Приточна и смукателна вентилационна система с възстановяване на топлината на отстранения въздух. Система за захранване и изпускателна вентилация с възстановяване на топлината на отработения въздух Изчисляване на системи за възстановяване на топлината на отработения въздух

Разходите за топлинна енергия за отопление санитарната норма на подавания въздух при съвременни методиима термична защита на ограждащи конструкции жилищни сградидо 80% от топлинния товар на отоплителните уреди, а в обществени и административни сгради - над 90%. Следователно, енергоспестяващи отоплителни системи в съвременните проекти на сгради могат да бъдат създадени само при условие

оползотворяване на топлината на отработения въздух за отопление на санитарния стандарт на подавания въздух.

Успешен е и опитът с използването на рециклираща инсталация с помпена циркулация на междинна охлаждаща течност - антифриз, в административна сграда в Москва.

Когато захранващият и изпускателният блок са разположени на разстояние повече от 30 m един от друг, системата за обезвреждане с помпена циркулация на антифриз е най-рационална и икономична. Ако са разположени една до друга, е възможно още по-ефективно решение. Така че в климатични районис мека зима, когато температурата на външния въздух не пада под -7 ° C, пластинчатите топлообменници се използват широко.

На фиг. 1 показва структурна диаграма на пластинчат рекуперативен (преносът на топлина се осъществява през разделителна стена) топлообменник за възстановяване на топлината. Показан тук (фиг. 1, а) е топлообменник "въздух-въздух", сглобен от пластинчати канали, които могат да бъдат направени от тънък лист поцинкована стомана, алуминий и др.

Снимка 1.а - пластинчати канали, в които отработеният въздух L y влиза отгоре на разделителните стени на каналите, а хоризонталният захранващ въздух L p.n.; b - тръбни канали, в които изходящият въздух L y преминава отгоре в тръбите, а захранващият въздух преминава хоризонтално в пръстеновидното пространство L p.n.

Ламелните канали са затворени в корпус с фланци за свързване към подаващи и отвеждащи въздуховоди.

На фиг. 1, б е показан топлообменник „въздух-въздух” от тръбни елементи, които могат да бъдат изработени и от алуминий, поцинкована стомана, пластмаса, стъкло и др. Тръбите са закрепени в горната и долната тръбни решетки, което образува канали за преминаване на отработения въздух. Страничните стени и тръбните листове образуват рамката на топлообменника, с отворени фасадни секции, които са свързани към подаващия въздуховод L a.s.

Благодарение на развитата повърхност на каналите и разположението на въздушно-турбулентни дюзи в тях, в такива топлообменници "въздух-въздух" се постига висока топлинна ефективност θ t bp (до 0,75), а това е Основното предимство на такива устройства.

Недостатъкът на тези рекуператори е необходимостта от предварително загряване на подавания въздух в електрически нагреватели до температура не по-ниска от -7 °C (за да се избегне замръзване на конденза от страната на влажния отработен въздух).

На фиг. 2 е показана структурна схема на захранващо и изпускателно устройство с пластинчат топлообменник за отработен въздух L y за отопление на подавания външен въздух L a.s. Захранващите и изпускателните устройства са направени в един корпус. Филтри 1 и 4 се монтират първо на входа на захранващия външен L pn и отстранения изпускателен L в близост до въздуха.И двата пречистени въздушни потоци от работата на захранващия 5 и изпускателния вентилатор 6 преминават през пластинчатия топлообменник 2, където енергията на нагрятия отработен въздух L y се предава на захранващия студ L b.s.

Фигура 2. Структурна схема на захранващи и изпускателни агрегати с пластинчат топлообменник с байпасен въздуховод за подавания въздух: 1 - въздушен филтърв захранващия блок; 2 - пластинчат топлообменник; 3 - фланец за свързване на въздушния път за всмукване на отработен въздух; 4 - джобен филтър за почистване на отработения въздух L y; 5 - захранващ вентилатор с електродвигател на една рамка; 6 - изпускателен вентилатор с електродвигател на една рамка; 7 - палет за събиране на кондензирана влага от каналите за преминаване на отработения въздух; 8 - тръбопровод за оттичане на кондензат; 9 - байпасен въздушен канал за преминаване на подаващ въздух L p.n.; 10 - автоматично задвижване на въздушни клапани в байпасния канал; 11 - нагревател за подгряване на захранващ въздух, захранван с гореща вода

По правило отработеният въздух има високо съдържание на влага и температура на точката на оросяване най-малко +4 °C. Когато в каналите на топлообменника 2 навлезе студен външен въздух с температура под +4 °C, на разделителните стени ще се установи температура, при която водните пари ще кондензират върху част от повърхността на каналите от посоката на движение от отстранения отработен въздух.

Полученият кондензат, под въздействието на въздушния поток L y, ще се оттича интензивно в съда 7, откъдето се изхвърля в канализацията (или резервоар за съхранение) през тръбопровода, свързан към разклонителната тръба 8.

Пластинчатият топлообменник се характеризира със следното уравнение топлинен баланспренесена топлина към външния захранващ въздух:

където Q tu е топлинната енергия, използвана от подавания въздух; L y, L p.n - разходи за отопляем отработен въздух и външен захранващ въздух, m 3 / h; ρ y, ρ p.n - специфични плътности на нагрятия отработен и външен захранващ въздух, kg / m 3; I y 1 и I y 2 - начална и крайна енталпия на нагрят отработен въздух, kJ/kg; t n1 и t n2, s p - начална и крайна температура, ° С, и топлинна мощност, kJ / (kg · ° С), на външния захранващ въздух.

При ниски начални температури на външния въздух t n.x ≈ t n1 на разделителните стени на каналите, кондензатът, изпадащ от изходящия въздух, няма време да се оттича в тавата 7, но замръзва по стените, което води до стеснява зоната на потока и увеличава аеродинамичното съпротивление на преминаването на отработения въздух. Това увеличение на аеродинамичното съпротивление се възприема от сензора, който изпраща команда към задвижването 10 за отваряне на въздушните клапани в байпасния канал (байпас) 9.

