جایی که به طور مداوم سرما تولید می شود، توصیه می شود. به عنوان مثال، در شرکت های صنایع غذایی که در آن آب گرم برای تمیز کردن محل مورد نیاز است. استفاده از این نوع سیستم ها در پیست های اسکیت روی یخ جالب به نظر می رسد. آب گرمدر اینجا می توان از آن برای محافظت از خاک زیر یک صفحه خنک شده از یخ زدگی و همچنین برای نیازهای مختلف تکنولوژیکی استفاده کرد. مقاله ای در مجله "دنیای آب و هوا" شماره 52 به ارزیابی کارایی اقتصادی استفاده از سیستم های بازیافت در شرکت های صنعتی اختصاص داشت.

فروشگاه ها و زنجیره های خرده فروشی علاقه فزاینده ای به چنین سیستم هایی نشان می دهند. در واقع، با هزینه های سرمایه اضافی نسبتاً کمی، سیستم های بازیابی گرما این امکان را فراهم می کند آب گرمیک سوپرمارکت کامل!

تجربه آمریکا در استفاده از گرمای فوق گرم از کندانسورهای خنک کننده شیر در مزارع جالب است. نمودار نصب در شکل نشان داده شده است. 1. آبی که از منبع آب می آید توسط گاز داغ گرم شده و وارد بخاری می شود و دمای آن به مقدار لازم افزایش می یابد. بهره برداری از چنین تاسیساتی به مدت یک سال امکان کاهش مصرف انرژی برای گرمایش آب را تا سه برابر فراهم کرد. در جایی که گرمایش با سوخت مایع انجام می شد، تأثیر اقتصادی قابل توجهی به دست آمد.

لازم به ذکر است که سیستم بازیابی حرارت را می توان بر روی دستگاه تبرید موجود نیز نصب کرد. بنابراین، سرویس بهره وری انرژی کانادا، دفتر بهره وری انرژی (OEE) گزارشی را در مورد نوسازی سیستم تبرید آشپزخانه یکی از مراکز بزرگ پزشکی در کانادا منتشر کرد. خطوط تخلیه هر 10 کمپرسور در یک کمپرسور ترکیب شده و یک مبدل حرارتی صفحه لحیم کاری شده روی آن تعبیه شد که در آن آب از 10 درجه سانتیگراد تا 30 درجه سانتیگراد گرم شده و به دیگ گاز فرستاده شد و در آنجا به مقدار مورد نیاز رسید. درجه حرارت. به لطف استفاده از بازیافت، مصرف گاز سالانه 40 درصد کاهش یافت، دوره بازپرداخت سیستم 2.3 سال بود. در کشور ما، تجربه موفقی در نوسازی یک نصب موجود توسط شرکت Prostor-L در عرصه یخی Lokomotiv در یاروسلاول انجام شد. یک سال و نیم پس از بهره برداری از تاسیسات، یک سیستم بازیابی حرارت تولید آب گرم برای نیازهای تکنولوژیکی نصب شد. به لطف استفاده از آن، مصرف آب گرم شبکه شهری ده برابر کاهش یافت و خود سیستم در کمتر از دو سال هزینه خود را پرداخت کرد.

توجه به این نکته ضروری است که سیستم های بازیابی حرارت معمولاً بر اساس پروژه های فردی برای یک کار خاص ساخته می شوند. انتخاب صحیح تمام اجزای سیستم و طراحی آن بدون خطا بسیار مهم است. مبدل حرارتی بازیابی، به عنوان یک قاعده، دارای طراحی صفحه ای است، اگرچه تاسیسات بزرگاز مبدل های حرارتی پوسته و لوله نیز استفاده می شود. اگر طراحی یک پیش کندانسور را فراهم کند، انتخاب دقیق آن برای جلوگیری از چگالش مبرد ضروری است. هنگام استفاده همزمان از چندین منبع حرارتی، به عنوان مثال، ماشین های تبرید مرکزی با دمای متوسط و پایین، مهم است که چنین طرحی در موتورخانه ارائه شود که نصب راحت خطوط لوله برای آب گرم و دسترسی به سیستم های اتوماسیون را فراهم کند. و دریچه های قطع کننده

به عنوان نمونه ای از استفاده از بازیابی گرما در صنعت، اجازه دهید سیستمی را در نظر بگیریم که توسط یکی از رهبران تجارت تبرید - شرکت Termokul LLC (مسکو) استفاده می شود (شکل 2). آب گرم توسط سیستم تبرید اتاق انجماد انفجار تولید می شود. آب تولید شده از گرمایش برای یخ زدایی گوشت، یخ زدایی بلاست فریزر و تمیز کردن کف پس از پایان شیفت استفاده می شود. می توان از آن برای سایر نیازها نیز استفاده کرد. در این سیستم یک پیش کندانسور روی خط تخلیه در مقابل کندانسور اصلی نصب می شود (شکل 3) که مبدل حرارتی صفحه ای لحیم کاری شده دانفوس است. مجموع گرمای گاز داغ فوق گرم تولید شده توسط سیستم تبرید مبتنی بر سه کمپرسور اسکرو Bitzer HSN 8571 450 کیلو وات است. پیش کندانسور به شما امکان می دهد تا 400 کیلو وات گرما را بازیابی کنید. آب در دمای 8 درجه سانتیگراد تا 40 درجه سانتیگراد با بهره وری 11 متر مکعب در ساعت گرم می شود که به ما امکان می دهد تمام نیازهای تکنولوژیکی را به طور کامل برآورده کنیم. برای جبران کاهش بهره وری در هنگام خاموش شدن کمپرسورها، یک مخزن ذخیره با حجم 3 متر مکعب در سیستم تعبیه شده است.

