Odzysk ciepła chlodnictwo

Odzysk ciepła chlodnictwo, Inżynieria środowiska, Inżynieria środowiska

[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Politechnika Gdańska
Chłodnictwo
Temat: Odzysk ciepła skraplania i ciepła przegrzania oraz
jego wpływ na działanie urz
ą
dzenia chłodniczego
wykonali : Kamil Kaszy
ń
ski
Wojciech K
ą
tny
wydział : Mechaniczny
data: 01.04.2008
Wst
ę
p:
W dzisiejszych czasach jesteśmy zmuszeni do poszukiwania nowych źródeł energii.
Wpływa na to wiele czynników, z których chyba najwaŜniejszy to chęć produkowania czystej
energii, ograniczającej emisję toksycznych związków chemicznych do atmosfery. Drugim
powodem zwiększonego zainteresowania produkcją tego typu energii jest na pewno chęć
pozyskiwania alternatywnych źródeł energii ze względu na zmniejszającą się ilość, a co za
tym idzie wzrost cen tradycyjnych nośników energii (np. ropa naftowa, węgiel kamienny).
I tak teŜ, jedną z moŜliwości wychodzących naprzeciw tym oczekiwaniom jest odzysk
ciepła z urządzeń chłodniczych, którym jest ciepło przegrzania spręŜonych par czynnika oraz
ciepło ich skraplania.
Przebieg oddawania ciepła przez czynnik chłodniczy:
Aby obniŜyć temperaturę środowiska chłodzonego poniŜej temperatury otoczenia i
utrzymać tą temperaturę na odpowiednio niskim poziomie, naleŜy odbierać od środowiska
chłodzonego (w parowniku) odpowiednią ilość ciepła q
0
. Zgodnie z teorią spręŜarkowych
parowych obiegów chłodniczych naleŜy przy tym wykonać pracę napędową spręŜarki. Do
otoczenia (poprzez skraplacz) oddawane jest ciepło skraplanie q
k
równe sumie ciepła
odebranego ze środowiska chłodzonego q
0
oraz pracy napędowej.
W owym skraplaczu najpierw odbierane jest ciepło przegrzania par czynnika, którego
wartość moŜna określić jako q
kp
=h(2)-h(2’).Para czynnika o parametrach pkt.2’ na wykresie
jest parą suchą nasyconą o temperaturze t (k). Dopiero po osiągnięciu tego stanu rozpoczyna
się właściwe skroplenie par czynnika chłodniczego. Wartość właściwą ciepła skraplania
moŜemy określić jako q
k’
=h(2’)-h(3). w punkcie 3 mamy do czynienia z ciekłym czynnikiem
o temperaturze t(k).Zwykle w skraplaczu ma miejsce równieŜ dochłodzenie ciekłego czynnika
do temperatury t(d) odbierając przy tym ciepło dochłodzenia q
d
.
Całkowita ilość ciepła odebranego od czynnika chłodniczego w skraplaczu jest sumą ciepła
przegrzania par czynnika, ciepła właściwego skraplania oraz ciepła dochłodzenie ciekłego
czynnika, zatem:
q
k
=q
kp
+q
k’
+q
d
Sposoby realizacji odzysku ciepła:
W zaleŜności od planowanego zakresu odzysku ciepła z instalacji chłodniczej, moŜna
wyróŜnić dwa sposoby jego realizacji:
·
częściowy odzysk ciepła( jako źródło uŜytecznej energii odpadowej wykorzystuje się
tylko ciepło przegrzania par czynnika chłodniczego)
·
całkowity odzysk ciepła ( jako źródło uŜytecznej energii odpadowej wykorzystuje się
równieŜ ciepło skraplania par czynnika chłodniczego)
Całkowity odzysk ciepła skraplania
Odzysk ciepła obejmuje całkowite ciepło skraplania q
k
łącznie z ciepłem przegrzania
q
kp
oraz ciepłem dochłodzenia q
d
(jeŜeli dochłodzenie jest realizowane). W instalacji
chłodniczej znajduje się płytowy skraplacz wodny, który umieszczony jest równolegle (rys.1)
do skraplacza powietrznego(wykorzystywanego podczas pracy poza sezonem grzewczym)
lub szeregowo(rys.2) przed skraplaczem powietrznym. JeŜeli mamy stuprocentowa pewność,
Ŝe zapotrzebowanie na ciepło z odzysku występować będzie zawsze, wówczas moŜna w ogóle
zrezygnować z zastosowania skraplacza powietrznego (rys3).
rys.1) Umieszczenie równoległe płytowego skraplacza wodnego(wymiennika)
rys.2) Umieszczenie szeregowe płytowego skraplacza wodnego(wymiennika)
 rys.3)Brak stosowania skraplacza powietrznego
Charakterystyki poszczególnych poł
ą
cze
ń
:
a)równoległe umieszczenia płytowego skraplacza wodnego(wymiennika):
·
wymaga stosowania zaworów regulacyjnych sterujących przepływem strumienia
