Главная страница
Навигация по странице:

  • Классификация и основные характеристики тепловых насосов

  • Использование тепловых насосов применительно к низкопотенциальным источникам теплоты

  • Принцип действия, назначение и типы тепловых труб

  • Конструкции теплоиспользующих аппаратов с тепловыми трубами

  • Использование тепловых труб для отбора и утилизации

  • Лекция № 6. Энергосб.технол.на основе испол. ВЭ.... Энергосберегающие технологии на основе использования вэр


    Скачать 372.17 Kb.
    НазваниеЭнергосберегающие технологии на основе использования вэр
    Дата25.04.2023
    Размер372.17 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаЛекция № 6. Энергосб.технол.на основе испол. ВЭ....docx
    ТипДокументы
    #1088791

    ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЭР

    Эффективное использование ВЭР в Республике Беларусь пока еще не получило широкого распространения. Главным образом утилизируются высокотемпературные тепловые ресурсы. Значительно хуже обстоит дело с применением средне- и низкотемпературных тепловых ВЭР, большая часть которых иногда даже не учитывается . Это отходящие газы с температурой ниже 300 о С, охлаждающая вода и конденсат температурой ниже 70 оС и др. Однако целесообразность их утилизации на промышленных предприятиях, их использование (в системах отопления, вентиляции, горячего водоснабжения и т.п.) очевидны [1, 2].

    Основными способами утилизации теплоты уходящих газов котельных агрегатов, ТЭЦ, промышленных печей, помимо использования ее для собственных нужд в различных технологических процессах, являются применение теплоиспользующих установок для подогрева воды или воздуха, а также паровых котлов-утилизаторов и газотурбинных установок (ГТУ), встроенных в запечный тракт [3].

    Котлы-утилизаторы (КУ) применяют для внешней энергетической утилизации тепловых отходов различных теплотехнологических установок, не используемых или частично используемых в технологическом процессе [9]. Характерной отличительной особенностью КУ является отсутствие у них топочного устройства для сжигания топлива (за исключением случая работы на отходящих газах, содержащих кроме физической и химическую теплоту в виде горючих составляющих, которые целесообразно дожечь).

    Котлы-утилизаторы, применяемые в металлургической, химической и других отраслях промышленности, вырабатывают пар низкого (менее 1,5 МПа) и среднего (около 4 МПа) давления для получения электроэнергии.

    Нагрев воды в пределах 130 –150 оС и воздуха до 250 оС может осуществляться уходящими газами в обычных поверхностных теплообменных аппаратах [5] .

    Заслуживает внимания использование теплоты отработанного производственного пара. Ее целесообразно использовать в первую очередь для целей теплоснабжения потребителей, а во вторую – для выработки электроэнергии. Теплота отработанного в автоклавах пара на Оршанском комбинате силикатных изделий применяется для отопления жилых и административных зданий и для технологических нужд. Отопление собственных цехов производится отработанным паром паровых молотов кузнечного производства на Минском заводе шестерен. Это позволяет экономить за отопительный сезон более 600 тыс. ГДж тепловой энергии [5].

    Возможные схемы использования отработанного пара для теплофикации и выработки электроэнергии приведены на рис. 37 и 38.

    Заслуживает внимания получение и использование вторичного пара, который получается либо в результате вторичного вскипания перегретой воды при расширении ее от давления Р1 до Р22 << Р1), либо в выпарных установках при кипении каких-либо растворов. Так как вторичный пар в зависимости от способа его получения имеет Р = 0,15–0,7 МПа и выше, то использование его (утилизация) целесообразна [6].

    На рис. 39 и 40 представлены схемы получения пара вторичного вскипания. Нагретая вода из котла или вода непрерывной продувки (рис. 3) либо вода из системы охлаждения ДВС после дополнительного подогрева в котле-утилизаторе (рис. 40) направляется в сепаратор, где при снижении давления получается вторичный пар, используемый для технологических целей, а оставшаяся горячая вода используется для нагрева теплоносителя в теплообменнике [3].



