Отчет по практике. Отчет по практике docx. Исследование 7 Список использованной литературы 26 Введение
 Скачать 0.61 Mb.
|
 Содержание Введение 2 1.Основные теоретические сведения 3 Рисунок 1 – Структурная схема ТЭЦ 5 2. Патентное исследование 7 Список использованной литературы 26 ВведениеНа практике происходит закрепление теоретических знаний, приобретенных в процессе обучения. Параллельно с этим, студент знакомится с деловой составляющей рабочего процесса, а именно: с ведением документации, административными нормами организации рабочего процесса и т.д. Студент проходит практику на предприятии максимально близком по профилю к направлению подготовки практиканта, дабы максимально эффективно подготовить его к будущей трудовой деятельности на предприятии связанной со специальностью учащегося. Производственная практика предоставляет студенту возможность получения дополнительных знаний, что достигается: -через знакомство с различными видами деятельности организации; -через работу с документооборотом организации; -через выполнение различных поручений от непосредственного руководителя практики. Цель практики: закрепление теоретических знаний, полученных в процессе обучения, развитие практических навыков логической работы специалиста, возможность применения приобретаемых знаний в рамках образовательного процесса, направленные на: приобретение первичных профессиональных умений и практических навыков. Основные задачи практики: Ознакомиться с деятельностью организации изучить общие принципы организации и функционирования организации; проанализировать экономическую и нормативную документацию; ознакомиться с деятельностью отдела; 1.Основные теоретические сведенияИз всех отраслей хозяйственной деятельности человека энергетика оказывает самое большое влияние на нашу жизнь. Просчеты в этой области имеют серьезные последствия. Тепло и свет в домах, транспортные потоки и работа промышленности все это требует затрат энергии. Основой энергетики сегодняшнего дня являются топливные запасы угля, нефти и газа, которые удовлетворяют примерно девяносто процентов энергетических потребностей человечества. Наиболее универсальные формы энергии электричество и тепло, которые производятся в основном на теплоэлектроцентрале (ТЭЦ). Для многих отраслей промышленности, таких, как автомобилестроение, химическая, нефтеперерабатывающая, металлургическая, целлюлозно-бумажная, текстильная, пищевая и др., наряду с электроэнергией требуется большое количество тепловой энергии. Для отопления жилых зданий также необходима тепловая энергия. В этих условиях естественно использовать пар, получаемый в парогенераторах на тепловых станциях, как для выработки электроэнергии, так и для теплофикации потребителей. Электростанции, выполняющие такие функции, называются теплоэлектроцентралями (ТЭЦ). Для получения пара с необходимыми для потребителей параметрами на ТЭЦ используют специальные турбины с промежуточным отбором пара. В таких турбинах, после того как часть энергии пара израсходуется на приведение в движение турбины и параметры его понизятся, производится отбор некоторой доли пара для потребителей. Оставшаяся доля пара далее обычным порядком используется в турбине и затем поступает в конденсатор. Структурная схема ТЭЦ приведена на рисунке 1.1. В котлоагрегат Кт подается топливо, подогретый воздух и питательная вода ПВ. Подача воздуха осуществляется дутьевым вентилятором ДВ, а питательной воды - питательным насосом ПН. Образующиеся при сгорании топлива газы ДГ отсасываются из котла дымососом Д и выбрасываются через дымовую трубу (высотой 100-250 м) в атмосферу. Пар из котла при давлении до 30 МПа и температуре до 650°С подается в паровую турбину Т, где, проходя через ряд ступеней, он совершает механическую работу - вращает турбину и жестко связанный с ней ротор генератора Г. Отработанный пар из турбины поступает в конденсатор К (теплообменник); здесь он конденсируется благодаря пропуску через конденсатор значительного количества холодной (15-25oC) циркуляционной воды. Источником холодной воды ИХВ могут быть: река, озеро, искусственное водохранилище, а также специальные установки с охлаждающими башнями (градирнями) или с брызгальными бассейнами, откуда охлаждающая вода подается в конденсатор циркуляционными насосами ЦН. Воздух, попадающий в конденсатор