Жердегі жылу сорғысы

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 18 бет
Таңдаулыға:

Мазмұны
1.Кіріспе
2.Энергетикалық сорғыштар, желдеткіштер, қысымдағыштар.Атқаратын қызметі, жұмыс істеу принципі.
3.Алдын - ала тазалауды іске қосу.Судың механикалық қалдықты (өлшенген) қоспаларының сүзілу және тұндыру әдістерімен судың алдын ала өңделуінің негізгі сүлбелері. Реагентттегі қажеттілік.Өңдеу шарттары.Мөлдірлеткіштердің жұмысы
4.Қауіпсіздік ережесі
5.Қорытынды
6.Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе

Энергетикалық сорғы - жылу энергиясын көзден тұтынушыға беруге арналған құрылғы. Әрқашан ыстық денеден суыққа өтетін өздігінен өтетін жылу алмасудан айырмашылығы, жылу сорғысы жылуды қарама -қарсы бағытта береді . Жылу сорғысының жұмыс істеуі үшін сыртқы қуат көзі қажет. Ең көп таралған жылу сорғысының дизайны компрессордан, жылу кеңейту клапанынан, буландырғыштан және конденсатордан тұрады. Бұл компоненттердің ішінде айналатын салқындатқыш хладагент деп аталады .

Тоңазытқыштар мен кондиционерлер жылу сорғыларының белгілі мысалдары болып табылады. Жылу сорғыларын жылытуға да, салқындатуға да қолдануға болады. Жылу сорғысы жылытуға пайдаланылған кезде, ол тоңазытқыш сияқты термодинамикалық циклдің бір түрін жүзеге асырады, бірақ қарама -қарсы бағытта, жылытылатын бөлмеде жылуды шығарады және қоршаған ортаны суық ауадан жылуды алады .

Халықаралық энергетикалық агенттік жылу сорғылары ЭЫДҰ елдерінде 2020 жылға қарай жылу энергиясына қажеттіліктің 10% -ын және 2050 жылға қарай 30% -ын қамтамасыз ететінін болжайды.

Энергетикалық сорғыштар, желдеткіштер, қысымдағыштар.Атқаратын қызметі, жұмыс істеу принципі.
Энергетикалық сорғылардың тұжырымдамасын 1852 жылы әйгілі британдық физик және инженер Уильям Томсон (Лорд Келвин) әзірледі және оны австриялық инженер Питер Риттер фон Риттингер жетілдіріп, егжей -тегжейлі түсіндірді. Питер Риттер фон Риттингер жылу сорғысының өнертапқышы болып саналады, өйткені ол 1855 жылы алғашқы белгілі жылу сорғысын құрастырып, орнатқан . Бірақ жылу сорғысы практикалық қолдануды кейінірек алды, дәлірек айтқанда ХХ ғасырдың 40 -шы жылдарында, ынталы өнертапқыш Роберт В. Уэббер мұздатқышпен тәжірибе жасаған кезде . Бір күні Вебер кездейсоқ камераның шығысындағы ыстық құбырға қолын тигізіп, жылудың жай ғана лақтырылып жатқанын түсінді. Өнертапқыш бұл жылуды қалай пайдалану керектігін ойлап, суды жылыту үшін қазандыққа құбыр орналастыруды шешті. Нәтижесінде Вебер өз отбасына физикалық түрде қолдануға болмайтын ыстық сумен қамтамасыз етті, ал жылытылған судан алынған жылудың бір бөлігі ауаға көтерілді. Бұл оны бір жылу көзі бір мезгілде суды да, ауаны да қыздыра алады деп ойлауға итермеледі, сондықтан Вебер өзінің өнертабысын жақсартып, ыстық суды спиральмен (катушка арқылы) жүргізе бастады және кішкене желдеткішті қолдана отырып, жылуды бүкіл жерге таратады. үйді жылыту үшін. Уақыт өте келе жер бетіндегі жылуды сорып алу идеясын ойлап тапқан, мұнда жыл бойы температура аса өзгермеген. Ол мыс құбырларын жерге орналастырды, олар арқылы фреон айналады, ол жердің жылуын жинайды. Газ конденсацияланып, үйдегі жылуды бөліп, жылудың келесі бөлігін алу үшін қайтадан катушкадан өтті. Ауа желдеткішпен қозғалып, бүкіл үйге таралды. Келесі жылы Вебер ескі көмір пешін сатты.