Тестовете на пластинчатите топлообменници в климата на Русия показват, че когато температурата на външния въздух падне до t n.x ≈ t n1 ≈ -15 ° С, въздушните клапани в байпас 9 са напълно отворени и целият захранващ въздух L p.n преминава през, заобикаляйки пластинчатите канали на топлообменника 2.

Отопление на пресен въздух L p.n от t n.x до t p.n. В този режим Q tu, изчислено съгласно уравнение (9.10), е равно на нула, тъй като само отработеният въздух преминава през свързания топлообменник 2 и I y 1 ≈ I y 2, т.е. няма възстановяване на топлината.

Вторият метод за предотвратяване на замръзване на кондензат в каналите на топлообменника 2 е електрическо предварително загряване на подавания въздух от t n.x до t n1 = -7 °C. При проектните условия на студения период на годината в климата на Москва, студеният захранващ въздух в електрическия нагревател трябва да се нагрява с ∆t t.el = t n1 - t n.x = -7 + 26 = 19 °С. Отоплението на подавания външен въздух при θ t p.n. = 0,7 и t у1 = 24 ° С ще бъде t p.n. = 0,7 (24 + 7) - 7 = 14,7 ° С или ∆t t.u \u003d 14,7 + 7 = 21,7 ° С.

Изчислението показва, че в този режим отоплението в топлообменника и в нагревателя е практически еднакво. Използването на байпас или електрическо предварително нагряване значително намалява топлинната ефективност пластинчати топлообменницив захранващи и смукателни вентилационни системи в руския климат.

За да се премахне този недостатък, местните специалисти разработиха оригинален метод за бързо периодично размразяване на пластинчатите топлообменници чрез нагряване на изтегления отработен въздух, което осигурява надеждна и енергийно ефективна целогодишна работа на агрегатите.

На фиг. Фигура 3 показва схематична диаграма на инсталация за оползотворяване на топлината на отработения въздух X за отопление на външния въздух L pn с бързо отстраняване на замръзване на канали 2 за подобряване на преминаването на отработения въздух през пластинчатия топлообменник 1.

Въздушни канали 3 топлообменник 1 е свързан към пътя на захранващия външен въздух L p.n, а въздуховодите 4 към пътя на преминаване на отработения въздух L at.

Фигура 3 електрическа схемаприложения на пластинчат топлообменник в климата на Русия: 1 - пластинчат топлообменник; 2 - ламеларни канали за преминаване на студен захранващ въздух L pn и топъл отработен въздух L y; 3 - свързващи въздуховоди за преминаване на свеж въздух L p.n.; 4 - свързващи въздуховоди за преминаване на отстранения отработен въздух L y; 5 - нагревател в потока отработен въздух L y на входа на каналите 2 на пластинчатия топлообменник 1.6 - автоматичен клапан на тръбопровода за захранване с гореща вода G w g; 7 - електрическа връзка; 8 - сензор за контрол на съпротивлението на въздушния поток в каналите 2 за преминаване на отработения въздух L y; 9 - изтичане на кондензат

При ниски температуризахранващ въздух (t n1 \u003d t n. x ≤ 7 ° С) през стените на каналите на плочата 2, топлината от отработения въздух се прехвърля напълно към топлината, която съответства на уравнението на топлинния баланс [виж. формула (1)]. Намаляването на температурата на отработения въздух се получава при обилна кондензация на влага по стените на ламелните канали. Част от кондензата има време да се оттича от канали 2 и се отвежда през тръбопровод 9 към канализацията (или резервоар за съхранение). Но по-голямата част от кондензата замръзва по стените на каналите 2. Това води до увеличаване на спада на налягането ∆Р у в потока отработен въздух, измерен от сензор 8.

Когато ∆Р y се повиши до зададената стойност, ще последва команда от сензора 8 чрез проводна връзка 7 за отваряне на автоматичния клапан 6 на тръбопровода за подаване на топла вода G w g към тръбите на нагревателя 5, монтиран във въздуховода 4 за всмукване на отстранения отработен въздух в пластинчатия топлообменник 1. При отворен автоматичен вентил 6 гореща вода G w g ще навлезе в тръбите на нагревателя 5, което ще доведе до повишаване на температурата на отработения въздух t y 1 до 45 -60 ° С.

При преминаване през каналите 2 на отстранения въздух с висока температура ще има бързо размразяване от стените на каналите на скреж и полученият кондензат ще се оттича през тръбопровода 9 в канализацията (или в резервоара за съхранение на кондензат) .

След размразяването на глазурата разликата в налягането в канали 2 ще намалее и датчик 8 ще изпрати команда за затваряне на вентил 6 през връзка 7 и подаването на топла вода към нагревател 5 ще спре.

Разгледайте процеса на оползотворяване на топлина на I-d диаграмата, показана на фиг. четири.

Фигура 4Изграждане на I-d-диаграмата на режима на работа в климата на Москва на утилизираща инсталация с пластинчат топлообменник и нейното размразяване по нов метод (съгласно схемата на фиг. 3). U 1 -U 2 - проектен режим на извличане на топлина от отстранения отработен въздух; H 1 - H 2 - отопление с рециклирана топлина входящ външен въздух в проектния режим; U 1 - U под 1 - загряване на отработения въздух в режим на размразяване от заледяване на ламеларните канали за преминаване на отстранения въздух; Y 1. време - началните параметри на отстранения въздух след отделянето на топлина за размразяване на леда по стените на ламелните канали; H 1 -H 2 - отопление на подавания въздух в режим на размразяване на пластинчатия топлообменник

Нека оценим влиянието на метода за размразяване на пластинчатите топлообменници (съгласно схемата на фиг. 3) върху топлинната ефективност на режимите за възстановяване на топлината на отработения въздух, като използваме следния пример.

ПРИМЕР 1.Първоначални условия: В голяма московска (t n.x = -26 °С) промишлена и административна сграда е монтирана инсталация за рекуперация на топлина (TUU) в системата за захранваща и смукателна вентилация на базата на рекуперативен пластинчат топлообменник (с показател θ t p.n = 0,7 ). Обемът и параметрите на отработения въздух, отстранен по време на процеса на охлаждане, са: L y \u003d 9000 m 3 / h, t y1 = 24 ° C, I y 1 \u003d 40 kJ / kg, t r. y1 = 7 ° C, d y1 \u003d 6, 2 g / kg (вижте конструкцията на I-d диаграмата на фиг. 4). Дебитът на подавания външен въздух L p.n = 10 000 m 3 / h. Топлообменникът се размразява чрез периодично повишаване на температурата на отработения въздух, както е показано на диаграмата на фиг. 3.