через неплотности, удаляется с помощью эжектора Э. Конденсат, образующийся в конденсаторе, с помощью конденсатного насоса КН подается в деаэратор Др, который предназначен для удаления из питательной воды газов и в первую очередь кислорода, вызывающего усиленную коррозию труб котла. В деаэратор также подается химически очищенная вода ХОВ. После деаэратора питательная вода питательным насосом ПН подается в котел, предварительно вода подогревается, причем ее подогрев осуществляется в подогревателях различного давления, снабжаемых паром из отборов турбины, а также в экономайзере (хвостовой части) котла. Коммунально-бытовые потребители обычно получают тепло от сетевых подогревателей (бойлеров) СП.  Рисунок 1 – Структурная схема ТЭЦ ТС - тепловая сеть; ПП - пар для потребителей: ДГ - дымовые газы; Д – дымосос; Т – топливо; Кт – котлоагрегат; В – воздух; ДВ – дутьевой вентилятор; РОУ - редукционно-охладительная установка; Т – турбина; СП – сетевой подогреватель; НС – насос сетевой; ХОВ – химически очищенная вода; Др – деаэратор; ПН – питательный насос; ПВ – питательная вода; КН – конденсатный насос; К – конденсатор; ЦН – циркуляционный насос; ИХВ – источник холодной воды; Г – генератор; СН – собственные нужды; ГН – городские нужды. Особенности ТЭЦ следующие: строятся вблизи потребителей тепла; работают на органическом топливе; большую часть выработанной электроэнергии выдают потребителям ближайшего района (на генераторном или повышенном напряжении); работают по частично вынужденному графику выработки электроэнергии (т.е. график зависит от теплового потребления): низкоманевренны; имеют суммарный КПД 30-38%. На ТЭЦ энергия топлива используется сначала для производства электроэнергии, а затем менее ценная теплота применяется для нужд теплофикации. Показателем тепловой экономичности для ТЭЦ служит КПД по выработке электроэнергии ηэс и теплоты ηтс: ηэс = Wэ /(BэQpн); ηтс = Qот /(BтQpн), где Qот - количество теплоты, отпущенный потребителю, кДж; Wэ – количество электрической энергии, отпущенный потребителю Bэ и Вт - соответственно расход топлива на производство электроэнергии и теплоты, кг; Qрн – низшая теплота сгорания топлива, кДж/кг. На рисунке 1.2 приведен тепловой баланс ТЭЦ.  Рисунок 2 – Тепловой баланс ТЭЦ ТСТ - тепло, полученное при сжигании топлива; ПКт - потери тепла в котельном агрегате; ПТр - потери тепла в трубопроводах; ПТ - потери тепла в турбогенераторах; ПК – потери тепла в конденсаторе; ТПЭ - тепло, превращенное в электроэнергию; ОТТ - отбор тепла на теплофикацию [1]. Из выше изложенного следует, что самые большие потери на станции – это потери тепла в конденсаторе, которые выбрасываются в атмосферу через градирни. Что в свою очередь ведет к потере топлива, финансов и, что не маловажно, к ухудшению состояния окружающей среды. 2. Патентное исследование1)Название патента: способ получения тепла для обогрева зданий и сооружений и нагревательное устройство для его осуществления: заявка: 2009145823/06, 11.12.2009 ; автор(ы): Мурышев Евгений Юрьевич (RU), ИНЖ. Смолен Ян (SK), Исаков Николай Васильевич (RU) ; патентообладатель(и): Мурышев Евгений Юрьевич (RU). Реферат: Изобретение относится к способам и устройствам для получения тепла для обогрева зданий и сооружений. Способ получения тепла для обогрева зданий и сооружений включает перекачку теплоносителя под давлением, исключающим появление кавитации в потоке теплоносителя, в нагревательном устройстве, содержащем генератор тепловой энергии, а также содержащем систему передачи тепла потребителю, связанные между собой в замкнутый контур посредством подающего и обратного трубопроводов, расположенный в данном контуре хотя бы один циркуляционный насос и установленный с прямым и обратным трубопроводами хотя бы один трубопровод рециркуляции. Упомянутый хотя бы один трубопровод рециркуляции содержит хотя бы один элемент, содержащий конфузор, диффузор и выполненную между диффузором и конфузором хотя бы одну кольцевую канавку. Кольцевая канавка выполнена по существу треугольной в сечении. Заявлено также устройство для осуществления этого способа. Заявленная группа изобретений обеспечивает высокую экономию топлива или иного теплонесущего агента в генераторе тепловой энергии. 3 н. и 28 з.п. ф-лы, 6 ил [4]. 