1940 жылдары жылу сорғысы өзінің жоғары тиімділігімен белгілі болды, бірақ оған нақты қажеттілік 1973 жылғы мұнай дағдарысынан кейін, энергия бағасының төмен болуына қарамастан, энергия үнемдеуге қызығушылық болған кезде пайда болды.

Компрессор жұмыс кезінде электр энергиясын тұтынады. Айдалатын жылу энергиясының тұтынылатын электр энергиясына қатынасы түрлендіру коэффициенті деп аталады (немесе өнімділік коэффициенті (СО) және жылу сорғысының ПӘК көрсеткіші болып табылады. СОҚ есептеу үшін келесі формула қолданылады:
СОР=QxkA
COP - өлшемсіз коэффициент;
A - сорғысының жұмысы;
Q- тұтынушы алатын жылу.
k- тиімділік
А мәні жылудың белгілі бір мөлшерін сору үшін жылу сорғысының қанша жұмыс жасау керектігін көрсетеді. Бұл көрсеткіш буландырғыш пен конденсатордағы температура деңгейінің айырмашылығына байланысты: яғни құрылғының суық бөлігіндегі салқындатқыштың температурасы әрқашан төмен сортты жылу көзінің температурасынан төмен болуы керек, сондықтан энергия төмен сортты жылу көзінен салқындатқышқа немесе жұмысшы сұйықтыққа кездейсоқ түсуі мүмкін (термодинамиканың екінші заңы) ...
яғни COP = 2 жылу сорғысы пайдалануға болатын жылуды өз жұмысына жұмсайтынынан екі есе көп беретінін білдіреді.
Мысал:
Жылу сорғы Ptn = 1 кВт жұмсайды, COP = 3,0 - тұтынушының Ptn * COP = 1 * 3 = 3 кВт алатынын білдіреді; тұтынушы Pp = 3 кВт алады, COP = 3,0 - бұл жылу сорғысының Pp COP = 33 = 1 кВт тұтынатынын білдіреді
Біз компрессордың немесе оны алмастыратын процестің тиімділігі 100% деп есептейміз. Осы себепті, жылу сорғы күшті салқындатуға қол жеткізбестен, мүмкіндігінше төмен сортты жылудың ең қуатты көзін пайдалануы керек. Шынында да, бұл жылу сорғысының тиімділігін арттырады, өйткені жылу көзін әлсіз салқындату кезінде жылу төмен деңгейдегі жылу көзінен салқындатқышқа өздігінен ағып кету мүмкіндігі сақталады. Осы себепті жылу сорғылары төмен сортты жылу көзінің жылу қоры (C * m * T, c - жылу сыйымдылығы, m - массасы, T - температурасы) мүмкіндігінше үлкен болатындай етіп жасайды.

Мысалы: газ (жұмыс сұйықтығы) жылу сорғысының ыстық бөлігінің энергиясын береді (бұл үшін газ сығылады), содан кейін ол төмен сортты жылу көзінен төмен салқындатылады (дроссельдеу әсері) Джоуль-Томсон эффектісі) қолданылуы мүмкін). Газ төменгі сортты жылу көзіне түседі және осы көзден қызады, содан кейін цикл қайталанады.
Жылу сорғысын үлкен жылу беретін төменгі сортты жылу көзіне қосу мәселесін жылуды жұмыс сұйықтығына беретін жылу тасымалдағышпен жылу сорғысына жылу беру жүйесін енгізу арқылы шешуге болады. Маңызды жылу сыйымдылығы бар заттар, мысалы су, осындай делдал бола алады.
Тиімді машинаны құру үшін компрессорға энергияны және жұмыс температурасын барынша аз жұмсайтындай етіп жұмыс сұйықтығын таңдау қажет екені анық көрінеді. сұйықтық төмен сортты жылу көзіне жеткізілгенде мүмкіндігінше төмен болады (көздердің мүмкін саны күрт өседі).