     







    Представляет интерес использование теплоты конденсата, нагретой производственной и бытовой сливной воды, вентиляционных выбросов [5].

    Одна из возможных схем использования нагретой производственной воды представлена на рис. 41. Согласно этой схеме, охлаждающая вода, имеющая температуру 80–90 оС, подается из ее источника (агрегат 1) частично в водоподогреватель 2 для последующего использования потребителем теплоты 3, а частично – непосредственно к потребителям 3'. Подогреватель 2 питается паром, поступающим из котла-утилизатора КУ. От теплопотребителей вода насосами 4–4' собирается в баке 5, после чего насосами 6 подается в систему охлаждения агрегата 1.



    Известно, что сбор и возврат конденсата – важный источник экономии теплоты, а следовательно, и топлива. Практика работы показывает, что рациональная организация сбора и использования конденсата дает экономию, исчисляемую сотнями тысяч тонн условного топлива в год [7]. Различные схемы сбора конденсата и утилизации его теплоты показаны на рис. 42 и 43.





    Заметная экономия может быть получена и за счет утилизации теплоты вентиляционных выбросов предприятий при использовании воздухо-воздушных теплообменников или другого серийного оборудования для подогрева приточного воздуха.

    Большие возможности для утилизации теплоты имеются при включении в энергетическую систему ТЭЦ, котельных, термотрансформаторов и тепловых насосов.

     

    ТРАНСФОРМАТОРЫ ТЕПЛОТЫ

    Устройства, служащие для переноса тепловой энергии от тела с более низкой температурой ТН (теплоотдатчика) к телу с более высокой температурой ТВ (теплоприемнику), называются трансформаторами теплоты.

    Чтобы осуществить такое преобразование теплоты, необходимо затратить внешнюю энергию (механическую, электрическую и т.д.).

    Трансформаторы теплоты подразделяются на холодильные и теплонасосные установки.

    В холодильных установках температура теплоотдатчика ТН ниже температуры окружающей среды (ТН < Т0), тогда как температура теплоприемника равна температуре окружающей среды (ТВ = Т0).

    В теплонасосных установках температура теплоотдатчика равна или несколько выше температуры окружающей среды, тогда как температура теплоприемника значительно выше температуры окружающей среды, т.е. ТН  Т0 и ТВ >> Т0

    Трансформатор теплоты может работать как в режиме холодильной установки, так и в режиме теплового насоса, либо одновременно в двух режимах. Такой процесс называется комбинированным. Принципиальная схема работы трансформаторов теплоты приведена на рис. 44. В случае холодильной установки (рис. 44 , а) процесс протекает следующим образом. Охлажденное тело А отдает теплоту хладагенту при температуре ТН < Т0; затем в холодильной машине за счет подведенной механической энергии l происходит повышение температуры хладагента до температуры Т0. Нагретый хладагент передает в окружающую среду количество теплоты

    q 0 = q Н + l.



    В тепловом насосе (рис. 44, б) процесс протекает аналогично, но при других температурных потенциалах. Здесь часть теплоты окружающей среды с температурой Т0 передается нагреваемому телу Б.

    В комбинированном процессе (рис. 44, в) происходит одновременно выработка теплоты и холода (охлаждается среда А и нагревается среда Б).

    Итак, в холодильных установках происходит искусственное охлаждение тел, температура которых ниже температуры окружающей среды, тогда как в тепловых насосах используется теплота окружающей среды или других низкопотенциальных источников с целью теплоснабжения.

    Источниками низкопотенциальной теплоты в теплонасосных установках служат естественная среда (воздух, вода, грунт) или промышленные отходы теплоты. Вместе с тем тепловые насосы, являющиеся средством теплоснабжения, пока еще не получили широкого распространения.

    Основным условием, благоприятствующим использованию тепловых насосов, является сравнительно небольшой перепад температур между теплоприемником и теплоотдатчиком. Поэтому при использовании промышленных отходов теплоты тепловые насосы, при прочих равных условиях, расходуют меньшее количество энергии, чем при использовании теплоты окружающей среды

    ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ ТРАНСФОРМАЦИИ ТЕПЛОТЫ

    Трансформаторы теплоты, предназначенные для переноса теплоты с низшего температурного уровня на более высокий, работают на принципе обратных циклов. Наиболее совершенным из них является обратный цикл Карно.