2)Название патента: пластинчатый теплообменник: заявка 2008 101 219/06 РОС. ФЕДЕРАЦИЯ:МПК F28D 9/00 / Гвоздев Игорь Евгеньевич (RU),Швед Владимир Вадимович (RU), Андреев Евгений Миратович (RU),Торицына Ирина Игоревна (RU); патентообладатель: Открытое акционерное общество "Банк Патентованных Идей"/Patented Ideas Bank, Inc. (RU); заявл. 21.01.2008; опубл.: 10.04.2009, Бюл. № 10. Реферат: Изобретение относится к пластинчатым теплообменникам , через которые происходит теплообмен между двумя средами (жидкостями или паром и жидкостью). Пластинчатый теплообменник включает несколько собираемых в блок совместно с герметизирующими прокладками посредством стягивающих элементов через прижимные пластины с фитингами теплообменных пластин, содержащих основную теплообменную часть, расположенную между двумя распределительно-коллекторными частями, и отверстия, расположенные в угловых частях распределительно-коллекторных частей, для обеспечения притока и оттока охлаждаемой или нагреваемой жидкости или пара, рифления: для расположения герметизирующих прокладок, теплообменной части, вблизи отверстий, распределительно-коллекторных частей, причем последние выполнены таким образом, чтобы обеспечить на входе в пространстве между соседними теплообменными пластинами по ширине пластины различное гидродинамическое сопротивление - с переменным шагом или пологостью. Технические результаты: выравнивание гидродинамических параметров элементарных объемов охлаждаемой или нагреваемой жидкости в пространстве между соседними теплообменными пластинами по ширине пластины при их подходе от входного отверстия через распределительно-коллекторную часть к основной теплообменной части и повышение эффективности теплообмена.  Рисунок 3 - Пластинчатый теплообменник. 3)Название патента: тепловой насос: заявка: 2008120348/22, 22.05.2008; Автор(ы): Ахметшин Роберт Султанович (RU), Арсланов Ильяс Миргарифович (RU), Измайлов Равиль Халимович (RU); Патентообладатель(и):Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Камская государственная инженерно-экономическая академия» (RU) Реферат: 1. Насос тепловой, состоящий из компрессора, приводного двигателя компрессора, конденсатора, испарителя, теплообменника, фильтра-осушителя, переохладителя, регулирующего клапана, отличающийся тем, что теплообменник и переохладитель снабжают регулируемыми байпасными трубопроводами теплоносителя с вентилями. 2. Насос тепловой по п.1, отличающийся тем, что между выходным валом приводного двигателя и входным валом компрессора размещают одноступенчатый редуктор прямоугольной косозубой передачи, корпус редуктора крепят к корпусу компрессора, а к корпусу редуктора крепят корпус приводного двигателя, расположенного вертикально, причем предусмотренный выступ в нижней части редуктора упирается на также предусмотренный упор на корпусе компрессора, в нижней части редуктора имеется углубление для смазки зубьев редуктора. 3. Насос тепловой по п.1, отличающийся тем, что положение уровня открытия вентилей байпасов находится в зависимости от температуры теплоносителя, от которой утилизируется тепловая энергия испарителем, при этом положение уровня регулируют средствами автоматики, используя программы, закладываемые в контроллерах [4].  Рисунок 4 – Тепловой насос 3.Основное понятие тепловых насосов Тепловой насос — устройство для переноса тепловой энергии от источника низкопотенциальной тепловой энергии (с низкой температурой) к потребителю (теплоносителю) с более высокой температурой. Термодинамический тепловой насос аналогичен холодильной машине. Однако если в холодильной машине основной целью является производство холода путём отбора теплоты из какого-либо объёма испарителем, а конденсатор осуществляет сброс теплоты в окружающую среду, то в тепловом насосе картина обратная. Конденсатор является теплообменным аппаратом, выделяющим теплоту для потребителя, а испаритель — теплообменным аппаратом, утилизирующим низкопотенциальную теплоту: вторичные энергетические ресурсы и (или) нетрадиционные возобновляемые источники энергии. Первый промышленный тепловой насос, 1904 г. Лардарелло, Италия Использование тепловых насосов, безусловно, является технологией будущего, но сама идея совсем не нова. На самом деле концепция тепловых насосов была разработана ещё в 1852 году известным британским физиком и инженером Уильямом Томсоном (Лордом Кельвином) и