Сорғылардың түрлері

Қысу жылу сорғысының диаграммасы.
1) конденсатор, 2) дроссель, 3) буландырғыш, 4) компрессор.
Жұмыс принципіне байланысты жылу сорғылары қысу және сіңіру болып бөлінеді. Сығымдалатын жылу сорғылары әрқашан механикалық энергиямен (электр энергиясы) басқарылады, ал абсорбциялық жылу сорғылары жылуды энергия көзі (электр немесе отын) ретінде де қолдана алады.
Сонымен қатар өз жұмысында Пельтье эффектісін қолданатын жартылай өткізгіш жылу сорғылары белгілі . Жылу шығаратын көзге байланысты жылу сорғылары келесіге бөлінеді:
1) Геотермальды (жердің, жердің немесе жер асты суының жылуын пайдаланыңыз)
Негізгі мақала: Жердегі жылу сорғысы
а) жабық түрі
Көлденең
Көлденең жердегі жылу сорғысы
Коллектор топырақтың қату тереңдігінің астындағы көлденең траншеяларда сақиналы немесе синусты орналастырылады (әдетте 1,2 м немесе одан жоғары) [11]. Бұл әдіс контур үшін жер учаскесінің жетіспеушілігі болмаған жағдайда тұрғын үйлер үшін ең тиімді болып саналады.
вертикалды
Су қоймасы тереңдігі 200 м дейінгі ұңғымаларға тігінен орналастырылады [12]. Бұл әдіс жер учаскесінің ауданы контурды көлденең орналастыруға мүмкіндік бермеген немесе ландшафтқа зақым келтіру қаупі бар жағдайларда қолданылады.
су
Коллектор тоңазыту тереңдігінің астындағы су қоймасына (көлге, тоғанға, өзенге) синустық түрде немесе сақиналар түрінде орналастырылады. Бұл ең арзан нұсқа, бірақ белгілі бір аймақ үшін су қоймасындағы судың минималды тереңдігі мен көлеміне қойылатын талаптар бар.
Тікелей жылу алмасумен (DX - ағылшын тілінен тікелей алмасудан қысқартылған - тікелей алмасу)
Алдыңғы түрлерден айырмашылығы, салқындатқыш жылу сорғысының компрессорымен мына жерде орналасқан мыс құбырлар арқылы жеткізіледі:
Ұзындығы 30 м және диаметрі 80 мм ұңғымаларда тік
Ұзындығы 15 м және диаметрі 80 мм ұңғымалардағы бұрышта
Мұздату тереңдігінің астындағы көлденең жерде
Жылу сорғысының компрессорымен салқындатқыштың айналуы және фреонның жылу алмасуы жоғары жылу өткізгіштік мәндері бар мыс құбырының қабырғасы арқылы тікелей өтуі геотермиялық жылыту жүйесінің жоғары тиімділігі мен сенімділігін қамтамасыз етеді. Сондай -ақ, бұл технологияны қолдану бұрғыланған ұңғымалардың жалпы ұзындығын қысқартуға мүмкіндік береді, осылайша DX Direct Exchange Heatpump құнын төмендетеді.
б) ашық түрі
Мұндай жүйе суды жылу алмастырғыш сұйықтық ретінде пайдаланады, ол ашық циклде жердегі жылу сорғы жүйесі арқылы тікелей айналады, яғни жүйе арқылы өткеннен кейін су жерге қайта оралады. Бұл опцияны салыстырмалы түрде таза су жеткілікті мөлшерде болған жағдайда және жер асты суларын пайдаланудың бұл әдісіне заңмен тыйым салынбаған жағдайда ғана тәжірибеде қолдануға болады.
2) Ауа (жылу шығару көзі-ауа) Потенциалы төмен жылу энергиясының көзі ретінде ауаны қолданыңыз. Сонымен қатар, жылу көзі сыртқы (атмосфералық) ауа ғана емес, сонымен қатар ғимараттардың шығатын желдеткіш ауасы (жалпы алмасу немесе жергілікті) болуы мүмкін.
3) Туынды (қайталама) жылуды қолдану (мысалы, орталық жылыту құбырынан келетін жылу). Бұл опция кәдеге жаратуды қажет ететін паразиттік жылу көздері бар өндірістік объектілер үшін өте қолайлы.

