Isı pompalarına dayalı enerji santralleri. Şema, açıklama

Ücretsiz teknik kütüphane

RADYO ELEKTRONİK VE ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANSİKLOPEDİSİ
Ücretsiz kütüphane / Radyo-elektronik ve elektrikli cihazların şemaları

Isı pompalarına dayalı enerji santralleri. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

Ücretsiz teknik kütüphane

Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Alternatif enerji kaynakları

makale yorumları

Giriş

Uzun ve oldukça şiddetli kışların yaşandığı Rusya'da ısı temini, elektrik tedarik maliyetinin neredeyse 2 katı kadar yüksek yakıt maliyetleri gerektiriyor. Geleneksel ısı tedarik kaynaklarının ana dezavantajları düşük enerji (özellikle küçük kazan dairelerinde), ekonomik ve çevresel verimliliktir (geleneksel ısı temini, büyük şehirlerdeki ana kirlilik kaynaklarından biridir). Ayrıca, enerji kaynaklarının dağıtımına yönelik yüksek nakliye tarifeleri, geleneksel ısı tedarikinin doğasında bulunan olumsuz faktörleri daha da artırmaktadır.

Isıtma sistemlerinde% 6-10 olan ısı tedarik sistemleri için kimyasal yakıt enerjisinin kullanılmasının düşük ekserji verimliliği gibi ciddi bir termodinamik dezavantajı hesaba katmak mümkün değildir.

Bölgesel ısıtma sistemlerinin muhtemelen en güvenilmez unsuru olan ısıtma şebekelerinin maliyetleri son derece yüksektir. 1400 mm çapındaki boru hatları için spesifik kaza oranı, 1 km uzunluk başına yılda bir kazadır ve daha küçük çaplı borular için yaklaşık altı kazadır. Rusya'daki ısıtma şebekelerinin toplam uzunluğunun 650 bin km olduğunu ve 300 bin km'nin tamamen değiştirilmesi gerektiğini düşünürsek, ısıtma şebekelerinin çalışır durumda inşa edilmesi ve bakımının termik santrallerin maliyetiyle orantılı maliyetler gerektirdiği veya bölge kazan evleri.

Geleneksel ısı temininin listelenen olumsuz faktörlerinin tümü, acilen geleneksel olmayan yöntemlerin yoğun kullanımını gerektirmektedir.

Bu yöntemlerden biri, ısı pompaları yoluyla ısıtma için dağınık düşük sıcaklıktaki (5-30°C) doğal ısının veya atık endüstriyel ısının faydalı kullanımıdır.

Isı pompaları, merkezi ısı kaynağının listelenen dezavantajlarının çoğundan muaf olmaları nedeniyle, yurtdışında yaygın kullanım alanı bulmuştur; 1980'de ABD'de yaklaşık 3 milyon, Japonya'da 0,5 milyon, Japonya'da 0,15 milyon ısı pompası kurulumu vardı. Batı Avrupa, 1993 milyon, daha sonra 12 yılında gelişmiş ülkelerdeki toplam çalışan ısı pompası ünitesi (HPU) sayısı 1 milyonu aştı ve yıllık üretim 2020 milyondan fazla.Hemen hemen tüm gelişmiş ülkelerde ısı pompalarının seri üretimi kuruldu. . Dünya Enerji Komitesi'nin tahminine göre 75 yılına kadar gelişmiş ülkelerde ısı pompaları kullanılarak ısıtma ve sıcak su temininin payı %XNUMX olacaktır.