в дальнейшем усовершенствована и детализирована австрийским инженером Петером Риттером фон Риттингером (Peter Ritter von Rittinger), которого и считают изобретателем теплового насоса. Именно Риттингер спроектировал и установил первый тепловой насос в 1855 году. Но практическое применение тепловой насос приобрёл значительно позже, а именно в 40-х годах ХХ столетия, когда изобретатель-энтузиаст Роберт Вебер (Robert C. Webber) экспериментировал с морозильной камерой. После снижения температуры в камере он прикоснулся к трубе на выходе и почти обжёг ладонь. Вебер понял, что тепло просто выбрасывается наружу, поэтому он поместил выводящую трубу своей морозильной камеры (точка нагрева) в бойлер и таким образом обеспечил свою семью более горячей водой, нежели они обычно использовали. Но всё же ещё оставалось тепло, которое не использовалось, поэтому он решил прогонять горячую воду по спирали (через змеевик) и при помощи небольшого вентилятора распространять тепло по дому с целью экономии угля. Мистер Вебер был настолько удовлетворён результатом, что решил сконструировать полноценный тепловой насос для комфортного отопления всего дома. У Вебера также появилась идея «выкачивать» тепло из земли, где температура не слишком колебалась в течение года. Он поместил в грунт медные трубы, по которым циркулировал фреон и «собирал» тепло земли. Газ конденсировался, отдавал своё тепло в доме, и снова проходил через змеевик, чтобы подобрать следующую порцию тепла. Воздух приводился в движение с помощью вентилятора и распространялся по дому. Через год мистер Вебер продал свою старую угольную печь. В 40-х годах тепловой насос был известен своей чрезвычайной эффективностью, но реальная потребность в нём возникла во время Арабского нефтяного эмбарго в 70-х годах, когда несмотря на низкие цены на энергоносители появился интерес к энергосбережению. Именно тогда доктор Джеймс Бозе, профессор Университета штата Оклахома, случайно наткнулся на старый инженерный текст о концепции тепловых насосов. Доктор Бозе решил помочь собственникам домов, чьи тепловые насосы сбрасывали горячую воду в бассейн, и приспособил тепловой насос для циркуляции воды по трубам вместо слива в бассейн. Это положило начало новой эре в области геотермальных систем. Доктор Бозе вернулся в Университет и начал развивать свою идею. С того времени Университет штата Оклахома стал центром исследования и развития геотермальных тепловых насосов. Международная Ассоциация геотермальных тепловых насосов была основана в Оклахоме и располагается в корпусе государственного Университета штата Оклахома, в которой доктор Бозе является исполнительным директором. По прогнозам Мирового Энергетического комитета (МИРЭК), к 2020г. в развитых странах мира теплоснабжение будет осуществляться с помощью тепловых насосов. Тепловой насос использует тепло, рассеянное в окружающей среде: в земле, воде, воздухе (его специалисты называют низко-потенциальным теплом.) Затратив 1 кВт электроэнергии в приводе насоса, можно получить 3-4 кВт тепловой энергии. Тепловые насосы применяют, чтобы отапливать дома, готовить горячую воду, охлаждать или осушать воздух в комнатах, вентилировать помещения. В США, Японии, Германии, Швеции, Швейцарии, Австрии, Финляндии такие установки внедряются скоростными темпами. Настоящим лидером использования тепловых насосов является все-таки Швеция, осуществляющая тотальную программу их внедрения. В этой стране для работы тепловых насосов используется вода Балтийского моря с температурой +4 °С. Станция мощностью 320 МВт расположена на шести баржах, причаленных к берегу. К настоящему времени в мире эксплуатируются свыше 15 млн. тепловых насосов мощностью от нескольких киловатт до сотен мегаватт, а рынок ежегодных продаж составляет около миллиона установок. В России тепловые насосы только-только начинают появляться. Если солнечные батареи и ветровые эл. генераторы широко известны, то о тепловых насосах мало что известно даже в среде строителей, а потребители и вовсе довольствуются лишь слухами. Основные достоинства тепловых насосов: 1) Экономичность. Тепловой насос использует введенную в него энергию на голову эффективнее любых котлов, сжигающих топливо. Величина КПД у него много больше единицы. Между собой тепловые насосы сравнивают по особой величине - коэффициенту