Өнеркәсіптік модельдердің түрлері

Тұзды-сулы жылу сорғысы
Кіріс және шығыс тізбектеріндегі салқындатқыштың түрі бойынша сорғылар сегіз түрге бөлінеді: топырақ-су, су-су, ауа-су, топырақ-ауа, су-ауа, ауа -ауа фреон - су, фреон - ауа. Жылу сорғылары бөлмеден шығарылған ауаның жылуын қолдана алады, ал беру ауасын жылыту кезінде - рекуператорлар.

Спиральды коллектор

Биіктігі 2 метр спиральды коллектор. Диаметрі 25 мм болатын құбырдан жасалған. Спиральдар арасындағы қашықтық - 2 метр.
Спиральды коллектор - бұл тік ұңғымалар мен көлденең коллектордың бірігуі. Ол геологиялық себептерге байланысты бұрғылау өте қымбат болатын жерде қолданылады (мысалы, гранитті плитаның пайда болуы). Көлденең коллекторлық опцияға қарағанда қымбатырақ, өйткені ол биіктігі 2 метрден 3 метрге дейін жұқа құбырдың (әдетте 25 мм) катушкаларын алдын ала өндіруді қажет етеді. Алдын ала дайындалған ұңғымаларға қажеттілік бар, өйткені диаметрдің төмендеуіне байланысты жүйеде құбырдың жалпы ұзындығы артады. [16]

Артылықшылықтар мен кемшіліктер

Энергетикалық сорғыларының артықшылықтары, ең алдымен, тиімділікті қамтиды: жылу жүйесіне 1 кВтсағ жылу энергиясын беру үшін қондырғыға тек 0,2-0,35 кВтс электр қажет. Үлкен электр станцияларында жылу энергиясын электр энергиясына айналдыру тиімділігі 50%-ға дейін болатындықтан, жылу сорғыларын пайдалану кезінде отынды пайдалану тиімділігі артады - тригенерация. Үй -жайлардың желдету жүйелеріне қойылатын талаптар жеңілдетілген және өрт қауіпсіздігі деңгейі жоғарылаған. Барлық жүйелер жабық ілмектерді қолданып жұмыс істейді және жабдықты пайдалану үшін қажет электр энергиясының құнын қоспағанда, іс жүзінде пайдалану шығындарын талап етпейді.
Жылу сорғыларының тағы бір артықшылығы-қыста жылытудан жазда кондиционерге ауысу мүмкіндігі: радиаторлардың орнына желдеткіш катушкалар немесе суық төбелік жүйелер сыртқы коллекторға қосылады. Жылу сорғы сенімді, оның жұмысы автоматты жабдықпен басқарылады. Жұмыс кезінде жүйе арнайы күтімді қажет етпейді, мүмкін болатын манипуляциялар арнайы дағдыларды қажет етпейді және нұсқаулықта сипатталған. Жүйенің маңызды ерекшелігі-оның әрбір тұтынушы үшін таза жеке сипаты, ол төмен потенциалды энергияның тұрақты көзін оңтайлы таңдаудан, түрлендіру коэффициентін есептеуден, өтелуінен және басқа заттардан тұрады.
Жылу сорғы ықшам (оның модулі кәдімгі тоңазытқыш өлшемінен аспайды) және іс жүзінде үнсіз.
Лорд Кельвин 1852 жылы айтқан идея төрт жылдан кейін жүзеге асырылғанымен, жылу сорғылары 1930 жылдарға дейін практикалық қолданысқа енген жоқ. 2012 жылға қарай Жапонияда 3,5 миллионнан астам қондырғы жұмыс істеп тұрды , ал Швецияда шамамен 500 000 үй жылу сорғыларының әр түрімен жылытылады.
Жылытуға қолданылатын геотермиялық жылу сорғыларының кемшіліктері орнатылған жабдықтың жоғары бағасын, жер асты немесе су астындағы жылу алмастыру тізбектерін күрделі және қымбат орнату қажеттілігін қамтиды. Ауа көзі жылу сорғыларының жетіспеушілігі - сыртқы ауа буландырғыштағы салқындатқыштың қайнау температурасының төмен болуымен байланысты төменгі жылу конверсия коэффициенті. Жылу сорғыларының жалпы кемшілігі - қыздырылған судың салыстырмалы төмен температурасы, көп жағдайда +50 ° C - +60 ° C аспайды, ал қыздырылған судың температурасы неғұрлым жоғары болса, оның тиімділігі мен сенімділігі төмендейді. жылу сорғы.