Изисква се: Установяване на топлинната ефективност на режимите на възстановяване на топлината чрез нов метод за периодично размразяване на плочите на апарата.

Решение: 1. Изчислете температурата на подавания въздух, загрят от оползотворимата топлина в проектните условия на студения период от годината при t n.x = t n1 = -26 °С:

2. Изчисляваме количеството използвана топлина за първия час работа на рекуператора, когато замръзването на каналите на плочите не е повлияло на топлинната ефективност, но е увеличило аеродинамичното съпротивление в каналите за преминаване на отработения въздух:

3. След час работа на ТУУ в разчет зимни условияслой скреж, натрупан по стените на каналите, което доведе до увеличаване на аеродинамичното съпротивление ∆Р y. Нека определим възможното количество лед по стените на каналите за преминаване на отработения въздух през пластинчатия топлообменник, образуван в рамките на един час. От уравнението на топлинния баланс (1) изчисляваме енталпията на охладения и изсушен отработен въздух:

За разглеждания пример, съгласно формула (2), получаваме:

На фиг. 4 показва конструкцията на I-d-диаграмата на режимите на нагряване на подавания въздух (процес H 1 - H 2) чрез топлината, възстановена от отработения въздух (процес Y 1 - Y 2). Чрез начертаване на I-d-диаграмата се получават останалите параметри на охладения и изсушен отработен въздух (виж точка U 2): t y2 \u003d -6,5 ° C, d y2 \u003d 2,2 g / kg.

4. Количеството кондензат, изпаднало от отработения въздух, се изчислява по формулата:

Използвайки формула (4), изчисляваме количеството студ, изразходван за понижаване на температурата на леда: Q = 45 4,2 6,5 / 3,6 = 341 W ч. Следното количество студ се изразходва за образуване на лед:

Общото количество енергия, изразходвано за образуването на лед върху разделителната повърхност на пластинчатите топлообменници, ще бъде:

6. От конструкцията на диаграмата I-d (фиг. 4) се вижда, че по време на противотоково движение по протежение на пластинчатите канали на подаването L pn и изпускането L при въздушните потоци на входа към пластинчатия топлообменник, най-студеният външният въздух преминава отработен въздух, охладен до отрицателни температури. Именно в тази част на пластинчатия топлообменник се наблюдават интензивни образувания на скреж и скреж, които ще блокират каналите за преминаване на отработения въздух. Това ще доведе до увеличаване на аеродинамичното съпротивление.

В същото време сензорът за управление ще даде команда за отваряне на автоматичния вентил за подаване на гореща вода към тръбите на топлообменника, монтиран в изпускателния канал до пластинчатия топлообменник, което ще осигури нагряването на отработения въздух до температура t s.l.1 = +50 °C.

Потокът от горещ въздух в ламелните канали осигури размразяването на замръзналия кондензат за 10 минути, който се отвежда в течна форма в канализацията (към резервоара за съхранение). За 10 минути нагряване на отработения въздух е изразходвано следното количество топлина:

или по формула (5) получаваме:

7. Топлината, подадена в нагревателя 5 (фиг. 3), се изразходва частично за топене на лед, което според изчисленията в параграф 5 ще изисква Q t.ras = 4,53 kWh топлина. За пренос на топлина към подавания въздух от топлината, изразходвана в нагревателя 5 за отопление на отработения въздух, ще остане следната топлина:

8. Температурата на загрятия отработен въздух след изразходване на част от топлината за размразяване се изчислява по формулата:

За разглеждания пример, съгласно формула (6), получаваме:

9. Отработеният въздух, загрят в нагревател 5 (виж фиг. 3), ще допринесе не само за размразяването на кондензните заледявания, но и за увеличаването на топлопредаването към подавания въздух през разделителните стени на ламеларните канали. Изчислете температурата на нагрятия захранващ въздух:

10. Количеството топлина, предадено за загряване на подавания въздух по време на 10 минути размразяване, се изчислява по формулата:

За разглеждания режим, съгласно формула (8), получаваме:

Изчислението показва, че в разглеждания режим на размразяване няма топлинни загуби, тъй като част от топлината за отопление от изходящия въздух Q t.u = 12,57 kWh се прехвърля към допълнително нагряване на подавания въздух L pn до температура t n2.raz = 20 ,8 °С, вместо t н2 = +9 °С при използване само на топлината на отработения въздух с температура t у1 = +24 °С (виж т. 1).

В тази статия предлагаме да разгледаме пример за използването на модерни агрегати за възстановяване на топлината (рекуператори) във вентилационни агрегати, по-специално ротационни.

а) кондензационен ротор - оползотворява предимно осезаема топлина. Преносът на влага възниква, когато отработеният въздух се охлажда върху ротора до температура под "точката на оросяване".
б) енталпичен ротор - има хигроскопично покритие от фолио, което подпомага преноса на влага. Така се оползотворява цялата топлина.
Помислете за вентилационна система, в която ще работят и двата вида топлообменник (рекуператор).

Да приемем, че обектът на изчисление е група от помещения в определена сграда, например в Сочи или Баку, ще изчислим само за топлия период:

Параметри на външния въздух:
температура на външния въздух през топлия период, със сигурност от 0,98 - 32 ° C;
енталпия на външния въздух през топлия период от годината - 69 kJ/kg;
Настроики въздух на закрито:
температура на въздуха в помещенията - 21°С;
относителна влажност на вътрешния въздух - 40-60%.