преобразования тепла (φ), среди других его названий встречаются коэффициенты трансформации тепла, мощности, преобразования температур. Он показывает отношение получаемого тепла к затраченной энергии. К примеру, φ = 3,5 означает, что, подведя к машине 1 кВт, на выходе мы получим 3,5 кВт тепловой мощности, то есть 2,5 кВт природа предлагает нам безвозмездно. В среднем 60-75% потребностей теплоснабжения дома ТН обеспечивает бесплатно. При сложившемся уровне цен на энергоносители ТН по экономичности уступают пока только газовым котлам но заметно выигрывают у жидкотопливных и электрических. Служат они по 15-20 лет до капремонта. в то время как газовое отопительное оборудование требует постоянной смены горелок с периодичностью в 3-5 лет (стоимость одной горелки составляет $1000-1500). Кроме того, газовое отопительное оборудование требует постоянного обслуживания, в противном случае оно становится опасным. 2) Повсеместность применения. Источник рассеянного тепла можно обнаружить в любом уголке планеты. Земля и воздух найдутся и на самом заброшенном участке, вдали от газовых магистралей и линий электропередач - везде этот агрегат раздобудет для себя "пищу", чтобы бесперебойно отапливать ваш дом, не завися от капризов погоды, поставщиков дизельного топлива или падения давления газа в сети. Даже отсутствие нужных 2-3 кВт электрической мощности не помеха. Для привода компрессора в некоторых моделях используют дизельные или бензиновые двигатели. 3) Экологичность. Тепловые насосы не только сэкономит деньги, но и сбережет здоровье обитателям дома и их наследникам. Агрегат не сжигает топливо, значит, не образуются вредные окислы типа CO, СO2, NOX, SO2 , PbO2. Потому вокруг дома на почве нет следов серной, азотистой, фосфорной кислот и бензольных соединений. Применяемые в тепловых насосах фреоны не содержат хлоруглеродов и озонобезопасны. 4) Универсальность. Тепловые насосы обладает свойством обратимости (реверсивности). Он "умеет" отбирать тепло из воздуха дома, охлаждая его. 5) Безопасность. Эти агрегаты практически взрыво- и пожаробезопасны. Нет топлива, нет открытого огня, опасных газов или смесей. Ни одна деталь не нагревается до температур, способных вызвать воспламенение горючих материалов. Остановки агрегата не приводят к его поломкам или замерзанию жидкостей. В сущности, тепловой насос опасен не более, чем холодильник. Основной проблемой применения парокомпрессионных теплонаносных установок в России является внедрение ТНУ с низкой эффективностью, которая получается вследствии неправильного выбора рабочего тела, работы ТНУ на нерасчётном температурном режиме, внедрение ТНУ без предварительного технико-экономического расчета. 4. Методика расчета теплонасосных установок (ТНУ) Для непрерывного охлаждения машинными способами помимо охлаждаемого тела и приемника теплоты требуется третье тело, переносящее теплоту от первого ко второму. Это тело называется рабочим телом или холодильным агентом. Холодильный агент, претерпевая ряд изменений, должен возвращаться в первоначальное состояние, непрерывно участвуя в круговом процессе, или цикле. Подобный цикл называется термодинамическим. В отличие от прямого цикла (цикл тепловой машины), когда работа производится при переходе теплоты от более нагретого тела к менее нагретому, круговой процесс, в котором для передачи теплоты от менее нагретого тела к более нагретому необходимо подводить энергию (или теплоту), называется обратным циклом. Различают три вида обратного цикла (Рис. 2.1): холодильный 1-2-3-4, в котором теплота переносится от охлаждаемого тела с температурой ТН к окружающей среде с температурой То.с.; теплового насоса 5-6-7-8, в котором теплота переносится от окружающей среды к телу с более высокой температурой Тв; комбинированный 9-10-11-12, состоящий из двух первых. Если при осуществлении процессов, образующих обратный цикл, у взаимодействующих тел не наблюдаются остаточные изменения, т.е. эти процессы обратимы, то и обратный цикл обратим. На осуществление обратимого цикла требуется минимум работы или теплоты, поэтому он является эталоном. Энтропия S - это отношение малого количества теплоты ∆q, сообщенной телу (или отнятой у него) в процессе изменения его агрегатного состояния, к абсолютной температуре Т, при которой происходит это приращение теплоты, т.