czynnika chłodniczego do odpowiedniego skraplacza;
·
zalecane jest stosowanie zaworów zwrotnych zapobiegających ucieczce czynnika do
niepracującego skraplacza
·
poza sezonem grzewczym strumień czynnika nie przepływa przez skraplacz wodny
(mniejsze straty wynikające z oporów przepływu).Jest to duŜa zaleta.
·
przy zastosowaniu odpowiednich zaworów regulacyjnych istnieje moŜliwość
dokonywania rozdziału strumienia czynnika chłodniczego oraz częściowy odzysk
ciepła skraplania
·
sterowania zaworami regulacyjnymi moŜe być realizowany w sposób ręczny(ręczne
zawory odcinające), półautomatyczny (zawory elektromagnetyczne sterowane ręcznie)
lub automatyczny(np. termostaty)
b)szeregowe umieszczenie płytowego skraplacza wodnego(wymiennika):
·
upraszcza sterowanie odzyskiem(praca układu moŜliwa niemal bez Ŝadnej
automatyki)
·
naleŜy zastosować odpowiednio duŜy zbiornik czynnika chłodniczego(w sezonie
grzewczym skraplacz powietrzny jest zalany ciekłym czynnikiem w sezonie letnim
czynnik ciekły ze skraplacza powietrznego musi zmieścić się w zbiorniku)
·
występują straty oporu przepływu parowego czynnika chłodniczego przez wymiennik
do odzysku ciepła w okresie poza sezonem grzewczym
c)brak stosowania skraplacza powietrznego:
·
znaczne obniŜenie kosztów urządzenia chłodniczego(brak drogiego skraplacza
powietrznego znaczne uproszczenie instalacji)
·
stosowany tylko wtedy gdy mamy stuprocentową pewność, Ŝe zapotrzebowanie na
ciepło z odzysku będzie występowało stale
·
niebezpieczeństwo, Ŝe urządzenie chłodnicze nie będzie mogło pracować, jeŜeli
odbiór ciepła ustanie lub nawet zostanie ograniczony
·
stosowane tam gdzie, wartość ciepła odzyskiwanego z urządzenia chłodniczego jest
znacznie niŜsza od zapotrzebowania na nie i występuje ciągła konieczność uŜywania
dodatkowych źródeł ciepła.
 Ograniczenie podczas całkowitego odzysku ciepła skraplania
Ograniczeniem tym jest fakt ze maksymalna temperatura ,do której moŜna podgrzać
wodę czasami nie jest dostatecznie wysoka. Jej wartość moŜe się tylko zbliŜać lub bardzo
nieznacznie przekroczyć wartość temperatury skraplania(rys.4).
Pełny odzysk ciepła skraplania jest moŜliwy przy ograniczeniu temper. wody do ok. 45-50 C.
Temperatura ta wystarczy dla układów ogrzewania niskotemperaturowego(np. podłogowego).
W innych przypadkach wymagane jest dogrzewania wody po wyjściu ze skraplacza do
odzysku ciepła. Jest to jednak i tak opłacalne, gdyŜ znaczna część ciepła pochodzi z odzysku.
rys4.
Cz
ęś
ciowy odzysk ciepła w obszarze pary przegrzanej
NajwyŜszą opłacalność i najmniejsze nakłady inwestycyjne uzyskuje się wtedy gdy
zapotrzebowanie na ciepło moŜna zapewnić wykorzystując tylko ciepło przegrzania gorących
par czynnika chłodniczego. W metodzie tej stosuje się desuperheatory, w których nie
występuje ograniczenie maksymalnej temperatury wody po podgrzaniu. Maksymalna
temperatura jest tylko nieco niŜsza od temperatury na wlocie czynnika chłodniczego. Poprzez
taki odzysk ciepła moŜna uzyskiwać temperaturę wody rzędu 80 C(dla czynnika R22) lub
nieco niŜsze (dla czynnika R404a, R407c).Takie wysokie temperatury wody moŜna
uzyskiwać podczas pracy przy niskiej temperaturze skraplania. Wydajność chłodnicza jest
wtedy wyŜsza a urządzenie zuŜywa mniej energii.
Desuperheatery są to wymienniki płytowe, które odbierają ciepło jedynie w obszarze
pary przegrzanej, pozostawiając sam proces skraplania skraplaczowi właściwemu. Odzyskowi
podlega jedynie ciepło przegrzania, więc za desuperheatorem naleŜy umieścić drugi
wymiennik który będzie spełniał funkcje skraplacza(np. skraplacz powietrzny) (rys.5).
Desuperheater równieŜ moŜna zastosować w połączeniu z płytowym skraplaczem wodnym,
takŜe spełniający funkcje odzysku(rys.6) . W takim połączeniu moŜna uzyskać np. dwa
osobne strumienie ciepłej wody róŜniące się temperaturą.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

happyhour.opx.pl