Файл: Контрольная работа по Энергоснабжение в системах теплогазоснабжения и вентиляции ( наименование дисциплины).docx

II





д)


а, б - теплообменники с промежуточным однофазным теплоносителем; в, г - теплообмен­ники с тепловыми трубками; д, е - теплообменники с тепловым насосом; I - помещение; II- теплообменник - теплопередатчик;III - теплообменник - теплоприемник; IV- циркуля­ционный насос;V - тепловые трубки; VI- зона конденсации; VII– пар; VIII- конденсат; IX - зона испарения; X - компрессор; XI- регулирующий вентиль; XII- теплопередатчик-конденсатор; XIII - теплоприемник-испаритель

Рисунок 1- Схемы теплоутилизаторов и изображения на Т- s- диаграмме протекающих в них термодинамических процессов

---

1.1 Воздухо-воздушные рекуператоры

В качестве воздухо-воздушных теплоутилизаторов применяют пластинчатые и кожухотрубные теплообменники. Пластинчатые рекуператоры могут собираться из гладких пластин, образующих плоские каналы (рис.2, а). Между гладкими пластинами часто устанавливают пластины треугольного, U- или П- образного про­филя (рис.2, б, в, г),что значительно увеличивает поверхность контакта воздуха с пластиной без увеличения объема аппарата.

Площадь теплообменной поверхности F_vи площадь живого сечения для прохода воздуха ƒ_уд в пластинчатых воздухо-воздуш­ных рекуператорах обычно относят к объему теплообменника.

; (1.1)

При теплотехническом расчете рекуператоров необходимо так­же знать эквивалентный диаметр каналов

ƒ_уд ; (1.2)

и коэффициент оребрения , представляющий собой в данном слу­чае отношение площади суммарной теплообменной поверхности, включая площадь профильных пластин F, к площади поверх­ности гладких пластин .

Применение профилированных каналов в рекуператорах позволяет значительно увеличить тсплообменную поверхность.

В рекуператорах с изогнутыми по ходу движения воздуха каналами можно увеличить теплообмен в 1,3 раза и более. Наиболее эффективной, с теплотехнической точки зрения, яв­ляется противоточная схема движения теплообменивающихся сред. Однако конструктивное решение противоточных рекупера­торов вызывает сложности, связанные с необходимостью обеспе­чить герметичность воздушных распределительных камер, количе­ство стыков в которых в этом случае оказывается значительно большим. В связи с этим часто прибегают к перекрестноточному конструктивному решению теилоутилизаторов (рис.2).

Воздухо-воздушный рекуператор может работать в режиме «су­хого» теплообмена, а также с выпадением конденсата на всей или части теплообменной поверхности. При температуре хладоносителя ниже 0°С выпадающий на поверхности теплообменника кон­денсат может замерзать, образуя слой инея.[1]

---

а – с гладкими пластинами; б – с треугольными пластинами; в – с U – образными пластинами; г – с П- образными пластинами

Рисунок 2 – Схема устройства воздухо – воздушного рекуператора

1.2 Установки утилизации тепла с промежуточным теплоносителем

Утилизаторы тепла с промежуточным тепло­носителем объединяют большую группу установок. Отличительной особенностью этих тсплоутилизаторов является наличие циркуля­ционного контура, в котором перемещается рабочее вещество, обеспечивающее передачу тепловой энергии от теплоприемника к теплопередатчику.

Установки с промежуточным теплоносителем являются наиболее широко распространенным классом теплоутилизаторов. Они могут входить в системы с непосредственной передачей тепла, с использо­ванием тепловых насосов и др.

В зависимости от класса используемого теплообменника теплоутилизаторы могут быть рекуперативного или контактного типа. В контактных теплоутилизаторах теплоноситель вступает в непо­средственный контакт с теплообменивающимися средами. Возможны также варианты, когда в одном канале теплоноситель непо­средственно взаимодействует с теплообменивающейся средой, а в другом канале используется рекуперативный теплообменник.

Теплообменники с промежуточным теплоносителем могут ра­ботать в области однофазной жидкости, а также в области влаж­ного пара.

В качестве однофазной жидкости обычно применяют воду либо другие жидкости, не замерзающие в рабочем диапазоне температура.

В качестве жидкостей, обеспечивающих работу теплоутилиза­торов в области влажного пара, используют хладоны, водяной пар, аммиак, а также растворы (водоаммиачные, бромисто - и хлори-столитиевые).

Большую группу утилизаторов тепла с промежуточным тепло­носителем составляют теплообменники из тепловых трубок, рабо­тающие в области влажного пара.[1]

Утилизаторы тепла рекуперативного типа. На­ибольшее распространение получили утилизаторы, использующие тепло удаляемого из помещений воздуха или технологических вы­бросов. Технологические схемы воздухоприготовительных центров с рекуперативными теплообменниками, использующими тепло уда­ляемого воздуха для нагрева приточного, приведены на (рис.3, а, б).