е. S= ∆q/Т (Дж/К). Энтропию в тепловых процессах можно рассматривать как термический заряд, который не меняется в идеализированных обратимых циклах. Как видно из Рис. 5, цикл должен состоять из двух изотермических и двух адиабатических процессов. Такой цикл называется циклом Карно. При этом холодильный агент должен получать теплоту от охлаждаемого тела и передавать ее окружающей среде при постоянных температурах. Температуры холодильного агента и окружающей среды должны отличаться друг от друга на бесконечно малую величину, так как разность температур необходима для осуществления теплообмена.  Рисунок 5 – Обратные циклы Карно Расчет цикла теплонасосных установок В изотермическом процессе 4-1 (см. Рис. 5) каждый килограмм циркулирующего холодильного агента получает от охлаждаемого тела теплоту q0, которая называется удельной массовой холодопроизводительностью холодильного агента, измеряется площадью a-4-l-b и выражается равенством: q0=Tн(Sb-Sa) В адиабатическом процессе 1-2 при затрате работы lКхолодильный агент сжимается и его температура повышается от Тндо То.с. В изотермическом процессе 2-3 каждый килограмм циркулирующего холодильного агента отдает окружающей среде теплоту q, измеряемую площадью а-З-2-b: q= То.с (Sb-Sa) В заключительном адиабатическом процессе 3-4 холодильный агент расширяется с получением работы lp, в результате температура его понижается с То.с до Тн. Работа цикла l превращается в теплоту, подводимую к холодильному агенту, и определяется как разность работ: работы lК, затраченной на сжатие холодильного агента, и работы lp, полученной при его расширении: l = lК - lp В соответствии с первым началом термодинамики сумма энергии, подведенной к холодильному агенту, должна быть равна сумме энергии, отведенной от него: q = q0 + l Отсюда l = q - q0 В T-S диаграмме работа цикла выражается площадью 1-2-3-4. Отношение теплоты, полученной холодильным агентом от охлаждаемого тела qo, к работе цикла l называется холодильным коэффициентом, который характеризует эффективность осуществления холодильного цикла: ε = q0/ l С учетом равенств для q0и qхолодильный коэффициент можно выразить через температуры: ε = Tн / (То.с -Tн) Из этого следует, что при температуре окружающей среды То.сзатраты работы на единицу отведенной теплоты будут тем больше, чем ниже температура Tн. Совокупность технических устройств, обеспечивающих осуществление холодильного цикла, называется холодильной машиной. Обратимый цикл теплового насоса также может быть представлен циклом Карно 5-6-7-8 (см. Рис. 5). В этом случае теплота q0, полученная 1 кг холодильного агента от окружающей среды, соответствует площади c-8-5-d, а теплота qb, отданная телу с высокой температурой Тв, выражается площадью c-7-6-d. Работа цикла l = qb - q0соответствует площади 5-6-7-8. Эффективность цикла теплового насоса определяется отношением полученной теплоты к затраченной работе: μ = qb / l или через температуру μ = Тв / (Тв - То.с) Это отношение называется коэффициентом преобразования теплоты μ. Как следует из этого выражения, величина μвсегда больше единицы. Это свидетельствует о том, что с энергетической точки зрения для отопления целесообразно применять цикл теплового насоса, а не электрический нагреватель. Но при этом надо учитывать, что стоимость холодильного оборудования выше, чем теплового. Работа комбинированного обратного цикла соответствует площади 9-10-11-12, а отведенная от охлаждаемого тела теплота - площади e-12-9-f. По такому циклу могут работать машины, одновременно охлаждающие (например, пищевые продукты) и нагревающие (воду или воздух) для технологических либо бытовых целей. Когда температура охлаждаемого тела переменна, а окружающей среды - постоянна, надо иметь в виду, что холодильный коэффициент цикла Карно будет меньше, чем холодильный коэффициент соответствующего обратного цикла при неизменной температуре охлаждаемого тела. Реальные циклы необратимы вследствие необратимости действительных процессов, происходящих при их осуществлении: теплообмена при конечной разности температур, расширения и сжатия при наличии трения, дросселирования. Термодинамическое совершенствование цикла определяется сопоставлением его с обратимым циклом, имеющим ту же величину удельной массовой холодопроизводительности, и оценивается коэффициентом обратимости η, равным отношению их холодильных коэффициентов: η = ε / εобр= l обр / l где ε, εобр- холодильный коэффициент реального и обратимого циклов; l, l обр- работа реального и обратимого циклов. Холодильный коэффициент обратимого цикла Карно εобрбольше холодильного коэффициента любого из циклов, осуществляемых в тех же температурных пределах, поэтому ε < εобр и η < 1. Чем больше необратимость (приращение энтропии) цикла, тем большую работу надо затратить для получения одного и того же полезного эффекта. Методика расчета одноступенчатого теплового насоса.  