Temel tanımlamalar, indeksler ve kısaltmalar

miktar gösterimi

c - ısı kapasitesi, kJ / (kg? K);
d, havadaki su buharının nem içeriği, kg/kg;
G - kütle akışı, kg/s;
H - ısı düşüşü, J/kg, kJ/kg;
h - entalpi, J/kg, kJ/kg;
p - basınç, Pa, kPa;
n - hız, 1/c;
N - güç, W, kW, MW;
q - özgül ısı tüketimi, J/J, kJ/kJ;
Q - ısı miktarı, W, kW, MW;
s - entropi, J/(kg K), J/(kg K);
t - sıcaklık, °C;
T - sıcaklık, K;
v - özgül hacim, m3/kg;
x buharlı kuruluk derecesidir;
h - verimlilik;
h m - mekanik verimlilik;
p, basınçtaki artış (azalma) derecesidir;
s, basınç koruma faktörüdür.

Endeksler

havaya;
vd - su;
vl - ıslak;
vn - dahili;
- nihai;
koşul - yoğuşma;
p - buhar;
cm - karışım;
cf - orta;
kuru kuru;
p - hesaplanan;
s - doygunluk;
ben - dahili;
0 - başlangıç; yerleşme; nominal;
g - sıvı.

Kısaltmalar

Verimlilik - verimlilik faktörü;
HPP - ısı pompası ünitesi.

Isı pompasının çalışma prensibi

Isı pompasının çalışma prensibi, Carnot'nun çalışmalarından ve 1824 yılında tezinde yayınlanan Carnot çevriminin tanımından kaynaklanmaktadır. 1852'de William Thomson (Lord Kelvin) tarafından pratik bir ısı pompası sistemi önerilmiştir. Buna ısı pompası adı verilmiştir. çarpanı ve bir soğutma makinesinin ısıtma amacıyla nasıl etkili bir şekilde kullanılabileceğini gösterdi. Thomson o zaman bile teklifini gerekçelendirirken, sınırlı enerji kaynaklarının sobalarda yakıtın sürekli yanmasına izin vermeyeceğini ve ısı çarpanının geleneksel sobalara göre daha az yakıt tüketeceğini belirtti. Thomson tarafından önerilen ısı pompası (HP), çalışma akışkanı olarak havayı kullandı. Ortam havası silindirin içine emildi, genişletildi ve soğutuldu ve ardından bir ısı eşanjöründen geçirilerek dışarıdaki hava tarafından ısıtıldı. Atmosfer basıncına kadar sıkıştırıldıktan sonra silindirden gelen hava, ortam sıcaklığının üzerindeki bir sıcaklığa kadar ısıtılarak ısıtılmış odaya girer. Hatta benzer bir makine İsviçre'de de satılmıştı. Thomson, HP'sinin ısıtma için harcanan enerjinin yalnızca %3'ünü kullanarak gerekli ısıyı sağlayabildiğini belirtti.

Isı pompası üniteleri, İngiltere'de çevredeki havanın ısısını kullanarak ısıtma ve sıcak su temini için tasarlanan ilk kurulumun oluşturulduğu 20. yüzyılın 30'li ve 20'lu yıllarında daha da geliştirildi. Bundan sonra ABD'de çalışmalar başladı ve birçok gösteri tesisinin kurulmasına yol açtı.

Avrupa'nın ilk büyük ısı pompası tesisi 1938-1939'da Zürih'te işletmeye alındı. Nehir suyunun ısısını, döner kompresörü ve soğutucuyu kullandı. 60 kW gücünde, 175 C sıcaklıktaki su ile belediye binasının ısıtılması sağlandı. Pik yükleri karşılamak için elektrikli ısıtıcılı bir ısı depolama sistemi vardı. Yaz aylarında ünite soğutma amacıyla çalıştırılmıştır. 1939 ile 1945 yılları arasında ülkedeki kömür tüketimini azaltmak amacıyla 9 benzer tesis daha kuruldu. Bazıları 30 yıldan fazla bir süredir başarıyla çalışıyor.