Необходимият разход на въздух за асимилиране на опасностите в тази група помещения е 35 000 m³/h. Стаен технологичен лъч – 6800 kJ/kg.
Схема на разпределение на въздуха в помещенията - нискоскоростни въздухоразпределители "отдолу нагоре". В тази връзка (няма да прилагаме изчислението, защото е обемно и излиза извън обхвата на статията, имаме всичко необходимо), параметрите на захранващия и отработения въздух са както следва:

1. Доставка:
температура - 20°С;
относителна влажност - 42%.
2. Премахнато:
температура - 25°С;
относителна влажност - 37%

Нека изградим процеса върху I-d диаграмата (фиг. 1).
Първо, нека да обозначим точка с параметрите на вътрешния въздух (B), след което да начертаем технологичен лъч през нея (обърнете внимание, че за този дизайн на диаграмите началната точка на лъча е параметрите t=0°C, d =0 g/kg, а посоката се обозначава с изчислената стойност (6800 kJ / kg), посочена на ръба, след което полученият лъч се прехвърля към параметрите на вътрешния въздух, като същевременно се запазва ъгълът на наклон).
Сега, знаейки температурите на захранващия и изходящия въздух, ние определяме техните точки, като намираме пресечните точки на изотермите съответно с технологичния лъч. Изграждаме процеса от обратната страна, за да получим зададените параметри на подавания въздух, спускаме сегмента - отопление - по линията на постоянно съдържание на влага до кривата на относителна влажност φ = 95% (сегмент P-P1) .
Избираме кондензационен ротор, който използва топлината на отработения въздух за отопление на P-P1. Получаваме ефективността (изчислена по температура) на ротора от около 78% и изчисляваме температурата на отстранения въздух U1. Сега нека изберем енталпичен ротор, който работи за охлаждане на външния въздух (H) с получените параметри U1.
Получаваме, ефективността (изчислена чрез енталпия) е около 81%, параметрите на обработения въздух на входа H1 и на изхода U2. Познавайки параметрите H1 и P1, можете да изберете въздушен охладител с мощност 332 500 вата.

Нека изобразим схематично вентилационния блок с рекуператори (фиг. 2).

Сега, за сравнение, нека изберем друга система, за същите параметри, но с различна конфигурация, а именно: инсталираме един кондензационен ротор.

Сега (фиг. 3) P-P1 се нагрява от електрически нагревател за въздух, а кондензационният ротор ще осигури следното: ефективността е около 83%, температурата на обработения захранващ въздух (H1) е 26°C. Ще изберем въздушен охладител за необходимата мощност от 478 340 W.

Трябва да се отбележи, че система 1 изисква по-малко охлаждаща мощност и в допълнение към това не са необходими допълнителни разходи за енергия (в този случай променлив ток) за второто отопление на въздуха. Нека направим сравнителна таблица:

Обобщаване

Ясно виждаме разликите в работата на кондензационния и енталпийния ротори, свързаните с това спестявания на енергия. Заслужава обаче да се отбележи, че принципът на система 1 може да се организира само за южни, горещи градове, т.к при възстановяване на топлината през студения период, производителността на енталпийния ротор не се различава много от кондензационния.

Производство на вентилационни агрегати с ротационни топлообменници

Фирма "Аиркат Климатехник" години наред успешно разработва, проектира, произвежда и монтира климатични камери с ротационни топлообменници. Ние предлагаме модерни и нестандартни технически решения, които работят и при най-сложен алгоритъм на работа и екстремни условия.

За да получите оферта за вентилационна или климатична система се свържете с някой от

Част 1. Устройства за възстановяване на топлина

Използване на отпадна топлина димни газове
технологични пещи.

Технологичните пещи са най-големите потребители на енергия в рафинерии и нефтохимически заводи, в металургията, както и в много други индустрии. В рафинериите те изгарят 3–4% от целия преработен петрол.

Средната температура на димните газове на изхода на пещта по правило надвишава 400 °C. Количеството топлина, отнесено с димните газове, е 25–30% от общата топлина, отделена при изгарянето на горивото. Ето защо оползотворяването на топлината от димните газове от процесните пещи е изключително важно.

При температури на димните газове над 500 °C трябва да се използват котли-утилизатори - KU.

При температура на димните газове под 500 °C се препоръчва използването на въздухонагреватели - VP.

най-големият икономически ефектсе постига при наличието на двублоков агрегат, състоящ се от CHP и VP (газовете се охлаждат в CHU до 400 ° C и влизат във въздушния нагревател за по-нататъшно охлаждане) - по-често се използва в нефтохимическите предприятия, когато висока температурадимни газове.

Котли за отпадъци.

AT Топлината на димните газове KU се използва за производство на водна пара.Ефективността на пещта се увеличава с 10 - 15.

Котлите за отпадъчна топлина могат да бъдат вградени в конвекционната камера на пещта или дистанционно.

Дистанционните котли за отпадна топлина са разделени на два вида:

1) газови тръбни котли;

2) котли от периодично-конвективен тип.

Изборът на необходимия тип се извършва в зависимост от необходимото налягане на получената пара. Първите се използват за генериране на пара с относително ниско налягане - 14 - 16 atm., Последните - за генериране на пара с налягане до 40 atm. (те обаче са проектирани за начална температура на димните газове от около 850 °C).

Налягането на генерираната пара трябва да бъде избрано, като се вземе предвид дали цялата пара се консумира в самата инсталация или има излишък, който трябва да бъде изведен към общата инсталационна мрежа. В последния случай налягането на парата в барабана на котела трябва да се вземе в съответствие с налягането на парата в общата инсталационна мрежа, за да се изхвърли излишната пара в мрежата и да се избегне неикономичното дроселиране при извеждането й към мрежата с ниско налягане.

Котлите за отпадъчна топлина от газотръбния тип са структурно подобни на топлообменниците тип "тръба в тръба". Димните газове преминават през вътрешната тръба, а в пръстена се генерират водни пари. Няколко от тези устройства са разположени паралелно.

Котлите за отпадна топлина от периодично-конвективен тип имат повече от сложна структура. Принципна диаграма на работата на KU от този тип е показана на фиг. 5.4.

Той използва естествената циркулация на водата и представлява най-пълната конфигурация на CHP с економайзер и прегревател.

