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

М инистерство науки и высшего образования Российской Федерации

Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

«Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»
Факультет МСФ

Кафедра Техносферная безопасность
Контрольная работа

по Энергоснабжение в системах теплогазоснабжения и вентиляции

( наименование дисциплины)

Т ема Использование теплоты удаляемого вентиляционного воздуха

Руководитель

Лодыгина Н.Д.

(фамилия, инициалы)

_________________________

(подпись) (дата)
С тудент Стз-118

(группа)

Грушин П.А.

(фамилия, инициалы)



(подпись) (дата)

Муром 2022

Содержание

---

Введение

Проблема энергосбережения относится к актуальной задаче нашего времени. Проблема обостряется в связи с ростом энергопотреблением в различных регионах и отраслях хозяйственной деятельности общества. Из-за роста энергопотребления увеличивается потребность в энергоносителях: природном газе, каменном угле, мазуте и др. [1,2,4].

В системах вентиляции и кондиционирования воздуха использование теплоты удаляемого воздуха для нагрева приточ­ного воздуха позволяет на 50...60% снизить расход теплоты венти­ляционными системами.

Экономия только за счет утилизации теплоты воздуха, удаляемого из промышленных зданий, может достигать 1,7 ... 2,0 млн. т.у.т. в год. Необходимо применять такие теплоутилизаторы, которые были бы экономически наиболее эффективны, надёжны и просты в эксплуа­тации и имели бы сравнительно невысокий удельный расход металла.

Но в настоящее время все затрудняется тем, что еще не выделена область экономически целесообразного применения тех или иных теплоутилизаторов в климатических и эксплутационных условиях нашей страны.

Прежде всего, должны быть выявлены типы утилизаторов, эконо­мически наиболее эффективные в весьма разнообразных условиях их эксплуатации, а затем необходимо определить (с достаточным приближением) число утилизаторов каждого типа, которое потре­буется в перспективном периоде (5-10 лет). При этом, очевидно, на­до исходить из какой-либо принятой разбивки утилизаторов по унифицированному ряду производительностей вытяжных вентиля­ционных установок (например, 10, 20, 40, 80 тыс. м³/ч) [2].

Для решения такой задачи наиболее целесообразно применять метод последовательной оптимизации, который предусматривает поэтапное снижение приведённых затрат на сопоставляемый вариант решения, путём нахождения таких условий его применения, при которых он будет экономически наиболее эффективным.

Экономически наиболее целесообразным в заданных условиях считают тот тип утилизатора, при котором экономический эффект Эф будет наибольшим.

Сроки службы утилизаторов в настоящее время могут быть оп­ределены лишь весьма приближенно, так как почти полностью от­сутствуют соответствующие статистические данные. Для наиболее распространенных типов утилизаторов — регенеративных вра­

---

щающихся и рекуперативных (пластинчатых или с промежуточным теплоносителем) - срок службы можно устанавливать 8 лет. Для утилизаторов с поверхностью теплообмена, выполненными из пла­стин оцинкованной стали, а также для контактных утилизаторов, в которых используется жидкость, коррозирующая сталь (например, хлористый литий) этот срок меньше (4-5 лет). Если отдельные эле­менты утилизаторов имеют разный срок службы, то величину сле­дует определять для каждого из этих элементов.

Для базового варианта затраты на электроэнергию определяют по обычной формуле с учетом производительности вентиляционной системы и полного аэродинамического сопротивления калориферной установки.

При наличии утилизатора необходимо при расчете Эф учитывать суммарное аэродинамическое сопротивление утилизатора и сопро­вождающего его оборудования, расход электроэнергии электрокало­рифером (при наличии его в установке) и насосом (при применении теплообменников с промежуточным теплоносителем). Удельные за­траты на 1 кВт-ч электроэнергии принимают в зависимости от рай­она страны и длительности отопительного периода.

Для определения суммарного количества утилизируемой теплоты необходимо произвести теплотехнический расчет утилизатора с уче­том климатических условий местности, типа и конструкции утилиза­тора, числа смен работы, мероприятий по предотвращению инееобразования и т.д.

В системах вентиляции и KB теплоутилизаторы могут при­меняться в виде вспомогательного оборудования, предназначенного для уменьшения тепло - и холодопотребления основными аппаратами обработки воздуха, или в качестве самостоятельного оборудования, для тепловлажностной обработки воздуха без дополнительного ис­пользования теплоты и холода.