استفاده از چنین راه حل فنی به شما امکان می دهد در برق و تاسیسات تخمگذار صرفه جویی کنید که برای شرکت بسیار مهم است.

مقاله توسط سرگئی بوچین و سرگئی اسماگین تهیه شده است

دستگاه های برودتی و واحدهای برودتی. نمونه ای از طراحی مراکز تبرید
“محاسبه تعادل حرارتی، جذب رطوبت، تبادل هوا، ساخت نمودارهای J-d. تهویه مطبوع چند منطقه ای. نمونه هایی از راه حل ها"
به طراح. مطالبی از مجله "دنیای آب و هوا"
- پارامترهای اولیه هوا، کلاس فیلتر، محاسبه توان بخاری، استانداردها و اسناد نظارتی، جدول مقادیر فیزیکی
- راه حل های فنی انتخاب شده، تجهیزات

تأثیر مقررات دمای فعلی بر مصرف انرژی مرکز داده

روش های جدید برای بهبود بهره وری انرژی در سیستم های تهویه مطبوع مرکز داده

افزایش راندمان شومینه سوخت جامد

سیستم های بازیابی حرارت در واحدهای تبرید

ریزاقلیم امکانات و تجهیزات ذخیره سازی شراب برای ایجاد آن

انتخاب تجهیزات برای سیستم های تخصصی تامین هوای فضای باز (DOAS)

سیستم تهویه تونلی تجهیزات شرکت TLT-TURBO GmbH

استفاده از تجهیزات Wesper در مجتمع فرآوری نفت عمیق شرکت KIRISHINEFTEORGSINTEZ

کنترل تبادل هوا در محل آزمایشگاه

استفاده یکپارچه از سیستم های توزیع هوای کف (UFAD) در ترکیب با پرتوهای سرد

سیستم تهویه تونلی انتخاب طرح تهویه

محاسبه پرده های حرارتی هوا بر اساس نوع جدیدی از ارائه داده های تجربی در مورد تلفات گرما و جرم

تجربه در ایجاد سیستم تهویه غیرمتمرکز در حین بازسازی ساختمان

تیرهای سرد برای آزمایشگاه ها. استفاده از بازیافت انرژی مضاعف

اطمینان از قابلیت اطمینان در مرحله طراحی

استفاده از گرمای آزاد شده در حین بهره برداری از یک واحد تبرید در یک شرکت صنعتی

روش شناسی محاسبه آیرودینامیکی کانال های هوا

روش شناسی برای انتخاب یک سیستم تقسیم از DAICHI

استاندارد جدید طراحی عایق حرارتی

مسائل کاربردی طبقه بندی اماکن بر اساس پارامترهای اقلیمی

بهینه سازی کنترل و ساختار سیستم های تهویه

CVT و پمپ های زهکشی از EDC

انتشار مرجع جدید از ABOK

رویکردی جدید در ساخت و بهره برداری از سیستم های تبرید برای ساختمان های دارای تهویه مطبوع

انتخاب شما ... مقایسه کولر گازی فریون بر اساس مشخصات فنی

ویژگی های ارتعاش فن ها

تهویه در موسسات پذیرایی

دستگاه های جدید برای تهویه اتاق ها با پنجره های مهر و موم شده

اتوماسیون سیستم های تهویه و تهویه مطبوع SHUFT

سیستم نظارت و کنترل از راه دور پارامترهای فرآیند فن آوری از شرکت ترموکل

سرماخوردگی رایگان این روزها یک واقعیت است

بازیابی گرما سال هاست که به طور گسترده ای در مهندسی حرارت و برق استفاده می شود.ه - آبگرمکن های تغذیه، اکونومایزرها، بخاری های هوا، احیاء کننده های توربین گازی و غیره، اما در فناوری تبرید هنوز توجه کافی به آن نمی شود. این را می توان با این واقعیت توضیح داد که گرمای با پتانسیل پایین معمولاً دور ریخته می شود (در دمای زیر 100 درجه سانتیگراد)، بنابراین برای استفاده از آن لازم است مبدل های حرارتی اضافی و دستگاه های اتوماسیون وارد سیستم تبرید شوند که آن را پیچیده می کند. در عین حال، سیستم تبرید نسبت به تغییرات پارامترهای خارجی حساس تر می شود.

در ارتباط با مشکل انرژی، طراحان، از جمله تجهیزات تبرید، در حال حاضر مجبور هستند سیستم‌های سنتی را با دقت بیشتری در جستجوی طرح‌های جدید برای بازیابی گرمای تراکم تجزیه و تحلیل کنند.

اگر واحد تبرید دارای کندانسور هوا باشد، می توانید از هوای گرم شده مستقیماً بعد از کندانسور برای گرم کردن اتاق ها استفاده کنید. گرمای بخارات مبرد فوق گرم بعد از کمپرسور که پتانسیل دمایی بالاتری دارند نیز می تواند مفید باشد.

برای اولین بار، طرح های بازیابی گرما توسط شرکت های اروپایی ایجاد شد، زیرا در اروپا قیمت های بالاتری برای برق در مقایسه با قیمت های ایالات متحده وجود داشت.

تجهیزات تبرید کامل شرکت کوستان (ایتالیا) که در سالهای اخیر ساخته شده است، با سیستم بازیابی حرارت از کندانسورهای هوا، برای گرم کردن محل فروش فروشگاه های سوپرمارکت استفاده می شود. چنین سیستم هایی می توانند مصرف انرژی کلی در یک فروشگاه را 20-30٪ کاهش دهند.

هدف اولیه- استفاده از حداکثر مقدار ممکن گرمای تولید شده توسط دستگاه تبرید در محیط. گرما یا مستقیماً از طریق جریان منتقل می شود هوای گرمپس از کندانسور به منطقه فروش فروشگاه در طول فصل گرما یا در یک مبدل حرارتی اضافی (گرمای بخارات مبرد فوق گرم) برای تولید آب گرم که برای نیازهای تکنولوژیکی در طول سال استفاده می شود.