---

а - с дополнительным догревом воздуха; б – с дополнительным подогревом

теплоносителя; 1— теплообменник-теплоприемник; 2 — датчик перепада давления; 3 — расширительный бак; 4 — регулирующий клапан; 5— дополнительный воздухонагреватель; 6 — теплообменник-теплопередатчик; 7 — циркуляционный насос

Рисунок 3-Схемы систем утилизации тепла в рекуперативных теплообменниках с промежуточным теплоносителем
Как правило, утилизируемого тепла оказывается недостаточно для нагрева приточного воздуха до требуемых температур в тече­ние всего отопительного периода, поэтому в воздухоприготовительных центрах необходимо иметь дополнительные источники тепла. При этом возможны два пути решения этой задачи. В соответствии с первым из них (см. рис.3, а)подогрев воздуха осуществляется в дополнительных воздухонагревателях. Другой возможный путь решения состоит в догрсве промежуточного теплоносителя в пери­оды похолоданий (см. рис.3, б).

В большинстве установок с промежуточным теплоносителем, применяемых в СКВ, на части поверхности теплообменника, рас­положенного в вытяжном канале, происходит конденсация водя­ного пара. Наличие конденсата вызывает опасность образования наледи, что приводит к необходимости либо предотвращения этого процесса, либо периодического оттаивания наледи. Способы за­щиты теплообменников с промежуточным теплоносителем от обра­зования наледи показаны на рис.3.

В схеме на (рис. 3, а) при образовании наледи на поверхности теплообменника по сигналу датчика перепада давления периоди­чески изменяется расход промежуточного теплоносителя или воз­духа через теплообменник приточного воздуха и происходит отта­ивание замерзшего конденсата.

В схеме на (рис. 3, б) для тех же целей используется подогрев промежуточного теплоносителя от постороннего источника.

Защита от замерзания конденсата может достигаться также пу­тем увеличения расхода промежуточного теплоносителя в период низких температур при включении резервного насоса.[1]

Утилизаторы тепла контактного типа. Тепло - утилизаторы контактного типа могут применяться для подогрева или охлаждения приточного воздуха, а также его осушки и увлаж­нения. В случае опасности замерзания промежуточной жидкости применяют растворы солей: хлористый натрий, хлористый кальций, хлористый литий. Чаще других применяют раствор хлористого ли­тия, обладающий активными сорбирующими свойствами. В резуль­тате оказывается возможным увлажнять приточный воздух за счет влаги, сорбируемой из вытяжного воздуха. Раствор хлористого ли­тия при рабочих концентрациях имеет низкую температуру замер­зания (до —30°С) и высокую температуру кипения,

---

т. е. во всем возможном диапазоне температуры в системе утилизации тепла теплоноситель находится в жидком состоянии. Кроме того, хлори­стый литий обладает бактерицидными свойствами. Отрицательным качеством хлористого лития является то, что он вызывает коррозию многих широко применяемых металлов, если он недостаточно очи­щен от примесей.

Стойки к растворам хлористого лития легирован­ные стали, латунь, алюминий, олово. Достаточно стойка сталь мар­ки 45. Для замедления коррозионных процессов применяют инги­биторы.

В качестве контактных аппаратов для обработки воздуха рас­творами солей могут применяться форсуночные камеры, камеры с орошаемой насадкой, пленочные камеры, барботажные или пенные аппараты.

В настоящее время в СКВ с использованием раствора хлористого лития применяют следующие способы восстановления концентра­ции раствора: выпаривание влаги при кипении раствора, подогрева­емого высокотемпературной водой или паром; выпаривание влаги под вакуумом; воздушной десорбцией, при которой раствор подо­гревается до 60°С и направляется в камеру регенерации, где вза­имодействует с потоком воздуха и отдает ему избыточную влагу.

В МИСИ им. В. В. Куйбышева предложена система кондици­онирования с установкой утилизации тепла контактного типа, ко­торая не требует специального устройства для регенерации ра­створа (рис. 4). В этой системе удаляемый из помещения воздух поступает в поверхностный теплообменник, где он охлаждается ниже температуры точки росы, и часть влаги из воздуха конденси­руется на поверхности теплообменника и выводится из системы. Далее воздух направляется в контактный аппарат, в котором про­исходит его окончательное охлаждение и осушение в результате контакта с жидким сорбентом.

Расход холодного раствора через поверхностный теплообмен­ник 2 выбирается таким образом, чтобы из воздушного потока кон­денсировалась только избыточная для системы влага. Для воз­можности осуществления такого процесса поверхностный теплооб­менник снабжен обводным трубопроводом. Холодный раствор после контактного теплообменника 11 поступает к трехходовому крану 5, который по импульсу датчика концентрации раствора 10 устанавливает соотношение количества раствора, направляемого в аппарат 2 и по обводному трубопро­воду. Сигнал для срабатывания регу­лирующего вентиля 5 поступает по импульсной линии 7, Датчик концен­трации раствора 10 установлен в поддоне контактного аппарата 11.

---