Сорғылардың қолданылу шектеулері

Энергетикалық сорғысының негізгі кемшілігі - оның тиімділігінің жылу көзі мен тұтынушы арасындағы температура айырмашылығына кері тәуелділігі. Бұл ауа-су жүйесін пайдалануға белгілі бір шектеулер қояды. Қазіргі заманғы жылу сорғыларының ПӘК нақты мәндері -20 ° С бастапқы температурада COP = 2.0, ал +7 ° C бастапқы температурада COP = 4.0 тәртібінде. Бұл төмен ауа температурасында тұтынушының берілген температуралық режимін қамтамасыз ету үшін капиталды салымдарды ұтымсыз пайдаланумен байланысты қуаты едәуір артық жабдықты қолдану қажет екендігіне әкеледі (алайда бұл да қолданылады. жылу энергиясының кез келген басқа көздеріне). Бұл мәселенің шешімі негізгі (базалық) жүктемені жылу сорғысы көтеретін бивалентті қыздыру схемасын қолдану болып табылады, ал ең жоғары жүктемелер қосалқы көзбен (газ немесе электр қазандығы) жабылады. Жылу сорғы қондырғысының оңтайлы сыйымдылығы қажетті орнатылған қуаттың 60 ... 70% құрайды, бұл жылу сорғысының жылыту қондырғысының сатып алу бағасына да әсер етеді. Бұл жағдайда жылу сорғысы тұтынушының жылудың барлық маусымында жылуға деген сұранысының кемінде 95% -ын қамтамасыз етеді. Мұндай схемамен Орталық Еуропаның климаттық жағдайлары үшін энергияның орташа маусымдық конверсия коэффициенті COP = 3 тәртібінде болады. Мұндай жүйе үшін отынды пайдаланудың бастапқы коэффициентін анықтау оңай, себебі жылу электр станцияларының тиімділігі 40% -дан (конденсациялық типті жылу электр станциялары) 55% -ға дейін (аралас циклді электр станциялары). Тиісінше, қарастырылып жатқан жылу сорғысын орнату үшін отынды пайдалану коэффициенті 120%... 165%шегінде, бұл газ қазандықтарының (65%) немесе орталық жылыту жүйелерінің сәйкес жұмыс сипаттамаларынан 2 ... 3 есе жоғары. (50 ... 60%). Геотермальды жылу көзін немесе жер асты суларының жылуын пайдаланатын жүйелерде бұл кемшіліктер жоқ екені анық. Компрессордың сығылу коэффициенті жоғарылаған сайын шығару температурасы жоғарылайды, бұл конденсация температурасын шектейді. Сығымдау коэффициентінің жоғарылауымен компрессордың қысылу коэффициентінің шектелуі және оның тиімділігінің төмендеуі төмен температуралы жылыту жүйелерін қолдану қажеттілігіне әкеледі (жылы қабат типті беттік жылыту жүйелері, жылы қабырға, жылы іргетас). , фен-катушкаларды қолданумен ауаны жылыту жүйелері және т.б.) ... Бұл шектеу тек жоғары температуралы радиаторлы жылыту жүйелеріне қолданылады. Тоңазытқыш компрессорлардың дамуымен қысу процесінде бу мен сұйық фреонды (фреон) айдау кезінде жоғары конденсация температурасына жетуге мүмкіндік беретін компрессорлар пайда болды, бұл қысу коэффициентін жоғарылатуға және компрессордың қызып кетуін азайтуға мүмкіндік береді. Бұл жағдайдан шығуға жоғары қысымды сұйық сақиналы компрессор арқылы қол жеткізуге болады, мұнда атмосфералық ауаны сығу кезінде жылу бірден сіңеді, ал екі есе артықшылыққа қол жеткізіледі: ыстық су + қысылған ауа электр энергиясын GPU -да да, газтурбиналық қондырғыда да алуға болады.

Техникалық тұрғыдан төмен температурадағы жылу сорғысының өнімділігі ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.