Принципна схема на работата на котела-утилизатор

пакетно-конвективен тип

Химически пречистената вода (CPW) влиза в деаераторната колона за отстраняване на разтворените в нея газове (главно кислород и въглероден диоксид). Водата се стича по плочите и се стича срещу тях. голям бройводна пара. Водата се нагрява с пара до 97 - 99 °C и поради намаляването на разтворимостта на газовете с повишаване на температурата, повечето от тях се отделят и изхвърлят от горната част на деаератора в атмосферата. Парата, отдавайки топлината си на водата, кондензира. Деаерираната вода от дъното на колоната се поема от помпата и се изпомпва необходимото налягане. Водата преминава през бобината на економайзера, в която се нагрява почти до точката на кипене на водата при дадено налягане и постъпва в барабана (пароотделителя). Водата в пароотделителя има температура, равна на точката на кипене на водата при дадено налягане. През намотките за генериране на пара водата циркулира поради разликата в плътността (естествена циркулация). В тези намотки част от водата се изпарява и сместа от пара и течност се връща обратно в барабана. Наситената водна пара се отделя от течната фаза и се изхвърля от горната част на барабана в намотката на прегревателя. В прегревателя наситената пара се прегрява до желаната температура и се изхвърля към потребителя. Част от получената пара се използва за обезвъздушаване на захранващата вода.

Надеждността и рентабилността на работата на KU до голяма степен зависи от правилната организация на водния режим. При неправилна работа интензивно се образува котлен камък, протича корозия на нагревателните повърхности, възниква замърсяване с пара.

Котленият камък е плътно отлагане, образувано при нагряване и изпаряване на водата. Водата съдържа бикарбонати, сулфати и други калциеви и магнезиеви соли (соли на твърдостта), които при нагряване се превръщат в бикарбонати и се утаяват. Скалата, която има няколко порядъка по-ниска топлопроводимост от метала, води до намаляване на коефициента на топлопреминаване. Поради това се намалява мощността на топлинния поток през топлообменната повърхност и, разбира се, намалява ефективността на работата на KU (намалява се количеството генерирана пара). Температурата на димните газове, отвеждани от котела, се повишава. Освен това се получава прегряване на намотките и те се повреждат поради намаляване на носимоспособностда стане.

За да се предотврати образуването на котлен камък, като захранваща вода се използва предварително обработена вода (може да се вземе в топлоелектрически централи). Освен това се извършва непрекъснато и периодично прочистване на системата (отстраняване на част от водата). Прочистването предотвратява увеличаването на концентрацията на соли в системата (водата се изпарява постоянно, но съдържащите се в нея соли не го правят, така че концентрацията на соли се увеличава). Продължителното продухване на котела обикновено е 3 - 5% и зависи от качеството на захранващата вода (не трябва да надвишава 10%, тъй като топлинните загуби са свързани с продухването). По време на действието на CU високо наляганеработа с принудителна циркулация на водата, в допълнение се използва вътрекотелно фосфатиране. В същото време калциевите и магнезиевите катиони, които са част от сулфатите, образуващи котлен камък, се свързват с фосфатни аниони, образувайки съединения, които са слабо разтворими във вода и се утаяват в дебелината на водния обем на котела, под формата на утайка, която лесно се отстранява при продухване.

Кислородът и въглеродният диоксид, разтворени в захранващата вода, причиняват корозия на вътрешните стени на котела и скоростта на корозия се увеличава с повишаване на налягането и температурата. Термичната деаерация се използва за отстраняване на газовете от водата.Също така мярка за защита срещу корозия е поддържането на такава скорост в тръбите, при която въздушните мехурчета не могат да се задържат на повърхността им (над 0,3 m / s).

Поради увеличаването на хидравличното съпротивление на газовия път и намаляването на естествената тяга, става необходимо да се инсталира димоотвод (изкуствена тяга). В този случай температурата на димните газове не трябва да надвишава 250 ° C, за да се избегне разрушаването на това устройство. Но колкото по-ниска е температурата на димните газове, толкова по-мощен е необходимо да има димоотвод (потреблението на електроенергия се увеличава).

Периодът на изплащане на CU обикновено не надвишава една година.

Въздушни нагреватели. Те се използват за нагряване на въздуха, подаван в пещта за изгаряне на гориво. Въздушното отопление позволява да се намали разходът на гориво в пещта (ефективността се увеличава с 10 - 15%).

Температурата на въздуха след въздухонагревателя може да достигне 300 - 350 °C. Това спомага за подобряване на процеса на горене, увеличаване на пълнотата на изгаряне на горивото, което е много важно предимствопри използване на течни горива с висок вискозитет.

Също така, предимствата на въздухоотоплителите в сравнение с когенерацията са простотата на техния дизайн, безопасността на работа, липсата на необходимост от инсталиране допълнително оборудване(деаератори, помпи, топлообменници и др.). Въпреки това, въздухонагревателите, при сегашното съотношение на цените на горивото и водната пара, се оказват по-малко икономични от CHP (цената ни за пара е много висока - 6 пъти по-висока за 1 GJ). Ето защо е необходимо да се избере метод за оползотворяване на топлината на димните газове, въз основа на конкретната ситуация в дадена инсталация, предприятие и др.

Използват се два вида въздухонагреватели: 1) възстановителен(пренос на топлина през стената); 2) регенеративна(акумулиране на топлина).

Част 2. Използване на топлина от вентилационни емисии

Голямо количество топлина се изразходва за отопление и вентилация на промишлени и общински сгради и съоръжения. За отделните индустрии (главно леката промишленост) тези разходи достигат 70 - 80% или повече от общата нужда от топлина. В повечето предприятия и организации топлината на отстранения въздух от вентилационните и климатичните системи не се използва.

Като цяло вентилацията се използва много широко. Вентилационни системи се изграждат в апартаменти, обществени институции (училища, болници, спортни клубове, басейни, ресторанти), индустриални помещенияи др. Може да се използва за различни цели различни видовевентилационни системи. Обикновено, ако обемът на въздуха, който трябва да бъде заменен в помещението за единица време (m 3 / h), е малък, тогава естествена вентилация. Такива системи са внедрени във всеки апартамент и повечето обществени институции и организации. В този случай се използва явлението конвекция - нагрятият въздух (с намалена плътност) излиза през вентилационни отвории се изхвърля в атмосферата, а на негово място, чрез течове на прозорци, врати и др., се засмуква пресен студен (по-висока плътност) въздух от улицата. В този случай топлинните загуби са неизбежни, тъй като е необходима допълнителна консумация на топлоносител за загряване на студения въздух, влизащ в помещението. Следователно използването дори на най-модерните топлоизолационни конструкции и материали в строителството не може напълно да се премахне загуба на топлина. В нашите апартаменти 25 - 30% от топлинните загуби са свързани с работата на вентилацията, във всички останали случаи тази стойност е много по-висока.