    На рис. 45 представлены обратные циклы Карно для трансформаторов теплоты, осуществляющие холодильный, теплонасосный и комбинированный процессы.



    Основное уравнение теплового баланса обратного кругового процесса

    q в = q н + l .




    Здесь q в и q н – теплота, переданная телу с более высокой температурой и отведенная от охлажденного тела;

    lэнергия, подведенная к рабочему телу.

    Эффективность обратного холодильного цикла (рис. 9, а) характеризуется холодильным коэффициентом, т.е. отношением количества теплоты, отведенной от охлаждаемого тела, к затраченной работе цикла:

    = q н / l = q н / q 0 - q н .




    Холодильный коэффициент цикла Карно

    к = Т н / T 0 - Tн .




    Эффективность теплового насоса (рис. 9, б) оценивается коэффициентом преобразования  , т.е. отношением теплоты, полученной телом с температурой Т в, к механической работе, затраченной в установке:

    = q в / l = q в / q в - q 0 .




    Соответственно коэффициент преобразования для цикла Карно

    к = Т в / Т в - Т0 .




    Трансформаторы теплоты, работающие по комбинированному циклу (рис. 9 , в), могут найти применение на объектах, где одновременно требуются и теплота и холод. Примером таких предприятий могут служить те, на которых требуются одновременно горячая вода с температурой 40–70  С на бытовые и технологические нужды и холодная вода с температурой 3–8  С для кондиционирования воздуха помещений.

    ТЕПЛОНАСОСНЫЕ УСТАНОВКИ

    Классификация и основные характеристики тепловых насосов

    Как указывалось выше, тепловые насосы являются разновидностью трансформаторов теплоты и предназначены для получения теплоносителя среднего и повышенного потенциала, используемого на тепловом потреблении.

    Тепловой насос работает следующим образом. В теплообменнике-испарителе отбирается теплота низкого потенциала и передается так называемому рабочему телу (фреоны). Образующиеся в испарителе пары фреонов сжимаются в компрессоре, с одновременным повышением их давления и температуры. Затем теплота сжатых паров в конденсаторе передается тепловому потребителю, а конденсат после дросселирования давления вновь поступает в испаритель. Отсюда можно сделать вывод, что действие теплового насоса ничем не отличается от работы обычного компрессионного холодильника [8].

    Рабочими агентами тепловых насосов служат: фреон-11, фреон-21, фреон-113 , фреон-114, фреон-142 ,газы и газовые смеси (в том числе и воздух), имеющие при атмосферном давлении низкую температуру кипения.

    Теплоотдатчиком в испарителе могут быть источники природной теплоты – наружный воздух, вода естественных водоемов, грунт и т.д. Если теплоотдатчиком служит термальная вода или охлаждающая вода промышленных печей, конденсаторов турбин и других производственных агрегатов, то энергетический эффект работы теплового насоса увеличивается.

    Во многих странах мира тепловые насосы нашли широкое применение. Их общая мощность за рубежом сегодня составляет примерно несколько миллионов киловатт. Теплонасосные станции серийно выпускаются в Англии, Франции, Швеции, Японии, странах СНГ, включая Республику Беларусь, и других странах мира. Только в США сегодня действует более 2 млн. таких установок [10].

    Однако надо признать, что теплонасосные схемы в Республике Беларусь внедряются недостаточно. Это связано как с организацией научных исследований, так и с возможностями промышленности.

    Расчетная эффективность от внедрения тепловых насосов чрезвычайно велика. По сравнению с электрообогревом применение тепловых насосов приводит к 3–5-кратной экономии топлива. Это подтверждено как лабораторными экспериментами, так и опытом эксплуатации соответствующих установок.