---

1 Литературный обзор способов утилизации теплоты удаляемого воздуха в системах вентиляции и кондиционирования

Теплоутилизационные установки можно разделить на два вида: теплоутилизаторы-теплообменники непосредственного дей­ствия и тепловые насосы, обеспечивающие увеличение потенциала утилизируемого тепла. Теплоутилизаторы-теплообменники могут использоваться только в том случае, если потенциал источника выше потенциала той среды, которой передается тепловая энер­гия [1].

Теплоутилизаторы-теплообменники подразделяются на три группы: воздухо-воздушные или воздухо-жидкостные рекупера­тивные теплоутилизаторы, теплоутилизаторы с промежуточным теплоносителем и регенеративные теплоутилизаторы.

При всем многообразии конструктивных решений утилизаторов

тепла характерным для них является наличие следующих элемен­тов: среды — источника тепловой энергии; среды — потребителя тепловой энергии; теплообменника-теплоприемника, воспринимаю­щего тепловую энергию от источника; теплообменника-теплопере-датчика, передающего тепловую энергию потребителю; рабочего вещества, транспортирующего тепловую энергию от источника к потребителю. В регенеративных и рекуперативных утилизаторах рабочим веществом являются сами теплообмениваюшиеся среды. Определенный интерес представляет термодинамический анализ работы утилизаторов, который позволяет установить термодина­мическую общность и различие процессов, протекающих в них.

Для этой цели воспользуемся изображением процессов на Т - s – диаграмме (Рис.1). В утилизаторах тепла с однофазны­ми рабочими веществами процесс на Т - s - диаграмме изобража­ется в области жидкой или газообразной фазы. Рассмотрим как наиболее общий случай работу теплоутилизатора с промежуточ­ным теплоносителем (Рис.1, а, б). Поскольку состояние ра­бочего вещества в циркуляционном насосе меняется незначитель­но, можно полагать, что точки на Т - s -диаграмме (Рис.1, б), изображающие состояние рабочего вещества на выходе из тепло­обменника (1) и на входе в теплопередатчик (2), а также на выхо­де из теплопередатчика (3) и на входе в теплоприемник

---

(4)почти совпадают. Тогда изменение состояния рабочего вещества на Т - s - диаграмме изобразится практически совпадающими линиями 1-4и 2-3, проходящими по направлению р=const. Изменению параметров состояния среды-источника тепла (например, вытяж­ной воздух) соответствует на диаграмме линия 5-6, а среды, воспринимающей тепло (например, приточный воздух), — линия 7-8.

Процесс в утилизаторе с тепловыми трубками, который также соответствует случаю с промежуточным теплоносителем (Рис.1, в, г),отличается от рассмотренного выше тем, что он проте­кает на Т - s - диаграмме в области влажного пара с изменением фазового состояния при

практически постоянной температуре. Поскольку теплоприемник и теплопередатчик имеют общий объем, в них устанавливается одинаковое давление. При одинаковых тепловых потоках в конденсаторе и испарителе давление испаре­ния и конденсации можно считать соответствующим средней темпе­ратуре среды на входах в теплоприемник (в зоне испарения) и в теплопередатчик (в зоне конденсации). Изменение состояния рабо­чего вещества можно изобразить горизонтальными, практически со­впадающими с Т= const линиями. Изменение состояния теплооб-менивающихся сред (линии 5-6и 7-8)аналогично первому случаю.[1]

Утилизатор с тепловым насосом (Рис.1, д, е) отличается тем, что циркуляция рабочего вещества в нем осуществляется компрессором. В компрессоре в отличие от тепловой трубки про­исходит адиабатное сжатие рабочего вещества. В результате его температура увеличивается. Чем больше работа, затрачиваемая в компрессоре на адиабатное сжатие рабочего вещества, тем больше на Т— s -диаграмме расходятся прямые 1-4и 2-3, определяющие температурный уровень в испарителе и конденса­торе, от приблизительно среднего положения, соответствующего температурному уровню в тепловой трубке. Состояния тепло-обменивающихся сред (линии 5-6и 7-8)аналогичны первому случаю. В результате увеличиваются перепады температур рабо­чего вещества в теплоприемнике и теплопередатчике и сред в источнике (5-6)и потребителе (7-8) тепловой энергии. Это приводит к сокращению теплообменной поверхности, необходи­мой для передачи тепловой энергии. Однако одновременно с этим затрачивается мощность на адиабатное сжатие. Одна из возмож­ных форм термодинамической оценки циклов, протекающих в утилизаторах, состоит в определении отношения полезной тепло­вой мощности к затрачиваемой на совершение цикла. Поскольку в утилизаторах тепла с насосами затраты мощности на соверше­ние цикла несоизмеримо меньше, чем в компрессорах, для них это отношение выше. Однако окончательное решение о целесообразности применения конкретного утилизатора следует делать на основе экономических расчетов.

---