تجربه استفاده از سیستم عامل ها با استفاده از روش اول نشان داده است که نگهداری از آنها آسان است، اما نسبتاً دست و پا گیر هستند؛ استفاده از آنها با نیاز به نصب فن های اضافی برای جابجایی همراه است. مقدار زیادفیلتر هوا و هوا که در نهایت منجر به افزایش هزینه ها می شود. با در نظر گرفتن این موضوع، با وجود اینکه اجرای آنها عملیات را پیچیده می کند، اولویت به طرح های پیچیده تر داده می شود.

ساده ترین مدار با مبدل حرارتی-انباشته، مداری است که از اتصال سری خازن و باتری استفاده می کند. این طرح به شرح زیر عمل می کند. در دمای آب در ورودی مبدل حرارتی-انباشتگر و دمای هوای محیط برابر با 10 درجه سانتیگراد، دمای تراکم tK 20 درجه سانتیگراد است. برای مدت کوتاهی (مثلاً در طول شب) آب در انباشته گرم می شود. تا 50 درجه سانتیگراد، a t به 30 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. این با این واقعیت توضیح داده می شود که عملکرد کلی خازن و باتری کاهش می یابد، زیرا هنگامی که آب گرم می شود، فشار دمای اولیه در باتری کاهش می یابد.

افزایش 10 درجه سانتی گراد کاملا قابل قبول است، با این حال، با ترکیب نامطلوب دمای بالا و مصرف کم آب، ممکن است افزایش قابل توجهی در دمای میعان مشاهده شود. این طرح در حین کار دارای معایب زیر است: نوسانات فشار تراکم. کاهش قابل توجه دوره ای فشار در گیرنده، که منجر به اختلال در تامین مایع به اواپراتور می شود. جریان معکوس احتمالی مایع به داخل کندانسور هوا هنگامی که کمپرسور متوقف می شود، زمانی که t به طور قابل توجهی کمتر از دمای گیرنده است.

نصب یک تنظیم کننده فشار تراکم به شما امکان می دهد از جریان برگشتی میعانات از گیرنده به کندانسور هوا جلوگیری کنید و همچنین فشار تراکم مورد نیاز را به عنوان مثال مطابق با 25 درجه سانتیگراد حفظ کنید.

هنگامی که tw به 50 درجه سانتیگراد و تاک به 25 درجه سانتیگراد افزایش می یابد، تنظیم کننده فشار به طور کامل باز می شود و افت فشار در آن از 0.001 مگاپاسکال تجاوز نمی کند.

اگر t به 10 درجه سانتیگراد کاهش یابد، تنظیم کننده فشار بسته می شود و حفره داخلی کندانسور هوا و همچنین بخشی از سیم پیچ مبدل حرارتی-انباشته کننده با مایع پر می شود. هنگامی که دما به 25 درجه سانتیگراد می رسد، تنظیم کننده فشار دوباره باز می شود و مایع از کندانسور هوا فوق خنک خارج می شود. فشار بالای سطح مایع در گیرنده برابر با فشار تراکم منهای افت فشار در رگولاتور خواهد بود و فشار در گیرنده می تواند بسیار کم شود (به عنوان مثال، مطابق با tK< 15°С), что жидкость перед подачей к регулирующему вентилю не будет переох-лажденной. В этом случае необходимо ввести в схему регенеративный теплообменник.

برای حفظ فشار در گیرنده، یک شیر دیفرانسیل نیز به مدار وارد می شود. در tk = 20 درجه سانتیگراد و tok - 40 درجه سانتیگراد، شیر دیفرانسیل بسته است، افت فشار در خطوط لوله کندانسور هوا، مبدل حرارتی-انباشته کننده و تنظیم کننده فشار ناچیز است.

هنگامی که به 0 درجه سانتیگراد و t به 10 درجه سانتیگراد کاهش یابد، دمای مایع جلوی تنظیم کننده فشار تقریباً 10 درجه سانتیگراد خواهد بود. افت فشار در تنظیم کننده فشار قابل توجه خواهد بود، شیر دیفرانسیل 6 باز می شود و بخار داغ به گیرنده جریان می یابد.

با این حال، این به طور کامل مشکل عدم خنک سازی مایع را در گیرنده برطرف نمی کند. نصب مبدل حرارتی احیا کننده یا استفاده از گیرنده مخصوص طراحی شده ضروری است. در این حالت مایع سرد از کندانسور مستقیماً به خط مایع هدایت می شود. همین اثر را می توان با نصب یک گیرنده عمودی به دست آورد که در آن مایع سردتر به پایین فرو می رود و بخار داغ وارد قسمت بالایی می شود.

محل تنظیم کننده فشار در مدار بین مبدل حرارتی-انباشته کننده و کندانسور هوا. به دلایل زیر ترجیح داده می شود: در زمستان ممکن است زمان زیادی طول بکشد تا فشار تراکم مورد نیاز به دست آید. در یک واحد متراکم کننده کمپرسور، طول خط لوله بین کندانسور و گیرنده به ندرت کافی است. در تاسیسات موجود، برای نصب مبدل حرارتی-انباشته، باید لوله تخلیه را جدا کرد. یک شیر چک نیز مطابق این طرح نصب می شود.

مدارهایی با اتصال موازی خازن های هوا ایجاد شده استبرای حفظ دمای 20 درجه سانتیگراد در یک اتاق و 10 درجه سانتیگراد در اتاق دیگر، جایی که درها اغلب در زمستان باز می شوند. چنین مدارهایی همچنین نیاز به نصب رگولاتورهای فشار و شیرهای دیفرانسیل دارند.