Системи за принудителна (изкуствена) вентилациясе използват, когато е необходим интензивен обмен на големи обеми въздух, което обикновено е свързано с предотвратяване на повишаване на концентрацията на опасни вещества (вредни, токсични, запалими, експлозивни, имащи лоша миризма) в стая. Принудителна вентилация се прилага в производствени помещения, складове, складове за селскостопанска продукция и др.

Са използванисистеми за принудителна вентилация три вида:

захранваща система се състои от вентилатор, който вкарва свеж въздух в помещението, захранващ въздуховод и система за равномерно разпределение на въздуха в обема на помещението. Излишният обем въздух се измества чрез течове в прозорци, врати и др.

Изпускателна системасе състои от вентилатор, който изпомпва въздух от помещението в атмосферата, изпускателен канал и система за равномерно отстраняване на въздуха от обема на помещението. Свежият въздух в този случай се засмуква в помещението чрез различни течове или специални системи за захранване.

Комбинирани системиса комбинирани захранващи и смукателни вентилационни системи. Те се използват, като правило, когато е необходим много интензивен обмен на въздух в големи помещения; в същото време консумацията на топлина за отопление на свеж въздух е максимална.

Използването на системи за естествена вентилация и отделни системи за смукателна и захранваща вентилация не позволява използването на топлината на отработения въздух за отопление на свежия въздух, влизащ в помещението. При работа на комбинирани системи е възможно да се използва топлината на вентилационните емисии за частично загряване на подавания въздух и да се намали потреблението на топлинна енергия. В зависимост от температурната разлика между вътрешния и външния въздух, потреблението на топлина за отопление на чист въздух може да бъде намалено с 40-60%. Отоплението може да се извършва в регенеративни и рекуперативни топлообменници. Първите са за предпочитане, тъй като имат по-малки размери, консумация на метал и хидравлично съпротивление, имат по-голяма ефективност и дълъг експлоатационен живот (20–25 години).

Въздуховодите са свързани с топлообменници и топлината се пренася директно от въздух във въздух през разделителна стена или акумулираща дюза. Но в някои случаи има нужда от разделяне на захранващите и изпускателните въздуховоди на значително разстояние. В този случай може да се приложи схема на топлообмен с междинна циркулираща охлаждаща течност. Пример за работа на такава система при стайна температура 25 °C и околна температура 20 °C е показан на фиг. 5.5.

Схема на топлообмен с междинна циркулираща охлаждаща течност:

1 - изпускателен въздуховод; 2 - канал за подаване на въздух; 3.4 - оребрени
тръбни бобини; 5 - тръбопроводи за междинна циркулация на охлаждащата течност
(като междинна охлаждаща течност в такива системи, концентрирана водни разтворисоли - саламура); 6 - помпа; 7 - бобина за
допълнително загряване на свеж въздух с пара или гореща вода

Системата работи по следния начин. Топъл въздух(+ 25 °C) се отстранява от помещението през изпускателния канал 1 през камерата, в която е монтирана оребрената намотка 3 . Въздухът се измива външна повърхностнамотка и пренася топлина към студения междинен топлоносител (солен разтвор), протичащ вътре в намотката. Въздухът се охлажда до 0 °C и се изпуска в атмосферата, а солевият разтвор се нагрява до 15 °C през циркулационни тръбопроводи 5 влиза в нагревателната камера за свеж въздух на канала за подаване на въздух 2 . Тук междинният топлоносител отдава топлина на свежия въздух, като го загрява от -20 °C до + 5 °C. След това самият междинен топлоносител се охлажда от + 15 °С до - 10 °С. Охладеният солен разтвор влиза във входа на помпата и се връща в системата за рециркулация.

Свежият подаван въздух, загрят до + 5 °C, може незабавно да се вкара в помещението и да се загрее до необходимата температура (+ 25 °C) с помощта на конвенционални отоплителни радиатори или може да се загрее директно в вентилационна система. За да направите това, на захранващия въздуховод е монтирана допълнителна секция, в която е поставена ребра. Вътре в тръбите протича горещ топлоносител (нагряваща вода или водна пара), а въздухът измива външната повърхност на намотката и се нагрява до + 25 ° C, след което топъл свеж въздух се разпределя в обема на помещението.

Използването на този метод има редица предимства. Първо, поради високата скорост на въздуха в отоплителната секция, коефициентът на топлопреминаване се увеличава значително (няколко пъти) в сравнение с конвенционалните отоплителни радиатори. Това води до значително намаляване на общия разход на метал на отоплителната система - намаляване на капиталовите разходи. Второ, стаята не е затрупана с отоплителни радиатори. На трето място се постига равномерно разпределение на температурите на въздуха в обема на помещението. И когато се използват отоплителни радиатори в големи помещения, е трудно да се осигури равномерно нагряване на въздуха. В местните райони въздухът може да има температура значително по-висока или по-ниска от нормалната.

Единственият недостатък е, че хидравличното съпротивление на въздушния път и консумацията на енергия за задвижването на захранващия вентилатор са леко увеличени. Но предимствата са толкова значителни и очевидни, че в по-голямата част от случаите може да се препоръча предварително загряване на въздуха директно във вентилационната система.

За да се осигури възможност за възстановяване на топлината в случай на отделно използване на захранващи или смукателни вентилационни системи, е необходимо да се организира централизиран въздушен изход или съответно подаване на въздух чрез специално монтирани въздуховоди. В този случай е необходимо да се премахнат всички пукнатини и течове, за да се изключи неконтролирано издухване или изтичане на въздух.

Системите за топлообмен между въздуха, отстранен от помещението, и пресния въздух могат да се използват не само за отопление на подавания въздух през студения сезон, но и за охлаждане през лятото, ако стаята (офисът) е оборудвана с климатици. Охлаждането до температури под температурата на околната среда винаги е свързано с високи разходи за енергия (електричество). Поради това е възможно да се намали консумацията на енергия за поддържане на комфортна температура в помещението през горещия сезон чрез предварително охлаждане на изпускания свеж въздух със студен въздух.

Топлинни WER.