Рисунок 6 – Схема и цикл одноступенчатого теплового насоса. Исходными данными являются холодопроизводительность - Q0, температура кипения -Т0, температура конденсации - Тк. В соответствии со схемой и циклом теплового насоса по диаграмме определяют параметры узловых точек давление P, температуру Т, энтальпию i и удельный объём υ.  Рисунок 7 – Диаграмма состояния фреона R134а. Удельная массовая холодопроизводительность: q0 = i1-i4 Удельная объёмная холодопроизводительность: qυ = q0/υ1 Теплота отводимая от конденсатора: qν = q0/υ1 Удельная изоэнтропная работа цикла: ls = qk- q0 Холодильный коэффициент теоретический: εm = q0/ ls Массовый расход рабочего вещества в машине: Ga = Q0/ q0 Изоэнтропная мощность компрессора: Ns = Ga∙ ls Действительная объёмная производительность компрессора: Vд = Ga∙ υ1 5. Расчет двухконтурной ТНУ на Набережночелнинской ТЭЦ Расчет на зимние условия Исходные данные : Температура ЦВ зимой на входе в ТН tцв1 =21 оС ; Температура ЦВ зимой на выходе из ТН tцв2 =1 оС ; Температура ХОВ зимой на входе в ТН tхов1 =20 оС ; Температура ХОВ зимой на выходе из ТН tхов2 =42 оС ; Удельная теплоемкость воды Св =4,183 кДж/кг· оС ; Массовый расход ЦВ Gцв=750 м3/ч ; Массовый расход ХОВ Gхов=830 м3/ч . Рассчитаем количество отбираемого тепла из ЦВ Qцв: Qцв = Св Gцв(tцв1- tцв2) = 1·750·(21-1)·1,164 = 19,206 МВт Рассчитываем количество тепловой энергии для подогрева ХОВ с 20 оС до 42 оС: Qхов = Св Gхов(tхов2- tхов1) = 1·830·(42-20)·1,164 = 21,254 МВт Предполагаю, что температура фреона на конденсаторе to=-4оС, давление Po=2,4 бар, а на испарителе tk=60 оС, давление Pk=16,84 бар, промежуточное давление Рm=9,62 бар. Для изображенного цикла на рисунке 7 по P-H и T-S диаграммам рабочего хладагента R134a находятся параметры узловых точек цикла.  Рисунок 8 ‒ цикл двухконтурной ТНУ Для выявления взаимосвязи термодинамических параметров во всех точках рабочего процесса (давления P, температуры T, молярного объема V, теплоемкости cp, энтальпии H и энтропии S) исследуемого хладагента, как реального газа, было применено уравнение состояния Пенга–Робинсона, являющееся одним из наиболее точных в области, близкой к критической точке:  ,где Р – давление (МПа), Т – температура (К), V – молярный объем (м3/кмоль), R = 0,0083144 МПа∙м3/кмоль∙К [кДж/(моль К)], a, b, α - коэффициенты, определяемые на основе термодинамических свойств хладагента в критической точке.
Таблица 1 – Термодинамические параметры в рабочих точках При расчете двухконтурного теплового насоса с двухступенчатым дросселированием расходы хладагента в контурах низкого G0 и высокого давления Gk определяются из энергетического баланса в адиабатных условиях: Gk·(h3-h6) = G0·(h3-h7), где h3, h6 и h7 - удельные энтальпии , кДж/кг в рабочих точках процесса 3, 6 и 7. Откуда вытекает отношение расхода хладагента в контуре высокого давления Gk к расходу в контуре низкого давления G0: Gk / G0 =(h3-h7)/ (h3-h6)=1+δ =(418-252) /(418-283) = 1,229, где δ – доля пара из промежуточного сосуда по отношению к пару из 1-го контура компрессора, тогда 1+ δ – расход пара во 2-м кнтуре компрессора. Получаем δ = 0,229 . В расчетах процессов сжатия в ступенях компрессора изоэнтропный КПД примим равным 0.75. Тепловой насос на конденсаторе может выдавать тепловую мощность Qконд, кВт и нагревать воду с tхов1 до tхов2 . Расход хладагента в верхнем контуре равен: Gk = Qконд /(h4-h5) = 21254 /(425-283) = 149,68 кг/с Расход хладагента в нижнем контуре: G0= Gk /(1+δ) = 149,68 /(1+0,229) = 121,72 кг/с Потребление механической энергии на привод 1-ой, 2-ой ступени и компрессора в целом равно: Nk = Gk ·(h4-h3) = 149,68·(425-418) = 1047 кВт , N0 = G0 ·(h2-h1) = 121,72·(420-395) = 3043 кВт , N∑ = Nk+ N0 = 1047+3043 = 4090 кВт Электромеханический КПД электродвигателя на валу компрессора принимается равным ηэм = 0.98. Потребление электрической энергии на привод компрессора равно: NЭ = N∑ /ηЭМ = 4090/0.98 = 4174 кВт Коэффициент трансформации тепла определяется по формуле: μ = Qконд / NЭ = 21254 /4174 = 5,09 Проверка энергетического баланса в адиабтных условиях: Gk·(h3-h6) = G0·(h3-h7) 149,68·(418-283) = 121,72·(418-252) 20206 = 20206 Баланс получен. Qпром.