کندانسورهای متصل موازی با بازیابی حرارت در زمان تابستانمعمولاً کار نمی کنند و فشار در آنها کمی کمتر از کندانسور اصلی است. به دلیل بسته شدن شل شیر برقی و چک دریچه، گردش مایع و پر شدن کندانسور بازیابی امکان پذیر است. برای جلوگیری از این امر، مدار یک خط لوله بای پس فراهم می کند که از طریق آن کندانسور به طور دوره ای روشن می شود تا گرما را بر اساس سیگنال یک رله زمان بازیابی کند.

نوسانات بار حرارتی کندانسور اصلی و کندانسورها با بازیابی گرما با نیاز به استفاده در چنین مدارهایی از گیرنده ای با ظرفیت بیشتر نسبت به ماشین های تبرید بدون بازیابی گرما یا نصب گیرنده اضافی به موازات مورد اول همراه است. ، که باعث افزایش مقدار مبرد برای شارژ سیستم می شود.

تجزیه و تحلیل طرح های مختلف بازیابی گرمااستفاده از مبدل های حرارتی استاندارد از نوع کواکسیال (لوله در لوله) با تراکم کامل در آنها و تنها استفاده از گرمای بخارات فوق گرم نشان می دهد که تاسیسات با تراکم کامل در یک احیاء کننده حرارتی تنها با استفاده مداوم و پایدار از آب گرم اقتصادی تر عمل می کند.

دستگاه تبرید در دو سیکل (با نقطه جوش 10 درجه سانتیگراد و دماهای مختلف تراکم 35 و 55 درجه سانتیگراد) کار می کند. یک مبدل حرارتی آب ضد جریان اضافی به عنوان یک بازسازی کننده حرارت استفاده می شود که گرمای بخار مبرد فوق گرم را در فشار دمایی ظرفیت تبرید کمپرسور 10 کیلو وات و مصرف برق 2.1 کیلو وات (Tc = 35 درجه سانتی گراد) در قسمت اصلی انتقال می دهد. کندانسور می‌توان آب را (با دبی 0.012 کیلوگرم بر ثانیه) از 10 تا 30 درجه سانتی‌گراد گرم کرد و سپس در احیاکننده، دمای آب را از 30 به 65 درجه سانتی‌گراد افزایش داد. در یک سیکل از 55 درجه سانتی گراد با ظرفیت خنک کننده 10 کیلو وات و توان مصرفی 3.5 کیلو وات، آب در کندانسور اصلی (با دبی 0.05 کیلوگرم بر ثانیه) از 10 تا 50 درجه سانتی گراد گرم می شود و سپس آب گرم می شود. در یک مبدل حرارتی اضافی (با سرعت جریان 0.017 کیلوگرم بر ثانیه) گرم می شود و از 50 تا 91 درجه سانتیگراد گرم می شود. در مورد اول، 13.7٪ به طور مفید استفاده می شود، در مورد دوم - 52٪ از کل انرژی عرضه شده.

در همه موارد، هنگام انتخاب سیستم بازیابی حرارت برای دستگاه تبرید، لازم است موارد زیر را تعیین کنید:

ظرفیت خنک کننده کمپرسور و بار حرارتی کندانسور؛
حالت کار دستگاه تبرید در تابستان و زمستان؛ امکان استفاده از گرمای بازیافتی؛ رابطه بین گرمای لازم برای گرم کردن اتاق و گرم کردن آب؛
دمای مورد نیاز آب گرم و مصرف آن در طول زمان؛ قابلیت اطمینان دستگاه تبرید در حالت تولید سرد.
تجربه در بهره برداری از سیستم های بازیابی حرارت نشان می دهد که هزینه های سرمایه اولیه چنین سیستمی در فروشگاه های بزرگ در عرض 5 سال پرداخت می شود، بنابراین اجرای آنها از نظر اقتصادی امکان پذیر است.

از همه انواع مصرف شده در صنایع شیمیاییانرژی، اولین جایگاه متعلق به انرژی حرارتی است. درجه استفاده از گرما در طول یک فرآیند فن آوری شیمیایی توسط بازده حرارتی تعیین می شود:

که در آن Q t و Q pr به ترتیب مقدار گرمایی است که از لحاظ نظری و عملی برای انجام واکنش صرف می شود.

استفاده از منابع ثانویه انرژی (ضایعات) باعث افزایش کارایی می شود. ضایعات انرژی در صنایع شیمیایی و سایر صنایع برای مقاصد مختلف استفاده می شود.

بخصوص پراهمیتدر صنایع شیمیایی بازیابی گرما از محصولات واکنشی که رآکتورها را ترک می کنند وجود دارد پیش گرم کردنورود مواد به همان رآکتورها چنین گرمایشی در دستگاه‌هایی به نام احیاگر، احیاگر و دیگ‌های حرارت هدر رفته انجام می‌شود. آنها گرما را از گازهای زائد یا محصولات انباشته می کنند و آن را برای فرآیندها آزاد می کنند.

احیاگرها محفظه هایی هستند که به طور دوره ای با یک نازل پر شده اند. برای یک فرآیند مداوم، حداقل 2 بازسازی کننده لازم است.

گاز داغ ابتدا از احیا کننده A عبور می کند، نازل آن را گرم می کند و خود را خنک می کند. گاز سرد از احیاگر B عبور می کند و توسط نازلی که قبلاً گرم شده است گرم می شود. پس از گرم شدن نازل در A و خنک شدن در B، دمپرها بسته می شوند و غیره.

در ریکپراتورها، معرف ها وارد یک مبدل حرارتی می شوند، جایی که با گرمای محصولات داغ خروجی از دستگاه واکنش گرم می شوند و سپس وارد راکتور می شوند. تبادل حرارت از طریق دیواره های لوله های مبدل حرارتی انجام می شود.