Топлинните WER включват физическата топлина на отработените газове от котелни инсталации и промишлени пещи, основните или междинни продукти, други отпадъци от основното производство, както и топлината на работните течности, пара и гореща вода, които са били използвани в технологични и енергийни цели. единици. Топлообменници, котли за отпадна топлина или топлинни агенти се използват за използване на топлинни SER.Възстановяването на топлината на отпадъчните технологични потоци в топлообменниците може да премине през повърхността, която ги разделя, или чрез директен контакт. Топлинните SER могат да бъдат под формата на концентрирани топлинни потоци или под формата на топлина, разсейвана в околната среда. В промишлеността концентрираните потоци представляват 41%, а разсеяната топлина 59%. Концентрираните потоци включват топлина от димни газове от пещи и котли, Отпадъчни водитехнологични инсталации и жилищно-комунален сектор. Термичните WER се разделят на високотемпературни (с температура на носителя над 500 °C), среднотемпературни (при температури от 150 до 500 °C) и нискотемпературни (при температури под 150 °C). При използване на инсталации, системи, устройства с малка мощност, отвежданите от тях топлинни потоци са малки и разпръснати в пространството, което затруднява оползотворяването им поради ниската рентабилност.

Един от източниците на вторични енергийни ресурси в сградата е топлинната енергия на въздуха, отстранен в атмосферата. Консумацията на топлинна енергия за отопление на входящия въздух е 40 ... 80% от потреблението на топлина, повечето от които могат да бъдат спестени в случай на използване на така наречените отпадъчни топлообменници.

Има различни видове топлообменници за отпадъци.

Рекуперативните пластинчати топлообменници са изработени под формата на пакет от пластини, монтирани по такъв начин, че образуват два съседни канала, единият от които движи отстранения въздух, а другият - подавания въздух. При производството на пластинчати топлообменници от този дизайн с висок въздушен капацитет възникват значителни технологични трудности, поради което проектите на кожухотръбни топлообменници TKT, които са сноп от тръби, подредени в шахматна дъска и затворени в корпус, са разработени. Отстраненият въздух се движи в пръстеновидното пространство, външният - вътре в тръбите. Кръстосан поток.

Ориз. Топлообменници:
а - пластинчат топлообменник;
б - ТКТ утилизатор;
в - въртящ се;
g - възстановителен;
1 - тяло; 2 - захранващ въздух; 3 - ротор; 4 - сектор за издухване; 5 - отработен въздух; 6 - задвижване.

За да се предпазят от обледеняване, топлообменниците са снабдени с допълнителен тръбопровод по външния въздушен поток, през който при температура на стените на тръбния сноп под критичната температура (-20°C) преминава част от студения външен въздух. се заобикаля.

Устройствата за рекуперация на топлината на изтегления въздух с междинен топлоносител могат да се използват в механични системи за захранване и смукателна вентилация, както и в системи за климатизация. Устройството се състои от въздушен нагревател, разположен в захранващите и изпускателните канали, свързани чрез затворена циркулационна верига, пълна с междинен носач. Циркулацията на охлаждащата течност се осъществява с помощта на помпи. Отработеният въздух, охлаждан във въздухонагревателя на изпускателния канал, предава топлина на междинен топлоносител, който загрява подавания въздух. Когато отработеният въздух се охлади под температурата на точката на оросяване, водните пари кондензират върху част от топлообменната повърхност на въздухонагревателите на изходящите канали, което води до възможност за образуване на скреж при отрицателни начални температури на подавания въздух.

Устройствата за рекуперация на топлина с междинен топлоносител могат да работят или в режим, който позволява образуването на скреж върху топлообменната повърхност на нагревателя на отработения въздух през деня с последващо изключване и размразяване, или, ако спирането на устройството е неприемливо, като използвате една от следните мерки за защита на нагревателя на изпускателния канал от образуване на замръзване:

• предварително загряване на подавания въздух до положителна температура;
• създаване на байпас за охлаждащата течност или подавания въздух;
• увеличаване на потока на охлаждащата течност в циркулационната верига;
• загряване на междинната охлаждаща течност.

Изборът на типа регенеративен топлообменник се извършва в зависимост от изчислените параметри на отработения и подавания въздух и отделянето на влага в помещението. Регенеративните топлообменници могат да се монтират в сгради за различни целив системи за механична захранваща и смукателна вентилация, въздушно отопление и климатизация. Инсталирането на регенеративен топлообменник трябва да осигурява противоточен въздушен поток.

Системата за вентилация и климатизация с регенеративен топлообменник трябва да бъде оборудвана със средства за управление и автоматично управление, които трябва да осигуряват режими на работа с периодично размразяване или предотвратяване на образуването на замръзване, както и да поддържат необходимите параметри на подавания въздух. За да предотвратите образуването на скреж в подавания въздух:

• подредете байпасен канал;
• предварително загрейте подавания въздух;
• променете честотата на въртене на дюзата на регенератора.

При системи с положителни начални температури на подавания въздух по време на възстановяването на топлината няма опасност от замръзване на кондензат върху повърхността на топлообменника в изпускателния канал. В системи с отрицателни първоначални температури на подавания въздух е необходимо да се използват схеми за рециклиране, които осигуряват защита срещу замръзване на повърхността на нагревателите на въздуха в изпускателния канал.

В една климатична система топлината на отработения въздух от помещенията може да се използва по два начина:

· Прилагане на схеми с рециркулация на въздуха;

· Монтаж на топлообменници.

Последният метод, като правило, се използва в вериги с директен поток на климатични системи. Въпреки това, използването на рекуператори на топлина не е изключено в схеми с рециркулация на въздуха.

AT модерни системивентилация и климатизация, използва се голямо разнообразие от оборудване: нагреватели, овлажнители, различни видовефилтри, регулируеми решетки и много други. Всичко това е необходимо за постигане на необходимите параметри на въздуха, поддържане или създаване комфортни условияза работа на закрито. Необходима е много енергия, за да се поддържа цялото това оборудване. Ефективно решениеспестяванията на енергия във вентилационните системи са единици за възстановяване на топлината. Основният принцип на тяхната работа е нагряването на въздушния поток, подаван в помещението, като се използва топлината на потока, отстранен от помещението. При използване на топлообменник е необходима по-малко мощност за загряване на подавания въздух, като по този начин се намалява количеството енергия, необходимо за неговата работа.