Dolayısıyla, 1824'te Carnot, süreci tanımlamak için termodinamik döngüyü ilk kez kullandı ve bu döngü, onunla karşılaştırma ve HP'nin verimliliğinin değerlendirilmesi için temel temel olmaya devam ediyor. Isı pompası ters çevrilmiş bir ısı motoru olarak düşünülebilir. Bir ısı motoru, yüksek sıcaklıktaki bir kaynaktan ısıyı alır (Şekil 1.1.1) ve onu düşük sıcaklıkta boşaltarak faydalı iş sağlar. Bir ısı pompasının düşük sıcaklıklarda ısı üretip daha yüksek sıcaklıklarda serbest bırakması için çalışma yapılması gerekir.

Isı pompalarına dayalı enerji santralleri
Şekil 1.1.1. Bir ısı pompasının ve bir ısı motorunun termodinamik diyagramı. 1 - ısı pompası; 2 - ısı motoru.

Bu makinelerin her ikisi de tersinir ise (yani termodinamik süreçler ısı veya iş kaybı içermiyorsa), o zaman her birinin verimliliğinin sonlu bir sınırı olduğu ve her iki durumda da bu oranın olduğu gösterilebilir. Qн/W. Eğer durum böyle olmasaydı, sadece bir makineyi diğerine bağlayarak bir sürekli hareket makinesi oluşturmak mümkün olurdu. Sadece ısı motoru durumunda bu oran W/Qн biçiminde yazılır ve ısıl verim olarak adlandırılır, ısı pompası için ise Qн/W biçiminde kalır ve ısı dönüşüm katsayısı (Kt) olarak adlandırılır.

Isının TL sıcaklığında izotermal olarak sağlandığını ve TH sıcaklığında izotermal olarak çıkarıldığını ve sıkıştırma ve genleşmenin sabit entropide gerçekleştirildiğini (Şekil 1.1.2) varsayarsak, iş harici bir motordan sağlanır, o zaman dönüşüm katsayısı için dönüşüm katsayısı bulunur. Carnot çevrimi şöyle olacaktır: Kt = TL /( TN - TL) + 1 = TN / (TN - TL)

Isı pompalarına dayalı enerji santralleri
Ris.1.1.2

Dolayısıyla hiçbir ısı pompası daha iyi bir performansa sahip olamaz ve tüm pratik çevrimler yalnızca bu sınıra mümkün olduğunca yaklaşma arzusunu gerçekleştirir.

Isı pompalarının sınıflandırılması

Şu anda, termal devreler, çalışma sıvıları ve kullanılan ekipman bakımından farklılık gösteren çok sayıda ısı pompası tesisatı oluşturulmuş ve çalışmaktadır. Bildiğimiz edebi kaynaklarda çeşitli tutum sınıflarının belirlenmesi konusunda tek bir yerleşik görüş yoktur; çeşitli adlandırma ve terimler bulunur.

Bu bağlamda, tesislerin sınıflandırılması, özelliklerinin bir veya başka bir gruba göre değerlendirilmesine olanak tanıyarak önem kazanmaktadır. Her türlü ısı pompası tesisatı bir takım benzer özelliklere göre sınıflandırılabilir. Bunların her biri tesisatın yalnızca bir karakteristik özelliğini yansıtır, dolayısıyla ısı pompası tesisatının tanımı iki veya daha fazla karakteristik içerebilir.

Isı pompası tesislerinin sınıflandırılması öncelikle çalışma çevrimlerine göre yapılmalıdır. Birkaç ana ısı pompası türü vardır:

hava kompresörü ısı pompaları;
mekanik buhar sıkıştırmalı ısı pompaları (buhar sıkıştırma çevrimi);
emme ısı pompaları;
Sıra etkisinin kullanımına dayalı ısı pompaları;
çift Rankine çevriminin kullanımına dayalı ısı pompaları;
Stirling çevriminde çalışan ısı pompaları;
Brayton döngüsünde çalışan ısı pompaları;
termoelektrik ısı pompaları.
- ters çevrilmiş yakıt hücresi;
füzyon ısısı kullanan ısı pompaları;
mekanokimyasal etki kullanan ısı pompaları;
manyetokalorik etkiyi kullanan ısı pompaları.