در دیگ های بازیابی، از گرمای گازهای زائد و محصولات واکنش برای تولید بخار استفاده می شود.

گازهای داغ از طریق لوله های واقع در بدنه دیگ حرکت می کنند. در فضای بین لوله آب وجود دارد. بخار حاصل از جداکننده رطوبت عبور کرده و از دیگ خارج می شود.

مواد خام

صنعت شیمیایی با شدت مواد تولیدی بالا مشخص می شود. به عنوان یک قاعده، چندین تن مواد اولیه برای یک تن محصول نهایی شیمیایی مصرف می شود. نتیجه این است که هزینه محصولات شیمیایی تا حد زیادی توسط کیفیت مواد اولیه، روش ها و هزینه های تولید و آماده سازی آن تعیین می شود. در صنایع شیمیایی، هزینه مواد اولیه در بهای تمام شده تولید 60-70 درصد یا بیشتر است.

نوع و کیفیت مواد اولیه به طور قابل توجهی تعیین کننده استفاده کامل از ظرفیت های تولیدی صنایع شیمیایی، بهره وری حرارتی، زمان بهره برداری تجهیزات، هزینه های نیروی کار و غیره است. خواص ماده خام، محتوای اجزای مفید و مضر موجود در آن، تکنولوژی مورد استفاده برای پردازش آن را تعیین می کند.

انواع مواد اولیه بسیار متنوع است و می توان آنها را به گروه های زیر تقسیم کرد:

مواد خام معدنی؛
مواد خام گیاهی و حیوانی؛
هوا، آب

1. مواد خام معدنی - مواد معدنی استخراج شده از روده های زمین.

مواد معدنی به نوبه خود به موارد زیر تقسیم می شوند:

سنگ معدن (تولید فلز) کانی های مهم چند فلزی
غیر فلزی (کود، نمک، H +، OH - شیشه و غیره)
مواد قابل احتراق (زغال سنگ، نفت، گاز، شیل)

مواد خام سنگ معدن سنگ هایی هستند که از نظر زیست محیطی به دست آوردن فلزات مفید است. فلزات موجود در آن بیشتر به صورت اکسید و سولفید هستند. سنگ معدن فلزات غیر آهنی اغلب حاوی ترکیباتی از چندین فلز است - اینها سولفیدهای سرب، مس، روی، نقره، نیکل و غیره هستند. چند فلزییا پیچیده ضروری بخشی جدایی ناپذیرتمام سنگ معدن های صنعتی FeS 2 – پیریت هستند. هنگام فرآوری برخی از سنگ‌ها، محصولات دیگری همراه با فلزات به دست می‌آیند. بنابراین، به عنوان مثال، همزمان با مس، روی، نیکل، H 2 SO 4 نیز در طی فرآوری سنگ معدن سولفید به دست می آید.

مواد خام غیر فلزی سنگ هایی هستند که در تولید مواد غیرفلزی (به جز کلریدهای فلز قلیایی و منیزیم) استفاده می شوند. این نوع مواد خام یا مستقیماً در اقتصاد ملی (بدون فرآوری شیمیایی) استفاده می شود یا برای تولید مواد شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد. از این مواد اولیه در تولید کود، نمک، اسید، قلیا، سیمان، شیشه، سرامیک و غیره استفاده می شود.

مواد خام غیر فلزی به طور معمول به گروه های زیر تقسیم می شوند:

مصالح و مواد ساختمانی- مواد خام مستقیماً یا پس از فرآوری مکانیکی یا فیزیکی و شیمیایی (شن، ماسه، خاک رس و غیره) استفاده می شوند.
مواد اولیه صنعتی - مورد استفاده در تولید بدون فرآوری (گرافیت، میکا، کوراندوم)
مواد خام معدنی شیمیایی - مستقیماً پس از عملیات شیمیایی (گوگرد، نمک، فسفوریت، آپاتیت، سیلوینیت، سنگ و سایر نمک ها) استفاده می شود.
مواد اولیه گرانبها، نیمه قیمتی و زینتی (الماس، زمرد، یاقوت، مالاکیت، جاسپر، مرمر و غیره)

مواد خام معدنی قابل احتراق فسیل هایی هستند که می توانند به عنوان سوخت استفاده شوند (زغال سنگ، نفت، گاز، شیل نفتی و غیره).

2. مواد خام گیاهی و حیوانی محصولات کشاورزی (کشاورزی، دامداری، سبزی کاری) و همچنین گوشت و شیلات است.

با توجه به هدف آن به مواد غذایی و فنی تقسیم می شود. مواد اولیه غذایی شامل سیب زمینی، چغندر قند، غلات و غیره است. صنایع شیمیایی و سایر صنایع مواد خام گیاهی و حیوانی را مصرف می کنند که برای غذا نامناسب هستند (پنبه، کاه، کتان، روغن نهنگ، پنجه و غیره). تقسیم مواد خام به مواد غذایی و فنی در برخی موارد خودسرانه است (سیب زمینی → الکل).

3. هوا و آب ارزان ترین و در دسترس ترین مواد اولیه هستند. هوا عملا منبع پایان ناپذیر N 2 و O 2 است. H 2 O نه تنها منبع مستقیم H 2 و O 2 است، بلکه تقریباً در تمام فرآیندهای شیمیایی شرکت می کند و به عنوان حلال نیز استفاده می شود.

پتانسیل اقتصادی هر کشور در شرایط مدرنتا حد زیادی توسط منابع طبیعی مواد معدنی، مقیاس و ویژگی های کیفی مکان آنها و همچنین سطح توسعه صنایع مواد خام تعیین می شود.