    Использование тепловых насосов применительно к низкопотенциальным источникам теплоты

    Тепловые насосы можно использовать в качестве индивидуальных систем обогрева жилых домов, отдельно стоящих зданий и сооружений, насосных (канализационных, водоснабжения) и т.п. Так, для теплоснабжения отдельно стоящих различных насосных станций в настоящее время, как правило, используют преобразование электрической энергии в тепловую с помощью калориферов или различных теплоэлектронагревателей (ТЭНов). Суммарная мощность их ограничена 30 кВт. Это вызывает значительные трудности для обеспечения требуемых расчетных температур воздуха внутри насосных станций [11].

    Для экономии электроэнергии предлагается применять тепловые насосы типа «вода–воздух».

    В насосных станциях источником низкопотенциальной теплоты может служить перекачиваемая жидкость, а нагреваемым теплоносителем – воздух станции. В этом случае тепловой насос должен находиться непосредственно в насосной станции.

    Предлагаемая принципиальная схема отопления водопроводной насосной станции с помощью теплового насоса «вода–воздух» приведена на рис. 46 [11]. Часть перекачиваемой насосами 1 воды подается на испаритель 2, где она охлаждается за счет теплообмена с рабочим веществом теплового насоса, испаряя его. Охлажденная вода возвращается обратно в сеть. Образовавшиеся пары рабочего вещества (хладон-12) из испарителя 2 отсасываются компрессором 3 и сжимаются им до давления, определяемого температурой входящего в конденсатор 4 воздуха, где происходит его нагрев за счет теплоты конденсации рабочего вещества. Образовавшийся конденсат рабочего вещества через дроссель 5 подается вновь в испаритель 2, и цикл повторяется. Расход электроэнергии на прокачивание воды через испаритель незначителен. Для получения тепловой мощности 10 кВт насосу достаточно перекачать через испаритель примерно 2,5 м/ч воды, что составляет менее 1 % объема прокачиваемой воды.



    Рис. 46. Принципиальная схема отопления насосной станции с помощью теплового насоса типа «вода-воздух»:

    1 – технологические насосы; 2 – испаритель; 3 – компрессор; 4 – воздушный конденсатор со встроенным вентилятором; 5 – дроссель; В – вода;

    Х – хладагент (хладон–12). Пунктиром показана заводская поставка

    По данным, приведенным в [10 ], наиболее распространенной за рубежом является схема с комбинированным использованием теплоты грунта и солнечной энергии (рис. 47), хотя сведения об экономической эффективности таких схем пока отсутствуют.



    Возможная схема теплонасосного отопления помещения с использованием вентиляционного воздуха показана на рис. 48, а с использованием теплоты естественных водоемов - на рис. 49





     

    ТЕПЛОИСПОЛЬЗУЮЩИЕ АППАРАТЫ НА ТЕПЛОВЫХ ТРУБАХ

    Принцип действия, назначение и типы тепловых труб

    Термин «тепловая труба» впервые был использован в патенте Гровера, представленном от имени Комиссии по атомной энергии США в 1963 г. Патент Гровера включал описание устройства и результаты экспериментов, проведенных с трубами из нержавеющей стали, в которых фитили были выполнены из проволочной сетки, а в качестве рабочей жидкости использовался натрий.

    Тепловая труба (ТТ) (рис. 50) представляет собой устройство, обладающее высокой эффективностью передачи теплоты. На внутренней стенке ее укреплен фитиль, сделанный, например, из нескольких слоев тонкой сетки. Труба заполняется небольшим количеством теплоносителя (рабочей жидкости), после чего из нее откачивается воздух и она плотно закрывается. Один конец трубы нагревается, что вызывает испарение жидкости и движение пара к холодному концу трубы. Здесь в результате охлаждения пар конденсируется и под воздействием капиллярных сил возвращается к горячему концу трубы. Так как теплота парообразования теплоносителя велика, то ТТ и при малой разности температур на концах может передавать большой тепловой поток.