з=20206 кВт. Расчет на летние условия Исходные данные: Температура ЦВ летом на входе в ТН Tцв1 =43 оС ; Температура ЦВ летом на выходе из ТН Tцв2 =21 оС ; Температура ХОВ летом на входе в ТН Tхов1 =35 оС ; Температура ХОВ летом на выходе из ТН Tхов2 =57 оС ; Удельная теплоемкость воды Св =4,183 кДж/кг· оС ; Массовый расход ЦВ Gцв=750 м3/ч ; Массовый расход ХОВ Gхов=830 м3/ч . Рассчитываем количество отбираемого тепла из ЦВ Qцв: Qцв = Св Gцв(Тцв1- Тцв2) = 1·750·(43-21)·1,164 = 19,206 МВт Рассчитываем количество тепловой энергии для подогрева ХОВ с 35 оС до 57 оС : Qхов = Св Gхов(Тхов2- Тхов1) = 1·830·(57-35)·1,164 = 21,254 МВт Предполагаю, что температура фреона на конденсаторе to=15оС давление Po=5 бар, а на испарителе tk=80оС давление Pk=27 бар, промежуточное давление Рm=16 бар. Для изображенного цикла на рис. 3.5 по P-H и T-S диаграммам рабочего хладагента R134a находятся параметры узловых точек цикла [5]. Рисунок 9 ‒ цикл двухконтурной ТНУ Для выявления взаимосвязи термодинамических параметров во всех точках рабочего процесса (давления P, температуры T, молярного объема V, теплоемкости cp, энтальпии H и энтропии S) исследуемого хладагента, как реального газа, было применено уравнение состояния Пенга–Робинсона, являющееся одним из наиболее точных в области, близкой к критической точке: , где Р – давление (МПа), Т – температура (К), V – молярный объем (м3/кмоль), R = 0,0083144 МПа∙м3/кмоль∙К [кДж/(моль К)], a, b, α - коэффициенты, определяемые на основе термодинамических свойств хладагента в критической точке.
Таблица 2 – Термодинамические параметры в рабочих точках При расчете двухконтурного теплового насоса с двухконтурным дросселированием расходы хладагента в контурах низкого G0 и высокого давления Gk определяются из энергетического баланса в адиабатных условиях: Gk·(h3-h6) = G0·(h3-h7), где h3, h6 и h7 - удельные энтальпии , кДж/кг в рабочих точках процесса 3, 6 и 7 (см. рис.1). Откуда вытекает отношение расхода хладагента в контуре высокого давления Gk к расходу в контуре низкого давления G0 : Gk / G0 =(h3-h7)/ (h3-h6)=1+δ =(425-275) /(425-310) = 1,304, где δ – доля пара из промежуточного сосуда по отношению к пару из 1-ой ступени компрессора, тогда 1+ δ – расход пара во 2-ой ступени компрессора. Получаем δ = 0,304. В расчетах процессов сжатия в ступенях компрессора изоэнтропный КПД примем равным 0.75. Тепловой насос на конденсаторе может выдавать тепловую мощность Qконд, кВт и нагревать воду с Тхов1 до Тхов2 . Расход хладагента в верхнем контуре равен: Gk = Qконд /(h4-h5) = 21254 /(432-310) = 174,21 кг/с Расход хладагента в нижнем контуре: G0= Gk /(1+δ) = 174,21 /(1+0,304) = 133,56 кг/с Потребление механической энергии на привод 1-го, 2-го контура и компрессора в целом равно: Nk = Gk ·(h4-h3) = 174,21 ·(432-425) = 1219 кВт , N0 = G0 ·(h2-h1) = 133,56 ·(427-405) = 2938 кВт , N∑ = Nk+ N0 = 1219 +2938 = 4158 кВт Электромеханический КПД электродвигателя на валу компрессора принимается равным ηэм = 0.98. Потребление электрической энергии на привод компрессора равно: NЭ = N∑ /ηЭМ = 4158 /0.98 = 4242 кВт Коэффициент трансформации тепла определяется по формуле: μ = Qконд / NЭ = 21254 /4242 = 5 Проверка энергетического баланса в адиабтных условиях : Gk·(h3-h6) = G0·(h3-h7) 174,21 ·(425-310) = 133,56 ·(425-275) 20035 = 20035 Баланс получен Qпром.л=20035 кВт Список использованной литературы Теплообменники ЗАО Ридан: www.ridan.ru Бакластов А.М., Горбенко В.А. Проектирование, монтаж и эксплуатация тепломассообменных аппаратов. М.: Энорго,1981. ГОСТ Р 12.2.142-99 – Теплонасосная система: www.transform.ru Проценко В.П., Радченко В.А. Коэффициент преобразования парокомпрессионных тепловых насосов. М.: Теплоэнергетика, 1988, №8. Мартыновский В.С. Тепловые насосы. М.-Л.: Госэнергоиздат,1955, с 42-68. Кошкин Н.Н., Сакун И.А. Бамбушек Е.М. Холодильные машины: Учебное пособие для вузов. Л.: Машиностроение, 1985, 511с. |