مواد اولیه صنایع مدرن بسیار متنوع است و با پیشرفت تکنولوژی جدید، معرفی بیشتر شده است روش های موثرتولید، به دلیل کشف ذخایر جدید، توسعه انواع جدید مواد اولیه و استفاده کامل تر از تمام اجزای آن، پایه مواد اولیه به طور مداوم در حال گسترش است.

صنعت داخلی دارای پایه مواد اولیه قدرتمند و دارای ذخایری از انواع مواد اولیه معدنی و آلی مورد نیاز خود می باشد. در حال حاضر ایالات متحده در استخراج ذخایر فسفر، سنگ نمک، NaCl، Na 2 SO 4، آزبست، ذغال سنگ نارس، چوب و غیره رتبه اول را در جهان دارد. ما یکی از اولین مکان ها را در ذخایر نفت و گاز اکتشاف شده داریم. و ذخایر اثبات شده مواد خام سال به سال در حال افزایش است.

بر مرحله مدرندر توسعه صنعت، استفاده منطقی از مواد اولیه که شامل فعالیت های زیر است، اهمیت زیادی پیدا می کند. استفاده منطقی از مواد اولیه افزایش بهره وری زیست محیطی تولید را ممکن می سازد، زیرا بهای تمام شده مواد اولیه سهم اصلی در قیمت تمام شده محصولات شیمیایی را تشکیل می دهد. در این راستا تلاش می‌کنند تا از مواد اولیه ارزان‌تر به‌ویژه بومی استفاده کنند. به عنوان مثال، در حال حاضر، نفت و گاز به طور فزاینده ای به عنوان مواد خام هیدروکربنی به جای زغال سنگ استفاده می شود و الکل اتیلیک به دست آمده از مواد خام غذایی با الکل هیدرولیز شده از چوب جایگزین می شود.

حالت موسسه تحصیلیبالاتر آموزش حرفه ای

"ایالت سامارا دانشگاه فنی»

گروه فناوری شیمیایی و بوم شناسی صنعتی

کار دوره

در رشته "ترمودینامیک فنی و مهندسی حرارت"

موضوع: محاسبه تاسیسات بازیافت حرارت برای گازهای زائد یک کوره فرآیند

تکمیل شده توسط: دانشجو Ryabinina E.A.

دوره ZF گروه III 19

بررسی شده توسط: مشاور Churkina A.Yu.

سامارا 2010

معرفی

اکثر شرکت های شیمیایی زباله های حرارتی با دمای بالا و پایین تولید می کنند که می توانند به عنوان منابع انرژی ثانویه (SER) استفاده شوند. اینها عبارتند از گازهای دودکش از دیگهای بخار و کوره های فرآیندی مختلف، جریان های خنک شده، آب خنک کننده و بخار زائد.

RES حرارتی تا حد زیادی نیازهای حرارتی صنایع منفرد را پوشش می دهد. بنابراین، در صنعت نیتروژن، بیش از 26٪ از تقاضای گرما از طریق منابع انرژی تجدید پذیر و در صنعت سودا - بیش از 11٪ تامین می شود.

تعداد SERهای استفاده شده به سه عامل بستگی دارد: دمای SERها، توان حرارتی آنها و تداوم خروجی.

در حال حاضر، فراگیرترین آن بازیافت گرما از گازهای پسماند صنعتی است که تقریباً برای تمام فرآیندهای مهندسی آتش نشانی پتانسیل دمای بالایی دارد و می‌تواند به طور مداوم در اکثر صنایع مورد استفاده قرار گیرد. گرمای گازهای خروجی جزء اصلی تعادل انرژی است. در درجه اول برای فناوری و در برخی موارد برای مقاصد انرژی (در دیگهای بخار حرارتی هدر رفته) استفاده می شود.

با این حال، استفاده گسترده از HERهای حرارتی با دمای بالا با توسعه روش‌های بازیافت از جمله گرمای سرباره‌های داغ، محصولات و غیره، روش‌های جدید برای بازیافت گرمای گازهای زائد و همچنین بهبود طرح‌های موجود همراه است. تجهیزات بازیافت

1. توضیحات طرح فناورانه

در کوره های لوله ای که محفظه جابجایی ندارند یا در کوره های همرفت تابشی، اما با دمای اولیه نسبتاً بالای محصول گرم شده، دمای گازهای خروجی می تواند نسبتاً بالا باشد که منجر به افزایش تلفات حرارتی و کاهش می شود. در راندمان کوره و مصرف سوخت بالاتر. بنابراین استفاده از گرمای گازهای خروجی ضروری است. این امر می تواند با استفاده از یک بخاری هوا، که هوای ورودی به کوره را برای احتراق سوخت گرم می کند، یا با نصب دیگ های حرارتی زباله، که امکان به دست آوردن بخار آب لازم برای نیازهای تکنولوژیکی را فراهم می کند، حاصل می شود.

با این حال، برای گرم کردن هوا، هزینه های اضافی برای ساخت یک بخاری هوا، یک دمنده و همچنین مصرف برق اضافی توسط موتور دمنده مورد نیاز است.

برای اطمینان از عملکرد طبیعی بخاری هوا، مهم است که از احتمال خوردگی سطح آن از سمت جریان گاز دودکش جلوگیری شود. این پدیده زمانی امکان پذیر است که دمای سطح تبادل حرارتی زیر دمای نقطه شبنم باشد. در این حالت، بخشی از گازهای دودکش، در تماس مستقیم با سطح بخاری هوا، به طور قابل توجهی خنک می شود، بخار آب موجود در آنها تا حدی متراکم می شود و با جذب دی اکسید گوگرد از گازها، اسید ضعیف تهاجمی را تشکیل می دهد.

