Тепловые насосы

Тепловые насосы являются преобразователями тепловой энергии, в которых обеспечивается повышение ее потенциала (температуры). Они бывают трех видов: компрессионные, сорбционные и термоэлектрические.

Принцип работы компрессионных тепловых насосов основан на последовательном осуществлении процессов расширения и сжатия рабочего вещества. Тепловые насосы этого вида подразделяют на воздушно-компрессионные и парокомпрессионные.

Принцип работы сорбционных тепловых насосов основан на последовательном осуществлении термохимических процессов поглощения (сорбции) рабочего агента соответствующим сорбентом (отдача тепла), а затем выделения (десорбции) рабочего агента из сорбента (поглощение тепла). Сорбционные установки делят на абсорбционные (объемное поглощение) и адсорбционные (поверхностное поглощение).

Термоэлектрические тепловые насосы основаны на эффекте Пелетье, связанном с выделением и поглощением тепла в спаях материалов при прохождении через них электрического тока. Выполненная Техническим международным комитетом по тепловым насосам экспертная оценка перспектив развития теплонасосной техники показала, что основным типом намечаемых к внедрению теплонасосных систем являются компрессионные.

В компрессионном тепловом насосе компрессор засасывает из испарителя пары рабочего вещества, сжимает их и подает в конденсатор. Процесс сжатия в компрессоре сопровождается увеличением температуры и давления паров. В конденсаторе происходит конденсация паров рабочего вещества и выделение теплоты конденсации, которая должна быть отведена. Из конденсатора рабочее вещество, находящееся в жидком состоянии, поступает через регулирующий вентиль, уменьшающий давление, в испаритель, где происходит испарение жидкости. Тепловые насосы могут использовать в качестве источника тепловой энергии воду или воздух и передавать теплоту воде (водо-водяные или воздухо-водяные) либо воздуху (воздушные или воздухо-воздушные). В системах отопления и вентиляции широко применяют воздухо-воздушные тепловые насосы.

В качестве источника тепловой энергии возможно использование вытяжного воздуха, отработанной воды системы горячего водоснабжения, промышленных и бытовых сточных вод и т.п.

Установки с промежуточным теплоносителем — наиболее широко распространенный вид теплоутилизаторов в системах преобразования тепловой энергии. Их применяют в системах с непосредственной передачей тепла, с тепловыми насосами и многих других.

В зависимости от вида используемого теплообменника теплоутилизаторы могут быть рекуперативного или контактного типа. Возможны варианты, когда в одном канале теплоноситель непосредственно контактирует с теплообменивающейся средой, а в другом -- используется рекуператорный теплообменник.

Теплоутилизаторы 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 температур. В качестве жидкостей, обеспечивающих работу теплоутилизаторов в области влажного пара, используют хладоны, водяной пар, аммиак, а также растворы (водоаммиачные, бромистолитиевые и т.д.).

Широкое применение в установках утилизации тепла удаляемого воздуха получили регенеративные аппараты вращающегося и переключающегося типов, в которых передача тепла осуществляется аккумулирующей массой, находящейся последовательно в потоках теплого и холодного воздуха.

Вращающиеся регенераторы состоят из аккумулирующей массы насадки, электродвигателя с редуктором, приводящим во вращение насадку, и продувочной камеры. Насадка может быть образована пластинами разной конфигурации, сетками, шариками, стружкой и т.д.

Продувочная камера предназначена для очистки поверхности насадки при переходе ее из удаляемого воздуха в приточный. Вращающиеся регенераторы бывают несорбирующие и сорбирующие. В сорбирующих регенераторах аккумулирующая масса из капиллярнопористого материала (асбестокартона, технического капрона и т.п.) пропитана сорбентом (хлористым литием, бромистым литием и т.д.), обеспечивающим поглощение влаги из удаляемого воздуха и передачу ее в процессе десорбции приточному воздуху.

В переключающихся регенераторах насадка неподвижна и последовательно омывается теплым и холодным воздухом.

Одним из перспективных направлений использования вторичных энергоресурсов в городском хозяйстве является использование тепла бытовых и промышленных сточных вод, сбрасываемых тепловых вод ТЭЦ для плавления снега. В Москве оборудовано несколько крупных снегоприемных пунктов на канализационных коллекторах, обслуживающих крупные транспортные магистрали города. Убранный снег автосамосвалами доставляется на эти пункты и сбрасывается через решетки в коллектор. Сточная вода, содержание в которой про-мстоков составляет 40 %, имеет температуру +15°С, что обеспечивает надежное и эффективное плавление снега. Очистка талых вод осуществляется на станциях аэрации.

Дата добавления: 2015-07-19