Възстановяването на топлината в климатизираните сгради може да се извърши чрез възстановяване на топлината от вентилационните емисии. Възстановяването на отпадъчната топлина за отопление на пресен въздух (или охлаждане на входящия свеж въздух с отработен въздух от климатична система през лятото) е най-простата форма на възстановяване. В този случай могат да се отбележат четири вида системи за обезвреждане, които вече бяха споменати: ротационни регенератори; топлообменници с междинна охлаждаща течност; прости въздушни топлообменници; тръбни топлообменници. Ротационен топлообменник в климатична система може да повиши температурата на подавания въздух с 15°C през зимата и може да намали температурата на подавания въздух с 4-8°C през лятото (6.3). Както при другите системи за възстановяване, с изключение на междинния топлообменник, ротационният топлообменник може да функционира само ако изпускателният и смукателният канали са съседни един на друг в дадена точка на системата.

Междинният топлообменник е по-малко ефективен от ротационния топлообменник. В показаната система водата циркулира през две топлообменни намотки и тъй като се използва помпа, двете намотки могат да бъдат разположени на известно разстояние една от друга. И този топлообменник, и ротационният регенератор имат движещи се части (помпата и електродвигателят се задвижват и това ги отличава от въздушните и тръбните топлообменници. Един от недостатъците на регенератора е, че може да се получи замърсяване в каналите. Мръсотия може да бъде отлага се върху колелото, което след това го прехвърля към смукателния канал. Повечето колела вече са оборудвани с прочистване, което намалява преноса на замърсители до минимум.

Простият въздушен топлообменник е стационарно устройство за топлообмен между отработения и входящия въздушен поток, преминаващ през него в противоток. Този топлообменник прилича на правоъгълна стоманена кутия с отворени краища, разделена на множество тесни канали като камери. Отработеният и пресният въздух тече през редуващи се канали, а топлината се прехвърля от един въздушен поток към друг просто през стените на каналите. Няма пренос на замърсители в топлообменника и тъй като значителна повърхност е затворена в компактно пространство, се постига относително висока ефективност. Топлообменникът с топлообменник може да се разглежда като логично развитие на конструкцията на топлообменника, описана по-горе, при която двата въздушни потока в камерите остават напълно разделени, свързани чрез сноп оребрени топлинни тръби, които пренасят топлината от един канал в друг. Въпреки че стената на тръбата може да се счита за допълнително термично съпротивление, ефективността на преноса на топлина в самата тръба, в която се осъществява цикълът на изпарение-кондензация, е толкова висока, че до 70% от отпадната топлина може да бъде възстановена в тези топлообменници . Едно от основните предимства на тези топлообменници в сравнение с междинния топлообменник и ротационния регенератор е тяхната надеждност. Повредата на няколко тръби само леко ще намали ефективността на топлообменника, но няма да спре напълно системата за изхвърляне.

С цялото разнообразие конструктивни решенияединици за възстановяване на топлина от вторични енергийни ресурси, всяка от които има следните елементи:

· Околната среда е източник на топлинна енергия;

· Околната среда е консуматор на топлинна енергия;

· Топлоприемник - топлообменник, който получава топлина от източник;

· Топлопреносно устройство - топлообменник, който предава топлинна енергия на потребителя;

· Работно вещество, което пренася топлинна енергия от източник до потребител.

При регенеративните и рекуперативните топлообменници въздух-въздух (въздух-течност) самите топлообменници са работното вещество.

Примери за приложение.

1. Въздушно отопление във въздушни отоплителни системи.
Въздушните нагреватели са предназначени за бързо нагряване на въздуха с помощта на воден охладител и равномерното му разпределение с помощта на вентилатор и направляващи щори. то добро решениеза строителни и производствени магазини, където се изисква бързо нагряване и поддържане на комфортна температура само в работно време (в същото време, като правило, пещите също работят).

2. Подгряване на водата в системата за топла вода.
Използването на агрегати за рекуперация на топлина ви позволява да изгладите пиковете в консумацията на енергия, тъй като максималната консумация на вода възниква в началото и края на смяната.

3. Подгряване на водата в отоплителната система.
затворена система
Охлаждащата течност циркулира в затворен контур. По този начин няма риск от замърсяване.
Отворена система. Охлаждащата течност се нагрява от горещ газ и след това отдава топлина на потребителя.

4. Загряване на въздуха за горене. Позволява ви да намалите разхода на гориво с 10%-15%.

Изчислено е, че основният резерв за икономия на гориво при работа на горелки за котли, пещи и сушилни е оползотворяването на топлината на отработените газове чрез нагряване на изгореното гориво с въздух. Възстановяването на топлината на отработените димни газове е от голямо значение в технологичните процеси, тъй като топлината, върната в пещта или котела под формата на предварително загрят въздух, позволява да се намали консумацията на гориво природен газ с до 30%.
5. Подгряване на горивото за изгаряне чрез топлообменници "течност-течност". (Пример - нагряване на мазут до 100˚–120˚ С.)

6. Процесно нагряване на течност с помощта на топлообменници "течност-течност". (Пример - нагряване на галваничен разтвор.)

Така топлообменникът е:

Решаване на проблема с енергийната ефективност на производството;

Нормализиране на екологичната ситуация;

Наличие на комфортни условия във вашето производство - топлина, топла вода в административни и битови помещения;

Намаляване на разходите за енергия.

Снимка 1.

Структура на потреблението на енергия и потенциал за енергоспестяване в жилищни сгради: 1 – топлинни загуби при пренос; 2 - консумация на топлина за вентилация; 3 - консумация на топлина за захранване с топла вода; 4- спестяване на енергия

Списък на използваната литература.

1. Караджи В. Г., Московко Ю. Г. Някои характеристики на ефективното използване на вентилационно и отоплително оборудване. Ръководство - М., 2004

2. Еремкин А.И., Бизеев В.В. Икономика на енергоснабдяването в системите за отопление, вентилация и климатизация. Издателство на Асоциацията на строителните университети М., 2008 г.

3. Сканави А. В., Махов. Л. М. Отопление. Издателство DIA M., 2008 г