نقطه شبنم مربوط به دمایی است که در آن فشار بخار آب اشباع با فشار جزئی بخار آب موجود در گازهای دودکش برابر است.

یکی از مطمئن ترین روش های محافظت در برابر خوردگی این است که هوا را به نوعی (مثلاً در بخاری های آب یا بخار) تا دمای بالاتر از نقطه شبنم گرم کنید. اگر دمای خوراک ورودی به کوره کمتر از نقطه شبنم باشد، چنین خوردگی می تواند روی سطح لوله های همرفت نیز رخ دهد.

منبع گرما برای افزایش دمای بخار اشباع، واکنش اکسیداسیون (احتراق) سوخت اولیه است. گازهای دودکش تشکیل شده در حین احتراق، گرمای خود را در تابش و سپس محفظه های همرفت به جریان مواد خام (بخار آب) می دهند. بخار آب فوق گرم به مصرف کننده عرضه می شود و محصولات احتراق از کوره خارج می شوند و وارد دیگ بخار حرارتی زباله می شوند. در خروجی از HRSG، بخار آب اشباع شده به کوره بخار سوپرگرمینگ برگشت داده می شود و گازهای دودکش که توسط آب تغذیه خنک می شوند، وارد بخاری هوا می شوند. از بخاری هوا، گازهای دودکش وارد KTAN می شود، جایی که آب ورودی از سیم پیچ گرم شده و مستقیماً به سمت مصرف کننده می رود و گازهای دودکش وارد جو می شود.

2. محاسبه کوره

2.1 محاسبه فرآیند احتراق

اجازه دهید گرمای کمتر احتراق سوخت Q рн را تعیین کنیم. اگر سوخت یک هیدروکربن منفرد باشد، گرمای احتراق آن Q p n برابر با گرمای استاندارد احتراق منهای گرمای تبخیر آب موجود در محصولات احتراق است. همچنین می توان آن را با استفاده از اثرات حرارتی استاندارد تشکیل محصولات اولیه و نهایی بر اساس قانون هس محاسبه کرد.

برای سوختی که از مخلوطی از هیدروکربن ها تشکیل شده است، گرمای احتراق با قانون افزایشی تعیین می شود:

که در آن Q pi n گرمای احتراق جزء i ام سوخت است.

y i غلظت i ام جزء سوخت در کسری از وحدت است، سپس:

Q р n سانتی متر = 35.84 ∙ 0.987 + 63.80 ∙ 0.0033+ 91.32 ∙ 0.0012+ 118.73 ∙ 0.0004 + 146.10 ∙ 0.0033 + 91.32

جرم مولی سوخت:

M m = Σ M i ∙ y i،

که در آن M i جرم مولی جزء i ام سوخت است، از این رو:

M m = 16.042 ∙ 0.987 + 30.07 ∙ 0.0033 + 44.094 ∙ 0.0012 + 58.120 ∙ 0.0004 + 72.15 ∙ 0.0001+ 0.0001 ∙ 0.0001 + 04.04. 0.007 = 16.25 کیلوگرم بر مول.

کیلوگرم بر متر 3،

سپس Q р n سانتی متر که بر حسب MJ/kg بیان می شود برابر است با:

MJ/kg

نتایج محاسبات در جدول خلاصه شده است. 1:

ترکیب سوخت جدول 1

جزء	جرم مولی M i،	کسر مول y i، kmol/kmol
	16,042	0,9870	15,83
	30,070	0,0033	0,10
	44,094	0,0012	0,05
	58,120	0,0004	0,02
	72,150	0,0001	0,01
	44,010	0,0010	0,04
	28,010	0,0070	0,20
جمع:		1,0000	16,25

اجازه دهید ترکیب عنصری سوخت، % (جرم) را تعیین کنیم:

که در آن n i C، n i H، n i N، n i O تعداد اتم های کربن، هیدروژن، نیتروژن و اکسیژن در مولکول های اجزای جداگانه ای است که سوخت را تشکیل می دهند.

محتوای هر جزء سوخت، جرم. %؛

M i جرم مولی اجزای جداگانه سوخت است.

M m جرم مولی سوخت است.

بررسی ترکیب:

C + H + O + N = 74.0 + 24.6 + 0.2 + 1.2 = 100٪ (وزنی).

اجازه دهید مقدار نظری هوای مورد نیاز برای سوزاندن 1 کیلوگرم سوخت را تعیین کنیم؛ این مقدار از معادله استوکیومتری واکنش احتراق و محتوای اکسیژن موجود در هوای اتمسفر تعیین می شود. اگر ترکیب عنصری سوخت مشخص باشد، مقدار نظری هوا L0، کیلوگرم بر کیلوگرم، با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

در عمل، برای اطمینان از احتراق کامل سوخت، مقدار هوای اضافی به کوره وارد می‌شود؛ بیایید نرخ جریان واقعی هوا را در α = 1.25 بیابیم:

جایی که L جریان واقعی هوا است.

α - ضریب هوای اضافی،

L=1.25∙17.0 = 21.25 کیلوگرم بر کیلوگرم.

حجم مخصوص هوا (شماره) برای احتراق 1 کیلوگرم سوخت:

که ρ در = 1.293 - چگالی هوا در شرایط عادی،

متر 3 / کیلوگرم.

بیایید مقدار محصولات احتراق تشکیل شده در هنگام سوزاندن 1 کیلوگرم سوخت را پیدا کنیم:

اگر ترکیب عنصری سوخت مشخص باشد، ترکیب جرمی گازهای دودکش در هر کیلوگرم سوخت در حین احتراق کامل را می توان بر اساس معادلات زیر تعیین کرد:

که در آن m CO2، m H2O، m N2، m O2 جرم گازهای مربوطه، کیلوگرم است.