    Рис. 50. Основные элементы тепловой трубы: а – продольное сечение

    (1 – фитиль; 2 – стенка трубы; 3 - возврат жидкости по фитилю; 4 – пар; 5 – участок конденсации; 6 – адиабатный участок; 7 – испарительный участок);

    б – поперечное сечение (1 – стенка; 2 – фитиль; 3 – паровое пространство)

    В ТТ различают три участка: зону подвода теплоты, или зону испарения 7, зону переноса теплоты, или адиабатный участок 6; зону отвода теплоты, или зону конденсации 5.

    Испаритель в рассматриваемой трубе может располагаться по-разному, и потому она будет работать в любом положении. ТТ позволяет транспортировать теплоту в различных направлениях, по любым прямолинейным и криволинейным каналам, поскольку фитиль, который смачивается в зоне конденсации, будет всегда подавать теплоноситель в зону испарения. Круговорот теплоносителя в ТТ совершается независимо от наличия сил тяжести. Благодаря этому ТТ является универсальным теплопроводом, подобно электрическому проводу, который предназначен для передачи элекроэнергии, или световоду, который осуществляет передачу света.

    Эффективность работы ТТ часто определяется с помощью показателя «эквивалентная теплопроводность». Например, цилиндрическая ТТ, где в качестве рабочей жидкости используется вода при температуре 150  С, будет иметь теплопроводность в сотни раз большую, чем медь. Теплопередающая способность ТТ может быть очень большой. Так, в ТТ, где в качестве рабочего тела используется литий, при температуре 1500  С в осевом направлении можно передать тепловой поток 10-20 кВт/cм2.

    Не менее разнообразны и теплоносители – ацетон, аммиак, фреоны, дифенильные смеси, вода, ртуть, индий, цезий, калий, натрий, литий, свинец, серебро, висмут и неорганические соли [3,  8].

    При выборе материалов и теплоносителей для ТТ необходимо учитывать их совместимость. В противном случае вследствие химического взаимодействия теплоносителя с материалом стенки корпуса образуются продукты реакции в виде неконденсирующегося газа и твердого осадка.

     

    Т а б л и ц а 11

    Совместимость материалов ТТ и используемого теплоносителя

    Материал

    Теплоноситель

     

    фреон-11

    вода

    ацетон

    аммиак

    метиловый спирт

    калий

    натрий

    Медь

    да

    да

    да

    нет

    да

    -

    -

    Алюминий

    то же

    нет

    то же

    то же

    нет

    -

    -

    Нержавеющая сталь

    то же

    то же

    то же

    то же

    да

    да

    да

    Углеродистая сталь

    то же

    то же

    то же

    то же

    нет

    -

    -

    Никель

    то же

    да

    то же

    то же

    да

    -

    -

    В настоящее время уже известны десятки разновидностей конструкций ТТ: наряду с гладкостенными, фитильными, центробежными (вращающимися) существуют электрогидродинамические трубы, трубы с эффектом магнитного поля, осмотические ТТ и другие [8].

    Наиболее характерными областями применения ТТ являются: энергетика, машиностроение, электроника, химическая промышленность, сельское хозяйство. В каждой из этих отраслей они могут использоваться для утилизации низкопотенциальных вторичных энергоресурсов. Наибольшее применение они находят при температуре ВЭР 50-+250  С, поскольку в данном температурном диапазоне не требуется применение дорогостоящих материалов и теплоносителей.

    Для передачи теплоты по криволинейным каналам могут быть использованы гибкие тепловые элементы. Гибкость тепловой трубы достигается установкой в корпус трубки (между испарителем и конденсатором) гибкого элемента типа сильфона или изготовлением трубки из какого-либо пластического материала с использованием обычных металлических секций для подвода или отвода теплоты.

    Основы теории тепловых труб можно рассматривать на примере фитильных ТТ. Для обеспечения работы ТТ необходимо соблюдать следующее соотношение:

    pк mах   рж +  рn +  рд ,




    где pк mах - максимальный капиллярный напор;

     рж - перепад давления, необходимый для возврата жидкости из зоны конденсации в испарительную зону;

     рn - перепад давления который необходим для перехода пара из испарительной зоны в конденсационную;

     рд - гравитационный перепад давления.