Çalışma akışkanlarının etkileşimi prensibine dayanan tüm ısı pompaları iki ana grupta birleştirilebilir: 1) çalışma akışkanının alındığı ve dış ortama bırakıldığı açık çevrim; 2) çalışma akışkanının kapalı bir döngü boyunca hareket ettiği, ısı kaynağı ve tüketicisi ile yalnızca yüzey tipi cihazlarda ısı değişimi yoluyla etkileşime girdiği kapalı döngü.

Bir ve iki aşamalı ve kademeli HPI'ların yanı sıra, ters akım hareketiyle ısıtılmış ve soğutulmuş soğutucuların seri bağlantısına sahip HPI'lar da vardır.

Amaç: Termal enerjinin biriktirilmesi ve taşınması ve atık ısının kullanılması için sabit ve hareketli.

Performansa göre: büyük, orta, küçük.

Sıcaklık rejimine göre: yüksek sıcaklık, orta sıcaklık ve düşük sıcaklık.

Çalışma moduna göre: sabit, sabit olmayan, sürekli veya döngüsel, termal enerji depolamalı sabit olmayan.

Soğutucu akışkan türüne göre: hava, amonyak, freon, soğutucu akışkan karışımları.

Tüketilen enerji türüne göre: bir elektrik motoru veya gaz türbini tarafından çalıştırılır veya bir gaz türbini tarafından çalıştırılır, ikincil enerji kaynakları vb. tarafından çalıştırılır.

Diğer makalelere bakın bölüm Alternatif enerji kaynakları.

Oku ve yaz yararlı bu makaleye yapılan yorumlar.

<< Geri

En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:

Optik Sinyalleri Kontrol Etmenin ve Yönetmenin Yeni Bir Yolu 05.05.2024

Modern bilim ve teknoloji dünyası hızla gelişiyor ve her gün bize çeşitli alanlarda yeni ufuklar açan yeni yöntem ve teknolojiler ortaya çıkıyor. Bu tür yeniliklerden biri, Alman bilim adamlarının, fotonik alanında önemli ilerlemelere yol açabilecek optik sinyalleri kontrol etmenin yeni bir yolunu geliştirmesidir. Son araştırmalar, Alman bilim adamlarının erimiş silika dalga kılavuzunun içinde ayarlanabilir bir dalga plakası oluşturmasına olanak sağladı. Sıvı kristal katmanın kullanımına dayanan bu yöntem, bir dalga kılavuzundan geçen ışığın polarizasyonunu etkili bir şekilde değiştirmeye olanak tanır. Bu teknolojik atılım, büyük hacimli verileri işleyebilen kompakt ve verimli fotonik cihazların geliştirilmesi için yeni umutlar açıyor. Yeni yöntemle sağlanan elektro-optik polarizasyon kontrolü, yeni bir entegre fotonik cihaz sınıfının temelini oluşturabilir. Bu, büyük fırsatların önünü açıyor ... >>

Primium Seneca klavye 05.05.2024

Klavyeler günlük bilgisayar işlerimizin ayrılmaz bir parçasıdır. Ancak kullanıcıların karşılaştığı temel sorunlardan biri, özellikle premium modellerde gürültüdür. Ancak Norbauer & Co'nun yeni Seneca klavyesiyle bu durum değişebilir. Seneca sadece bir klavye değil, ideal cihazı yaratmak için beş yıllık geliştirme çalışmasının sonucudur. Bu klavyenin akustik özelliklerinden mekanik özelliklerine kadar her yönü dikkatle düşünülmüş ve dengelenmiştir. Seneca'nın en önemli özelliklerinden biri, birçok klavyede yaygın olan gürültü sorununu çözen sessiz dengeleyicileridir. Ayrıca klavye çeşitli tuş genişliklerini destekleyerek her kullanıcı için kolaylık sağlar. Seneca henüz satışa sunulmasa da yaz sonunda piyasaya sürülmesi planlanıyor. Norbauer & Co'nun Seneca'sı klavye tasarımında yeni standartları temsil ediyor. O ... >>