مقدار کل محصولات احتراق:

m p.c = m CO2 + m H2O + m N2 + m O2،

m p.s = 2.71 + 2.21 + 16.33 + 1.00 = 22.25 کیلوگرم بر کیلوگرم.

ما مقدار حاصل را بررسی می کنیم:

جایی که W f - مصرف ویژه بخار نازل در حین احتراق سوخت مایع، کیلوگرم بر کیلوگرم (برای سوخت گاز W f = 0)،

از آنجایی که سوخت گاز است، از رطوبت موجود در هوا غافل می شویم و مقدار بخار آب را در نظر نمی گیریم.

اجازه دهید حجم محصولات احتراق را در شرایط عادی که در طی احتراق 1 کیلوگرم سوخت تشکیل شده است، پیدا کنیم:

که در آن m i جرم گاز مربوطه است که در طی احتراق 1 کیلوگرم سوخت تشکیل می شود.

ρ i چگالی یک گاز معین در شرایط عادی، kg/m 3 است.

M i جرم مولی یک گاز معین، kg/kmol است.

22.4 - حجم مولی، m 3 /kmol،

متر 3 / کیلوگرم؛ متر 3 / کیلوگرم؛

متر 3 / کیلوگرم؛ متر 3 / کیلوگرم.

حجم کل محصولات احتراق (شماره) در جریان واقعی هوا:

V = V CO2 + V H2O + V N2 + V O2،

V = 1.38 + 2.75 + 13.06 + 0.70 = 17.89 متر مکعب / کیلوگرم.

چگالی محصولات احتراق (شماره):

کیلوگرم بر متر مکعب

اجازه دهید ظرفیت گرمایی و آنتالپی محصولات احتراق 1 کیلوگرم سوخت را در محدوده دمایی 100 درجه سانتی گراد (373 کلوین) تا 1500 درجه سانتی گراد (1773 کلوین)، با استفاده از داده های جدول پیدا کنیم. 2.

میانگین ظرفیت های حرارتی خاصگازها با р، kJ/(kg∙K) جدول 2

					هوا
0	0,9148	1,0392	0,8148	1,8594	1,0036
100	0,9232	1,0404	0,8658	1,8728	1,0061
200	0,9353	1,0434	0,9102	1,8937	1,0115
300	0,9500	1,0488	0,9487	1,9292	1,0191
400	0,9651	1,0567	0,9877	1,9477	1,0283
500	0,9793	1,0660	1,0128	1,9778	1,0387
600	0,9927	1,0760	1,0396	2,0092	1,0496
700	1,0048	1,0869	1,0639	2,0419	1,0605
800	1,0157	1,0974	1,0852	2,0754	1,0710
1000	1,0305	1,1159	1,1225	2,1436	1,0807
1500	1,0990	1,1911	1,1895	2,4422	1,0903

آنتالپی گازهای دودکش تولید شده در طی احتراق 1 کیلوگرم سوخت:

که در آن c CO2، c H2O، c N2، c O2 میانگین ظرفیت گرمایی ویژه در فشار ثابت چمن‌های مربوطه در دمای t، kJ/(kg K) هستند.

c t میانگین ظرفیت گرمایی گازهای دودکش تولید شده در طی احتراق 1 کیلوگرم سوخت در دمای t, kJ/(kg K) است.

در 100 درجه سانتیگراد: kJ/(kg∙K)؛

در 200 درجه سانتیگراد: kJ/(kg∙K)؛

در 300 درجه سانتیگراد: kJ/(kg∙K)؛

در 400 درجه سانتیگراد: کیلوژول/(کیلوگرم∙K)؛

در دمای 500 درجه سانتیگراد: کیلوژول/(کیلوگرم∙K)؛

در دمای 600 درجه سانتیگراد: kJ/(kg∙K)؛

در 700 درجه سانتیگراد: کیلوژول/(کیلوگرم∙K)؛

در 800 درجه سانتیگراد: kJ/(kg∙K)؛

در 1000 درجه سانتیگراد: kJ/(kg∙K)؛

در 1500 درجه سانتیگراد: kJ/(kg∙K)؛

نتایج محاسبات در جدول خلاصه شده است. 3.

آنتالپی محصولات احتراق جدول 3

درجه حرارت

ظرفیت گرمایی

محصولات احتراق با تی،

kJ/(kg∙K)

آنتالپی

محصولات احتراق Ht

درجه سانتی گراد

به

زیرا گازهای خروجی از احیاگر کوره شیشه ای کاملا تمیز هستند. در موارد دیگر، نصب فیلتر مخصوصی نیز ضروری است که گازها را قبل از ورود به مبدل حرارتی تمیز کند. برنج. 1. مبدل حرارتی بازیابی برای بازیافت گرمای گازهای خروجی. آب گرم t = 95 درجه سانتیگراد زباله گرم...

پس انداز انواع مختلفانرژی. 2. بیان مسئله عملکرد یک کوره سوپر گرمایش بخار را تجزیه و تحلیل کنید و یک نصب بازیابی گرما برای منابع انرژی ثانویه برای استفاده کارآمد از گرمای سوخت اولیه پیشنهاد کنید. 3. شرح طرح فن آوری کوره سوپرهیت بخار در کارخانه تولید استایرن برای افزایش دما طراحی شده است.

حجم نیتروژن و بخار آب در محصولات احتراق گازهای گلخانه ای 1. هدف کار 1.1 آشنایی با طراحی دیگ های حرارت اتلاف 1.2 کسب مهارت های عملی در انجام تحلیل ترمودینامیکی بازده واحدهای سیستم های فناوری انرژی و فرآیندهای رخ داده در آنها. 2. محتوای کار 2.1 انجام تجزیه و تحلیل ترمودینامیکی از راندمان یک دیگ حرارت اتلاف برای انرژی و ...