    Следует заметить, что при несоблюдении условия фитиль в зоне испарения высохнет и работать не будет [10].

     

    Конструкции теплоиспользующих аппаратов с тепловыми трубами

    Теплообменники на тепловых трубах (ТТТ) – разновидность рекуперативных теплообменников с промежуточным теплоносителем. Появились они в начале 1970-х годов, когда была доказана принципиальная возможность применения тепловых труб в качестве эффективных теплопередающих устройств.

    Для теплообменников целесообразны сравнительно дешевые конструкции ТТ, имеющие малые габариты и хорошие теплотехнические характеристики. К таким ТТ можно отнести гладкостенные (термосифоны), фитильные и центробежные. В качестве элементов ТТТ могут успешно применяться и электрогидродинамические, электроосмотические, магнитогидродинамические, осмотические и другие виды тепловых труб.

    Эффективность теплообменника с тепловыми трубами обычно оценивается коэффициентом

    т = (Тr1 – Tr2)/(Тr1 – Tx1). Здесь Тr1 и Tr2 – температуры горячего теплоносителя на входе в теплообменник и выходе из него; Тx1 - температура холодного теплоносителя на входе.

    Конструктивно ТТТ выполняются из набора ТТ (рис. 51, 52 ). В ТТТ имеются зоны испарения и конденсации, в некоторых аппаратах – еще и транспортная (адиабатная) зона, не участвующая в процессе теплообмена. Эти зоны могут иметь различные геометрические размеры, которые лимитируются возможностями тепловых труб по транспорту теплоносителя. Испарительная зона теплообменника находится в потоке теплоотдающей среды, а конденсация – в потоке тепловоспринимающей среды.



     Рис. 52. Теплообменник на тепловых трубах–парогенератор

    В зависимости от агрегатов состояния теплоносители, омывающие испарительную и конденсационную зону ТТТ, разделяются на три типа: 1) газ–газ (воздух–воздух); 2) газ–жидкость; 3) жидкость–жидкость.

    Теплоиспользующие аппараты первого типа применяются в качестве воздухоподогревателей для промышленных процессов, в системах отопления и вентиляции помещения, для кондиционирования воздуха, в агрегатах-утилизаторах животноводческих ферм и т.д. В свою очередь, каждый из типов ТТТ в зависимости от назначения делится на три вида:

    1) «процесс–процесс» – для промышленных процессов (подогрев воздуха для котлоагрегатов, металлургических печей, сушильных камер, печей обжига кирпича, цемента и т.п.);

    2) «процесс–комфорт» – для использования энергии нагретого отработанного воздуха при обогреве помещений, что позволяет отказаться от индивидуальных котельных;

    3) «комфорт–комфорт» – для использования отработанного воздуха в целях подогрева зимой поступающего в помещение холодного воздуха и охлаждение летом поступающего в помещение теплого воздуха .

    На рис. 51 приведен теплообменник на тепловых трубах типа "газ–газ" для утилизации теплоты отходящих газов. Испарительные зоны тепловых труб в нем находятся в потоке горячего газа 1(рис.51,б), а конденсационные зоны омываются холодным воздухом 2, который необходимо нагреть. Теплообмен внутри такого теплообменника зависит от положения тепловых труб в поле тяжести. Эта зависимость оказывается особенно сильной при использовании термосифонных тепловых труб.

    Теплообменники второго типа (газ–жидкость) используются в условиях, исключающих взаимодействие газа и жидкости в широком интервале давлений и температур. Эти ТТТ могут быть применены как конденсаторы, нагреватели и охладители жидкостей, парогенераторы и т.д. Примером такого аппарата является предложенный в [8] парогенератор, который включает (см. рис. 52) корпус 5, разделенный перегородкой 3 на камеры нагрева 1 и охлаждения 10. В камере охлаждения расположены слои 9 и 4 из дисперсного материала в виде свободной насыпки или спеченной металлической пористой массы, которые отделяются один от другого зазорами 8. В слой 4 пористой металлокерамики введены с противоположных сторон (чередуя и взаимоперекрывая одни другими) холодные концы высокотемпературных тепловых труб 6 и горячие концы низкотемпературных 7.