Dünyanın en yüksek astronomi gözlemevi açıldı 04.05.2024

Uzayı ve onun gizemlerini keşfetmek, dünyanın her yerindeki gökbilimcilerin dikkatini çeken bir görevdir. Şehrin ışık kirliliğinden uzak, yüksek dağların temiz havasında yıldızlar ve gezegenler sırlarını daha net bir şekilde açığa çıkarıyor. Dünyanın en yüksek astronomi gözlemevi olan Tokyo Üniversitesi Atacama Gözlemevi'nin açılışıyla astronomi tarihinde yeni bir sayfa açılıyor. Deniz seviyesinden 5640 metre yükseklikte bulunan Atacama Gözlemevi, uzay araştırmalarında gökbilimcilere yeni fırsatlar sunuyor. Bu site, yer tabanlı bir teleskop için en yüksek konum haline geldi ve araştırmacılara Evrendeki kızılötesi dalgaları incelemek için benzersiz bir araç sağladı. Yüksek rakımlı konum daha açık gökyüzü ve atmosferden daha az müdahale sağlasa da, yüksek bir dağa gözlemevi inşa etmek çok büyük zorluklar ve zorluklar doğurur. Ancak zorluklara rağmen yeni gözlemevi gökbilimcilere geniş araştırma olanakları sunuyor. ... >>

Arşivden rastgele haberler

Şehirlerarası ulaşım için hava taksi 21.03.2020

Amerikan şirketi Transcend Air, Vy 400 uçan taksiyi geliştirmeye başladı; şehirlerarası uçuşlarda kullanılması planlanmaktadır.

Amerikan şirketi Transcend Air, N + 400 portalının Havacılık Haftası'na atıfta bulunarak yazdığı Vy 1 hava taksisini oluşturmaya başladı. Cihazın, döner kanatlı, uçlarında pervaneli ve kuyruk bölümünde bir fanlı tiltrotor şemasına göre yapılması planlanmaktadır. Araç, 1 beygir gücü üretebilen bir turboşaft motorla donatılacak. Vy 700'ün maksimum kalkış ağırlığı 400 ton olacak; Hava taksisi 3,2 kilograma kadar kargo taşıyabilecek. Cihaz, saatte 993 kilometreye varan hızlarda, 648 metreye kadar yükseklikte uçabilecek.

Vy 400'ün beş yolcu taşıyabilmesi planlanıyor. Transcend Air, özellikle New York ve Boston ve Los Angeles ve San Francisco arasında uzun mesafeli seyahatler için hava taksilerini kullanmayı planlıyor.

Şirket, küçültülmüş hava taksi prototiplerinin yanı sıra araç için yazılım ve kontrol sistemlerini test etmeye şimdiden başladı.

Diğer ilginç haberler:

▪ Morsların denizde yeterli alanı yok

▪ Kurtarma ekiplerinin acil araması için giyilebilir cihaz

▪ uzaylılar bizi bulamadı

▪ Uçağa binerken çalışan bir gadget gösterin

▪ Soğuk bilgisayar belleği

Bilim ve teknolojinin haber akışı, yeni elektronik

Ücretsiz Teknik Kitaplığın ilginç malzemeleri:

▪ site bölümü Yıldırımdan korunma. Makale seçimi

▪ makale O'nun başkalarına örneği bilimdir. Popüler ifade

▪ makale Neden bir günde 24 saat var? ayrıntılı cevap

▪ makale Sarmaşık. Efsaneler, yetiştirme, uygulama yöntemleri

▪ makale 140-150 MHz dar bant frekans modülasyonuna sahip verici. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

▪ makale Siyah ve kırmızı kartlar. Odak sırrı

Bu makaleye yorumunuzu bırakın:

Bu sayfanın tüm dilleri

Ana sayfa | Kütüphane | Makaleler | Site haritası | Site incelemeleri