Машины и системы низкопотенциальной энергетики (Часть 2)
Основные принципы использования нетрадиционных источников тепловых ресурсов для получения холода, теплоты и электроэнергии.
Их всех видов нетрадиционных источников теплоты, утилизируемой в машинах и системах низкопотенциальной энергетики, наиболее распространенными являются источники ВЭР.
Структура ВЭР чрезвычайно многообразна. ВЭР, используемые с помощью холодильных машин для различных целей, можно разделить: по температурному уровню - на ВЭР низкого, среднего и высокого потенциала; по агрегатному состоянию - на жидкие паро- и газообразные и твердые; по химическому воздействию на металлы, рабочие вещества и окружающую среду - на чистые и загрязненные; по степени концентрации на объектах - на централизованные и децентрализованные; по условиям выделения - на периодические и непрерывные.
ВЭР низкого потенциала имеют температуру 0 - 70 °С. В компрессорных тепловых насосах используют теплоту ВЭР с температурой 0 - 10 °С (наружный воздух) и 10 - 40 °С (водопроводная, артезианская или геотермальная вода). В понижающих абсорбционных термотрансформаторах температура ВЭР составляет 25 -70 °С, в повышающих термотрансформаторах 40 - 70 °С. ВЭР среднего потенциала с температурой 150 - 400 °С применяют для получения холода в абсорбционных машинах с многоступенчатой генерацией раствора в генераторе. Для выработки электроэнергии в турбоагрегатах с применением рабочих веществ холодильных машин могут быть использованы ВЭР среднего (начиная с 80 °С) и высокого температурного потенциала. Жидкие, паро- и газообразные ВЭР есть на каждом крупном по энергоемкости промышленном предприятии. Твердыми источниками ВЭР могут быть горячие металлические конструкции, горячие шлаки, горные породы (грунт) и т.п. Нейтральные по воздействию на металлы источники ВЭР менее распространенны, чем агрессивные (кислоты, расворы солей и т.п.; к этой же категории источников ВЭР относятся и радиоактивные газы и жидкости). Имеются загрязненные источники ВЭР, требующие очистку от примесей или применение оборудования теплоутилизирующих установок со специальным покрытием поверхностей контакта с источником, которое предотвращает их эрозию По техническим и экономическим соображением наиболее приемлемыми являются централизованные источники ВЭР, так как децентрализованные источники требуют дополнительных затрат для их сбора, если они не могут быть использованы непосредственно на объекте их образования. Источники ВЭР периодического выделения требуют создания дополнительных емкостей (аккумуляторных баков) для накапливания и выделяющегося источника (жидкостей), и охлажденного (или нагретого) в системах хладо- теплоснабжения. Все перечисленные источники ВЭР могут иметь изменяющуюся по времени температуру - как в течение суток, так и в течение года.
Важным параметром любого источника ВЭР является его общая теплоемкость. При малой общей теплоемкости приходится снижать температуру кипения рабочего вещества для получения достаточного количества теплоты от источника, температура которого заметно снижается в процессе теплообмена, в то время как температура кипения обычно остается постоянной. Использование источника ВЭР с малой общей теплоемкостью и с высокой температурой может оказаться энергетически равнозначным использованию источника с большей общей теплоемкостью и с более низкой температурой или даже невыгодным. Использовать ограниченный по общей теплоемкости высокопотенциальной источник ВЭР можно лишь при сравнительно небольшой холодо- и теплопроизводительности. При работе с ограниченным по общей теплоемкости источником ВЭР в термодинамическом отношении целесообразно осуществлять процессы с переменными температурами кипения рабочего вещества в испарителе или раствора в генераторе. Источники геотермальной энергии могут быть высокоминерализованными, содержать другие вредные вещества и представлять большую опасность для окружающей среды. Поэтому, как правило, после использования теплоты геотермальной воды в машинах и системах низкопотенциальной энергетики ее насосом закачивают по обратной скважине в водоносный пласт.
Самая чистая возобновляемая энергии - это солнечная энергия. Но главными недостатками этого вида энергии являются периодичность её поступления в течение суток и изменяющиеся значения солнечной радиации и температуры нагреваемого рабочего вещества как в течение суток, так и в течение года.
Поэтому для выработки холода, теплоты и электроэнергии используют машины и системы низкопотенциальной энергетики периодического и непрерывного действия. В последнем случае в схему включают аккумуляторные баки для накапливания охлажденного (или нагретого) теплоносителя в период работы машин и систем в дневное время суток.
Источник:
Холодильные машины: Учебник для студентов втузов специальности «Техника и физика низких температур».
Авторы: А.В. Бараненко, Н.Н. Бухарин, В.И. Пекарев, Л.С. Тимофеевский;
Под общей редакции Л.С. Темофеевского
Издательство «Политехника».