     В пористый слой 9 введены холодные концы низкотемпературных ТТ 7. Горячие концы высокотемпературных ТТ 2 введены в камеру нагрева 1. Высокотемпературные ТТ служат для передачи теплоты из камеры 1 в пористый слой 4, где часть теплоты воспринимается горячими концами низкотемпературных ТТ 7, а другая расходуется на перегрев пара. Для осуществления кипения (испарения) жидкости, которая поступает из коллектора 10 в пористый слой 9, используется теплота, передаваемая ТТ 7. Вследствие высокоинтенсивного внутрипарового теплообмена температура жидкости при ее движении повышается, давление падает и происходит процесс фазового перехода. В зазор попадает насыщенный пар с каплями жидкости. Входящая в слой 4 парожидкостная смесь перегревается за счет подвода теплоты от ТТ 6 и превращается в перегретый пар. Применение пористой насадки в камерах позволяет обеспечить высокую эффективность и компактность теплообменного аппарата [3, 8].

    Следует отметить, что в ТТТ типа "газ–жидкость" теплоносители можно располагать на относительно большом расстоянии друг от друга, а наличие двойной стенки в теплообменнике и промежуточного теплоносителя обеспечивает надежность и безопасность их эксплуатации.

    В теплоиспользующих аппаратах типа "жидкость–жидкость" теплоотдающая и тепловоспринимающая среды являются жидкостями. Принцип работы этих аппаратов такой же, что и в рассмотренных выше. Применяются они в основном в химической промышленности и в атомной энергетике в условиях, когда исключается возможность взаимодействия теплоотдающей и тепловоспринимающей жидкостей в широком диапазоне давления и температуры.

    Использование тепловых труб для отбора и утилизации

    Тепловые трубы в настоящее время находят все большее применение. При использовании ТТ для утилизации ВЭР представляется возможным не только повысить тепловую эффективность работы энергетических установок, но во многих случаях уменьшить загрязнение окружающей среды. Примером может быть применение ТТ в двигателях Стирлинга или в карбюраторных двигателях в качестве испарителя топлива.

    Примером использования тепловых труб является схема установки ТТ в газоходах двигателя. Испарительная зона ТТ размещается в выпускном патрубке , а конденсационная во впускном (после карбюратора). В результате теплота отработанных газов передается посредствам ТТ топливно-воздушной смеси, обеспечивая полное испарение топлива и увеличение конденсации его паров в смеси с воздухом. Было установлено, что в этих условиях даже такая бедная смесь с соотношением "воздух-топливо" 22:1, воспламеняется без затруднений. В результате содержание NОx и СО в отработанных газах (ОГ) двигателя сжигается до минимума.

    Теплота ОГ двигателей внутреннего сгорания (ДВС) может быть использована для отопления транспортных средств. Эта задача эффективно решается с помощью ТТТ. В [8] предложены отопительные кабины автомобиля. Отопитель состоит из патрубков для ОГ и воздуха, разделенных перегородкой, через которую проходят ТТ. В теплообменнике применены ТТ, снабженные принципиальной (пористой) кольцевой пластиной, которая разделяет соединенные клапаном зоны испарения и конденсации. Особенность конструкции отопителя состоит в том, что, начиная с определенного периода  Т между воздухом и ОГ, повышение температуры последнего не приводит к увеличению теплового потока, рабочей температуры и давления в тепловой трубе. На основании проведенных расчетов и экспериментов установлено, что использование ТТТ для отопления кабин транспортных средств с помощью ОГ ДВС позволило бы сэкономить в зимнее время до 30 % топлива двигателей воздушного охлаждения. В то же время установка их на двигателях жидкостного охлаждения позволит предотвратить чрезмерное понижение температуры охлаждающей жидкости в зимнее время. Для утилизации вторичных энергоресурсов газовых турбин и других энергетических установок разработан специальный ТТТ. Основным узлом этого теплоиспользующего аппарата является дисковая центробежная ТТ [8].


    написать администратору сайта